關(guān)于常壓熱水鍋爐及其系統(tǒng)配置

刊于《暖通空調(diào)》2007年7月期關(guān)于常壓熱水鍋爐及其系統(tǒng)配置北京市建筑設(shè)計探討院張錫虎摘要闡述了常壓熱水鍋爐用于承壓供暖系統(tǒng)的緣由，介紹經(jīng)過實踐檢驗證明可行的幾種系統(tǒng)配置方法，結(jié)合實際工程問題的處理提出了工程設(shè)計中常見的若干誤區(qū)。1承壓的供暖系統(tǒng)為什么要采納常壓熱水鍋爐？原來，常壓熱水鍋爐即不能承壓的開式熱水器，僅適合于用作加熱集中生活熱水的熱源,因為集中生活熱水系統(tǒng)一般須要設(shè)置熱交換設(shè)備,鍋爐僅需供應(yīng)肯定溫度的一次熱媒而無需承壓。近年以來，由于各種因素,常壓熱水鍋爐越來越多應(yīng)用于采暖系統(tǒng)。其中最主要的緣由是出于平安的考慮，對承壓鍋爐的設(shè)置，有關(guān)規(guī)范特殊是有關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)作出了不同程度的嚴(yán)格規(guī)定。例如：《熱水鍋爐平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[1]第134條規(guī)定，在滿意其他有關(guān)要求的前提下,出水溫度≤95℃的燃油、燃?xì)鉄崴仩t房,可與住宅相連,或設(shè)在非高層建筑的地下室、半地下室、第一層或頂層中；單臺鍋爐熱功率≤7MW、出水溫度≤95℃的燃油和燃?xì)鉄崴仩t房，還可設(shè)在高層建筑的地下室、半地下室、第一層或頂層內(nèi)。例如，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）[2]，雖然取消了原GBJ16-87在民用建筑內(nèi)設(shè)置鍋爐房時對鍋爐總蒸發(fā)量及單臺鍋爐蒸發(fā)量的限制要求，但在條中仍規(guī)定：“燃油和燃?xì)忮仩t房……受條件限制必需布置在民用建筑內(nèi)時，……應(yīng)設(shè)置在首層或地下一層靠外墻部位，但常壓燃油、燃?xì)忮仩t可設(shè)置在地下二層，當(dāng)常壓燃?xì)忮仩t距平安出口的距離大于6m時，可設(shè)置在屋頂上。”各地的技術(shù)監(jiān)督部門，對承壓鍋爐的設(shè)置，作出了比國家標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格的規(guī)定。例如，北京市[3]禁止在高層、多層建筑物的頂層和中間層安裝鍋爐；對條件特殊的確無法單獨設(shè)置，須要在多層、高層建筑物地下室和半地下室、首層安裝鍋爐的，必需經(jīng)北京市技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)。而且，當(dāng)采納常壓熱水鍋爐時，可以免除受技術(shù)監(jiān)督部門的監(jiān)管，并據(jù)說可節(jié)約與監(jiān)管有關(guān)的各種費用。2不能承壓的常壓熱水鍋爐如何與須要承壓的采暖系統(tǒng)匹配？國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2000年發(fā)布的《小型和常壓熱水鍋爐平安監(jiān)察規(guī)定》[4]（以下簡稱《監(jiān)察規(guī)定》）第四條規(guī)定：“常壓熱水鍋爐是指鍋爐本體開孔或者用連通管與大氣相通，在任何狀況下，鍋爐本體頂部表壓為零的鍋爐?！毖a充：《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-暖通空調(diào)·動力》（2009年版）-4條規(guī)定：“鍋爐本體連接開口水箱時，水箱必需為開式，其最高水位不能超過鍋筒最高水位……”而采暖系統(tǒng)的工作壓力，應(yīng)為建筑物高度確定的系統(tǒng)靜壓加系統(tǒng)的循環(huán)阻力?！侗O(jiān)察規(guī)定》的“鍋爐本體頂部表壓為零”與運行所須要的“采暖系統(tǒng)工作壓力”，是不相容的。為此，假如肯定要采納常壓熱水鍋爐，無非是采納以下兩種經(jīng)過實際工程檢驗證明是可行的方法：A.配置換熱器，將不能承壓的常壓熱水鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)與承壓的建筑物采暖系統(tǒng)隔開。鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)采納較低（不超過《監(jiān)察規(guī)定》所限制的壓力）的開式定壓水箱定壓；建筑物采暖系統(tǒng)則須要另外配置循環(huán)水泵和定壓補水裝置，如系統(tǒng)原理圖1。1常壓熱水鍋爐2開式定壓水箱3一次水循環(huán)泵4換熱器5二次水循環(huán)泵B.將不能承壓的常壓熱水鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)與承壓的建筑物采暖系統(tǒng)干脆相連，鍋爐仍采納較低（不超過《監(jiān)察規(guī)定》所限制的壓力）的開式定壓水箱定壓，又可以分為兩種狀況：B-1假如建筑物采暖系統(tǒng)低于開式定壓水箱（例如用于平房建筑的采暖系統(tǒng)或鍋爐設(shè)置于屋頂?shù)牟膳到y(tǒng)），則不須要再作其他配置，如系統(tǒng)原理圖2。