小区换热站采暖系统定压方式

展宗芳

【摘 要】热水供热系统具有运行稳定、安全和卫生等优点，热水供热系统的定压方式对系统的运行至关重要，采暖空调循环水系统中的定压补水设备使系统在允许压力范围内运行， 防止系统内出现气化、超压等现象。现对各种技术资料中关于定压补水设备的原理、设计选型、特点加以分析， 希望对相关设计人员有所借鉴意义。

【关键词】定压补水；开式膨胀水箱；气压罐；变频调速补水泵

一、采暖系统定压方式

1、高位膨胀水箱补水定压方式

高位膨胀水箱补水定压方式是在热水供暖系统的最高点设置高位开式膨胀水箱，在水箱中设定最高和最低水位，并通过水位电信号控制补水泵的启停， 膨胀水箱在定压中有重要作用，在热水供暖系统中，当膨胀水箱的安装高度超过系统的充水高度，而膨胀水箱的膨胀管连接在靠近循环水泵进口侧时，就可以保证整个系统运作。无论是在运行还是在停运时，各点的压力都超过大气压力。只有这样，系统才不会出现负压，出现热水汽化或吸入空气等问题。因此，在机械循环供暖系统中，膨胀水箱不仅起着容纳系统水膨胀体积之用，而且还对系统起着定压的作用。这种对热水供暖系统起定压作用的设备，被称为定压装置。但是，要想维持系统某点压力（即膨胀水箱与采暖系统的连接点，通常是循环水泵的吸入口）稳定，仅有膨胀水箱还是不够的，还必须有反映水箱液位或压力变化的仪表及被它控制的补水装置。这是因为系统的漏水通常是不可避免的。因此，水箱定压系统的选择上可有水泵补水装置。这种方式具有初投资省，运行费用低，压力稳定等优点；但因开式水箱与大气连通，由此引起的管道系统的氧化腐蚀问题是这种方式最大的缺点，另外水箱设于最高建筑物的顶层以上，管理起来也有诸多的不便；因此，这种补水定压方式仅适用于小型热水采暖系统。应当注意，热水供暖系统水压曲线的位置，取决于定压装置对系统施加压力的大小和定压点的位置。膨胀水箱定压的系统各点压力，取决于膨胀水箱安装高度和膨胀管与系统的连接位置。如将膨胀水箱连接在热水供暖系统的供水干管上，此时整个系统各点的压力都降低了。同时，如供暖系统的水平供水干管过长，阻力较大，则有可能在干管上出现负压，就会吸入空气或发生水的汽化，影响系统的正常运行。由于这个原因，从安全运行角度出发，在机械循环热水供暖系统中，应将膨胀水箱的膨胀管连接在循环水泵吸入口侧的回水干管上。

2、落地式膨胀定压罐补水定压方式

落地式膨胀定压罐补水定压方式是在补水泵附近设置落地式膨胀定压罐，通过电接点压力表控制补水泵。由于气囊式定压装置隔绝了水系统与大气的连通，因此管道系统的氧化腐蚀明显减轻，而且只要简单地调整电接点压力表的上下限位置，就能很好地适应新建的更高建筑物的需要，另外落地式膨胀定压罐设于泵房内，也便于管理。基于以上一些优点，这种补水定压方式适用于供暖面积不太大且单体建筑高度不太高的热水采暖系统。但这种补水定压方式不适用于区域集中供热或高层、超高层建筑的情况，原因如下：（1）对于区域集中供热的情况，由于管线长，用户多， 因此补水量较大，由电接点压力表控制的补水泵将频繁启、停，每小时启泵次数远高于6～8次的合理值，泵的寿命大大降低，同时，由于系统压力波动大，引起静压处在上下限值之间的建筑物频繁“充放气”，导致该高度范围内的建筑物往往无法正常供暖。（2）对于高层、超高层单体建筑，这一补水方式不仅会引起系统压力的波动，而且由于补水泵启动点的工作压力（低压）应满足该单体建筑的静水压高度（这个压力值已经比较高了） ，补水泵停止点的工作压力（高压）一般比低压值高10～15mH2O，因此整个系统的工作压力还需在静水压的基础上再增加10～15mH2O，使得系统管道和末端供暖设备承压能力的要求进一步提高，设备投资进一步增加。另外，补水泵在高压处停机时极易发生水锤现象，造成管道剧烈振动。

