高層建筑直連供暖加壓與節能

許維波

（淄博雙星供熱有限公司，山東 淄博 255000）

1 引言

直連加壓主要針對高層建筑供暖，同時適用于供水溫度低、無換熱條件、需要二次加壓的場合，現在的直連加壓技術一般為利用水泵的揚程對一次網供水二次加壓，然后再對二次網系統的回水進行減壓的方式，減壓后回到一次回水管網，完成加壓供暖循環。減壓的目的主要為了控制熱網回水壓力，防止壓力過高造成一次網系統超壓。

2 存在的問題

2.1 不節能：回水的高壓水頭需要靠閥門或減壓裝置來消耗，白白浪費了大量電能。

2.2 對一次網影響大：水泵直接與外網連接，水泵的吸水量基本不變，當一次網流量調節時，對一次網的壓力影響加大，影響了一次網系統的穩定性。

2.3 可靠性方面，加壓的系統性能主要依靠節流降壓來保證，一旦節流降壓裝置工作失常，將使一次網超壓或者二次網系統倒空，使系統安全性降低，甚至造成設備事故。

3 技術原理說明

本技術是采用一種新的直連加壓方式，不同與現有直連方式，克服了現有技術存在的不足，主要的優點在于更加節能、性能穩定。

3.1 工作流程:（見流程圖）

一次網的供水先經一級止回閥A1進入壓力能回收罐，再經一級止回閥C1進入二次加壓泵加壓，供水加壓后進入二次網用戶系統，二次網系統的回水經組合電動閥O2進入壓力能回收罐，壓力能釋放后經組合電動閥O1排出至一次網回水管網。完成二次網直連加壓的循環。

壓力能回收灌1與壓力能回收灌2并聯使用，罐1為主動罐，罐2為從動罐，通過罐1的浮動隔熱活塞的高位與低位信號來控制組合電動閥O1、O2，罐2的電動閥 O3、O4隨罐1的電動閥O1、O2動作。故罐2為從動罐。

3.2 節能原理：本技術主要解決了回水壓力勢能的利用問題，二次網回水壓力不再是通過節流消耗而是加以利用。壓力能回收罐是回水壓力能回收的主要裝置。它利用了回水壓力能提高二次網循環泵的進水壓力，降低了水泵的揚程及功率，從而降低了循環泵的功耗。

工作時，一次網供水（壓力假定為0.55MPA）經止回閥A1進入罐1，此時電動閥門的狀態為O2關閉O1開啟，浮動隔熱活塞下行，罐內低壓的回水（壓力假定在0.45MPA）在供水的壓力下壓入一次網回水管,浮動活塞下行至低點位置時發出控制信號，控制閥動作，關閉01(從動關閉O4)后開啟O2(從動開啟O3)，二次網回水（壓力假定為1.0MPA）進入罐1，罐內壓力因回水的進入而提高，壓力提高使A1止回閥關閉C1打開，活塞上行將罐內高溫水壓入二次網循環泵（泵揚程假設0.5MPA）進水，使循環泵的出口壓力提高（約為1.05MPA）后進入二次網循環系統。浮動活塞至高位時發出信號，控制組合電動閥門動作，關閉O2（從動關閉O3）后打開O1(從動打開O4)，因罐1內壓力降低，A1打開C1關閉，隔熱活塞下行罐1開始進熱水排出冷水。罐1完成一個工作循環。同時從動罐2也完成一個工作循環，但兩罐的循環過程相反，從而使得系統連續。中間切換的過程約3-5秒，在此期間加壓水泵的進水可由穩壓集氣罐暫時補充，同時消除水錘，以降低系統壓力的波動。

二次網系統一般規模不宜過大，定壓方式可采用高位水箱定壓，同時配備一套二次網補水系統用于系統的初次注水和緊急補水。

3.3 壓力能回收罐的結構說明

壓力能回收罐中間設置一浮動隔熱活塞，活塞的作用主要是分隔、隔熱。活塞采用焊接結構，活塞的容重視外網的壓力參數略有不同，一般容重設計為1，內充隔溫材料，通過中間注入耐溫的聚氨酯材料來控制容重，側面的密封為大間隙8-10mm；大間隙可適當泄壓，在上、下位信號點動作失靈時，可有效保護活塞不受損壞。

3.4 組合電動控制閥

流程的控制依靠組合電動閥，采用O1、O2、O3、O4四只蝶閥，從各閥門的工作狀態情況可以看出，O1、O4 同步 O2、O3 同步，將O1、O4組合O2、O3組合為同步閥，配備電動控制（角行程執行器）系統。

4 節能性測算

以供暖工程為例進行測算，某高層供熱系統5萬平方米，一次網供水壓力0.55MPA，回水壓力0.45MPA，建筑高度80米，不計水溫等因素。

4.1 若以常規的直連加減壓方式供暖，二次加壓循環水泵揚程選擇時不但要克服系統的沿程水頭損失還需要增加一個靜壓水頭（若沿程壓頭損失假設為25米），按常規選擇水泵揚程應大于50米（靜壓水頭25米加沿程壓頭損失），流量200噸/H，則水泵功率為45KW。

4.2 若以本設備直連加壓方式供暖，二次加壓循環水泵揚程為25米（若沿程壓頭損失為25米），流量200噸/H，(選水泵流量225噸/H,揚程24.5米)。則水泵功率為22KW

4.3、從以上水泵設備的功率可知，若不計其它方面的因素，則水泵的功率降低50%。若按年度供暖時間計算，5萬平方米得供暖年度節電6330KWH，約計5萬元以上。可降低單位面積供熱成本1元以上。

5 設備使用的范圍

以往的直連加壓系統主要針對高區的供暖系統，本設備（系統）使用的范圍更廣，可滿足以下場合：

5.1 可以對壓力不足的供熱系統進行加壓，不論高層建筑還是多層建筑，均能使用，同時對一次網的水力工況不產生影響。

5.2 對電廠低溫水的供暖更具優勢，從經濟性角度，電廠供暖水溫一般較低，無法再進行水-水換熱，通常多采用直供，這樣的供暖系統十分龐大，末端不利點循環效果較差。為克服這些問題，往往采用中繼泵站多次加壓，使得管網系統水力工況極不穩定，水泵的狀態工作點不穩定，水泵效率降低，同時使得系統無法進行量調節、質調節，影響了供熱質量。

由于本加壓技術對一次網的供水不造成影響，既不會出現其它直連方式產生的負壓狀況，也不會造成一次網的回水超壓。因直連無需換熱，使得一次網回水實現低溫回歸，可減少網損，提高了系統的效率，穩定一次網水力工況。

6 結束語

由于存在約3-5秒的水切換過程，對二次網水力狀況穩定性略有影響，若雙機組并聯可以抵消。

本技術充分利用回水的高壓勢能，從而節能，該設備的使用范圍廣，不論是高層建筑供暖還是電廠低溫水供暖，都具有節能優勢。從設備設備安裝空間考慮，比較適合供熱規模在5萬平方米以下的系統，對較大的供暖系統宜多點布置分別加壓，不宜大規模的集中布設。

[1]陸耀慶.暖通空調設計手冊[M].中國建筑工業出版社出版.

[2]賀平，孫剛.供熱工程[M].中國建筑工業出版社出版.

[3]“城市熱力網設計規范”CJJ34-2002中華人民共和國行業標準.