供熱系統(tǒng)中自力式壓差控制閥實(shí)現(xiàn)高低區(qū)直接連接
摘要：介紹了高層建筑供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式及各自特點(diǎn)。提出采用自力式壓差控制閥等常用控制閥門，實(shí)現(xiàn)高層建筑高區(qū)與低區(qū)供熱系統(tǒng)直接連接的供熱形式。
1 概述
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的飛速發(fā)展，各地區(qū)的高層建筑不斷涌現(xiàn)。對于高層建筑的供熱系統(tǒng)，常采用以下幾種形式：
① 為高層建筑的高區(qū)部分單獨(dú)設(shè)一臺鍋爐或換熱器以及相應(yīng)的管道，也就是把高區(qū)供熱系統(tǒng)與低區(qū)供熱系統(tǒng)隔絕，形成兩個(gè)獨(dú)立的供熱系統(tǒng)，這種方法安全、可靠，但是造價(jià)太高，運(yùn)行成本也高。
② 使用雙水箱系統(tǒng)，即在高層建筑中設(shè)立兩個(gè)保溫水箱及兩個(gè)專門的水箱設(shè)備間，不僅增加工程造價(jià)，而且高位水箱是開式的，使循環(huán)水中的溶解氧大大增加，加劇供熱系統(tǒng)的氧腐蝕。循環(huán)水在兩個(gè)水箱中多次流進(jìn)流出，熱損失很大。
③ 使用專用的高低區(qū)直接連接供熱設(shè)備，這雖然保證了低區(qū)的安全運(yùn)行，消除了高低區(qū)供熱不平衡的現(xiàn)象，提高了供熱質(zhì)量，但是這些設(shè)備一般結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不易維護(hù)，對運(yùn)行人員的素質(zhì)要求較高，造價(jià)也偏高。
本文介紹一種采用自力式壓差控制閥與電磁切斷閥等裝置，實(shí)現(xiàn)高低區(qū)供熱系統(tǒng)的直接連接供熱方案。這種方案主要涉及到下列設(shè)備：自力式壓差控制閥、流量控制閥、電磁切斷閥、自動(dòng)安全閥、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵。下面通過典型小區(qū)的設(shè)計(jì)實(shí)例，對這種方案進(jìn)行介紹。
2 工程應(yīng)用
① 工程概況
某小區(qū)為24層的高層住宅，充水高度為76m。供熱系統(tǒng)在第12、13層之間豎向分為高區(qū)和低區(qū)，其中高區(qū)的供熱面積為11426m2，低區(qū)的供熱面積為20474m2，高低區(qū)均采用上供下回式分戶供熱系統(tǒng)。室外管網(wǎng)設(shè)計(jì)供、回水溫度為80、60℃。
② 熱力站工藝流程
熱力站的工藝流程見圖1。高低兩區(qū)回水管道進(jìn)入熱力站后，高區(qū)二級回水首先經(jīng)過站內(nèi)除污設(shè)備，再經(jīng)過流量控制閥、自力式壓差控制閥等裝置，對高區(qū)二級回水的流量和壓力進(jìn)行調(diào)整后，與低區(qū)二級回水共同匯入站內(nèi)回水總管進(jìn)入換熱器換熱，然后由供水管道輸送到各自的循環(huán)泵進(jìn)行供熱。為避免出現(xiàn)高低區(qū)搶水的現(xiàn)象，在高區(qū)進(jìn)站回水管道上安裝自力式流量控制閥，通過自力式流量控制閥對高區(qū)供熱系統(tǒng)的流量進(jìn)行控制，保證了高區(qū)循環(huán)泵不對低區(qū)產(chǎn)生搶水現(xiàn)象[1]。在高區(qū)二級回水管道上安裝常開式電磁切斷閥，以備供熱期間熱力站突然停電時(shí)能夠迅速隔斷高低區(qū)供熱系統(tǒng)。這樣，在自力式壓差控制閥、流量控制閥、電磁切斷閥等設(shè)備的共同協(xié)作下，形成了高層建筑高區(qū)與與低區(qū)供熱系統(tǒng)直接連接的供熱形式。
③ 設(shè)備選型
循環(huán)泵分為高區(qū)循環(huán)泵和低區(qū)循環(huán)泵，其中高區(qū)循環(huán)泵的額定流量為45m3/h，揚(yáng)程為32m；低區(qū)循環(huán)泵的額定流量為80m3/h，揚(yáng)程為32m。為保證所有熱用戶系統(tǒng)不出現(xiàn)倒空現(xiàn)象，高區(qū)靜水壓線高度應(yīng)定在80m(充水高度76m，加上4m的安全裕量)；低區(qū)靜水壓線高度約45m。熱力站僅設(shè)高區(qū)補(bǔ)水泵，補(bǔ)水泵的額定流量為5.5m3/h，揚(yáng)程為80m。
