高層和超高層建筑采暖供熱系統(tǒng)實(shí)施問(wèn)題簡(jiǎn)析
目前，在我國(guó)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，建筑物的供熱采暖的方式不盡相同，而不同的供熱采暖方式又會(huì)極大影響人們的生活質(zhì)量以及城市的環(huán)境。在現(xiàn)代的城市建筑中，超高層和高層建筑已經(jīng)成為主流，所以對(duì)于高層建筑的供熱取暖方式則成為人們眼前亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。
高層建筑供熱系統(tǒng)的豎向分區(qū)高層建筑供熱系統(tǒng)的豎向分區(qū)主要有兩個(gè)目的，一是考慮低區(qū)系統(tǒng)材料的承壓?jiǎn)栴}，二是便于調(diào)控，防止系統(tǒng)出現(xiàn)垂直失調(diào)現(xiàn)象。建筑物按層數(shù)大致有如下的分類：
住宅建筑：低層：1—3層；多層：4—6層；中高層：7—9層；高層：10—30層。
公共建筑及綜合性建筑：建筑物總高度在24米以下者為非高層建筑，總高度在24米以上者為高層建筑（不包括高度超過(guò)24米的單層主體建筑）。建筑物高度超過(guò)100米時(shí)，不論住宅或公共建筑均稱為超高層建筑。規(guī)范上有這樣的規(guī)定：“建筑物高度超過(guò)50米時(shí)空調(diào)系統(tǒng)宜分區(qū)。”由此可以看出，高層建筑供熱系統(tǒng)豎向分區(qū)并沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的分區(qū)高度或?qū)訑?shù)（例如上海等高層建筑較多的城市一般按80—100米進(jìn)行豎向分區(qū)），實(shí)際上各地區(qū)根據(jù)各自不同情況也進(jìn)行了大量工程及運(yùn)行實(shí)踐。
（1）對(duì)于一個(gè)熱源供單幢（或高度相當(dāng)?shù)膸状保└邔咏ㄖ䲡r(shí)，除考慮材料承壓、垂直失調(diào)外，還應(yīng)結(jié)合運(yùn)行成本、控制技術(shù)等諸多因素綜合考慮以確定分區(qū)的高度或是否分區(qū)，根據(jù)有關(guān)資料顯示，甚至就有超高層建筑不分區(qū)的例子，上海地標(biāo)性建筑金茂大廈（88層，420米）在確定空調(diào)水系統(tǒng)時(shí)就出現(xiàn)了兩種觀點(diǎn)：中方專家提出將系統(tǒng)豎向分三個(gè)區(qū)，安裝三套冷（熱）水機(jī)組分別與之相連；美方專家提出整個(gè)系統(tǒng)不分區(qū)，而是將機(jī)組、閥件及低部系統(tǒng)的材料等進(jìn)行耐高壓材料的單獨(dú)定貨，僅安裝一套冷（熱）水機(jī)組與之相連，同時(shí)配置高效自控設(shè)備。后者從運(yùn)行成本、運(yùn)行管理、局部調(diào)控等方面都有明顯優(yōu)勢(shì)，并且按此方案形成的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。
（2）對(duì)于住宅建筑，在原有多層及中高層建筑熱負(fù)荷中出現(xiàn)高層建筑（一般指30層以下）熱負(fù)荷，由于受到不同的開(kāi)發(fā)商、不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、不同的材料等因素影響，給供熱單位帶來(lái)了相應(yīng)的問(wèn)題，單從投資、運(yùn)行成本來(lái)說(shuō)，對(duì)于供熱單位并不希望高層建筑進(jìn)行分區(qū)，并希望用盡量少的機(jī)組滿足這不同高度熱負(fù)荷的需求，這就引出了如下不同高度建筑與集中供熱管網(wǎng)的連接方式問(wèn)題。
多層、中高層、高層混合熱負(fù)荷與集中供熱系統(tǒng)的連接
當(dāng)前，在一些中小城市，高層建筑越來(lái)越多出現(xiàn)在原有的多層或中高層中間，甚至由于地形等原因在同一片新建小區(qū)中，也會(huì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)出高度不同的建筑形式，這樣供熱單位就必須根據(jù)建筑分布、高層分區(qū)情況、采暖形式、系統(tǒng)材料等諸多情況進(jìn)行綜合分析，選擇科學(xué)合理的連接方式與集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行連接，既要保證熱用戶的采暖效果，還要確保整個(gè)供熱系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。下面就介紹幾種連接方法。
