城市集中供熱系統的補水及定壓問題研究

商 靜

（寧夏煤礦設計研究院有限責任公司，寧夏 銀川 750011）

0 引言

隨著城市規劃建設的發展，地下管線種類不斷增多，分布越來越廣，而地下管道所能利用的空間是有限的。同時，在國家和政府的大力支持下，隨著人民生活水平的不斷提高和城鎮化建設的不斷加快，近年來集中供熱在我國獲得了突飛猛進的發展，已經成為城市人民生產、生活用熱的主要方式。

1 集中供熱系統的補水

熱水供熱系統在運轉中失水是不可避免的，如果不及時補水，系統的壓力就會下降，不能保證正常運行。熱水網正常運行時會損失一部分水量，發生故障時還會增加額外的水量損失，對這些損失的水量應及時予以補充。

以熱電廠為熱源的熱水供熱系統，為防止熱網加熱器和管道腐蝕、沉積水垢，應對熱網水質進行控制。我國有些城市的熱網，由于補水率高，有的甚至直接補充工業水、江河水，結果使熱網加熱設備、管道以致用戶的散熱器結垢、腐蝕，甚至堵塞，嚴重影響供熱效率，降低了熱網壽命。因此，在控制熱網補水率的同時，還必須對熱網補給水的水質進行嚴格控制。

規范規定：閉式熱力網補水裝置的流量，不應小于供熱系統循環流量的2%；事故補水量不應小于供熱系統循環流量的4%。在具體工程中，可視其情況確定補水量。

補水量的上下限取值范圍取決于熱水網的規模、熱水溫度、熱網與熱用戶的連接方式等因素。具體來講，較大型的熱網補水量宜取低值，小型熱網取高值；熱網與熱用戶采用間接連接方式時，熱用戶的水量損失不用熱源補充，熱網補水量可取低值；反之，熱網與熱用戶直接連接時，熱用戶的水量損失完全從熱源處補充，此時的補水量可取高值。實際供熱系統僅在事故工況下需要最大補水量。為了滿足最不利工況要求，設計工況必須取事故工況。

2 集中供熱系統的定壓

1）在循環水泵停止運行時，應保證整個熱水系統中高溫水不發生汽化；

2）在循環水泵停止運行時，熱水系統的靜壓線應高于與系統直接連接用戶的最高充水高度；

3）在循環水泵運行或停止時，與系統直接連接的用戶室內系統的壓力，不得超過散熱器的允許壓力；

4）定壓裝置必須操作簡單；

5）采用惰性氣體定壓時，為調整壓力所消耗的氣體量最少；

6）定壓裝置的投資最省；

7）定壓方式可靠。

2.1 膨脹水箱定壓

1）膨脹水箱定壓的原理：利用膨脹水箱來維持恒壓點定壓的方式稱為膨脹水箱定壓。由于水的密度變化較小，一定高度的膨脹水箱表示一定數值的靜水壓，當忽略系統的漏水因素，不論供熱系統在運行狀態還是靜止狀態，由于水柱高度不變，則供熱系統與膨脹水箱的連接點處的水壓維持不變，于是連接點即成恒壓點。膨脹水箱定壓利用的是靜水柱的水壓原理，因此，膨脹水箱定壓也稱靜水柱定壓。膨脹水箱除起定壓作用外，還起著容納系統水的膨脹量和為系統補水的作用。

2）膨脹水箱定壓的特點：優點是壓力穩定，不怕停電，系統簡單；缺點是水箱高度受到限制，當最高建筑物層數較高且遠離熱源，或為高溫水供熱時，膨脹水箱的架設高度難以滿足設計要求。

3）膨脹水箱定壓的適用場合：供水溫度低，熱用戶建筑層數較低即充水高度不高的小型熱水網。

4）膨脹水箱定壓注意的問題：膨脹水箱的膨脹管與供熱系統的連接位置的確定即系統恒壓點的確定，是供熱系統設計的一個重要技術關鍵，必須給予重視。通常選擇循環水泵的入口為恒壓點，即膨脹水箱膨脹管接至循環水泵的入口處。這種技術處理的最大好處是循環水泵的入口壓力直接代表膨脹水箱的水位高度，由于數值關系簡單，不要復雜換算，特別有利于管理運行人員的現場監視。

