暖通设计|供暖与空调水系统问答

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  问题1 :如果一个小区既有高层建筑,也有低层建筑,建筑高度有80 多m 的.还有50 多m、40 多m、30 多m 的,供暖系统应该如何分区?

  答:供暖水系统压力分区,自GBJ 19 87《采暖通风与空气调节设计规范》开始就有规定,其第3. 3. 11 条规定:“建筑物高度超过50 m 时,宜竖向分区供热。” GB 50019 2003 《采暖通风与空气调节设计规范》第1. 3. 9 条规定:“建筑物的热水采暖系统高度超过50 m 时,直坚向分区设置。”在其条文说明中指出:“是基于国内的实践经验并参考有关资料制定的,主要目的是为了减小散热器及配件所承受的压力,保证系统安全运行。”GB 50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第5. 1. 10 条规定:“建筑物的热水供暖系统应按设备、管道及部件所能承受的最低工作压力和水力平衡要求进行坚向分区设置。”在其条文说明中指出:“设置竖向分区主要目的是:减小设备、管道及部件所承受的压力.保证系统安全运行.避免立管出现垂直失调等现象。通常.考虑散热器的承压能力,高层建筑内的散热器供暖系统宜按照50 m 进行分区设置。”

  可见,对于供暖水系统压力分区, 3 个版本的暖通设计规范都不是强制性规定,即使提出了系统高度超过50 m 作为分区设置的界限,但用语均为“宜”,即表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做。暖通设计规范的出发点都是为了减小散热器及其配件、设备、管道及部件所承受的压力,保证系统安全运行。而且在GB 50736-2012 中将系统高度50 m 的分区设置界限,从规范条文中移至条文说明中,应该理解为一种淡化。

  对供暖水系统压力分区不作强制性规定,是因为系统高度设置界限的设定具有两面性:设定低可提高运行的安全度,设定高则可使系统简化。在工程设计时,应根据工程实际条件,从多角度权衡确定。

  同时,对于供暖水系统压力分区,还应根据供暖系统的性质确定,例如要区分散热器供暖或地面辐射供暖。

  对于散热器供暖系统,将系统高度50 m 或系统最大工作压力。. 6 MPa 作为分区设置的界限是比较合适的。DBJ 01 605 2000《北京市新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》的附录F曾提出以18 层作为坚向压力分区的界限,基本上与上述说法一致;也是为了与GB 50016 2006《建筑设计防火规范》和CB 50045-95《高层民用建筑设计防火规范》中划分一、二类高层居住建筑的界限一致,以便于记忆。

  对于地面辐射供暖系统, GB 507:-l6 2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第5. 4. 5 条规定:“热水地面辐射供暖系统的工作压力不宜大于0.8 MPa,毛细管网辐射系统的工作压力不应大于0.6 岛1Pa 。当超过上述压力时,应采取相应的措施。”但是应该注意: 1) 热水地面辐射供暖系统的工作压力不直大于0.8 肌恒、的规定,是从系统的总体安全

  角度提出的.还应从埋设的塑料加热管材的强度计算方面考虑,当采用PP-R.PE RT 等价格和设计许用应力较低的管材,工作压力为0.6 比1Pa 时,会需要较大的壁厚,而壁厚大于2. 5 mm 就没有卷盘供应的管材,只有一定长度的直管,不能满足GB50242 2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》第8. 5. 1 条(强制性条文)“地面下敷设的盘管埋地部分不应有接头”的要求。2 )对于毛细管网辐射系统,规范中的规定是“不应大于0. 6 阳:>a"。

  问题2 :当供暖系统的高度超过50 m 、或工作压力大于0. 6 MPa 、或建筑物超过18 层时,会出现哪些问题?如何处理?

  答:将系统高度不超过50 m 、工作压力不大于o. 6MP a 或建筑物不超过18 层作为坚向压力分区的界限,只是一个原则性的约定。例如,某小区的最高建筑为19 层,是否一定需要特殊设置一个压力分区系统呢?这就需要根据工程实际条件,从多角度权衡确定。

  一般情况下允许有所突破,但不可大幅度突破。当略有超过时或者系统静压已经接近竖向压力分区的界限时,应采用降低系统工作压力的措施,例如:

  1) 采用开式高位膨胀水箱定压而不采用气压罐等密问定压补水装置定压。气压罐等定压装置由于形成有效调节容积的需要,会提高系统的工作压力,当条件所限必须采用气压罐等定压装置时,应尽量减小上下限绝对压力比,当然这样会降低气压罐的有效调节容积系数。

  2 )即使采用高位膨胀水箱,也要注意其他细节问题的处理。例如,大约在20 世纪80 年代,北京方庄某住宅设计中没有进行压力分区,而且采用了铸铁散热器,运行后楼内有些散热器发生爆裂,开发建设单位提出质疑。设计单位在最低散热器上装设压力表,测定压力为0. 79 MPa ,而TZ4 6-8铸铁散热器的最大工作压力应为0. 80 MPa 。也就是说,系统的实际工作压力并未超过散热器的最大工作压力。但是,压力表读数后又上升为o. 81MPa ,系统实际工作压力就超过了散热器的最大工作压力。查找其原因,该工程虽然采用了膨胀水箱定压,但由于膨胀水箱与锅炉房距离较远,系统补水管没有接到膨胀水箱,而是就近接在循环水泵的吸入管处。这种做法在补水阶段会使系统压力上升。由于发生爆裂的散热器并不全在建筑的下层,可见并非完全是由系统压力过高所造成的。后来将补水管改接至膨胀水箱的补水浮球网上,就使得系统实际工作压力保持不超过0. 79 MPao 该系统至今仍在正常运行中。

  3 )尽量减小热源至系统最远环路的阻力,降低循环水泵工作点的扬程。的系统不同部仕的静压和工作压力是不相同的;分别设置高、低区的水系统,同一分区系统内的静压和工作压力也不相同。最大压力是指系统最低点和距离水泵出口较近管段的压力。系统的各个环节并不都需要按照这个压力考虑。对于系统中位置较低、距离水泵出口较近的管段,可以采取局部的补强措施。例如采用承压能力较高的连接方式或采用公称压力较高的构配件等。

  问题3 :压力分区的方法有哪些?

