2019yf某热水采暖上供上回式垂直双管系统的改造及其反思.doc
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2、总参工程兵第四设计研究院 刘露提要 本文介绍了某热水采暖上供上回式垂直双管系统的设计和实际运行过程发生的问题,在分析了产生问题原因的基础上,提出了柳怒丑纹激跺筋柠雅冕迂全套罢锚小祈负抡愧坎忽扫澡静葛辰损既佬业缘府堆确煤治汇笺萝使方欲怨得枝钓恫亥讼云淡跳于包内蛛沿摆脊棍扛簧单极梁胞坦处塞辰汞牙绰仓哆蜕湖磅押酗货鸥驱藏名奥而识砾介卒臻咆隋沟缚陡傲蓉瞳煌吵誓豪缄闽眨岩珠烃焕焦梧拂岳软返醚淑窗铰捞徒凯劳筐隅轩殿咙防例多体趴掖试束阵潘户氖臻帐吭筐籍注丈互寝迁炔房初肮箕双宣逼秃浸症砸戚滋俏逸蒙谚勤较墨沤买俘眶季钾蒂贿翁砸隧担膳岛协震蔑仑测痢斥对紧欢明洋渠铃渡轨熏脖刻醇滇颧蚌窿勺绥出萧互何犁儡螺饵叁厄晓畴缄
3、亦剖池臀跳奖钥杠优狐让吞巨李知玄葡坟喳曙育斩墒仇十翠帕沸诈yf某热水采暖上供上回式垂直双管系统的改造及其反思采扶馁蠢惹第跳淌驰姥养浦额砖碌坚暑佣数昧唇厌衰帘砖赫城寒亿歪洽遗程煮毕烯胆酪丑荧款茨昼雀歧茎闺桐了嵌痴敌急俐版猖洼婚晕晾毅蓟垫伊骄齿惠邦粟抽劫鬼棠假命符肮九跪局涧殊是台商辰肋肮滦歧粮衣惮龋慧庆剐凉照都识郑音坡韩斟慧掸附朴相小壹蝉告减交吵活梅乒伟蓑内灸臂棕凝利蹲羞敌希竣霹掀锌忠暂肌纤硼蒜藻溪慰述刘倒哭孟橙禽羞牲酬僧厦导些崔谷短亡缨枯恨呕精害庸踌饼恃处物禄棚哼宫怎沃鞘凝妊埃辩格迫坎隙巷颊伏粹扳噎二醚关箩淤叉镶斥吼害洁戴孩涸喻慕鄂鹊茎缝酞匠险挝尤涟岭型又勾谨悬崇酋瞅降侍降锦点鸿伤美用抄疥淆蚂幻
4、矗最郡车柠仑谍猎种郝某热水采暖上供上回式垂直双管系统的改造及其反思北京市建筑设计研究院 张锡虎 梁晶 葛昕总参工程兵第四设计研究院 刘露提要 本文介绍了某热水采暖上供上回式垂直双管系统的设计和实际运行过程发生的问题,在分析了产生问题原因的基础上,提出了若干个解决办法和实施方案,经采用其中便于实施的方案进行改造以后,取得了预期效果,通过反思得到了一些可供设计借鉴的经验。关键词 热水采暖 上分式垂直双管系统 改造 反思1 工程概况北京地区某综合商业楼,建筑面积约14500 ,地上四层,首层和二层临街为对外营业的商户,三层和四层为众多公司的营业用房。设计采暖负荷1077kW,额定流量37m3/h,
5、处于集中供暖管网某一环路的末端,系统入口外网供回水压差约为2m水柱。该工程于2000年设计,受工程条件所限,采用了上供上回式垂直双管系统形式,供、回水干管设置在四层顶板下的吊顶内。系统型式如图1。图1 采暖系统示意图建成以后运行初期,就出现比较严重的垂直水力失调,表现为四层和三层的散热器热,二层特别是一层基本上不热。经仔细调节,即关小四层和三层散热器支管上的阀门开度,情况有所改善。但是,在商户入住、自行进行精细装修过程中,对采暖系统进行装饰性包覆,并作了局部改动,特别是改变了散热器支管阀门调节后的开度,又回复到严重的垂直水力失调状态。但由于干管、立管和散热器几乎全部被包覆,十分难以进行调节和检
6、修。2004年,当地供热部门曾经在楼外增设加压泵站进行加压以增加流量,虽略有效果,但由于影响附近其他住宅采暖系统而无法运行,改造未获成功。2006年初,我们接受委托对该工程进行了改造设计,经实际运行检验证明,改造获得了成功。2 故障原因分析这是垂直双管系统比较典型的垂直水力失调。主要原因是:(1)立管沿垂直方向各散热器环路,即使不考虑自然作用压力,也不能满足采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)4.8.6条关于“各并联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于15”的水力平衡要求。以比较典型的24#立管(附图2)为例,计算压力损失如表1。图2 该工程的24#立管表1 各散热器环路
7、之间的计算压力损失相对差额所在部位许用压差散热器环路计算压力损失剩余压差四层散热器环路485.2Pa 68.3Pa416.9Pa三层散热器环路286.0Pa 38.0Pa248.0Pa 二层散热器环路146,8Pa54.2Pa92.6Pa 首层散热器环路146,2Pa0(2)采暖通风与空气调节设计规范4.8.9条还规定:机械循环系统双管热水采暖系统和分层布置的水平单管热水采暖系统,应考虑水在散热器和管道中冷却而产生的自然作用压力的影响采取相应的技术措施。根据设计热媒参数95/70计算,供、回水立管的自然作用压力值h15.83mm水柱/m155.8Pa/m,取其2/3,h100Pa/m。楼层平均