蒸汽（高溫水）換熱間接供熱
例如某小區(qū)內(nèi)的建筑物有多層、中高層（室內(nèi)供熱系統(tǒng)不分區(qū)）和高層（室內(nèi)供熱系統(tǒng)分區(qū)）建筑。若把多層建筑、中高層建筑與高層建筑的室內(nèi)供熱系統(tǒng)連接在一個(gè)水網(wǎng)系統(tǒng)上，則系統(tǒng)低點(diǎn)的靜壓太高，換熱機(jī)組、低層熱用戶散熱設(shè)備等都承壓過(guò)高，一是設(shè)施長(zhǎng)時(shí)間過(guò)高承壓，降低了使用壽命，還直接影響到運(yùn)行安全，二是易造成水力失調(diào)，使熱用戶出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象，從而影響到運(yùn)行管理和供熱節(jié)能。因此，宜把多層建筑、中高層建筑與高層建筑的低區(qū)系統(tǒng)連接為一個(gè)水力系統(tǒng)，同時(shí)考慮到多層建筑采暖系統(tǒng)材料的承壓?jiǎn)栴}，對(duì)多層建筑敷設(shè)單獨(dú)的分支管道，并在該分支管道上安裝壓差平衡閥。www.china-heating.com在換熱站設(shè)兩套供熱機(jī)組，分別供高區(qū)、低區(qū)系統(tǒng)。另外：（1）還可根據(jù)高層建筑的設(shè)計(jì)情況靈活的將供熱機(jī)組安裝在地下設(shè)備層或分區(qū)點(diǎn)的技術(shù)夾層，從而縮短供熱半徑，提高供熱效果。（2）根據(jù)該片區(qū)地形和周圍熱負(fù)荷的分布情況，在把多層建筑、中高層建筑與高層建筑的低區(qū)系統(tǒng)連接為一個(gè)水力系統(tǒng)后，可將高層建筑的高區(qū)系統(tǒng)接入地勢(shì)高的臨近換熱站，這樣就會(huì)大大降低設(shè)備承壓，減小補(bǔ)水泵揚(yáng)程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的安全、節(jié)能。
二級(jí)水網(wǎng)直連供熱
例如某小區(qū)內(nèi)的建筑物有多層、中高層（室內(nèi)供熱系統(tǒng)不分區(qū)）和高層（室內(nèi)供熱系統(tǒng)分區(qū)）建筑。把多層建筑、中高層建筑與高層建筑的低區(qū)系統(tǒng)連接為一個(gè)水力系統(tǒng)，高層建筑的高區(qū)供熱系統(tǒng)與熱網(wǎng)采用特殊措施直接連接，這樣高區(qū)供熱系統(tǒng)既與低區(qū)系統(tǒng)直連，又獨(dú)成一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)供水需要另裝中繼泵，回水管需要設(shè)減壓閥。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，水減壓閥可將上層系統(tǒng)的回水壓力減至與熱網(wǎng)要求符合的數(shù)值，高區(qū)系統(tǒng)供水管及回水管上設(shè)電磁閥；并與水泵聯(lián)鎖，其作用是防止突然性停泵，空氣倒灌入上層系統(tǒng)。與水泵并聯(lián)的調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)水泵流量。與水減壓閥并聯(lián)的調(diào)節(jié)閥用來(lái)作為減壓閥失靈時(shí)的備件。另?yè)?jù)有關(guān)報(bào)道，國(guó)內(nèi)有專家已經(jīng)針對(duì)高區(qū)與低區(qū)直接連接問(wèn)題發(fā)明了實(shí)用新型設(shè)備（斷流器、阻旋器），就是在安裝中繼泵、電磁閥等的基礎(chǔ)上，在高區(qū)系統(tǒng)高點(diǎn)設(shè)斷流器，與低區(qū)系統(tǒng)連接前設(shè)阻旋器，使高區(qū)系統(tǒng)循環(huán)水實(shí)現(xiàn)“有壓流—無(wú)壓流—有壓流”的轉(zhuǎn)換過(guò)程，將回水壓力減至低區(qū)熱網(wǎng)要求的壓力范圍，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)分別、有序的循環(huán)。
混水直連供熱
混水直連是指一級(jí)網(wǎng)供水在進(jìn)入用戶系統(tǒng)之前進(jìn)行混水后再連接。直連供熱與混水直連供熱相比，在相同管徑，相同經(jīng)濟(jì)比摩阻的情況下，后者輸送熱量的大于前者，因此混水直連供熱系統(tǒng)在同樣管徑下供熱能力增大。具體做法如下：