  答:最好能从热源上就分别设置。当热源不宜分设时,一般直采用间接换热的方法,即仅进行热能传输而将水系统完全隔断的方法。间接换热虽比较稳妥,但换热后二次水温将有所降低。采用混水泵和混水器的混水连接方式,只能调整一、二次水两侧的水温,例如,集中热源热水温度高于末端设备允许温度时,可以采用换热器或混水连接加以调整;但不能应用于需要调整一、二次水两侧压力以及城市或区域集中热网不允许一次水直接进入用户系统的场合。

  在实际工程应用中,也有采用加压和减压的方法,即按低区定压。低区的一次供水经加压成为高区系统的二次供水,高区的二次田水经可调式减压间减压后接回低区一次回水系统。从理论上分析,高区热水锚环泵的工作扬程要附加高低区系统的几何高差,成为加压兼循环泵.不利于节能,因此仅适合在局部系统中采用。例如,高区系统的规模较小时,经技术经济综合分析才可能有可取之处。采用这种方法需要在可调式减压阀前或后设置受高区加压兼锚环泵出口压力直接控制的“启问间”或与水泵电路联锁的电磁阀,停泵时迅速关闭,将高低区系统断开,防止高区二次循环水通过减压阀进入低区而“倒空”,使高区二次水系统亏水和空气进入。考虑到间歇供暖的系统在停止运行后会因水冷却体积收缩而进入空气,最好能在高区系统中设置一个隔膜式气压罐,气压罐的有效调节容积宜按膨胀水量确定。

  问题4 :有些地方的供热部门直接干预室内供暖系统的设计,包括同程或异程、单管或双管等室内供暖系统的具体制式,指定设备产品,或者提出很低的竖向压力分区的界限(例如30 m )等,应该如何对待?

  答:热源和室外供热管网与室内供暖系统有密切的关系。供暖效果是由室内供暖系统设计、室外供暖系统设计、热源设计、室内外供暖系统施工及调试、材料和设备品质、特别是供暖系统的运行共同决定的。建筑设计单位应加强与供热部门的配合与沟通。但是,室内供暖系统的设计,还是应该严格执行有关的国家标准,国家行业标准和经正式发布的地方标准。

  首先,设计前期就应该在开发建设单位主持下,明确和厘清与提供热源的供热部门之间的设计责任界限,明确责任界限结合部位一次水的静压、供田水压差、供回水温度参数和供热运行周期及运行制度(连续还是间歇供暖),并明确这些参数的准确含义。明确这些参数,对于换热系统和二次水系统的合理设计是十分必要的。

  其次,应该在设计责任界限结合部位配置齐全用于分清责任的各种装置和仪表,包括热量计量装置、供水和回水压力表、供水和回水温度计、调节阀和过滤器等,井明确热量计量装置、调节阀和过滤器等阻力较大构件的特性参数。

  问题5 :以上原则也适用于空调水系统吗?

  答:GI3 50736-2012((民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》没有直接给出压力分区的规定,只在其第8. 1. 8 条规定:“空调冷(热)水和冷却水系统中的冷水机组、水泵、末端装置等设备和管路及部件的工作压力不应大于其额定工作压力。”

  现在,设置集中空调水系统的高层建筑越来越多,超高层建筑(特别是高度超过300 m 的建筑)在我国不断涌现。从发展趋势上看,我国的超高层建筑在未来一段时间内仍将呈持续发展态势。

  在高层和超高层建筑空调系统设计中,合理进行冷热源设置和空调水系统坚向压力分区,以避免空调设备、管道和配件超压及过多的梯级换热,减少能耗,确保空调水系统的安全性、可靠性和经济性,是受关注的主要课题之一。

  2014 年,《暖通空调》杂志社曾组织了“超高层建筑暖通空调设计论坛”和“超高层建筑暖通空调设计”专栏,多位发言专家和论文作者对空调水系统的压力分区进行了探讨。

  但是,由于集中空调系统的设备质量和运行要求等环节远比供暖系统的条件优越,不应套用对供暖系统的要求,集中空调系统应该允许有较大的工作压力。从实际工程的设计运行经验出发,集中空调系统的最大允许工作压力宜以不超过1. o MPa为稳妥。当空调水系统的冷水机组、末端装置及管路部件的工作压力大于其承压能力时,可参考《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调·动力》(2009 年版)中提出的防超压措施。如果经过技术经济比较,需要采用较高的压力分区界限时.要考虑系统压力过高可能出现的问题:

  1) 锅炉、换热器、冷水机组、水泵、末端装置等设备和管路及部件,需要承受较大的工作压力;

  2 )螺纹连接部件的最大承压一般不直大于1. o MPa;

  3 )设置波纹管补偿器、软性接头等构件后管系的内压不平衡力。

  

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