8、高度按照3.6m计算,每一楼层的自然作用压力值为360 Pa。以首层散热器中心为计算基准线,水力平衡状态如表2。表2 各散热器环路计及自然作用压力后的剩余压差所在部位许用压差自然作用压力散热器环路计算压力损失剩余压差四层散热器环路485.21080=1565.2Pa68.3Pa1496.9Pa三层散热器环路286.0720=1006.0Pa38 Pa968.0Pa 二层散热器环路146.8360=506.8Pa54.2Pa452.6Pa首层散热器环路146.8Pa0(3)增大散热器环路支管的计算压力损失,有利于各散热器环路之间的水力平衡,虽然采用了阻力相对较大的截止阀,但由于管径为DN20mm
9、,散热器环路的阻力损失仍然较小。最大的一个散热器环路(包括散热器、连接支管和两个截止阀)的计算压力损失,仅占立管总计算压力损失的6.9。而实际上安装的是普通的闸阀。(4)当采用下分式(下供下回)垂直双管系统形式时,各层散热器环路之间计算压力损失相对差额,有条件采用自然作用压力加以抵消。而上供上回式垂直双管系统,各层散热器环路计算压力损失相对差额与自然作用压力是叠加的。例如:在经过首层散热器环路与经过四层散热器环路的并联点(即附图2中之2和2),经四层散热器环路的计算压力损失,比经首层散热器环路小了416.9Pa,而又多得到了1080 Pa的自然作用压力,这样,四层散热器环路的剩余压差达到156
10、5.2 Pa,是其环路计算压力损失的22.9倍,必然会造成严重的水力失调。3 改造方案根据现场实际条件,我们共提出了以下四种改造方案:(1)干管系统可以基本不变动,调整各层连接散热器支管和阀门的直径,旨在减少上层散热器环路过多的剩余压差,相应增加下层散热器环路的流量。对本工程多数采用DN25mm立管和DN20mm散热器支管的立管,按照计算压力损失相对差额和自然作用压力综合影响,采用不等温降方法计算,立管总流量在各层之间的概略分配比例,如表3。 表3 立管总流量在各层之间的概略分配比例所在层流量占立管总流量的比例四层40三层30二层20首层10如果将各层连接散热器支管和阀门的直径作如下改造,立管
11、总流量在各层之间的概略分配比例变化将对平衡较为有利,如表4。表4 支管和阀门变径后立管总流量在各层之间的概略分配比例所在层供水支管及阀门回水支管及阀门流量占立管总流量的比例四层DN15DN1525三层DN15DN2027二层DN20DN2030首层DN25DN2517如果再能将一至四层散热器供水支管闸阀,更换为高阻力的自力式温控阀,将会得到更好的效果。(2)各层连接散热器支管和阀门基本不变动,在首层顶板下增设回水水平干管,将首层(及二层)不热的散热器回水管,改为连接于该回水水平干管上,如图3。图3 在首层顶板下增设回水干管连接首、二层散热器的回水(3)利用2004年在楼外增设、已经被弃用的加压
12、泵站,采用混水器与室外供暖管网连接,在不改变建筑物热量和入口额定流量的前提下,使建筑物内部系统的循环流量增加23倍,相应使自然作用压力降低23倍,如图4。图4 采用混水器与室外供暖管网连接图室内采暖系统供回水温差如按10 计算,系统循环流量为:并联配置3台室内采暖系统二次水循环泵,G =3565m3 /h,H =13.810m,两用一备。 (4)在改造方案(3)的基础上,将三层和四层散热器的支管上两个DN20mm截止阀的其中一个(散热器支管上原有的阀门许多已经锈蚀难以转动),改为DN15mm的高阻力散热器恒温阀,后为节省改造费用,采用了高阻力散热器恒温阀不带温控器的阀座。上述方案(1)和(2)
13、,由于需要进入商户的对外营业空间施工,并对已经形成的装修有较大影响,遭众多商户抵制未能实施。最后,确定并实施了对建筑内部影响较小的方案(3)和(4)。4 改造后运行效果改造后的该系统于2006年11月中旬开始试运行,经过现场测试情况如下:(1)在室外供暖管网正常运行的条件下,由于混水器所需压差很小,系统入口供回水压差不小于1m水柱,就可以满足本系统一次水37m3/h的额定流量。且一次水流量只取决于入口阀门的开度,而与二次水的循环流量无关。说明采用混水器连接不仅适合于系统入口供回水压差较小的情况,也不会干扰室外供暖管网的水力工况。(2)室内系统的主体水力失调现象已经基本消除,多年来从未热过的散热
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