高層建筑供暖直連方式技術可行性分析

張學仁

青海東亞工程建設管理咨詢有限公司（810000）

1 高層建筑主要采用的供暖方式

如果在低層建筑群里建了一座高層建筑，則該高層的取暖方式就需進一步探討。一般高層供暖方式有許多，首先，可通過設立專用鍋爐來實現，不過這樣會嚴重增加投資成本以及運行費用。 其次，可通過熱交換器和低區系統來實現，不過這需要高溫水熱源才能完成。 最后，可通過原有低區的低溫水系統直連來實現，不過高、低層建筑直連以后，壓力就會變低，進而導致高樓層的用戶沒有水，但是如果調高壓力，則低樓的散熱器就會超壓運行，進而無法穩定運行[1]。 因此，為有效解決上述問題，相關設計師及設備廠家人員就提出了如下方法，以使高層建筑良好地供暖。

1.1 雙水箱方式

雙水箱方式就是在高層的不同位置分別安裝兩個水箱，以借助壓差產生自然循環。 此種方式是最早使用的，技術非常成熟，所以應用范圍非常廣泛。不過此種方式只適用于阻力和供熱面積較小的高層，因為其調節能力差，會發生進氣滲氧的情況。雙水箱還會顯著增加高層負重，不僅布置難，而且占用面積大，所以目前很少使用雙水箱方式，此種方式已被新方式所取代。

1.2 減壓閥類方式

對高層建筑供暖應用減壓閥類方式始終都是設計人員的主要研究方向。如今已研發出了許多良好的技術方案，主要包括減壓閥與水箱方式、減壓閥與電磁閥關斷方式、自力式壓差閥方式、自力式流量控制閥方式等。 減壓閥類方式已出現很多年了，而且還在不斷的發展和創新，如今又出現了許多新的方式，如比例式、可調式以及自力式等。雖然市場在不斷地完善和優化，但供暖方面卻始終沒有較為滿意的方式，而且還得到了很大的教訓。 如某大廈的管網因超壓運行而導致散熱器爆裂， 最終不得不拆掉。 由此很多供熱公司就開始禁止把減壓閥用在取暖系統中， 而且設計手冊以及設計案例里也沒有對減壓閥類直連供暖方式展開詳細的介紹與說明，可見此種方式是不被提倡的。 另外，從流體力學角度分析，減壓閥主要依靠于蒸汽、消防和供水分區等不需循環的系統。取暖系統采用的是閉式循環，并且減壓閥也不能良好適應供暖系統的不斷變化[2]。很多減壓閥的商家宣稱減壓閥不僅能夠有效減少動壓，而且還能有效減少靜壓。 這是一種錯誤的說法，為糾正此錯誤很多教材就特別指明減壓閥具有減靜壓和減動壓的區別，有些閥門既能減動壓，又能減靜壓，但有些閥門就只能減動壓。這里所說的減動壓與減靜壓不同于供暖系統的動壓和靜壓。 此處的減動壓是指在流動狀態下的減壓， 減靜壓指的就是閥門處于關閉狀態下，流量是零。 由此可見，把減壓閥強制用在供暖系統中是錯誤的， 因為高層建筑供暖系統里的高壓水會不斷進到低區系統中， 為保證管網的安全，就必須保證高區壓力不會影響到低區系統，確保使用的方式絕對可靠、安全，不然就會引發嚴重的事故[3]。 無論采用何種方式，減壓閥與電磁閥都為機械彈簧類以及電動電磁類控制形式， 并沒有考慮水力本身的特點， 所以其會存在動作延遲、 頻繁操作、反復操作等問題，這樣長期應用就會發生金屬磨損、橡膠老化等情況。 各州縣的供熱水質都比較差，這樣就給供暖設備的閥門帶來了很大的影響， 既會影響到閥門的靈活性，又會影響到閥門的使用時間，因此必須高度重視。 供電的穩定性也會影響到電磁閥門的靈活性， 所以減壓閥和電磁閥類在應用的時候隨時都會引發嚴重的安全事故， 必須進行有效的處理。 現階段建造的建筑物都應用的是分戶計量變流量系統，因為流量都是隨時變化的，所以就要求減壓系統也要符合此種變化，但目前的減壓閥還滿足不了上述要求，并且應用減壓閥類方式還會出現倒空、積氣、滲氧腐蝕以及水錘等情況，這也是無法有效防范安全的關鍵問題。

