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分戶供熱計量供暖系統調試中的問題與解決方案

放大字體  縮小字體 發布日期:2012-11-07  來源:郵件投稿  瀏覽次數:286
核心提示:某住宅項目位于北京市朝陽區,于2007年進行設計,2010年底用戶入住。該項目有三棟住宅樓,建筑層數6至28層不等,層高2.8m,另有一
某住宅項目位于北京市朝陽區,于2007年進行設計,2010年底用戶入住。該項目有三棟住宅樓,建筑層數6至28層不等,層高2.8m,另有一棟二層的配套商業,總供熱面積為48209m2。采暖熱源由設在2#樓地下三層的換熱站提供;一次側為市政熱水,設計供回水溫度為125/65℃,二次側設計供回水溫度為85/60℃,總設計熱負荷為1588.15kW;采暖系統分為高、低兩個區,其中1~18層為低區,19~28層為高區;戶內為埋地下供回雙管并聯式采暖系統。該項目三棟住宅樓共718戶,樓內供暖時間為11月9日。供暖最初幾日,系統運行基本正常,但隨著入住用戶的逐漸增多(住戶辦理入住后通暖),樓內出現了很多戶內暖氣不熱的現象,尤以高區上部25~28層、低區上部15~18層為甚,戶內暖氣片冰涼,居民意見很大。 筆者應邀會同建設方、物業等部門對該工程進行了調研,發現了一些問題,現加以整理以供參考。
 
一、建筑熱力入口閥門的設置
      本工程熱力入口設在各樓地下一層,對于熱力入口的做法,設計引用了《新建集中供暖住宅分戶熱計量設計和施工試用圖集》(京01SSB1)中B03頁的做法(詳見圖二),施工時也嚴格按照此圖安裝了熱量表、自力式壓差控制閥等配件。但現場實測發現,除1#樓1號入口處樓前供、回水壓差(6′號壓力表處,下同)達8mH2O,系統運行基本正常外,其余兩個樓三個入口處樓前供、回水壓差只有1~5mH2O,系統運行不穩定,末端虧水嚴重,系統最上部三層進戶前熱量表流量甚至顯示為“0”。
      實地調研發現,熱力入口處供水管上裝設的是自力式壓差調節閥,其全開狀態的壓力損失范圍為30~50kPa。若以自力式壓差調節閥壓差30kPa,樓前供、回水壓差5mH2O計,系統提供的資用壓力僅為5-3=2mH2O,遠未達到設計壓差5.9mH2O的要求;又由壓力損失、管道阻力特性系數及流量間的基本關系式ΔP=SQ2知:在管道阻力特性系數S為常量的情況下,壓差ΔP與流量Q的平方成正比,壓差不足,流量必然也不足。我們由此判斷,自力式壓差調節閥的設置是樓內采暖系統供回水壓差過小,流量不足的主要原因,并建議拆除此閥。
      一個調節閥的阻力占比樓內整個采暖系統阻力竟達3mH2O/5mH2O=60%。此閥到底該不該設置,在此我們做一討論。根據《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ26-2010)5.2.15條之8的規定:選擇自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥、電動平衡兩通閥或動態平衡電動調節閥時,應保持閥權度S
      =0.3~0.5。閥權度S的定義是:“調節閥全開時的壓力損失ΔPmin與調節閥所在串聯支路的總壓力損失ΔPo的比值”。
      如果自力式壓差控制閥前的壓差有100kPa,自力式壓差控制閥全開時的壓力損失ΔPmin應該不小于30~50kPa,加上熱量表及管道過濾器的阻力損失約10kPa的壓差,熱力入口處熱量表和兩個管道過濾器之外的壓差應不小于110kPa。當沒有110kPa壓差的情況下,沒有條件和必要設置自力式壓差控制閥。
      另外,壓差控制閥是為穩定壓差而設,當外網壓差變化或被調節對象內部系統流量變化時,維持被調節對象設定壓差穩定,適用于變流量系統。北京市《居住建筑節能設計標準》(DBJ11-602-2006)提到:“室外管網應進行嚴格的水力平衡計算,使各環路之間(不包括公共段)的計算壓力損失相對差額不大于15%。當室外管網水力平衡計算達不到上述要求時,熱力站和建筑物熱力入口應設置靜態平衡閥。必要時應根據同一供熱系統的建筑物內部系統的情況,設置自力式流量控制閥或自力式壓差控制閥。”條文說明作如此解釋:“……實踐證明,室內散熱器恒溫閥的動作引起系統壓差的變化不會太大,因此,只在某些條件下需要設置流量控制閥或壓差控制閥。”這說明,并非每一個建筑采暖管道入口都需要千篇一律地配置動態調節閥。而且,配置動態調節閥是針對“外網壓差經常會發生變動”和“被調節對象內部系統流量經常會發生變動”這兩種情況的。如果不存在這兩種情況,配置就沒有必要。
      物業人員聽從我們的建議,拆除了上述三個熱力入口的壓差控制閥。經過一夜的運行觀察,系統情況大為改觀,樓內各戶暖氣基本都熱起來了,但需要每隔3~4小時在各采暖立管頂端排氣閥處放氣,否則上面幾層的暖氣就涼了。為什么系統里總是進氣,排也排不凈呢?
二、系統補水
      本工程采暖熱水是市政一次熱水經熱交換站換熱后提供。高區熱負荷218.8kW,低區熱負荷1369.35kW;高、低區采暖系統各設一套板式換熱機組。采暖系統未設置膨脹水箱,也未設置氣壓水罐,只是依靠變頻補水泵進行補水定壓。補水泵由壓力傳感器反饋信號至變頻器控制啟停,當壓力降至下限值時水泵啟動,達到上限值時停泵。由于設定上下限值的整定間距不能很小,因此,停泵后重新啟動必然會有一段時間間隔。在此時段內,由于水的不可壓縮性和不可避免的系統泄漏,總會有空氣進入系統,并積存于流量較小的系統末端頂點。在供暖調試初期,住戶和物業人員不可避免地要經常在戶內或立管頂端放水,造成系統虧水,此時若補水泵未能及時補水,失水后的管道余隙將由空氣來補充,由此造成“管道里總有氣,排也排不凈”的現象。
      由于該工程已無條件增設膨脹水箱和氣壓水罐,故設定補水泵不間斷運行,當流量大于系統泄漏量時,通過限壓閥回流至軟水箱,基本上解決了問題。由此可見:用合理容積的膨脹水箱或氣壓水罐進行定壓,是十分必要的。如無條件設置,則應采用不間斷運行的變頻補水泵。
 
