【摘 要】本文分析了高層建筑的供熱機(jī)理和特征，并對(duì)建筑采暖系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；采暖系統(tǒng)；建筑節(jié)能；
隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市開(kāi)發(fā)建設(shè)也進(jìn)人了一個(gè)十分繁榮的階段，高層建筑正以極快的速度在各大城市蓬勃興起。由于它的來(lái)勢(shì)較快，許多采暖配套設(shè)施還沒(méi)有跟上，這樣，對(duì)于高層建筑采暖是否能夠滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枰约澳芊褡龅焦?jié)約能源，合理利用資源，是暖通專業(yè)技術(shù)人員急需解決的難題。
采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括熱負(fù)荷計(jì)算、水力計(jì)算、相關(guān)設(shè)備選型以及系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)節(jié)等。通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)、平衡閥的正確選擇和整個(gè)系統(tǒng)智能控制三方面的考慮實(shí)現(xiàn)了供暖形式的多樣化，設(shè)備選擇的新型化，控制系統(tǒng)的智能化，運(yùn)行過(guò)程的節(jié)能化。
1 采用低溫?zé)崴匕遢椛洳膳?nbsp;
本設(shè)計(jì)方案充分利用該樓的附加熱源95～70℃熱水，在低區(qū)采用散熱器采暖系統(tǒng)。對(duì)于主要功能房間均采用低溫?zé)崴匕遢椛洳膳�，熱源�?lái)自地?zé)釤嵩淳�。低溫�(zé)崴匕遢椛洳膳┧疁囟?le;6O℃，在傳送過(guò)程中熱量損失少，僅此項(xiàng)就可節(jié)省30％的能源，同時(shí)具有溫度分布均勻、衛(wèi)生條件好、舒適性高、室內(nèi)空氣對(duì)流小、避免了灰塵的飛揚(yáng)、室內(nèi)環(huán)境清潔、熱損失少、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。這樣可以對(duì)能源充分利用，達(dá)到能源的充分、合理分配應(yīng)用。
2 應(yīng)用動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)技術(shù)
由于地?zé)釤嵩淳牡責(zé)崴|(zhì)不易得到保證，為了防止室內(nèi)管網(wǎng)受到腐蝕，特別是地?zé)岜P(pán)管更應(yīng)注意這一問(wèn)題，本設(shè)計(jì)方案采用地?zé)衢g接供暖，即通過(guò)設(shè)置換熱器將室內(nèi)網(wǎng)與室外網(wǎng)分開(kāi)，保證了室內(nèi)二次網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定與獨(dú)立。為了解決遠(yuǎn)端壓降過(guò)大、近端壓降過(guò)小的問(wèn)題，采用動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)技術(shù) 在各個(gè)回水立管底部設(shè)置壓力控制自動(dòng)平衡閥。它主要起到兩方面的作用：一方面，當(dāng)采暖系統(tǒng)其他環(huán)路發(fā)生變化時(shí)，自身環(huán)路關(guān)鍵點(diǎn)壓差并不隨之發(fā)生變化，當(dāng)自身的動(dòng)態(tài)閥門(mén)(如溫控閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥)開(kāi)度不變時(shí)，流量保持不變；另一方面，當(dāng)外界環(huán)境負(fù)荷變化導(dǎo)致系統(tǒng)自身環(huán)路變化時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備的作用，使關(guān)鍵點(diǎn)壓差并不發(fā)生變化，此時(shí)自身其他并聯(lián)支路的流量也不發(fā)生變化。
3 應(yīng)用高低層直連供暖技術(shù)