1.3 無負壓供水方式

如果對高層建筑供暖采用直連方式將加壓泵直接連在低區管網上，則必須確保低區管網的水力平衡、壓力平衡，不會引發各種事故。 為此就有人在直連供暖方式中應用了無負壓供水技術，由于沒有考慮到這兩種系統的運行方式以及運行原理的不同，導致了管網系統的水力失衡，而引發了超壓狀況，最終造成了嚴重的后果。

2 高層建筑供暖直連方式的技術可行性

通過對各種方式的深入研究發現，直連技術的難點不是增壓，而是減壓，高層建筑供暖直連技術剛好能夠有效解決此問題，為此便對此技術展開了深入的研究。 此技術并沒有運用常規的減壓思維模式，而且運用了膜流運動原理，借助流體非滿管來達到減壓的目的。 其運行原理為：會用到一個斷流器，然后借助散熱以后的熱媒高壓流體的余壓使水流高速旋轉，最后人為地使膜流生成，進而起到減壓的作用[4]。 為防止有氣體進入到系統當中，還會運用到一個阻旋器。 阻旋器的作用是阻止水流旋轉和分離空氣，讓無壓流的膜流變成有壓流的膜流。 在此過程中，膜流狀態就為[5]:有壓流→無壓流→有壓流，這就會讓高壓流體順利地進入到低壓流體中。

高層建筑供暖直連方式便運用的該原理，其設計方案主要為:先使低區供暖熱網的定壓保持不變，當其運行參數與方式都處于穩定狀態下，再在高層的入口處加裝一個微型增壓泵，同時在泵的出口處安裝止回閥，以加大低層供水管網的壓力，將水順利送到高層的散熱器中進行放熱，然后把高壓回水引入到斷流器中，使膜流生成，從而發揮減壓的作用，之后將其引入阻旋器中，以阻止水流旋轉和分離空氣，經過這些流程之后就能將其引回到低層的管網當中。

由此可知，在整個運行過程中，高層建筑供暖直連方式的實現主要依靠的就是斷流器和阻旋器，這不僅有效地隔絕了高層建筑和低層建筑的管網，而且當運行結束時， 低層管網的定壓仍會保持不變，系統的水位還是處于低區網水靜壓線上。 為此，當系統運行停止的時候，水管從斷流器到阻旋器的這段水流肯定會被斷開，這樣才使高、低區直連的供水管處于靜止狀態，它的作用是保證高區回水壓力時刻與外網回水壓力一致，不能因流量改變回水壓力跟著改變，確保高區、低區系統的正常供暖。 這主要是因為供水管上安裝了止同閥，止同閥有效防止了供水管中的水發生倒流情況。 因此不管系統是處于運行狀態，還是靜止狀態，都能夠很大程度地保證高層建筑與低層建筑的系統有效隔離，從而保證供暖設備的安全。

經過多次試驗證實， 這種供暖方式非常安全、可靠。 如果再增設一個微機變頻調控加壓泵，就能自動監測壓力的變化情況， 并自動調整流量和壓力，既保證了安全性和可靠性，又顯著節省了人力，使用效果非常良好。 如果再增設一些附加功能，如報警功能、自動啟閉功能等，就會使高層建筑供暖直連技術更加的成熟和完善。

3 結語

高層建筑供暖方式的選取對供暖設施的安全有著很大的影響， 必須選用安全可靠的供暖方式。應用直連方式不僅有效改善了傳統供暖方式的不足，而且還使低區網非常的穩定，可見直連技術非常可行，能夠有效增大設備的使用時間。 高層建筑供暖直連方式不需要專用的設備，只依靠水力特性就能實現減壓目的， 使系統始終處于穩定狀態，充分避免了管網系統出現超壓、水力失衡、滲氧腐蝕等情況，所以該技術被廣泛應用。 目前有越來越多的專業人員對直連技術展開研究， 使其越來越完善、越來越成熟，能夠更加穩定地運行，不再受高層建筑、低層建筑高度限制，而且供暖效果還很好，既很大程度上節省了投資成本，又減少了維護費用，給供暖企業帶來了很大的經濟效益。