2.2 補給水泵定壓

1）補給水泵定壓的形式

補給水泵定壓方式是目前國內集中供熱系統最常用的一種定壓方式。補給水泵定壓方式主要有三種形式：補給水泵連續補水定壓方式、補給水泵間歇補水定壓方式、補給水泵補水定壓點設在旁通管處的定壓方式。

2）補給水泵連續定壓方式

①原理：定壓點設在網路循環水泵的吸入端，利用壓力調節閥保持恒壓點恒定的壓力。當恒壓點的壓力低于系統靜水壓線要求的壓力時，補水調節閥會自動開啟，通過運行著的補水泵將補水從補水箱中補入供熱系統，隨著系統中水量增加，循環水泵入口的壓力即可逐漸回升到要求壓力。當循環水泵入口壓力高于設定值時，補水調節閥自動關小，必要時可自動開啟泄水調節閥，將系統多余水量泄入補水箱，使循環水泵入口壓力快速回復。

②特點：采用這種補水泵定壓方式，最大的特點是補水泵始終連續不斷的運行，即使供熱系統停止運行也是如此。

3）補水泵間歇補水定壓方式

①原理：是利用電觸點彈簧壓力表上的觸點開關控制補水泵的啟停。當壓力超過上限值時，觸點開關切斷電路，補水泵停止運行，補水中斷；當壓力低于下限值時，觸點開關接通電路，補水泵重新啟動，系統繼續補水。

②特點：由于補水是間歇進行的，恒壓點壓力將圍繞靜水壓線的給定值在一定的允許范圍內上下波動。優點是：設備簡單，運行電耗減少；缺點是：壓力有一定波動，直接影響補水泵的使用壽命。

③適用場合：宜使用在系統規模不大、供水溫度不高、系統漏水量較小的供熱系統中；對于系統規模較大、供水溫度較高的供熱系統，應采用連續補水定壓方式。

4）旁通管補水定壓方式

①原理：定壓點設在旁通管上的補水定壓方式。在熱源的供、回水干管之間設置一根旁通管，利用補給水泵使旁通管某一點的壓力保持符合靜水壓線要求的壓力。在網路循環水泵運行時，當定壓點的壓力低于控制值時，壓力調節閥的閥孔開大，補水量增加；當定壓點的壓力高于控制值時，壓力調節閥關小，補水量減少。

②特點：可以適當地降低運行時的動水壓曲線，對調節系統的運行壓力，具有較大的靈活性。但旁通管不斷通過網路水，網路循環水泵的計算流量要包括這一部分流量，循環水泵的流量增加將多消耗電能。

2.3 氣體定壓

1）氣體定壓種類：氣體定壓常用的分為氮氣定壓和空氣定壓。其特點都是利用低位定壓罐保持供熱系統恒壓。

2）氮氣定壓

①特點：氮氣定壓的熱水系統運行安全可靠，能夠較好的防止出現汽化及水擊現象，但需要消耗氮氣，設備較復雜，設計計算工作量較大。

②適用場合：在供水溫度較高的供熱系統中。

3）空氣定壓

①特點：采用空氣時，若壓力較高，則會大量溶解空氣中的氧氣而使管道或定壓罐的內壁受到腐蝕。

②適用場合：供水溫度較低的中小型供熱系統。

3 結束語

總之，由于集中供熱系統的供熱面積越來越大，網路越來越復雜，布設起來越來越困難，給設計人員以及施工人員都帶來了很大的困擾，而且供熱管網的投資也非常龐大，為了節約投資，達到資金的合理利用，同時為了減少工程施工的難度，加快施工的進度，以及保證各種管線之間互不影響，合理利用地下空間，并且確保整個城市道路的暢通，單管供熱系統是今后可能的一個發展方向。

［1］CJJ34-2002 中華人民共和國行業標準.城市熱力網設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，200

［2］石兆玉.供熱系統運行調節與控制[M].北京：清華大學出版社，1994.