一、供暖機(jī)組的詳細(xì)描述

隨著高層建筑的不斷涌現(xiàn)，住宅小區(qū)出現(xiàn)多層建筑與高層建筑并存的現(xiàn)狀。當(dāng)一個(gè)供熱范圍內(nèi)同時(shí)存在高區(qū)、低區(qū)供熱系統(tǒng)時(shí)，通常的處理方法為：為高區(qū)部分單獨(dú)設(shè)置一套供熱系統(tǒng)；采用雙水箱系統(tǒng)，即在高層建筑中設(shè)立兩個(gè)保溫水箱及兩個(gè)專門的水箱設(shè)備間；采用高低區(qū)直連機(jī)組，實(shí)現(xiàn)高低區(qū)直接連接；采用自力式壓差控制閥、電磁閥等裝置，實(shí)現(xiàn)高低區(qū)直接連接。本文對(duì)直連機(jī)組在高低區(qū)直接連接供熱的應(yīng)用進(jìn)行探討。

供暖機(jī)組是專門解決高層建筑高區(qū)與低區(qū)直連供暖的一項(xiàng)技術(shù)，不用另設(shè)鍋爐、水箱、熱交換設(shè)備。主要由增壓泵、減壓閥、流量調(diào)控裝置、微機(jī)變頻控制柜及相應(yīng)的閥門和儀表組成的機(jī)電一體化的高層采暖直連供水設(shè)備。是高層建筑直接采用外網(wǎng)熱水供暖的一項(xiàng)新技術(shù)，是雙水箱高層供暖系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。依靠對(duì)加壓泵的變頻控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱媒供水壓力調(diào)節(jié)，同時(shí)依靠減壓閥和流量調(diào)控裝置等設(shè)備對(duì)回水的壓力和系統(tǒng)的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。即可實(shí)現(xiàn)高層建筑與任一熱網(wǎng)直連供暖，又不會(huì)影響熱網(wǎng)自身及周邊熱用戶的壓力、流量變化。

高層直連供熱機(jī)組在工程實(shí)踐中不斷完善，不僅能適用于上供下回單管系統(tǒng)、地?zé)嵯到y(tǒng)及分戶供暖系統(tǒng)，而且還可以應(yīng)用于空調(diào)水系統(tǒng)。供暖、空調(diào)水系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)、控制及報(bào)警系統(tǒng)均由微機(jī)自動(dòng)完成，微機(jī)控制裝置同機(jī)組安裝在同一框架上，可設(shè)在高層建筑的地下室內(nèi)或設(shè)備間，也可以設(shè)在鍋爐房（或換熱站）內(nèi)。設(shè)備占地面積小，布置緊湊，安裝方便，操作簡單，技術(shù)，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行安全可靠。

采用本設(shè)備后，高低區(qū)壓力錯(cuò)落有序，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)壓力調(diào)控自如，系統(tǒng)運(yùn)行極為平穩(wěn)、可靠，從而大大改善供熱效果，可實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、省工、節(jié)約能源，可有效節(jié)省投資、降低運(yùn)行費(fèi)用，受到廣大熱用戶的青睞。

二、閉式直連供暖系統(tǒng)的基本原理

高層直連供熱機(jī)組是利用現(xiàn)有的低區(qū)供暖管網(wǎng)介質(zhì)直連向高區(qū)供暖。在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)（高層建筑地下室或設(shè)備間）增設(shè)一套由微機(jī)控制的增壓機(jī)組和減壓及流量控制裝置，是以提高供水壓力、降低回水壓力以及控制系統(tǒng)流量為控制核心的全自動(dòng)控制系統(tǒng)。

供暖系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高層直連供熱機(jī)組在原有低區(qū)供暖管網(wǎng)的壓力、運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行方式均保持不變的前提下，將低區(qū)管網(wǎng)的供水壓力提高，供應(yīng)給高區(qū)熱用戶。高區(qū)回水壓力通過減壓裝置降至低區(qū)壓力，高、低區(qū)回水的壓力差及高區(qū)供水流量可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況人工調(diào)節(jié)設(shè)定。從而實(shí)現(xiàn)高層建筑的高區(qū)與低區(qū)并網(wǎng)直連供暖。

