城市集中供熱系統(tǒng)的補(bǔ)水及定壓問題研究

商 靜

（寧夏煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750011）

0 引言

隨著城市規(guī)劃建設(shè)的發(fā)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(zhèn)化建設(shè)的不斷加快，近年來集中供熱在我國獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，已經(jīng)成為城市人民生產(chǎn)、生活用熱的主要方式。

1 集中供熱系統(tǒng)的補(bǔ)水

熱水供熱系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中失水是不可避免的，如果不及時補(bǔ)水，系統(tǒng)的壓力就會下降，不能保證正常運行。熱水網(wǎng)正常運行時會損失一部分水量，發(fā)生故障時還會增加額外的水量損失，對這些損失的水量應(yīng)及時予以補(bǔ)充。

以熱電廠為熱源的熱水供熱系統(tǒng)，為防止熱網(wǎng)加熱器和管道腐蝕、沉積水垢，應(yīng)對熱網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行控制。我國有些城市的熱網(wǎng)，由于補(bǔ)水率高，有的甚至直接補(bǔ)充工業(yè)水、江河水，結(jié)果使熱網(wǎng)加熱設(shè)備、管道以致用戶的散熱器結(jié)垢、腐蝕，甚至堵塞，嚴(yán)重影響供熱效率，降低了熱網(wǎng)壽命。因此，在控制熱網(wǎng)補(bǔ)水率的同時，還必須對熱網(wǎng)補(bǔ)給水的水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

規(guī)范規(guī)定：閉式熱力網(wǎng)補(bǔ)水裝置的流量，不應(yīng)小于供熱系統(tǒng)循環(huán)流量的2%；事故補(bǔ)水量不應(yīng)小于供熱系統(tǒng)循環(huán)流量的4%。在具體工程中，可視其情況確定補(bǔ)水量。

補(bǔ)水量的上下限取值范圍取決于熱水網(wǎng)的規(guī)模、熱水溫度、熱網(wǎng)與熱用戶的連接方式等因素。具體來講，較大型的熱網(wǎng)補(bǔ)水量宜取低值，小型熱網(wǎng)取高值；熱網(wǎng)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(bǔ)充，熱網(wǎng)補(bǔ)水量可取低值；反之，熱網(wǎng)與熱用戶直接連接時，熱用戶的水量損失完全從熱源處補(bǔ)充，此時的補(bǔ)水量可取高值。實際供熱系統(tǒng)僅在事故工況下需要最大補(bǔ)水量。為了滿足最不利工況要求，設(shè)計工況必須取事故工況。

2 集中供熱系統(tǒng)的定壓

1）在循環(huán)水泵停止運行時，應(yīng)保證整個熱水系統(tǒng)中高溫水不發(fā)生汽化；

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

3）在循環(huán)水泵運行或停止時，與系統(tǒng)直接連接的用戶室內(nèi)系統(tǒng)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(diào)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(shù)值的靜水壓，當(dāng)忽略系統(tǒng)的漏水因素，不論供熱系統(tǒng)在運行狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)，由于水柱高度不變，則供熱系統(tǒng)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(tǒng)水的膨脹量和為系統(tǒng)補(bǔ)水的作用。

2）膨脹水箱定壓的特點：優(yōu)點是壓力穩(wěn)定，不怕停電，系統(tǒng)簡單；缺點是水箱高度受到限制，當(dāng)最高建筑物層數(shù)較高且遠(yuǎn)離熱源，或為高溫水供熱時，膨脹水箱的架設(shè)高度難以滿足設(shè)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(shù)較低即充水高度不高的小型熱水網(wǎng)。

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(tǒng)的連接位置的確定即系統(tǒng)恒壓點的確定，是供熱系統(tǒng)設(shè)計的一個重要技術(shù)關(guān)鍵，必須給予重視。通常選擇循環(huán)水泵的入口為恒壓點，即膨脹水箱膨脹管接至循環(huán)水泵的入口處。這種技術(shù)處理的最大好處是循環(huán)水泵的入口壓力直接代表膨脹水箱的水位高度，由于數(shù)值關(guān)系簡單，不要復(fù)雜換算，特別有利于管理運行人員的現(xiàn)場監(jiān)視。