3、变频控制的补水定压装置

这一补水定压方式是采用变频调速技术对补水泵进行闭环控制，根据热水供暖系统中瞬时失水量的大小与相应的压力值两种参数，利用变频装置自动调节水泵转数，使系统补水压力点恒定在系统的静水压线上，压力波动很小。安装在定压点处的压力传感器感受到补水泵出口压力值 （即系统定压点的值）后，反馈回变频控制柜，与给定压力比较后，控制变频器调节电动机转速，使补水泵流量随之变化。当补水泵出口压力低于给定压力值时，供电频率增加，电动机转速提高。水泵流量增大；反之流量则减小；如果超过给定压力值，则自动停机。这样通过变化水泵流量的方法可保证系统压力不变，自动定压补水。若系统超压，则靠安全阀泄水。这种补水定压方式有不增加系统工作压力，压力稳定，补水泵无需频繁启动，水泵运转平稳，使用寿命长等优点，而且从经济可行性方面来看，由于这种补水定压方式中落地式膨胀定压罐的容积只需满足系统的水膨胀量即可，因此膨胀定压罐减少的投资可部分地补偿补水泵因增加变频设备而增加的投资。另外由于补水泵一般功率比较小，因此由变频设备增加的投资并不大，而补水泵寿命延长也可部分地补偿增加的投资。所以这种补水定压方式应该是区域集中供热和高层、超高层建筑优先选择的补水定压系统。总之，热水供热系统补水定压装置的选择，应根据系统规模、建筑物高度、运行方式（连续或间歇）及室外管网与室内管路连接方式等综合考虑后确定。

二、小区换热站采暖系统定压方式实践

笔者曾经承接一小区供暖设计工程，整个供暖系统的定压，采用EPN隔膜式全自动膨胀水箱稳压设备。它是全封闭稳压装置，是利用气体压缩性质来进行水量调节和定压的。同时也是一种技术先进、性能可靠、自动化程度高的设备。使用初期，稳压效果良好。但随着水处理设备的老化，系统内水质复杂，这台定压设备经常出现故障。供暖系统水压上下波动、汽化、倒空、超压现象经常出现，维修量和材料消耗较大，需要进行改造，需要设计一个适合采暖系统的定压装置。由于该小区采暖系统最高处在教学楼五楼，因此我们在五楼设置了敞开式膨胀水箱，作为整个采暖系统的定压装置。并根据原有的系统，采用补给水泵定压装置，利用原有的备用水泵做为补给水泵。在集水器上开了两个孔，安装上一个安全阀和一个电接点压力表，并在电接点压力表上安装两个信号灯，一个是最低水压信号灯，一个是最高水位信号灯。目的是方便司炉人员随时观察和监控系统的水量和水压。并根据系统的水压，在电接点压力表上，定出采暖系统的水压最低点和最高点，使安全阀的开启压力与系统水压的最高点相符，以保证系统的安全运行。当系统水压由于渗漏等原因使水压降至电接点压力表上的最低点时，即系统水压最低点时，最低点指示灯就会闪亮，给司炉人员一个指示。司炉人员就会马上开启补水水泵补充水量定压。当系统的水压升到最高水压时，最高水压的指示灯就会闪亮，司炉人员可根据情况，进行适当的泄水，以保证系统水压稳定在适当范围内。实践证明，这种敞开式膨胀水箱与补给水泵的定压装置比较适用。这种改造后的定压装置与自动稳压设备相比，不仅简单易懂，安全可靠，便于操作，而且造价低廉，经久耐用。

三、结语

定压本身是一个调节过程，这是由于系统经常性的漏水等干扰所造成的。因此，为了保证系统运行可靠，节水节电等，应当把定压工艺设计看成一项既包括采暖又包括调节的系统设计，当前的主要间题还在于提高调节元器件的质量，以保证定压的长期可靠。从事供暖的专业技术人员一定要精通业务，选用优质产品，既要满足当前供热的需要，又要尽可能地满足将来负荷变化的需要。

参考文献：

[1]暖通空调动力技术措施，中国计划出版社，2003（2）.

[2]贺平，供热工程，中国建筑工业出版社，2003（11）.