三、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

l 采用外網(wǎng)壓力控制本系統(tǒng)增壓泵的自動(dòng)啟停，與外網(wǎng)循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)；

l運(yùn)行方式有“手動(dòng)／自動(dòng)”兩種工作方式，用戶在操作面板上自行選擇。人工設(shè)定完成后選擇“自動(dòng)”，系統(tǒng)將按設(shè)定的模式自動(dòng)工作，無需人工再行干預(yù)。操作簡單，設(shè)定方便?？蓪?shí)現(xiàn)全自動(dòng)無人職守；

l 增壓泵在微機(jī)、變頻器的控制下全自動(dòng)工作，保證恒壓供水；

l減壓裝置采用了全通道流線型設(shè)術(shù)，流體阻力小、流量大，在傳動(dòng)方式上采用了水力操作，利用管道中的水壓自動(dòng)操作主閥瓣上下移運(yùn)，控制閥門開度，調(diào)節(jié)下游壓力，使下游壓力始終維持在設(shè)定的壓力值上。

l 高層直連供熱機(jī)組在流量調(diào)節(jié)裝置的控制下始終保證恒流量供水；

l高層直連供熱機(jī)組設(shè)有氣動(dòng)隔斷裝置，當(dāng)增壓泵停止或停電時(shí)自動(dòng)關(guān)斷高區(qū)回水管網(wǎng)，從而達(dá)到將高、低區(qū)回水管網(wǎng)隔斷的目的，以保證低區(qū)熱用戶的安全；

l 本系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)泄水閥，可實(shí)現(xiàn)超壓自動(dòng)泄水功能，確保減壓閥出口的壓力始終恒定為設(shè)定值；

l當(dāng)減壓裝置失效或其他原因使減壓裝置后的壓力不正常時(shí)，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉水泵，停止整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，保護(hù)系統(tǒng)中的其他設(shè)備；

l 本系統(tǒng)主要設(shè)備采用進(jìn)口（丹佛斯）產(chǎn)品，其它設(shè)備均采用技術(shù)、質(zhì)量優(yōu)良的合資產(chǎn)品；

l 整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，功能齊全，運(yùn)行可靠，操作簡便。

四、供暖機(jī)的主要特點(diǎn)

1、直接利用低區(qū)管網(wǎng)供暖，不需另設(shè)熱交換器隔絕壓力。采用全自動(dòng)智能控制，高、低區(qū)同一系統(tǒng)，同一參數(shù)，便于運(yùn)行管理，利于管網(wǎng)的水力平衡，解決了高層建筑“上熱下冷”垂直失調(diào)的難題,供熱效果好。

2、可以克服由于外網(wǎng)壓力不穩(wěn)引起用戶室內(nèi)溫度波動(dòng)，設(shè)備供水壓力可隨意調(diào)節(jié)，消除了高低區(qū)供熱不容易平衡的現(xiàn)象，提高了供熱品質(zhì)。

3、外網(wǎng)壓力發(fā)生較大改變時(shí)，不需對(duì)設(shè)備改動(dòng)，只需將壓力設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整。

4、采用旋流除污集水器，不會(huì)影響外網(wǎng)熱媒的壓力及周邊熱用戶的供熱。

5、采用微機(jī)變頻的控制方式控制增壓泵，精確調(diào)控流量與壓力，節(jié)約電能，供暖系統(tǒng)平穩(wěn)、可靠。

6、不僅適用于各式分戶計(jì)量系統(tǒng)，而且恰好滿足了分戶計(jì)量系統(tǒng)的“變流量”調(diào)節(jié)要求。

7、采用進(jìn)口減壓裝置，既減動(dòng)壓，又減靜壓，彈簧的調(diào)節(jié)范圍細(xì)分化，可用于調(diào)節(jié)微小壓力。

8、采用進(jìn)口氣動(dòng)隔斷裝置，安全可靠，確保低區(qū)熱用戶安全。

9、不設(shè)鍋爐，不設(shè)熱交換器，不設(shè)水箱，不用在供水干管加設(shè)備，簡化供水系統(tǒng)的設(shè)備，同時(shí)避免了二次污染，降低工程造價(jià)，減少所占建筑面積，節(jié)資節(jié)能效益更為顯著。