2.2 補(bǔ)給水泵定壓

1）補(bǔ)給水泵定壓的形式

補(bǔ)給水泵定壓方式是目前國內(nèi)集中供熱系統(tǒng)最常用的一種定壓方式。補(bǔ)給水泵定壓方式主要有三種形式：補(bǔ)給水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓方式、補(bǔ)給水泵間歇補(bǔ)水定壓方式、補(bǔ)給水泵補(bǔ)水定壓點設(shè)在旁通管處的定壓方式。

2）補(bǔ)給水泵連續(xù)定壓方式

①原理：定壓點設(shè)在網(wǎng)路循環(huán)水泵的吸入端，利用壓力調(diào)節(jié)閥保持恒壓點恒定的壓力。當(dāng)恒壓點的壓力低于系統(tǒng)靜水壓線要求的壓力時，補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥會自動開啟，通過運行著的補(bǔ)水泵將補(bǔ)水從補(bǔ)水箱中補(bǔ)入供熱系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)中水量增加，循環(huán)水泵入口的壓力即可逐漸回升到要求壓力。當(dāng)循環(huán)水泵入口壓力高于設(shè)定值時，補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥自動關(guān)小，必要時可自動開啟泄水調(diào)節(jié)閥，將系統(tǒng)多余水量泄入補(bǔ)水箱，使循環(huán)水泵入口壓力快速回復(fù)。

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

3）補(bǔ)水泵間歇補(bǔ)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(guān)控制補(bǔ)水泵的啟停。當(dāng)壓力超過上限值時，觸點開關(guān)切斷電路，補(bǔ)水泵停止運行，補(bǔ)水中斷；當(dāng)壓力低于下限值時，觸點開關(guān)接通電路，補(bǔ)水泵重新啟動，系統(tǒng)繼續(xù)補(bǔ)水。

②特點：由于補(bǔ)水是間歇進(jìn)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(nèi)上下波動。優(yōu)點是：設(shè)備簡單，運行電耗減少；缺點是：壓力有一定波動，直接影響補(bǔ)水泵的使用壽命。

③適用場合：宜使用在系統(tǒng)規(guī)模不大、供水溫度不高、系統(tǒng)漏水量較小的供熱系統(tǒng)中；對于系統(tǒng)規(guī)模較大、供水溫度較高的供熱系統(tǒng)，應(yīng)采用連續(xù)補(bǔ)水定壓方式。

4）旁通管補(bǔ)水定壓方式

①原理：定壓點設(shè)在旁通管上的補(bǔ)水定壓方式。在熱源的供、回水干管之間設(shè)置一根旁通管，利用補(bǔ)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(wǎng)路循環(huán)水泵運行時，當(dāng)定壓點的壓力低于控制值時，壓力調(diào)節(jié)閥的閥孔開大，補(bǔ)水量增加；當(dāng)定壓點的壓力高于控制值時，壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)小，補(bǔ)水量減少。

②特點：可以適當(dāng)?shù)亟档瓦\行時的動水壓曲線，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行壓力，具有較大的靈活性。但旁通管不斷通過網(wǎng)路水，網(wǎng)路循環(huán)水泵的計算流量要包括這一部分流量，循環(huán)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(tǒng)恒壓。

2）氮氣定壓

①特點：氮氣定壓的熱水系統(tǒng)運行安全可靠，能夠較好的防止出現(xiàn)汽化及水擊現(xiàn)象，但需要消耗氮氣，設(shè)備較復(fù)雜，設(shè)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(tǒng)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(nèi)壁受到腐蝕。

②適用場合：供水溫度較低的中小型供熱系統(tǒng)。

3 結(jié)束語

總之，由于集中供熱系統(tǒng)的供熱面積越來越大，網(wǎng)路越來越復(fù)雜，布設(shè)起來越來越困難，給設(shè)計人員以及施工人員都帶來了很大的困擾，而且供熱管網(wǎng)的投資也非常龐大，為了節(jié)約投資，達(dá)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(jìn)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(tǒng)是今后可能的一個發(fā)展方向。

［1］CJJ34-2002 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，200

［2］石兆玉.供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)與控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994.