自力式壓差控制閥實現高低區直接連接供熱

摘 要

摘要：介紹了高層建筑供熱系統的設計方式及各自特點。提出采用自力式壓差控制閥等常用控制閥門，實現高層建筑高區與低區供熱系統直接連接的供熱形式。關鍵詞：高層建筑供熱系統；自
摘要：介紹了高層建筑供熱系統的設計方式及各自特點。提出采用自力式壓差控制閥等常用控制閥門，實現高層建筑高區與低區供熱系統直接連接的供熱形式。
關鍵詞：高層建筑供熱系統；自力式壓差控制閥；電磁切斷閥；直接連接
Self-operated Pressure Difference Control Valve for Direct Connection between Heat-supply Systems in IIigtI and Low Zones of High-rise Building
 CHEN Zhen
Abstract：The design methods and respective characteristics of heat-supply systems in high-rise buildings are introduced.It is suggested that conventional control vales like self-operated pressure difference control valve are used to achieve the direct connection between heat-supply systems in high and low zones of a high-rise building.
Key words：heat-supply system of high-rise building；self-operated pressure difference control valve；solenoid cut-off valve；direct connection
1 概述
   隨著我國國民經濟和城市建設的飛速發展，各地區的高層建筑不斷涌現。對于高層建筑的供熱系統，常采用以下幾種形式：
   ① 為高層建筑的高區部分單獨設一臺鍋爐或換熱器以及相應的管道，也就是把高區供熱系統與低區供熱系統隔絕，形成兩個獨立的供熱系統，這種方法安全、可靠，但是造價太高，運行成本也高。
   ② 使用雙水箱系統，即在高層建筑中設立兩個保溫水箱及兩個專門的水箱設備間，不僅增加工程造價，而且高位水箱是開式的，使循環水中的溶解氧大大增加，加劇供熱系統的氧腐蝕。循環水在兩個水箱中多次流進流出，熱損失很大。
   ③ 使用專用的高低區直接連接供熱設備，這雖然保證了低區的安全運行，消除了高低區供熱不平衡的現象，提高了供熱質量，但是這些設備一般結構較為復雜，不易維護，對運行人員的素質要求較高，造價也偏高。
    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，實現高低區供熱系統的直接連接供熱方案。這種方案主要涉及到下列設備：自力式壓差控制閥、流量控制閥、電磁切斷閥、自動安全閥、循環泵、補水泵。下面通過典型小區的設計實例，對這種方案進行介紹。
2 工程應用
   ① 工程概況
   某小區為24層的高層住宅，充水高度為76m。供熱系統在第12、13層之間豎向分為高區和低區，其中高區的供熱面積為11426m2，低區的供熱面積為20474m2，高低區均采用上供下回式分戶供熱系統。室外管網設計供、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。高低兩區回水管道進入熱力站后，高區二級回水首先經過站內除污設備，再經過流量控制閥、自力式壓差控制閥等裝置，對高區二級回水的流量和壓力進行調整后，與低區二級回水共同匯入站內回水總管進入換熱器換熱，然后由供水管道輸送到各自的循環泵進行供熱。為避免出現高低區搶水的現象，在高區進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供熱系統的流量進行控制，保證了高區循環泵不對低區產生搶水現象[1]。在高區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能夠迅速隔斷高低區供熱系統。這樣，在自力式壓差控制閥、流量控制閥、電磁切斷閥等設備的共同協作下，形成了高層建筑高區與與低區供熱系統直接連接的供熱形式。
 

   ③ 設備選型
   循環泵分為高區循環泵和低區循環泵，其中高區循環泵的額定流量為45m3/h，揚程為32m；低區循環泵的額定流量為80m3/h，揚程為32m。為保證所有熱用戶系統不出現倒空現象，高區靜水壓線高度應定在80m(充水高度76m，加上4m的安全裕量)；低區靜水壓線高度約45m。熱力站僅設高區補水泵，補水泵的額定流量為5.5m3/h，揚程為80m。
    若不在高低區之間設置減壓裝置，高低區之間不但發生搶水現象，而且將會使高層建筑底層用戶的供暖設施出現超壓危險。因此，為保證高區與低區供熱系統直接連接供熱，必須滿足以下要求：高區和低區供熱系統無論在運行狀態還是在停運狀態，高區的壓力不能傳遞到低區，影響低區的安全，造成低區供暖設施超壓。高區循環泵只能給高區提供適當的流量和適當的壓頭，不能過量，不得發生對低區的搶水現象。高區熱用戶供暖系統內要充滿水，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鍵。自力式壓差控制閥是目前應用最多、最廣泛的水力平衡閥門之一，其主要功能是控制熱網中某條支線或某個用戶的供回水壓差，保持其基本恒定，從而使用戶主動變流量運行的熱網保持水力平衡。在運行過程中，自力式壓差控制閥自身消耗的壓差則是變化的，是通過調整自身的相對開度，實現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，在高區二級回水管道適當位置安裝自力式壓差控制閥，對高區的高壓回水進行減壓，以實現在系統運行過程中，自力式壓差控制閥前后的壓差可保持基本恒定。在系統停止運行時，整個管網的靜壓水頭有達到一致的趨勢，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，直至關閉[2]。
    根據高區循環泵的額定流量45m3/h，以及該建筑高區靜水壓線高度80m、低區靜水壓線高度45m，運行狀態下，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Kv的計算式為[3]：
 Kv=q(0.1△p)0.5    (1)
式中Kv——自力式壓差控制閥流量系數，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)計算得，Kv=84.19m3/h。某型號自力式壓差控制閥技術參數見表1。按該型號自力式壓差控制閥樣本提供的流量系數，選擇規格為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高端工作，極易產生噪聲。選取閥門口徑過大，使閥門在其控制流量范圍的低端工作，系統流量變化范圍過大，易造成閥外管道系統水力失調，同時也造成經濟上的浪費[1]。
表1 某型號自力式壓差控制閥技術參數
公稱直徑/mm
流量系數Kv/(m3·h-1)
最大工作溫度/℃
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 結語
采用此方案進行高層居住建筑高低區供熱系統的直接連接供熱，在不改變原來供熱系統的運行方式、運行參數和運行工況的情況下，只增加幾種水力平衡閥門配合使用，就可以實現高低區的壓力隔絕，運行起來互不影響，與以往的其他形式相比，此種方案具有簡單、經濟、實用的特點。
參考文獻：
[1] 黃普.自力式壓差控制閥使用的探討[J].煤氣與熱力，2002,22(5)：459-461.
[2] 秦志軍，李晉.自力式流量平衡閥與自力式壓差控制閥[J].科技情報開發與經濟，2006(20)：265-266.
[3] 施俊良.調節閥的選擇[M].北京：中國建筑工業出版社，1986：66-68.
 
(本文作者：陳鎮 唐山市熱力總公司 河北唐山 063000)