10、用于舊建筑物高、低區(qū)并網(wǎng)改造，改動(dòng)量較小，方便快捷；用于新建筑物，便于統(tǒng)籌規(guī)劃，節(jié)省工程投資。

11、由于運(yùn)行中系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)入空氣，管道腐蝕小，使用壽命比開式系統(tǒng)高1-2倍，同時(shí)也解決了系統(tǒng)在停電或停止運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象。

12、模塊化設(shè)計(jì)、噪音低、體積小、重量輕、安裝快捷。

13、自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)無人職守。

五、高層直連供熱機(jī)組的應(yīng)用范圍

1、 鶴立群式高層建筑的供暖系統(tǒng)。

2、高層建筑的空調(diào)水系統(tǒng)。

3、 局部供暖熱網(wǎng)連接到大型熱網(wǎng)。

4、 熱網(wǎng)區(qū)域內(nèi)地勢(shì)高差較大（尤其是山地建筑群）的供暖系統(tǒng)等。

六、閉式直連供暖系統(tǒng)裝置的選擇

本公司針對(duì)閉式直連供暖系統(tǒng)研制出成套設(shè)備，其中包括增壓循環(huán)泵、壓力控制裝置、減壓裝置、流量調(diào)控裝置、氣動(dòng)隔斷裝置、自動(dòng)泄壓裝置、微機(jī)變頻控制柜、儀表等，詳見附圖。

1、 增壓循環(huán)泵流量的計(jì)算：

公式：V=0.86×K×Q／P（T1–T2）

式中：

V：增壓循環(huán)泵流量 m3/h

K：附加系統(tǒng)，一般可取 K=1.10；

Q：高區(qū)供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷 W；

P：供水溫度下水的密度 kg/ m3；

T1：供水溫度 ℃；

T2：回水溫度 ℃。

2、 增壓循環(huán)泵的揚(yáng)程計(jì)算：

公式：H = Hj + Hf – Hw +（3～5）式中

H：增壓循環(huán)泵揚(yáng)程 mH2O；

Hj：泵出口至高層供水干管的高度 mH2O；

Hf：供暖系統(tǒng)阻力損失 mH2O；

Hw：泵入口處外網(wǎng)供水壓力 mH2O；

（3～5）：為預(yù)留供水壓力 mH2O。

我公司可根據(jù)用戶的具體要求來設(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)，確定閉式直連供暖系統(tǒng)的具體型號(hào)與規(guī)格，以滿足廣大熱用戶的需要。

七、工作流程及優(yōu)勢(shì)

①工作流程

直連機(jī)組的工作流程見圖1。二級(jí)管網(wǎng)供水進(jìn)入分水器后，一部分供水供給低區(qū)供熱系統(tǒng)，另一部分供水經(jīng)加壓泵加壓后，送至高區(qū)供熱系統(tǒng)。高區(qū)回水經(jīng)減壓裝置(由減壓閥、球閥、蝶閥組成)減壓后，壓力降低，保證高區(qū)回水與低區(qū)回水壓力*。減壓裝置并聯(lián)設(shè)置，1用1備，提高了減壓的可靠性。當(dāng)供熱系統(tǒng)突然停電時(shí)，為了防止高區(qū)靜壓向低區(qū)傳遞，造成低區(qū)散熱器破壞，在高區(qū)回水管上設(shè)置常閉電磁閥。常閉電磁閥和加壓泵出口止回閥共同作用，使高區(qū)與低區(qū)供熱系統(tǒng)在斷電后隔離，提高了供熱系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

②優(yōu)勢(shì)