對(duì)于高層采暖系統(tǒng)，需突出解決高區(qū)回水與低區(qū)回水的處理問(wèn)題。傳統(tǒng)方法是將高區(qū)回水與低區(qū)回水分兩路送回?fù)Q熱間，而本設(shè)計(jì)方案采用高、低層直連供暖。
3.1 采用高低層直接供暖須解決的問(wèn)題。
3.1.1 高區(qū)供暖系統(tǒng)的加壓泵只能給高區(qū)提供適當(dāng)?shù)牧髁亢瓦m當(dāng)?shù)膲侯^，不能過(guò)量，防止發(fā)生對(duì)低區(qū)的搶水現(xiàn)象；
3.1.2 高區(qū)和低區(qū)無(wú)論在運(yùn)行狀態(tài)還是在停運(yùn)狀態(tài)，高區(qū)的高壓壓力不能傳遞到低區(qū)，否則會(huì)影響低區(qū)的安全，造成低區(qū)暖氣片超壓；
3.1.3 高區(qū)熱用戶要充滿水，不能有氣。
3.2 高低層直接供暖實(shí)現(xiàn)過(guò)程與方法。
當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高區(qū)加壓泵將低區(qū)的供水送人高區(qū)的熱用戶，通過(guò)自力式流量控制閥對(duì)高區(qū)供熱系統(tǒng)的流量控制和恒定功能，防止了高區(qū)加壓泵對(duì)低區(qū)產(chǎn)生搶水現(xiàn)象的發(fā)生；自動(dòng)消除系統(tǒng)富裕壓頭的功能，將高區(qū)的循環(huán)水壓力降低到安全壓力流入低區(qū)，保證了低區(qū)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的安全；自動(dòng)消除系統(tǒng)富裕壓力的實(shí)質(zhì)是增加了自力式流量控制閥的自身阻力，將富裕壓力保留在高區(qū)，從而滿足了高區(qū)用戶系統(tǒng)的充水高度。當(dāng)系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，由于靜壓作用，高區(qū)供水管道中的水在向低區(qū)倒流時(shí)，會(huì)由于止回閥的關(guān)閉而封閉在高區(qū)；高區(qū)回水管中的水在向低區(qū)流動(dòng)使低區(qū)壓力升高時(shí)，穩(wěn)壓閥的閥后壓力會(huì)瞬間增高，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)穩(wěn)壓閥自動(dòng)關(guān)閉，將高區(qū)的回水也封閉在高區(qū)。這樣，在加壓泵、止回閥、自力式流量控制閥、穩(wěn)壓閥的共同協(xié)作下，形成了一種高層建筑與低層建筑直連供暖的新的供熱形式。
采用此方法進(jìn)行高低層的直連供暖，在不改變?cè)瓉?lái)供熱系統(tǒng)運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行工況的情況下，只增加幾種價(jià)格低廉的供熱設(shè)備配合使用，就可以實(shí)現(xiàn)高低區(qū)的壓力隔絕，運(yùn)行起來(lái)互不影響，與以往的其他方式相比，此種方案具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的特點(diǎn)。
4 采用自動(dòng)控制系統(tǒng)
由于建筑的采暖熱負(fù)荷隨著室外氣候變化而變化的，為了達(dá)到供為所需和節(jié)能的目的，采用了氣候補(bǔ)償器智能控制。補(bǔ)償器智能控制可根據(jù)室外氣候溫度變化，由用戶設(shè)定不同時(shí)間的室內(nèi)溫度要求，按照設(shè)定的曲線求出恰當(dāng)?shù)墓┧疁囟�、自�?dòng)控制供水溫度，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)供水溫度的氣候補(bǔ)償，也可以通過(guò)室內(nèi)溫度傳感器根據(jù)室溫調(diào)節(jié)供水溫度實(shí)現(xiàn)室溫補(bǔ)償，還具有限定最低回水溫度的功能。本設(shè)計(jì)方案是在地下室換熱站設(shè)置氣候補(bǔ)償器自動(dòng)控制高區(qū)低溫?zé)崴膳到y(tǒng)。這樣使得系統(tǒng)功能齊全、運(yùn)行可靠、操作維護(hù)簡(jiǎn)便。
5 采用補(bǔ)水泵變頻調(diào)速定壓方式
