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【摘 要】随着我国经济的持续、快速、健康发展,高层建筑在我国各大城市中日益增加,尤其在我国北方,由于寒冷供暖期相对较长,给暖通专业的设计人员提出了新的课题。本文择要介绍了高层建筑采暖系统的常用类型,并对其优缺点进行了比较后给出了在实践中解决北方高层建筑室内采暖与城市热网连接问题的最优选择,通过实例阐述了具体做法,对和谐社会建设有一定积极意义。
【关键词】高层建筑采暖;城市热网连接
目前北方大部分城市已建成集中供热网,城市大部分建筑冬季采暖已由城市热网供暖。随着高层建筑以极快的速度在各大城市的蓬勃兴起,高层建筑的采暖需求與现有城市热网的配套问题也越来越突出,如何解决现有城市热网在压力和温度都较低的情况下,满足高层建筑的用热需求是摆在设计、施工单位技术人员面前的一道急需解决的课题。虽然在《供暖设计手册》及相关专家的论著中都明确论述了在现有的城市热网条件下高层建筑采暖系统的几种解决方式,即:双水箱分层式、热交换器隔绝分层式、单双管混合式、双线式等几种形式,各种形式的优点也特别明显,但在具体工程的使用上却也受到种种条件的限制,都有不尽人意之处,难以满足急剧增长的高层建筑的采暖需求。探索新的解决北方城市高层建筑采暖系统形式是有益的,下面就某新建生产办公综合楼采暖系统与现有城市热网的连接设计的尝试,谈谈在解决高层建筑采暖需求与北方现有城市大低温大流量热网条件下的矛盾的一点体会。
1.高层建筑采暖系统的常用类型及其优缺点比较
该新建生产办公综合楼建筑面积13600m2,十四层,高度为63m,地处城市热网的末端。该区域城市热网采用“大流量,小温差”的运行机制(本文不涉及城市热网运行机制的合理性问题),供回水温度为60/45℃,周围建筑为七层以下建筑,外网静水压力在0.22Mpa以下,动水压力0.35Mpa,这样的条件下,该建筑的采暖问题的解决就成了一个难题。如果单独建锅炉房供暖不仅会增加投资,现有的国家政策和法律、法规条件下也不允许;改造热网或是提高热网温度、压力也不现实。现就上述几种采暖方式及其优缺点进行分析比较如下:
1.1热交换器隔绝分层式系统
虽然可以避免高层区静水压力对低层区散热器造成的超压,但要求热网水温必须高于用户的设计水温,该建筑所处的热网温度显然是满足不了要求的。另外,热交换器的价格较贵,占用空间大,系统较为复杂,会增加造价。
1.2双线式或单双管混合式
虽然结构简单,造价低,但高层区静水压力对低层区散热器的影响依然存在。
1.3双水箱隔绝分层式
虽然供回水温度不受限制,但在建筑物顶端要设一个水箱间和两个保温水箱,系统受氧侵蚀严重,寿命较短,后续维护费用较高,且浪费建筑面积,增加建设费用。
1.4阀门隔绝式
具有结构简单,占用空间小,造价低等优点,目前广为采用。
2.高层建筑采暖系统的选优与城市热网连接问题及实践中的具体做法
通过以上分析比较和北方各地供暖实践表明,目前多采用“阀门隔绝式”与“直连式”相结合的连续方式。具体做法是:将该建筑的采暖系统一分为二。由于城市热网的水力工况能满足建筑下层系统的要求,地下室、一、二层单设一单管顺序式系统直接与外网相连,而三至十四层采用“阀门隔绝式”连接。
阀门隔绝式系统:为了节约能源,降低流量,高层区也采用单管顺序式系统,在该建筑地下室占用10m2左右的面积设一个加压泵房,内设二台水泵(一备一用)。首先在泵的出口处设止回阀,然后在回水管上设两个CLBJ型比例式减压阀(一备一用)。当系统运行时,加压泵将外网热水直接送至3~14层系统的散热器后,经回水管上设的减压阀减掉室外回水的压差后,流回外网。由于CLBJ减压阀是根据进出口总压力平衡的原理制造的,即进口压力P1与进口面积S1和出口压力P2与出口面积S2之积(P1×S1=P2×S2),在静止时阀门处于关闭状态,静水压不会对外网产生影响;水流动时,进出口压力仍按上述比例处于平衡状态,故无论静压还是动压均按阀门的构造减压,还具有停运时自动关闭的特点。水泵出口前的止回阀也会在停运时隔绝高层区的回流水,从而起到真正隔绝的目的。
3.结论
