高层建筑供暖直连方式技术可行性分析

张学仁

青海东亚工程建设管理咨询有限公司（810000）

1 高层建筑主要采用的供暖方式

如果在低层建筑群里建了一座高层建筑，则该高层的取暖方式就需进一步探讨。一般高层供暖方式有许多，首先，可通过设立专用锅炉来实现，不过这样会严重增加投资成本以及运行费用。 其次，可通过热交换器和低区系统来实现，不过这需要高温水热源才能完成。 最后，可通过原有低区的低温水系统直连来实现，不过高、低层建筑直连以后，压力就会变低，进而导致高楼层的用户没有水，但是如果调高压力，则低楼的散热器就会超压运行，进而无法稳定运行[1]。 因此，为有效解决上述问题，相关设计师及设备厂家人员就提出了如下方法，以使高层建筑良好地供暖。

1.1 双水箱方式

双水箱方式就是在高层的不同位置分别安装两个水箱，以借助压差产生自然循环。 此种方式是最早使用的，技术非常成熟，所以应用范围非常广泛。不过此种方式只适用于阻力和供热面积较小的高层，因为其调节能力差，会发生进气渗氧的情况。双水箱还会显著增加高层负重，不仅布置难，而且占用面积大，所以目前很少使用双水箱方式，此种方式已被新方式所取代。

1.2 减压阀类方式

对高层建筑供暖应用减压阀类方式始终都是设计人员的主要研究方向。如今已研发出了许多良好的技术方案，主要包括减压阀与水箱方式、减压阀与电磁阀关断方式、自力式压差阀方式、自力式流量控制阀方式等。 减压阀类方式已出现很多年了，而且还在不断的发展和创新，如今又出现了许多新的方式，如比例式、可调式以及自力式等。虽然市场在不断地完善和优化，但供暖方面却始终没有较为满意的方式，而且还得到了很大的教训。 如某大厦的管网因超压运行而导致散热器爆裂， 最终不得不拆掉。 由此很多供热公司就开始禁止把减压阀用在取暖系统中， 而且设计手册以及设计案例里也没有对减压阀类直连供暖方式展开详细的介绍与说明，可见此种方式是不被提倡的。 另外，从流体力学角度分析，减压阀主要依靠于蒸汽、消防和供水分区等不需循环的系统。取暖系统采用的是闭式循环，并且减压阀也不能良好适应供暖系统的不断变化[2]。很多减压阀的商家宣称减压阀不仅能够有效减少动压，而且还能有效减少静压。 这是一种错误的说法，为纠正此错误很多教材就特别指明减压阀具有减静压和减动压的区别，有些阀门既能减动压，又能减静压，但有些阀门就只能减动压。这里所说的减动压与减静压不同于供暖系统的动压和静压。 此处的减动压是指在流动状态下的减压， 减静压指的就是阀门处于关闭状态下，流量是零。 由此可见，把减压阀强制用在供暖系统中是错误的， 因为高层建筑供暖系统里的高压水会不断进到低区系统中， 为保证管网的安全，就必须保证高区压力不会影响到低区系统，确保使用的方式绝对可靠、安全，不然就会引发严重的事故[3]。 无论采用何种方式，减压阀与电磁阀都为机械弹簧类以及电动电磁类控制形式， 并没有考虑水力本身的特点， 所以其会存在动作延迟、 频繁操作、反复操作等问题，这样长期应用就会发生金属磨损、橡胶老化等情况。 各州县的供热水质都比较差，这样就给供暖设备的阀门带来了很大的影响， 既会影响到阀门的灵活性，又会影响到阀门的使用时间，因此必须高度重视。 供电的稳定性也会影响到电磁阀门的灵活性， 所以减压阀和电磁阀类在应用的时候随时都会引发严重的安全事故， 必须进行有效的处理。 现阶段建造的建筑物都应用的是分户计量变流量系统，因为流量都是随时变化的，所以就要求减压系统也要符合此种变化，但目前的减压阀还满足不了上述要求，并且应用减压阀类方式还会出现倒空、积气、渗氧腐蚀以及水锤等情况，这也是无法有效防范安全的关键问题。