實(shí)現(xiàn)了高、低區(qū)供熱系統(tǒng)直接連接，不需為高區(qū)供熱系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置換熱系統(tǒng)，加壓前后供水溫度不變，特別適合低溫供熱系統(tǒng)。設(shè)備簡單，占地面積小，布置緊湊，安裝方便。采用閉式循環(huán)，降低了高區(qū)供熱系統(tǒng)管道及設(shè)備的腐蝕，也避免了開式系統(tǒng)的噪聲、系統(tǒng)中不凝性氣體較多等問題。

八、直連機(jī)組的設(shè)計(jì)選型

1、加壓泵

加壓泵揚(yáng)程日的計(jì)算式為：

式中 H——加壓泵揚(yáng)程，m

h1——高層建筑高度，m

h2——直連機(jī)組的壓頭損失，m

h3——直連機(jī)組與高層建筑間供水管道的壓頭損失，m

h4——高區(qū)供熱系統(tǒng)的壓頭損失，m

h5——富裕壓頭，m，取5 m

h6——加壓泵入口的供水壓頭，m

2、堿壓閥

選用的減壓閥出口壓力在一定范圍內(nèi)可調(diào)。為了操作、調(diào)節(jié)和維修方便，減壓閥應(yīng)安裝在水平管道上。減壓閥根據(jù)其進(jìn)出口壓頭差和質(zhì)量流量進(jìn)行選型，其質(zhì)量流量與加壓泵質(zhì)量流量*。

減壓閥進(jìn)出口壓頭差Δh的計(jì)算式為：

式中 Δh——減壓閥進(jìn)出口壓頭差，m

h6——直連機(jī)組與高層建筑間回水管道的壓頭損失，m

hr——二級(jí)管網(wǎng)回水壓頭，m

3、常閉電磁閥

常閉電磁閥選型應(yīng)遵循安全性、可靠性、適用性、經(jīng)濟(jì)性原則。根據(jù)高區(qū)供熱系統(tǒng)管徑確定常閉電磁閥通徑，根據(jù)供熱介質(zhì)運(yùn)行參數(shù)選擇常閉電磁閥的材質(zhì)和耐溫等級(jí)，根據(jù)供熱系統(tǒng)壓力選擇常閉電磁閥結(jié)構(gòu)。

4、應(yīng)用實(shí)例

住宅小區(qū)設(shè)計(jì)供、回水溫度為80、60℃，既有建筑均為6層，采用鑄鐵散熱器，承壓能力為0.4MPa。新建1幢高層建筑，建筑高度為50m，采用散熱器供暖，其中高區(qū)熱負(fù)荷為704kW。原有熱力站預(yù)留供熱能力可滿足高層建筑熱負(fù)荷需求，熱力站距高層建筑120m。若將高層供熱系統(tǒng)與原系統(tǒng)直接連接，系統(tǒng)定壓壓力需提高到0.5MPa以上，易導(dǎo)致既有建筑散熱器超壓。若單獨(dú)為高層建筑設(shè)置一套獨(dú)立的供熱系統(tǒng)(包括高區(qū)換熱器、高區(qū)循環(huán)泵、高區(qū)補(bǔ)水定壓裝置)，則設(shè)備造價(jià)、占地面積均較大，且實(shí)際情況無法滿足設(shè)備用地要求。研究結(jié)果是采用直連機(jī)組，將原有熱力站預(yù)留分支與直連機(jī)組連接，實(shí)現(xiàn)低區(qū)與高區(qū)的直接連接。

實(shí)踐證明，高低區(qū)供熱系統(tǒng)均運(yùn)行良好。整個(gè)供暖期，高層建筑室溫均滿足要求，直連機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，供熱效果良好，滿足用戶要求。當(dāng)供熱系統(tǒng)突然停電時(shí)，高低區(qū)供熱系統(tǒng)可相互隔離。

5、結(jié)論

直連機(jī)組實(shí)現(xiàn)了高低區(qū)供熱系統(tǒng)的直接連接，簡化了高區(qū)供熱系統(tǒng)，降低了設(shè)備造價(jià)，節(jié)約了占地，有效避免了氧腐蝕，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。直連機(jī)組不僅適用于高層建筑供熱系統(tǒng)，還適用于高差過大熱網(wǎng)中的高區(qū)供熱系統(tǒng)。