城市集中供热系统的补水及定压问题研究

城市集中供热系统的补水及定压问题研究
【摘要】集中供热系统目前己成为我国北方冬季供暖的一种主要形式，其设计参数的选择直接影响经济效益和节能效果。

其中热网的供、回水温度是供热系统的主要设计参数，它的选择涉及热源类型及其组合、城市规模及建筑密度、热网类型、热用户性质及负荷的动态变化等因素，对整个系统的经济、技术、安全都有很大影响。

所以应从系统的整体最优出发，把热源、热网和热用户进行统一分析和研究，从而确定其最佳取值范围。

【关键词】暖通设计；集中供暖；补水定压；循环流量；经济合理；节能减排；简单可靠
0 引言
随着城市规划建设的发展，地下管线种类不断增多，分布越来越广，而地下管道所能利用的空间是有限的。

同时，在国家和政府的大力支持下，随着人民生活水平的不断提高和城镇化建设的不断加快，近年来集中供热在我国获得了突飞猛进的发展，已经成为城市人民生产、生活用热的主要方式。

1 集中供热系统的补水
热水供热系统在运转中失水是不可避免的，如果不及时补水，系统的压力就会下降，不能保证正常运行。

热水网正常运行时会损失一部分水量，发生故障时还会增加额外的水量损失，对这些损失的水量应及时予以补充。

以热电厂为热源的热水供热系统，为防止热网加热器和管道腐蚀、沉积水垢，应对热网水质进行控制。

我国有些城市的热网，由于补水率高，有的甚至直接补充工业水、江河水，结果使热网加热设备、管道以致用户的散热器结垢、腐蚀，甚至堵塞，严重影响供热效率，降低了热网寿命。

因此，在控制热网补水率的同时，还必须对热网补给水的水质进行严格控制。

规范规定：闭式热力网补水装置的流量，不应小于供热系统循环流量的2%；事故补水量不应小于供热系统循环流量的4%。

在具体工程中，可视其情况确定补水量。

补水量的上下限取值范围取决于热水网的规模、热水温度、热网与热用户的连接方式等因素。

具体来讲，较大型的热网补水量宜取低值，小型热网取高值；热网与热用户采用间接连接方式时，热用户的水量损失不用热源补充，热网补水量可取低值；反之，热网与热用户直接连接时，热用户的水量损失完全从热源处补充，此时的补水量可取高值。

实际供热系统仅在事故工况下需要最大补水量。

为了满足最不利工况要求，设计工况必须取事故工况。

2 集中供热系统的定压
1）在循环水泵停止运行时，应保证整个热水系统中高温水不发生汽化；
2）在循环水泵停止运行时，热水系统的静压线应高于与系统直接连接用户的最高充水高度；
3）在循环水泵运行或停止时，与系统直接连接的用户室内系统的压力，不得超过散热器的允许压力；
4）定压装置必须操作简单；
5）采用惰性气体定压时，为调整压力所消耗的气体量最少；
6）定压装置的投资最省；
7）定压方式可靠。

2.1 膨胀水箱定压
1）膨胀水箱定压的原理：利用膨胀水箱来维持恒压点定压的方式称为膨胀水箱定压。

由于水的密度变化较小，一定高度的膨胀水箱表示一定数值的静水压，当忽略系统的漏水因素，不论供热系统在运行状态还是静止状态，由于水柱高度不变，则供热系统与膨胀水箱的连接点处的水压维持不变，于是连接点即成恒压点。

膨胀水箱定压利用的是静水柱的水压原理，因此，膨胀水箱定压也称静水柱定压。

膨胀水箱除起定压作用外，还起着容纳系统水的膨胀量和为系统补水的作用。

2）膨胀水箱定压的特点：优点是压力稳定，不怕停电，系统简单；缺点是水箱高度受到限制，当最高建筑物层数较高且远离热源，或为高温水供热时，膨胀水箱的架设高度难以满足设计要求。

