小高層建筑直連供暖新技術(shù)

小高層建筑直連供暖新技術(shù)

一、暖、低區(qū)設(shè)置問題20世紀(jì)20年代，小高層建筑快速發(fā)展，配套的供暖系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備技術(shù)也得到了發(fā)展。在低建筑群中,突然出現(xiàn)一座高層建筑,所采用的供暖方法是為高層建筑設(shè)一臺專用鍋爐,也可以設(shè)熱交換器與低區(qū)系統(tǒng)隔絕。利用原有低區(qū)的低溫水系統(tǒng)直連供暖是一種較為經(jīng)濟的辦法,但是隨之而來也出現(xiàn)了一些問題,高、低層建筑直連后,運行的過程中,壓力低了高樓上不去水,壓力高了低樓散熱器超壓。針對這些問題,人們試圖用減壓閥方法,但是都因減壓閥減得了動壓減不了靜壓而失敗告終。目前有許多方案在應(yīng)用之中,如在熱源處(鍋爐房)專門設(shè)置換熱器或鍋爐的辦法,可以使建筑內(nèi)高區(qū)原有建筑的低區(qū)在水力系統(tǒng)上徹底分開,使高、低區(qū)壓力互不影響。單獨為高區(qū)設(shè)置表面式換熱器的辦法,僅在有蒸汽或高溫水熱源時能確實滿足供水水溫的要求,還需要在室外增加相應(yīng)的高區(qū)系統(tǒng)輸送管線。而單獨的高區(qū)設(shè)置鍋爐辦法,是在原有多層建筑群中建設(shè)單幢高層建筑,造價較高,難度大。大量的事實證明,電磁閥類關(guān)斷也好,機械類關(guān)斷也好,都存在關(guān)閉延遲和重復(fù)動作的高可靠性問題。二、帶減壓裝置的立管配置過程和優(yōu)點(一)從“流”到“水”的循環(huán)回路立管下流水減壓循環(huán)裝置屬非標(biāo)管路流體技術(shù)裝置,一套裝置由四個部件組成,包括靜壓切斷裝置、氣水分離裝置、氣水循環(huán)裝置、壓力限定裝置。該裝置的工作過程是:供暖系統(tǒng)高區(qū)的水在進入立管下流水靜壓切斷裝置后,借助策略和導(dǎo)流裝置引發(fā)的離心慣性力作用,沿下流過程旋轉(zhuǎn)漸減弱至穩(wěn)定,直至變?yōu)闈M管的狀態(tài)。下流到氣水循環(huán)裝置內(nèi)的工作水流,因斷面的突然擴大而流速驟減,這就使工作水流中的空氣隨即得以浮升到氣水循環(huán)裝置的環(huán)流狀空間。在立管空間內(nèi)的氣體由集氣管與集氣管中的水一起上升到氣水分離裝置進行分離水分,這樣就形成了循環(huán)回路。在此循環(huán)中,原溶解攜帶于系統(tǒng)工作水流中的氣體也會被收集封閉于立管氣芯之中,成為立管中氣芯的一人動態(tài)組成部分。若循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)偶然的壓力變化,超過U型水封管工作壓力,其出口可排水卸壓或吸入空氣,否則水封管將保持封閉狀態(tài)。為了系統(tǒng)持續(xù)工作,避免因系統(tǒng)工作水流攜帶氣體導(dǎo)致的氣塞現(xiàn)象困擾正常供暖工作的情況發(fā)生,可以將部分溶含攜帶于水流中的氣體參與自氣水循環(huán)裝置、氣水分離器,再復(fù)回立管的氣水循環(huán)裝置之中,這便是循環(huán)裝置的立管布置整個的工作過程。(二)減壓裝置的優(yōu)點1、不需要高區(qū)域的單獨源。高壓和低壓區(qū)可以共享熱量，動力源系統(tǒng)可以簡化，提高運行的安全性2、通過關(guān)閉系統(tǒng)和宇宙，實現(xiàn)了封閉和假設(shè)保無氣體混入工作水流,裝置不會帶來系統(tǒng)的“氣塞”及“氧腐蝕”等問題,同時也減小了系統(tǒng)維護工作量;3、高回水立管的最高點為高區(qū)的定壓點,這就說明了高區(qū)可用普通鑄鐵散熱器,對原有低區(qū)系統(tǒng)壓力無影響,原有的老舊設(shè)備均可使用。三、采用“負(fù)壓”的方法來實現(xiàn)高、低樓直連供暖該技術(shù)的關(guān)鍵在于“減壓”,其總體思路是要獨辟蹊徑,避開習(xí)慣上的“減壓”思維方式。簡而言之,是要設(shè)計一個“斷流器”,再利用高壓流體余壓,人為促進膜流生成,造成水流高速旋轉(zhuǎn),從而順利達(dá)到減壓目的。