高层建筑直连供暖加压与节能

许维波

（淄博双星供热有限公司，山东 淄博 255000）

1 引言

直连加压主要针对高层建筑供暖，同时适用于供水温度低、无换热条件、需要二次加压的场合，现在的直连加压技术一般为利用水泵的扬程对一次网供水二次加压，然后再对二次网系统的回水进行减压的方式，减压后回到一次回水管网，完成加压供暖循环。减压的目的主要为了控制热网回水压力，防止压力过高造成一次网系统超压。

2 存在的问题

2.1 不节能：回水的高压水头需要靠阀门或减压装置来消耗，白白浪费了大量电能。

2.2 对一次网影响大：水泵直接与外网连接，水泵的吸水量基本不变，当一次网流量调节时，对一次网的压力影响加大，影响了一次网系统的稳定性。

2.3 可靠性方面，加压的系统性能主要依靠节流降压来保证，一旦节流降压装置工作失常，将使一次网超压或者二次网系统倒空，使系统安全性降低，甚至造成设备事故。

3 技术原理说明

本技术是采用一种新的直连加压方式，不同与现有直连方式，克服了现有技术存在的不足，主要的优点在于更加节能、性能稳定。

3.1 工作流程:（见流程图）

一次网的供水先经一级止回阀A1进入压力能回收罐，再经一级止回阀C1进入二次加压泵加压，供水加压后进入二次网用户系统，二次网系统的回水经组合电动阀O2进入压力能回收罐，压力能释放后经组合电动阀O1排出至一次网回水管网。完成二次网直连加压的循环。

压力能回收灌1与压力能回收灌2并联使用，罐1为主动罐，罐2为从动罐，通过罐1的浮动隔热活塞的高位与低位信号来控制组合电动阀O1、O2，罐2的电动阀 O3、O4随罐1的电动阀O1、O2动作。故罐2为从动罐。

3.2 节能原理：本技术主要解决了回水压力势能的利用问题，二次网回水压力不再是通过节流消耗而是加以利用。压力能回收罐是回水压力能回收的主要装置。它利用了回水压力能提高二次网循环泵的进水压力，降低了水泵的扬程及功率，从而降低了循环泵的功耗。

工作时，一次网供水（压力假定为0.55MPA）经止回阀A1进入罐1，此时电动阀门的状态为O2关闭O1开启，浮动隔热活塞下行，罐内低压的回水（压力假定在0.45MPA）在供水的压力下压入一次网回水管,浮动活塞下行至低点位置时发出控制信号，控制阀动作，关闭01(从动关闭O4)后开启O2(从动开启O3)，二次网回水（压力假定为1.0MPA）进入罐1，罐内压力因回水的进入而提高，压力提高使A1止回阀关闭C1打开，活塞上行将罐内高温水压入二次网循环泵（泵扬程假设0.5MPA）进水，使循环泵的出口压力提高（约为1.05MPA）后进入二次网循环系统。浮动活塞至高位时发出信号，控制组合电动阀门动作，关闭O2（从动关闭O3）后打开O1(从动打开O4)，因罐1内压力降低，A1打开C1关闭，隔热活塞下行罐1开始进热水排出冷水。罐1完成一个工作循环。同时从动罐2也完成一个工作循环，但两罐的循环过程相反，从而使得系统连续。中间切换的过程约3-5秒，在此期间加压水泵的进水可由稳压集气罐暂时补充，同时消除水锤，以降低系统压力的波动。

二次网系统一般规模不宜过大，定压方式可采用高位水箱定压，同时配备一套二次网补水系统用于系统的初次注水和紧急补水。

3.3 压力能回收罐的结构说明

压力能回收罐中间设置一浮动隔热活塞，活塞的作用主要是分隔、隔热。活塞采用焊接结构，活塞的容重视外网的压力参数略有不同，一般容重设计为1，内充隔温材料，通过中间注入耐温的聚氨酯材料来控制容重，侧面的密封为大间隙8-10mm；大间隙可适当泄压，在上、下位信号点动作失灵时，可有效保护活塞不受损坏。

3.4 组合电动控制阀

流程的控制依靠组合电动阀，采用O1、O2、O3、O4四只蝶阀，从各阀门的工作状态情况可以看出，O1、O4 同步 O2、O3 同步，将O1、O4组合O2、O3组合为同步阀，配备电动控制（角行程执行器）系统。

4 节能性测算

以供暖工程为例进行测算，某高层供热系统5万平方米，一次网供水压力0.55MPA，回水压力0.45MPA，建筑高度80米，不计水温等因素。

4.1 若以常规的直连加减压方式供暖，二次加压循环水泵扬程选择时不但要克服系统的沿程水头损失还需要增加一个静压水头（若沿程压头损失假设为25米），按常规选择水泵扬程应大于50米（静压水头25米加沿程压头损失），流量200吨/H，则水泵功率为45KW。

4.2 若以本设备直连加压方式供暖，二次加压循环水泵扬程为25米（若沿程压头损失为25米），流量200吨/H，(选水泵流量225吨/H,扬程24.5米)。则水泵功率为22KW

4.3、从以上水泵设备的功率可知，若不计其它方面的因素，则水泵的功率降低50%。若按年度供暖时间计算，5万平方米得供暖年度节电6330KWH，约计5万元以上。可降低单位面积供热成本1元以上。

5 设备使用的范围

以往的直连加压系统主要针对高区的供暖系统，本设备（系统）使用的范围更广，可满足以下场合：

5.1 可以对压力不足的供热系统进行加压，不论高层建筑还是多层建筑，均能使用，同时对一次网的水力工况不产生影响。

5.2 对电厂低温水的供暖更具优势，从经济性角度，电厂供暖水温一般较低，无法再进行水-水换热，通常多采用直供，这样的供暖系统十分庞大，末端不利点循环效果较差。为克服这些问题，往往采用中继泵站多次加压，使得管网系统水力工况极不稳定，水泵的状态工作点不稳定，水泵效率降低，同时使得系统无法进行量调节、质调节，影响了供热质量。

由于本加压技术对一次网的供水不造成影响，既不会出现其它直连方式产生的负压状况，也不会造成一次网的回水超压。因直连无需换热，使得一次网回水实现低温回归，可减少网损，提高了系统的效率，稳定一次网水力工况。

6 结束语

由于存在约3-5秒的水切换过程，对二次网水力状况稳定性略有影响，若双机组并联可以抵消。

本技术充分利用回水的高压势能，从而节能，该设备的使用范围广，不论是高层建筑供暖还是电厂低温水供暖，都具有节能优势。从设备设备安装空间考虑，比较适合供热规模在5万平方米以下的系统，对较大的供暖系统宜多点布置分别加压，不宜大规模的集中布设。

[1]陆耀庆.暖通空调设计手册[M].中国建筑工业出版社出版.

[2]贺平，孙刚.供热工程[M].中国建筑工业出版社出版.

[3]“城市热力网设计规范”CJJ34-2002中华人民共和国行业标准.