1常壓熱水鍋爐2開式定壓水箱3循環(huán)泵4采暖系統(tǒng)B-2假如建筑物采暖系統(tǒng)高于開式定壓水箱，則須要將循環(huán)泵作為循環(huán)兼加壓泵，抽吸常壓熱水鍋爐出水至系統(tǒng)供暖，系統(tǒng)回水經(jīng)減壓閥（或其他裝置）減壓后回至鍋爐，減壓閥（或其他裝置）前的壓力，應(yīng)能夠維持系統(tǒng)正常循環(huán)所需壓力。為防止停泵時高于開式定壓水箱的循環(huán)水從開式水箱溢流而使系統(tǒng)“倒空”，須要在減壓閥前或后，設(shè)置一個受水泵出口壓力干脆限制的“啟閉閥”或與水泵電路連鎖的電磁閥，停泵時快速關(guān)閉將常壓熱水鍋爐與采暖系統(tǒng)斷開，如系統(tǒng)原理圖3。1常壓熱水鍋爐2開式定壓水箱3循環(huán)兼加壓泵4采暖系統(tǒng)5減壓裝置6啟閉閥（或電磁閥）考慮到間歇采暖的系統(tǒng)在停止運行后會因水冷卻而進(jìn)入空氣，最好能設(shè)置一個隔膜式氣壓罐，氣壓罐的有效調(diào)整容積，宜根據(jù)膨脹水量確定，如系統(tǒng)原理圖4。1常壓熱水鍋爐2開式定壓水箱3循環(huán)兼加壓泵4采暖系統(tǒng)5減壓裝置6啟閉閥（或電磁閥）7隔膜式氣壓罐上述幾種方法中，方案A雖然配置比較困難，但是具有防止燃?xì)忮仩t低溫運行時冷凝腐蝕的優(yōu)點，但也有由于須要換熱溫差而使供暖熱媒溫度降低需增加散熱器數(shù)量的缺點。方案B-1由于運用開式定壓水箱，使系統(tǒng)循環(huán)水含氧量較高，影響系統(tǒng)（特殊是鋼制散熱器）的運用壽命。方案B-2除了方案B-1的缺點以外，還使原來用以克服系統(tǒng)循環(huán)阻力的、揚程較低的循環(huán)泵，變?yōu)閾P程較高的加壓兼循環(huán)泵而增加運行能耗。采納常壓熱水鍋爐，都存在水輸送能耗較高而不節(jié)能的缺陷,因此應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)盡量避開采納。北京市建筑設(shè)計探討院編制的《建筑設(shè)備專業(yè)技術(shù)措施》（中國建筑工業(yè)出版社·2006年版）[5]條規(guī)定，“當(dāng)熱負(fù)荷較小的建筑采納常壓熱水鍋爐供熱時，應(yīng)符合下列條件：1）供熱量不宜大于1.4MW；2）供水設(shè)計溫度不應(yīng)大于90℃；3）宜采納帶換熱設(shè)備的二次間接供熱機(jī)組或供熱系統(tǒng)，不宜采納需設(shè)置水泵揚升供熱的系統(tǒng)┅┅”《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-暖通空調(diào)·動力》[6]的～8.11.9條，“關(guān)于常壓熱水鍋爐房設(shè)計特點”的規(guī)定，也已經(jīng)把問題闡述得比較清晰了。3關(guān)于常壓熱水鍋爐及其系統(tǒng)配置的若干誤區(qū)在實際工程應(yīng)用中，?？梢砸姷?、筆者進(jìn)行處理過的若干誤區(qū)有：1）設(shè)置在民用建筑外、獨立建立的鍋爐房內(nèi)，對承壓鍋爐沒有嚴(yán)格限制的條件下，也采納常壓熱水鍋爐。2）不論采暖系統(tǒng)形式，根據(jù)對供暖系統(tǒng)不甚了解的生產(chǎn)廠家提出的以常壓熱水鍋爐為中心的系統(tǒng)圖式,采納一模一樣的系統(tǒng)配置方式。3）由于開式定壓水箱高度較低，循環(huán)泵吸入端的靜壓很小，在自鍋爐出口至循環(huán)泵吸入口管段上，如常規(guī)配制阻力過大的管道過濾器等配件，會使循環(huán)泵吸入口形成負(fù)壓而發(fā)生水擊。4）開式定壓水箱與鍋爐系統(tǒng)的連接管上配置止回閥，既不能使水箱汲取因加熱而膨脹的系統(tǒng)循環(huán)水量，也是有關(guān)技術(shù)規(guī)定所禁止的?！度珖裼媒ㄖこ淘O(shè)計技術(shù)措施-暖通空調(diào)·動力》[6]條之4款就明確規(guī)定：高位膨脹水箱與熱水系統(tǒng)的連接管上，不應(yīng)裝設(shè)閥門。5）建筑物采暖系統(tǒng)高于開式定壓水箱的系統(tǒng)中，不設(shè)置減壓閥或其他限制避開運行時發(fā)生系統(tǒng)“倒空”的有效設(shè)施，致使系統(tǒng)高點不能進(jìn)行正常的水循環(huán)。6）建筑物采暖系統(tǒng)高于開式定壓水箱的系統(tǒng)中，不設(shè)置與水泵連鎖的“啟閉閥”或其他限制停泵時發(fā)生系統(tǒng)“倒空”的有效設(shè)施，致使循環(huán)兼加壓泵停止運行時，系統(tǒng)的循環(huán)水經(jīng)由開式定壓水箱溢流，重新啟動時須要大量補水和解除空氣。參考文獻(xiàn)[1]勞動部.熱水鍋爐平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程.勞鍋局字[1991]8號和35號文件發(fā)布[2]建設(shè)部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.建筑設(shè)計防火規(guī)范.中國安排出版社.2006[3]北京市規(guī)劃委員會.關(guān)于禁止在多層和高層建筑物頂層和中間層安裝鍋爐的通知.