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供热系统中自力式压差控制阀实现高低区直接连接
 
供热系统中自力式压差控制阀实现高低区直接连接
 
摘要：介绍了高层建筑供热系统的设计方式及各自特点。提出采用自力式压差控制阀等常用控制阀门，实现高层建筑高区与低区供热系统直接连接的供热形式。
1 概述
   随着我国国民经济和城市建设的飞速发展，各地区的高层建筑不断涌现。对于高层建筑的供热系统，常采用以下几种形式：
   ① 为高层建筑的高区部分单独设一台锅炉或换热器以及相应的管道，也就是把高区供热系统与低区供热系统隔绝，形成两个独立的供热系统，这种方法安全、可靠，但是造价太高，运行成本也高。
   ② 使用双水箱系统，即在高层建筑中设立两个保温水箱及两个专门的水箱设备间，不仅增加工程造价，而且高位水箱是开式的，使循环水中的溶解氧大大增加，加剧供热系统的氧腐蚀。循环水在两个水箱中多次流进流出，热损失很大。
   ③ 使用专用的高低区直接连接供热设备，这虽然保证了低区的安全运行，消除了高低区供热不平衡的现象，提高了供热质量，但是这些设备一般结构较为复杂，不易维护，对运行人员的素质要求较高，造价也偏高。
    本文介绍一种采用自力式压差控制阀与电磁切断阀等装置，实现高低区供热系统的直接连接供热方案。这种方案主要涉及到下列设备：自力式压差控制阀、流量控制阀、电磁切断阀、自动安全阀、循环泵、补水泵。下面通过典型小区的设计实例，对这种方案进行介绍。
2 工程应用
   ① 工程概况
   某小区为24层的高层住宅，充水高度为76m。供热系统在第12、13层之间竖向分为高区和低区，其中高区的供热面积为11426m2，低区的供热面积为20474m2，高低区均采用上供下回式分户供热系统。室外管网设计供、回水温度为80、60℃。
   ② 热力站工艺流程
    热力站的工艺流程见图1。高低两区回水管道进入热力站后，高区二级回水首先经过站内除污设备，再经过流量控制阀、自力式压差控制阀等装置，对高区二级回水的流量和压力进行调整后，与低区二级回水共同汇入站内回水总管进入换热器换热，然后由供水管道输送到各自的循环泵进行供热。为避免出现高低区抢水的现象，在高区进站回水管道上安装自力式流量控制阀，通过自力式流量控制阀对高区供热系统的流量进行控制，保证了高区循环泵不对低区产生抢水现象[1]。在高区二级回水管道上安装常开式电磁切断阀，以备供热期间热力站突然停电时能够迅速隔断高低区供热系统。这样，在自力式压差控制阀、流量控制阀、电磁切断阀等设备的共同协作下，形成了高层建筑高区与与低区供热系统直接连接的供热形式。
 

   ③ 设备选型
   循环泵分为高区循环泵和低区循环泵，其中高区循环泵的额定流量为45m3/h，扬程为32m；低区循环泵的额定流量为80m3/h，扬程为32m。为保证所有热用户系统不出现倒空现象，高区静水压线高度应定在80m(充水高度76m，加上4m的安全裕量)；低区静水压线高度约45m。热力站仅设高区补水泵，补水泵的额定流量为5.5m3/h，扬程为80m。
    若不在高低区之间设置减压装置，高低区之间不但发生抢水现象，而且将会使高层建筑底层用户的供暖设施出现超压危险。因此，为保证高区与低区供热系统直接连接供热，必须满足以下要求：高区和低区供热系统无论在运行状态还是在停运状态，高区的压力不能传递到低区，影响低区的安全，造成低区供暖设施超压。高区循环泵只能给高区提供适当的流量和适当的压头，不能过量，不得发生对低区的抢水现象。高区热用户供暖系统内要充满水，不能有空气。
    为满足以上要求，合理选择自力式压差控制阀是关键。自力式压差控制阀是目前应用最多、最广泛的水力平衡阀门之一，其主要功能是控制热网中某条支线或某个用户的供回水压差，保持其基本恒定，从而使用户主动变流量运行的热网保持水力平衡。在运行过程中，自力式压差控制阀自身消耗的压差则是变化的，是通过调整自身的相对开度，实现被控对象的压差恒定。
    该热力站正是利用自力式压差控制阀的这种功能，在高区二级回水管道适当位置安装自力式压差控制阀，对高区的高压回水进行减压，以实现在系统运行过程中，自力式压差控制阀前后的压差可保持基本恒定。在系统停止运行时，整个管网的静压水头有达到一致的趋势，而自力式压差控制阀则通过减小开度竭力维持原有的压差基本不变，直至关闭[2]。
    根据高区循环泵的额定流量45m3/h，以及该建筑高区静水压线高度80m、低区静水压线高度45m，运行状态下，自力式压差控制阀需要吸收的压差为35m。
自力式压差控制阀流量系数Kv的计算式为[3]：
 Kv=q(0.1△p)0.5    (1)
式中Kv——自力式压差控制阀流量系数，m3/h
    q——自力式压差控制阀的流量，m3/h，为45m3/h
    △p——自力式压差控制阀需要吸收的压差，m，为35m
由式(1)计算得，Kv=84.19m3/h。某型号自力式压差控制阀技术参数见表1。按该型号自力式压差控制阀样本提供的流量系数，选择规格为DN100mm的自力式压差控制阀可满足要求。选取阀门口径过小，使阀门在其控制流量范围的高端工作，极易产生噪声。选取阀门口径过大，使阀门在其控制流量范围的低端工作，系统流量变化范围过大，易造成阀外管道系统水力失调，同时也造成经济上的浪费[1]。
表1 某型号自力式压差控制阀技术参数
  
公称直径/mm
流量系数Kv/(m3·h-1)
最大工作温度/℃
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 结语
采用此方案进行高层居住建筑高低区供热系统的直接连接供热，在不改变原来供热系统的运行方式、运行参数和运行工况的情况下，只增加几种水力平衡阀门配合使用，就可以实现高低区的压力隔绝，运行起来互不影响，与以往的其他形式相比，此种方案具有简单、经济、实用的特点。

（ 科技创新 谋求完美 ）

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