設(shè)置系統(tǒng)定壓裝置的目的是使系統(tǒng)能在穩(wěn)壓狀態(tài)下運(yùn)行，保證系統(tǒng)內(nèi)不倒空、不汽化。本設(shè)計(jì)方案中采用補(bǔ)水泵變頻調(diào)速定壓方式。與補(bǔ)水泵連續(xù)運(yùn)行定壓相比較，節(jié)省補(bǔ)水泵系統(tǒng)上調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損耗。對(duì)于間歇運(yùn)行的補(bǔ)水泵定壓，因補(bǔ)水泵啟動(dòng)頻繁，不但影響補(bǔ)水泵壽命，而且多耗費(fèi)了電能。水泵在啟動(dòng)時(shí)，由于電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差大，通常電機(jī)的啟動(dòng)電流約為額定電流的6～7倍，進(jìn)而其啟動(dòng)功率約比額定功率大30％左右。由于變頻器可以使補(bǔ)水泵在額定電流下啟動(dòng)，且啟動(dòng)頻率不頻繁，因此變頻調(diào)速定壓比起問(wèn)歇運(yùn)行定壓，省電效果明顯與氣體定壓罐比較，特別是供熱規(guī)模較大，定壓罐容積較大時(shí)，補(bǔ)水泵變頻調(diào)速定壓方式在經(jīng)濟(jì)上也是占優(yōu)勢(shì)的。
根據(jù)補(bǔ)水泵變頻調(diào)速變壓的調(diào)節(jié)規(guī)律，在旁通管增加電磁閥。此時(shí)壓力給定，由壓力傳感測(cè)出循環(huán)泵旁通管上的被調(diào)壓力值，將其壓力信號(hào)反饋與給定壓力比較，若不等則由調(diào)節(jié)器計(jì)算出變頻器的輸入電流，變頻根據(jù)輸入電源，自動(dòng)將頻率調(diào)至其相應(yīng)值。變頻器將頻率輸出信號(hào)傳給補(bǔ)水泵進(jìn)而改變補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)補(bǔ)水量使恒壓點(diǎn)壓力維持在給定值，當(dāng)系統(tǒng)壓力值低于下限時(shí)，補(bǔ)水泵啟動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)水，當(dāng)壓力值超過(guò)上限值，電磁閥自動(dòng)啟動(dòng)泄至補(bǔ)水箱。
6 采用熱用戶端智能控制系統(tǒng)
針對(duì)我國(guó)建筑采暖系統(tǒng)單純采用機(jī)械設(shè)備控制方式，對(duì)負(fù)荷變化不能做出及時(shí)調(diào)整，造成采暖房間常常出現(xiàn)冷熱不均，同時(shí)運(yùn)行費(fèi)用較高。本設(shè)計(jì)采用采暖系統(tǒng)熱用戶端智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)四方面的調(diào)節(jié)：平衡調(diào)節(jié)(包括水力平衡和熱力平衡)、峰谷調(diào)節(jié)、蓄熱調(diào)節(jié)、余量調(diào)節(jié)。通過(guò)這幾方面的調(diào)節(jié)可以使運(yùn)行流量始終處于經(jīng)濟(jì)流量，減少運(yùn)行成本，降低建筑能耗和電能消耗，高質(zhì)量地滿足人們對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境舒適性要求，適應(yīng)了采暖系統(tǒng)與建筑節(jié)能相匹配的發(fā)展趨勢(shì)。本方案設(shè)計(jì)從采暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)、平衡閥的正確選擇和整個(gè)系統(tǒng)智能控制三方面人手解決高層建筑采暖系統(tǒng)水力失調(diào)的問(wèn)題，也是降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，取得良好經(jīng)濟(jì)效果的有力手段。
對(duì)高層建筑采暖系統(tǒng)形式的選擇，應(yīng)本著經(jīng)濟(jì)適用、節(jié)能環(huán)保的理念，確定合理方案，使高層采暖達(dá)到理想效果。
參考文獻(xiàn)
[1]陸耀慶．暖通空調(diào)設(shè)計(jì)指南[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995．
[2]劉夢(mèng)真．高層建筑直連供暖技術(shù)[D]．天津：天津大學(xué)，2005.