（1）可在換熱站內(nèi)一級(jí)網(wǎng)供回水之間的旁通管上安裝水泵，抽引回水壓入供水管，混合后再進(jìn)入二級(jí)網(wǎng)。該方式可提高一級(jí)網(wǎng)供、回水溫差，減小管徑，降低管網(wǎng)初投資混合比μ的計(jì)算公式如下： μ= Gh/ Gw (式中Gh— 混水量T/H ; Gw— 一級(jí)網(wǎng)循環(huán)水量T/H)對(duì)于現(xiàn)狀供熱管網(wǎng)，在熱網(wǎng)改造困難或無(wú)法改造的情況下，可采用提高二級(jí)網(wǎng)混合比的方法來(lái)增大一級(jí)網(wǎng)的供回水溫差，以滿足熱負(fù)荷不斷增長(zhǎng)的需求。中國(guó)供熱信息網(wǎng)了解到此種方式適用于一級(jí)網(wǎng)供回水壓差能滿足用戶系統(tǒng)需用壓差的熱力站。（2）在換熱站一級(jí)網(wǎng)供水管上設(shè)置水泵，同時(shí)將泵吸入口處的供水管與用戶系統(tǒng)的回水管連通，使得該泵同時(shí)抽引一級(jí)網(wǎng)供水與用戶系統(tǒng)的部分回水，兼具加壓與混水的兩種功能。此種方式主要應(yīng)用于混水直連供熱系統(tǒng)中一級(jí)網(wǎng)供回水壓差低于用戶系統(tǒng)需用壓差的換熱站。
綜上所述，多種高度的建筑、多樣的供熱形式混合的熱負(fù)荷越來(lái)越多我們要根據(jù)熱負(fù)荷的具體情況綜合分析，選擇與之相適應(yīng)的供熱系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，推動(dòng)熱力事業(yè)穩(wěn)步健康發(fā)展。
城市集中供熱熱源的常見(jiàn)形式：
熱電廠和區(qū)域鍋爐房
都屬將煤、重油、天然氣等礦物燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能的熱源形式，是世界各國(guó)城市供熱的兩大主要熱源形式。采用高參數(shù)、大容量供熱機(jī)組，改造城市低效凝汽式發(fā)電廠為熱電廠，作為城市集中供熱熱源；用區(qū)域鍋爐房逐步替代分散的小鍋爐房；合理確定熱電廠和區(qū)域鍋爐房的布局和聯(lián)合供熱方案，這些是發(fā)展城市集中供熱的重要技術(shù)措施（見(jiàn)熱電廠供熱、區(qū)域鍋爐房供熱）。
工業(yè)余熱
指各種生產(chǎn)工藝過(guò)程的熱損失。例如各種工業(yè)爐或其他工藝設(shè)備排出的高溫?zé)煔�、冷卻水、蒸汽、乏氣或熔渣物理熱等。工業(yè)余熱的特點(diǎn)是與生產(chǎn)工藝密切相關(guān)，數(shù)量和參數(shù)波動(dòng)很大。有些工業(yè)余熱有可能通過(guò)熱能轉(zhuǎn)換或直接利用，回收部分熱能作為城市集中供熱的熱源。有些高溫余熱還可用來(lái)發(fā)電。因此，首先要通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定余熱利用方案。以工業(yè)余熱作為城市集中供熱熱源時(shí)，往往要與其他熱源聯(lián)合運(yùn)行，以提高供熱可靠性和調(diào)節(jié)性能（見(jiàn)工業(yè)余熱供熱）。
地?zé)崴?br />
蘊(yùn)藏于地層下的熱水，具有儲(chǔ)藏量、成分和參數(shù)因地而異，水溫常年比較固定，水質(zhì)常帶有腐蝕性等特點(diǎn)，因此將它作為城市集中供熱熱源時(shí)，要做好勘探和水質(zhì)分析，并注意防止管道和設(shè)備結(jié)垢和腐蝕。地?zé)崴岵晃廴敬髿�，�?jié)約能源，是一種有發(fā)展前途的熱源形式（見(jiàn)地?zé)崴幔?
核能
核裂變產(chǎn)生的能量，可用來(lái)發(fā)電和供熱。20世紀(jì)80年代世界上已有10余座核熱電站實(shí)行抽汽供熱，核供熱堆正處于興建階段。核能供熱具有節(jié)約大量礦物燃料、減輕城市運(yùn)輸壓力等優(yōu)點(diǎn)。但據(jù)某些資料分析，認(rèn)為只有建設(shè)大型核反應(yīng)堆，才是經(jīng)濟(jì)合理的（見(jiàn)核能供熱）。
除上述熱源形式外，如美國(guó)、加拿大、瑞士等在電力供應(yīng)充足的地區(qū)也利用電能于城市供熱。還有的利用太陽(yáng)能供熱，但目前只限于熱水供應(yīng)和單幢建筑物采暖。
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