三、循環水泵性能曲線
      本工程熱交換站內采暖循環泵采用變頻泵,使用變頻泵是為了順應量調節的要求。以往的供熱系統多年來一直采用質調節的方式,這種調節方式不能很好地節省水泵電能,因此,量調節正日益受到重視。同時,隨著散熱器手動調節閥、三通恒溫閥等室內流量控制手段的應用,采暖系統由定流量變為變流量系統,使得水泵變頻調速控制成為重要的節能手段。圖三是循環泵與管網的特性曲線圖:其中曲線A為供貨商提供的變頻泵性能曲線,曲線為平坦型;曲線1、2、3為系統中不同阻力特性時對應的管網特性曲線。
      我們知道,水泵出力相對系統阻力變化有“自動平衡”的特性,圖中a、b、c三點是水泵為適應管網阻力變化形成三個不同的工況點。表一反映了系統阻力變化相對水泵流量變化的關系。
      從表一我們看到:如果循環泵額定工作點在c點,當系統中某些并聯環路因調節而關閉,管網特性曲線會左移。當阻力增加3m時(工作點由c移至b),流量會降低12m3/h,是額定流量的80%;當阻力增加5m時(工作點由c移至a),流量會降低30m3/h,是額定流量的50%。
      一般而言,系統中散熱器溫控閥的壓差變化范圍為30~100kPa,加上除污器、平衡閥等構件的壓力變化,總阻力損失有50kPa(5mH2O)左右的浮動是很正常的,但由此帶來水泵流量的變化卻使系統無法正常運行。這其實就是采用特性曲線為平坦型的循環泵造成采暖系統運行不穩定的原因。所以《供熱計量技術規程》(JGJ
      173-2009)中規定:“變水量系統的一、二次循環水泵,應采用調速水泵。調速水泵的性能曲線宜為陡降型。”
四、結論       
      1、并非每一個建筑采暖管道入口都需要千篇一律地配置動態調節閥。當室內供暖系統為變流量系統時,是否設置自力式壓差控制閥應通過計算熱力入口的壓差變化幅度確定。
      2、采暖系統中,采用合理容積的膨脹水箱或氣壓水罐定壓十分必要,如無條件設置膨脹水箱或氣壓水罐,則應采用不間斷運行的變頻補水泵連續補水。
      3、變水量系統的一、二次循環水泵,宜采用性能曲線為陡降型的調速水泵。-- 中國建筑標準設計研究院 單敏
 參考文獻:
      [1]張錫虎.供暖設計中的一些常見問題.暖通空調,2002,32(3):87
      [2]張錫虎.工程設計問答(8).暖通空調,2010,40(8):93
      [3]北京:北京市建筑設計標準化辦公室.《新建集中供暖住宅分戶熱計量設計和施工試用圖集》(京01SSB1)
      [4]《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ26-2010)
      [5]北京:北京市建筑設計標準化辦公室.《居住建筑節能設計標準》(DBJ11-602-2006)
      [6]北京:中國建筑工業出版社《供熱計量技術規程》.(JGJ 173-2009)
 
 
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