此外,可以根據(jù)能量方程式,消除氣體進入系統(tǒng),再設(shè)計一個“阻旋器”,用來阻止水流旋轉(zhuǎn)并分離空氣。通過有壓流——無壓流——有壓流這樣逆變的過程,可以使高壓流體平衡地“過渡”到低壓流體,根據(jù)這一原理便可以實現(xiàn)高樓與低樓直連供暖。系統(tǒng)在運行時,小高層建筑與低區(qū)網(wǎng)直接的回水管上有斷流器和阻旋器“減壓”,確保了運行時高層建筑與低區(qū)網(wǎng)的隔絕。當(dāng)運行停止時,系統(tǒng)水位就會一直維持在低區(qū)網(wǎng)水靜壓線上,原低區(qū)網(wǎng)定壓大小也不變。在靜止?fàn)顟B(tài)時,高、低區(qū)直連的供水管上有加壓泵前的止回閥,可以保證供水管的水不能經(jīng)泵倒流回低區(qū)。在原有低區(qū)供暖熱網(wǎng)定壓大小不變,運行方式、運行參數(shù)不變的情況下,在高樓引入口增設(shè)一個微型增壓泵,可送至高層以建筑的散熱器放熱后,促進其膜流形成,最后高壓加水進入斷流器,進行斷流減壓。這種減壓方式被大量的試驗和實際工程證明是安全、有效、可靠的,并且視網(wǎng)上壓力變化情形自動調(diào)節(jié)流量、超壓告警、自關(guān)斷,促使一個高、低樓直接連供暖系統(tǒng)就形成了。從目前的整體技術(shù)發(fā)展水平看,試圖用電磁閥或帶有自關(guān)斷功能的減壓閥類進行減壓的方法來改變材料及材質(zhì)已經(jīng)存在一些困難。此技術(shù)為“減壓”設(shè)計的斷流器和阻旋器,并為采用彈簧或電動部件去實現(xiàn)“關(guān)斷”。因此,要改變傳統(tǒng),敢于打破習(xí)慣思維方式,根據(jù)部件的原理結(jié)構(gòu)進行研究。四、分散式結(jié)構(gòu)設(shè)計,進行分區(qū)分片固定,不符合回地區(qū)分根據(jù)供暖和空調(diào)水系統(tǒng)的循環(huán)特征可知,在低區(qū)循環(huán)水泵運轉(zhuǎn)時,低區(qū)管網(wǎng)都有確定的動態(tài)水壓線。而這一循環(huán)系統(tǒng)又是將雙水箱系統(tǒng)的水箱去掉,在立管上安裝減壓裝置得到的。由流體力學(xué)知識可知,在下流水立管中靜壓力的沿管傳遞的條件是管內(nèi)的水流連續(xù)充滿。由流體力學(xué)關(guān)于靜壓強和的測壓管水頭線的關(guān)系可知立管內(nèi)水壓線水頭高度以下是充滿水的,要想實現(xiàn)流態(tài)的轉(zhuǎn)變,也就是實現(xiàn)了壓力傳遞效果的改變。在高區(qū)系統(tǒng)通過安裝在總回水立管上的減壓循環(huán)裝置切斷靜壓力后直接連接到低區(qū)的回水管上,能實現(xiàn)高低區(qū)供暖系統(tǒng)的直接連接。此外,配置要確保立管內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定的氣體補償裝置就可以實現(xiàn)立管下流水靜壓力的切斷和壓力波動的消除。立管結(jié)構(gòu)的方案實質(zhì)是:首先,方案要包括與立管的膜流狀態(tài)形成部分相通的、用以維持穩(wěn)定膜流狀態(tài)的氣體補償裝置。方案應(yīng)強化立管形成膜流條件,避免氣體混入立管出口以后的工作水流,保證立管內(nèi)氣芯動態(tài)有條件封閉,防治空氣危害的影響。結(jié)構(gòu)簡單耐用,并與系統(tǒng)同壽命。在建筑高區(qū)的供暖系統(tǒng)應(yīng)采用水泵加壓供給高區(qū)供暖系統(tǒng)經(jīng)過高區(qū)供暖系統(tǒng)散熱后,在總回水產(chǎn)管上安裝,最終消除加壓泵增加的靜水壓力,再直接的接入低區(qū)的回水管網(wǎng)上。這個過程使高區(qū)、低區(qū)的壓力完全互不影響,實現(xiàn)了高低區(qū)供暖系統(tǒng)的直接連接。其次,在立管內(nèi)可以加裝一個為水流提供流動邊界條件的導(dǎo)流部件,所述導(dǎo)流部件與立管內(nèi)管壁之間形成一軸向通道,用來引導(dǎo)有壓流