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高层和超高层建筑采暖供热系统实施问题

     1、高层建筑供热系统的竖向分区

  高层建筑供热系统的竖向分区主要有两个目的,一是考虑低区系统材料的承压问题,二是便于调控,防止系统出现垂直失调现象。建筑物按层数大致有如下的分类:

    住宅建筑:低层:1—3层:多层:4—6层; 中高层7—9层; 高层:10—30层。

    公共建筑及综合性建筑:建筑物总高度在24米以下者为非高层建筑,总高度在24米以上者为高层建筑(不包括高度超过24米的单层主体建筑)。建筑物高度超过100米时,不论住宅或公共建筑均称不超高层建筑。

    规范上有这样的规定:“建筑物高度超过50米时系统宜分区。”由此可以看出,高层建筑供热系统竖向分区并没有一个严格的分区高度或层数(例如上海等高层建筑较多的城市一般按80—100米进行竖向分区),实际上各地区根据各自不同情况也进行了大量工程及运行实践。

   (1)对于一个热源供单幢(或高度相当的几幢)高层建筑时,除考虑材料承压、垂直失调外,还应结合运行成本、控制技术等诸多因素综合考虑以确定分区的高度或是否分区,根据有关资料显示,甚至就有超高层建筑不分区的例了,上海地标性建筑金茂大厦(88层,420米)在确定空调水系统时就出现了两种观点:中方专家提出交系统竖向分三个区,安装三套冷(热)水机组分别与之相连;美方专家提出整个系统不分区,而是将机组、阀件及低部系统的材料等进行耐高压材料的单独定货,瓮城安装一套冷(热)水机组与之相边,同时配置高效自控设备。后者从运行成本、运行管理、局部调控等方面都有明显优势,并且按此方案形成的空调系统运行状况良好。

  (2)对于住宅建筑,在原有多层及中高层建筑热负荷中出现高层建筑(一般指30层以下)热负荷,由于受到不同的开发商、不同的系统设计、不同的材料等因素影响,给供热单位带来了相应的问题,单从投资、运行成本来说,对于供热单位并不希望高层建筑进行分区,并希望用尽量少的机组满足这不同高度热负荷的需求,这就引出了如下不高度建筑与集中供热管网的连接方式问题。

    2、多层、中、高层混合热负荷与集中供热系统的连接

  当前,在一些中小城市,高层建筑越来越多出现在原有的多层或中高层中间,甚至由于地形等原因在同一片新建小区中,也会规划、设计出高度不同的建筑形式,这样供热单位就必须根据建筑分布、高层分区情况、采暖形式、系统材料等诸多情况进行综合分析,选择科学合理的连接方式与集中供热系统进行连接,既要保证热用户的采暖效果,还要确保整个供热系统的命案、经济运行。下面就介绍几种连接方法:

     蒸汽(高温水)换热间接供热

     例如某小区内的建筑物有多层、中高层(室内供热系统不分区)和高层(室内供热系统分区)建筑。若把多层建筑、中高层建筑与高层建筑的室内供热系统连接在一个水网系统上,则系统低点的静压太高、换热机且、低层热用户散热设备等都承压过高,一是设施长时间过高承压,降低了使用寿命,还直接影响到运行安全,二是易造成水力失调,使热用户出现冷热不均的现象,从而影响到运行管理和供热节能。因此,宜把多层建筑、中高层建筑与高层建筑的低区系统连接为一个水力系统,同时考虑到多层建筑采暖系统材料的承压问题,对多层建筑敷设单独的分支管道,并在该分支管道上安装压差平衡阀。

     在换热站设两套供热机组,分别供高区、低区系统。另外:(1)还可根据高层建筑的设计情况灵活的将供热机组安装在地下设备层或分点的技术夹层,从而缩短供热半径,提高供暖效果。(2)根据该片区地形和周围热负荷的分布情况,在把多层建筑、中高层建筑与高层建筑的低区系统连接为一个水力系统后,可将高层建筑的高区系统接入地势高的临近换热站,这样就会大大降低设备承压,减小补水泵扬程,实现运行的安全、节能。

     二级水网直连供热

     例如某小区内的建筑物有多层、中高层(室内供热系统不分区)和高层(室内供热系统分区)建筑。把多层建筑、中高层建筑与高层建筑的低区系统连接为一个水力系统,高层建筑的高区供热系统与热网采用特殊措施直接连接,这们高区供热系统既与低区系统直连,又独成一个系统,该系统供水需要另装中继泵,回水管需要设减压阀。系统运行时,水减压阀可将上层系统的回水压力减至与热网要求符合的数值,高区系统供水管及回水管上设电磁阀;并与水泵联锁,其作用是防止突然性停泵,空气倒灌入上层系统。与水泵并联的调节阀用于调节水泵流量。与水减压阀并联的调节阀用来作为减压阀失灵时的备件。别据有关报道,国内有专家已对高区与低区直接连接问题发明了实用新型设备(断流器、阻旋器),就是在安装中糨泵、电磁阀等的基础上,在高区系统高点设断流器,与低区系统连接前设阻旋器,使高区系统循环水实现“有压流—无压流—有压流”的转换过程,将回水压力减至低区热网要求的压力范围,实现整个系统分别、有序的循环。

     混水直连供热

  混水直连是指一级网供水在进入用户系统之前进行混水后再连接。直连供热与混水直连供热相比,在相同管径,相同经济比摩阻的情况下,后者输送热量的大于前者,因此混水直连供热系统在同样管径下供热能力增大。具体做法如下:(1)可在换热站内一级网供回水之间的旁通管上安装水泵,回水压入供水管,混合后再进入二级网。该方式可提高一级网供、回水温差,减小管径,降低管网初投资混合比μ的计算公式如下:μ=Gh/Gw(式中Gh—混水量T/H;Gw—一级网循环水量T/H)对于现状供热管网,在热网发行或无法改造的情况下,可采用提高二级网混合比的方法来增大一级网的供回水温差,以满足热负荷不断增长的需求。此种方式适用 于一级网供回水压差能满足用户系统需用压差的热力站。(2)在换热站一级网供水管上设置水泵,同时将泵吸入口处的供水管与用户系统的回水管连通,使得该泵同时一级网供水与用户系统的部分回水,兼具加压与混水的两种功能。此种方式主应用于混水直连供热系统中一级网供回水压差低于用户系统需用压差的换热站。


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