3）膨胀水箱定压的适用场合：供水温度低，热用户建筑层数较低即充水高度不高的小型热水网。

4）膨胀水箱定压注意的问题：膨胀水箱的膨胀管与供热系统的连接位置的确定即系统恒压点的确定，是供热系统设计的一个重要技术关键，必须给予重视。

通常选择循环水泵的入口为恒压点，即膨胀水箱膨胀管接至循环水泵的入口处。

这种技术处理的最大好处是循环水泵的入口压力直接代表膨胀水箱的水位高度，由于数值关系简单，不要复杂换算，特别有利于管理运行人员的现场监视。

2.2 补给水泵定压
1）补给水泵定压的形式
补给水泵定压方式是目前国内集中供热系统最常用的一种定压方式。

补给水泵定压方式主要有三种形式：补给水泵连续补水定压方式、补给水泵间歇补水定压方式、补给水泵补水定压点设在旁通管处的定压方式。

2）补给水泵连续定压方式
①原理：定压点设在网路循环水泵的吸入端，利用压力调节阀保持恒压点恒定的压力。

当恒压点的压力低于系统静水压线要求的压力时，补水调节阀会自动开启，通过运行着的补水泵将补水从补水箱中补入供热系统，随着系统中水量增加，循环水泵入口的压力即可逐渐回升到要求压力。

当循环水泵入口压力高于设定值时，补水调节阀自动关小，必要时可自动开启泄水调节阀，将系统多余水量泄入补水箱，使循环水泵入口压力快速回复。

②特点：采用这种补水泵定压方式，最大的特点是补水泵始终连续不断的运行，即使供热系统停止运行也是如此。

3）补水泵间歇补水定压方式
①原理：是利用电触点弹簧压力表上的触点开关控制补水泵的启停。

当压力超过上限值时，触点开关切断电路，补水泵停止运行，补水中断；当压力低于下限值时，触点开关接通电路，补水泵重新启动，系统继续补水。

②特点：由于补水是间歇进行的，恒压点压力将围绕静水压线的给定值在一定的允许范围内上下波动。

优点是：设备简单，运行电耗减少；缺点是：压力有一定波动，直接影响补水泵的使用寿命。

③适用场合：宜使用在系统规模不大、供水温度不高、系统漏水量较小的供热系统中；对于系统规模较大、供水温度较高的供热系统，应采用连续补水定压方式。

4）旁通管补水定压方式
①原理：定压点设在旁通管上的补水定压方式。

在热源的供、回水干管之间设置一根旁通管，利用补给水泵使旁通管某一点的压力保持符合静水压线要求的压力。

在网路循环水泵运行时，当定压点的压力低于控制值时，压力调节阀的阀孔开大，补水量增加；当定压点的压力高于控制值时，压力调节阀关小，补水量减少。

②特点：可以适当地降低运行时的动水压曲线，对调节系统的运行压力，具有较大的灵活性。

但旁通管不断通过网路水，网路循环水泵的计算流量要包括这一部分流量，循环水泵的流量增加将多消耗电能。

2.3 气体定压
1）气体定压种类：气体定压常用的分为氮气定压和空气定压。

其特点都是利用低位定压罐保持供热系统恒压。

2）氮气定压
①特点：氮气定压的热水系统运行安全可靠，能够较好的防止出现汽化及水击现象，但需要消耗氮气，设备较复杂，设计计算工作量较大。

②适用场合：在供水温度较高的供热系统中。

3）空气定压
①特点：采用空气时，若压力较高，则会大量溶解空气中的氧气而使管道或定压罐的内壁受到腐蚀。

②适用场合：供水温度较低的中小型供热系统。

3 结束语
总之，由于集中供热系统的供热面积越来越大，网路越来越复杂，布设起来越来越困难，给设计人员以及施工人员都带来了很大的困扰，而且供热管网的投资也非常庞大，为了节约投资，达到资金的合理利用，同时为了减少工程施工的难度，加快施工的进度，以及保证各种管线之间互不影响，合理利用地下空间，并且确保整个城市道路的畅通，单管供热系统是今后可能的一个发展方向。

【参考文献】
[1]CJJ34-2002 中华人民共和国行业标准.城市热力网设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，200
[2]石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京：清华大学出版社，1994.。