本设想提出后被业主和设计部门采纳,经过三个冬季的采暖运行,效果良好,基本达到了业主的要求。在北方城市热网现有条件下,此类高层建筑高区采用阀门隔绝式加低区直连式的双网采暖系统是一个既经济又方便的供暖解决方式,实践证明,值得推广应用。
【关键词】高层建筑采暖;城市热网连接
目前北方大部分城市已建成集中供热网,城市大部分建筑冬季采暖已由城市热网供暖。随着高层建筑以极快的速度在各大城市的蓬勃兴起,高层建筑的采暖需求與现有城市热网的配套问题也越来越突出,如何解决现有城市热网在压力和温度都较低的情况下,满足高层建筑的用热需求是摆在设计、施工单位技术人员面前的一道急需解决的课题。虽然在《供暖设计手册》及相关专家的论著中都明确论述了在现有的城市热网条件下高层建筑采暖系统的几种解决方式,即:双水箱分层式、热交换器隔绝分层式、单双管混合式、双线式等几种形式,各种形式的优点也特别明显,但在具体工程的使用上却也受到种种条件的限制,都有不尽人意之处,难以满足急剧增长的高层建筑的采暖需求。探索新的解决北方城市高层建筑采暖系统形式是有益的,下面就某新建生产办公综合楼采暖系统与现有城市热网的连接设计的尝试,谈谈在解决高层建筑采暖需求与北方现有城市大低温大流量热网条件下的矛盾的一点体会。
1.高层建筑采暖系统的常用类型及其优缺点比较
该新建生产办公综合楼建筑面积13600m2,十四层,高度为63m,地处城市热网的末端。该区域城市热网采用“大流量,小温差”的运行机制(本文不涉及城市热网运行机制的合理性问题),供回水温度为60/45℃,周围建筑为七层以下建筑,外网静水压力在0.22Mpa以下,动水压力0.35Mpa,这样的条件下,该建筑的采暖问题的解决就成了一个难题。如果单独建锅炉房供暖不仅会增加投资,现有的国家政策和法律、法规条件下也不允许;改造热网或是提高热网温度、压力也不现实。现就上述几种采暖方式及其优缺点进行分析比较如下:
1.1热交换器隔绝分层式系统
虽然可以避免高层区静水压力对低层区散热器造成的超压,但要求热网水温必须高于用户的设计水温,该建筑所处的热网温度显然是满足不了要求的。另外,热交换器的价格较贵,占用空间大,系统较为复杂,会增加造价。
1.2双线式或单双管混合式
虽然结构简单,造价低,但高层区静水压力对低层区散热器的影响依然存在。
1.3双水箱隔绝分层式
虽然供回水温度不受限制,但在建筑物顶端要设一个水箱间和两个保温水箱,系统受氧侵蚀严重,寿命较短,后续维护费用较高,且浪费建筑面积,增加建设费用。
1.4阀门隔绝式
具有结构简单,占用空间小,造价低等优点,目前广为采用。
2.高层建筑采暖系统的选优与城市热网连接问题及实践中的具体做法
通过以上分析比较和北方各地供暖实践表明,目前多采用“阀门隔绝式”与“直连式”相结合的连续方式。具体做法是:将该建筑的采暖系统一分为二。由于城市热网的水力工况能满足建筑下层系统的要求,地下室、一、二层单设一单管顺序式系统直接与外网相连,而三至十四层采用“阀门隔绝式”连接。
阀门隔绝式系统:为了节约能源,降低流量,高层区也采用单管顺序式系统,在该建筑地下室占用10m2左右的面积设一个加压泵房,内设二台水泵(一备一用)。首先在泵的出口处设止回阀,然后在回水管上设两个CLBJ型比例式减压阀(一备一用)。当系统运行时,加压泵将外网热水直接送至3~14层系统的散热器后,经回水管上设的减压阀减掉室外回水的压差后,流回外网。由于CLBJ减压阀是根据进出口总压力平衡的原理制造的,即进口压力P1与进口面积S1和出口压力P2与出口面积S2之积(P1×S1=P2×S2),在静止时阀门处于关闭状态,静水压不会对外网产生影响;水流动时,进出口压力仍按上述比例处于平衡状态,故无论静压还是动压均按阀门的构造减压,还具有停运时自动关闭的特点。水泵出口前的止回阀也会在停运时隔绝高层区的回流水,从而起到真正隔绝的目的。
3.结论
本设想提出后被业主和设计部门采纳,经过三个冬季的采暖运行,效果良好,基本达到了业主的要求。在北方城市热网现有条件下,此类高层建筑高区采用阀门隔绝式加低区直连式的双网采暖系统是一个既经济又方便的供暖解决方式,实践证明,值得推广应用。