1.3 无负压供水方式

如果对高层建筑供暖采用直连方式将加压泵直接连在低区管网上，则必须确保低区管网的水力平衡、压力平衡，不会引发各种事故。 为此就有人在直连供暖方式中应用了无负压供水技术，由于没有考虑到这两种系统的运行方式以及运行原理的不同，导致了管网系统的水力失衡，而引发了超压状况，最终造成了严重的后果。

2 高层建筑供暖直连方式的技术可行性

通过对各种方式的深入研究发现，直连技术的难点不是增压，而是减压，高层建筑供暖直连技术刚好能够有效解决此问题，为此便对此技术展开了深入的研究。 此技术并没有运用常规的减压思维模式，而且运用了膜流运动原理，借助流体非满管来达到减压的目的。 其运行原理为：会用到一个断流器，然后借助散热以后的热媒高压流体的余压使水流高速旋转，最后人为地使膜流生成，进而起到减压的作用[4]。 为防止有气体进入到系统当中，还会运用到一个阻旋器。 阻旋器的作用是阻止水流旋转和分离空气，让无压流的膜流变成有压流的膜流。 在此过程中，膜流状态就为[5]:有压流→无压流→有压流，这就会让高压流体顺利地进入到低压流体中。

高层建筑供暖直连方式便运用的该原理，其设计方案主要为:先使低区供暖热网的定压保持不变，当其运行参数与方式都处于稳定状态下，再在高层的入口处加装一个微型增压泵，同时在泵的出口处安装止回阀，以加大低层供水管网的压力，将水顺利送到高层的散热器中进行放热，然后把高压回水引入到断流器中，使膜流生成，从而发挥减压的作用，之后将其引入阻旋器中，以阻止水流旋转和分离空气，经过这些流程之后就能将其引回到低层的管网当中。

由此可知，在整个运行过程中，高层建筑供暖直连方式的实现主要依靠的就是断流器和阻旋器，这不仅有效地隔绝了高层建筑和低层建筑的管网，而且当运行结束时， 低层管网的定压仍会保持不变，系统的水位还是处于低区网水静压线上。 为此，当系统运行停止的时候，水管从断流器到阻旋器的这段水流肯定会被断开，这样才使高、低区直连的供水管处于静止状态，它的作用是保证高区回水压力时刻与外网回水压力一致，不能因流量改变回水压力跟着改变，确保高区、低区系统的正常供暖。 这主要是因为供水管上安装了止同阀，止同阀有效防止了供水管中的水发生倒流情况。 因此不管系统是处于运行状态，还是静止状态，都能够很大程度地保证高层建筑与低层建筑的系统有效隔离，从而保证供暖设备的安全。

经过多次试验证实， 这种供暖方式非常安全、可靠。 如果再增设一个微机变频调控加压泵，就能自动监测压力的变化情况， 并自动调整流量和压力，既保证了安全性和可靠性，又显著节省了人力，使用效果非常良好。 如果再增设一些附加功能，如报警功能、自动启闭功能等，就会使高层建筑供暖直连技术更加的成熟和完善。

3 结语

高层建筑供暖方式的选取对供暖设施的安全有着很大的影响， 必须选用安全可靠的供暖方式。应用直连方式不仅有效改善了传统供暖方式的不足，而且还使低区网非常的稳定，可见直连技术非常可行，能够有效增大设备的使用时间。 高层建筑供暖直连方式不需要专用的设备，只依靠水力特性就能实现减压目的， 使系统始终处于稳定状态，充分避免了管网系统出现超压、水力失衡、渗氧腐蚀等情况，所以该技术被广泛应用。 目前有越来越多的专业人员对直连技术展开研究， 使其越来越完善、越来越成熟，能够更加稳定地运行，不再受高层建筑、低层建筑高度限制，而且供暖效果还很好，既很大程度上节省了投资成本，又减少了维护费用，给供暖企业带来了很大的经济效益。