若不在高低區(qū)之間設(shè)置減壓裝置，高低區(qū)之間不但發(fā)生搶水現(xiàn)象，而且將會使高層建筑底層用戶的供暖設(shè)施出現(xiàn)超壓危險(xiǎn)。因此，為保證高區(qū)與低區(qū)供熱系統(tǒng)直接連接供熱，必須滿足以下要求：高區(qū)和低區(qū)供熱系統(tǒng)無論在運(yùn)行狀態(tài)還是在停運(yùn)狀態(tài)，高區(qū)的壓力不能傳遞到低區(qū)，影響低區(qū)的安全，造成低區(qū)供暖設(shè)施超壓。高區(qū)循環(huán)泵只能給高區(qū)提供適當(dāng)?shù)牧髁亢瓦m當(dāng)?shù)膲侯^，不能過量，不得發(fā)生對低區(qū)的搶水現(xiàn)象。高區(qū)熱用戶供暖系統(tǒng)內(nèi)要充滿水，不能有空氣。
為滿足以上要求，合理選擇自力式壓差控制閥是關(guān)鍵。自力式壓差控制閥是目前應(yīng)用最多、泛的水力平衡閥門之一，其主要功能是控制熱網(wǎng)中某條支線或某個(gè)用戶的供回水壓差，保持其基本恒定，從而使用戶主動(dòng)變流量運(yùn)行的熱網(wǎng)保持水力平衡。在運(yùn)行過程中，自力式壓差控制閥自身消耗的壓差則是變化的，是通過調(diào)整自身的相對開度，實(shí)現(xiàn)被控對象的壓差恒定。
該熱力站正是利用自力式壓差控制閥的這種功能，在高區(qū)二級回水管道適當(dāng)位置安裝自力式壓差控制閥，對高區(qū)的高壓回水進(jìn)行減壓，以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，自力式壓差控制閥前后的壓差可保持基本恒定。在系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，整個(gè)管網(wǎng)的靜壓水頭有達(dá)到一致的趨勢，而自力式壓差控制閥則通過減小開度竭力維持原有的壓差基本不變，直至關(guān)閉[2]。
根據(jù)高區(qū)循環(huán)泵的額定流量45m3/h，以及該建筑高區(qū)靜水壓線高度80m、低區(qū)靜水壓線高度45m，運(yùn)行狀態(tài)下，自力式壓差控制閥需要吸收的壓差為35m。
自力式壓差控制閥流量系數(shù)Kv的計(jì)算式為[3]：
Kv=q(0.1△p)0.5 (1)
式中Kv——自力式壓差控制閥流量系數(shù)，m3/h
q——自力式壓差控制閥的流量，m3/h，為45m3/h
△p——自力式壓差控制閥需要吸收的壓差，m，為35m
由式(1)計(jì)算得，Kv=84.19m3/h。某型號自力式壓差控制閥技術(shù)參數(shù)見表1。按該型號自力式壓差控制閥樣本提供的流量系數(shù)，選擇規(guī)格為DN100mm的自力式壓差控制閥可滿足要求。選取閥門口徑過小，使閥門在其控制流量范圍的工作，極易產(chǎn)生噪聲。選取閥門口徑過大，使閥門在其控制流量范圍的低端工作，系統(tǒng)流量變化范圍過大，易造成閥外管道系統(tǒng)水力失調(diào)，同時(shí)也造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)[1]。
表1 某型號自力式壓差控制閥技術(shù)參數(shù)
公稱直徑/mm | 流量系數(shù)Kv/(m3·h-1) | 工作溫度/℃ |
15 | 4.0 | 200 |
20 | 6.3 | 200 |
25 | 8.0 | 200 |
32 | 16.0 | 200 |
40 | 20.0 | 200 |
50 | 32.0 | 200 |
65 | 50.0 | 200 |
80 | 80.0 | 200 |
100 | 125.0 | 200 |
125 | 160.0 | 200 |
150 | 280.0 | 140 |
200 | 320.0 | 140 |
250 | 400.0 | 140 |
3 結(jié)語
采用此方案進(jìn)行高層居住建筑高低區(qū)供熱系統(tǒng)的直接連接供熱，在不改變原來供熱系統(tǒng)的運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行工況的情況下，只增加幾種水力平衡閥門配合使用，就可以實(shí)現(xiàn)高低區(qū)的壓力隔絕，運(yùn)行起來互不影響，與以往的其他形式相比，此種方案具有簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的特點(diǎn)。
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