高层直连供暖机组与板式换热机组供暖对比分析

在高层建筑供暖设计中，会遇到用户热水供暖系统与低温热水供热管网的连接问题，比较典型的解决方案有 ２ 种：一个是传统的换热器换热机组间接连接系统，另一个是近些年出现的高层建筑直连供暖机组系统。目前后者应用比较普遍，但是，也有人感觉后者较前者能耗高。下面将通过 １ 个典型小区的设计实例，对这 ２ 种方案的能耗进行对比分析。  

    1.基本情况  

    某小区新建１座２０层的高层住宅，高 ５６ｍ 。整个小区除了新建的 ２０ 层高层建筑以外，其余热用户都是 ７ 层和低于 ７层的多层建筑。室外管网热媒供水温度 ９５!，回水温度 ７０!，冷月连续供暖。显然，如果要保证所有的与热网直接连接的热用户系统不发生倒空现象，则静水压线高度就应定在 ５８ｍ（新建高层建筑系统充水高度 ５６ｍ ，加上 ２ｍ 的安全裕量）。如果这样设定，将会使所有热用户底层（ 包括新建高层建筑物的底层）散热器承受较高的静压力，如果采用普通的铸铁散热器就会出现超压危险。另外，只是因为建了这栋高层建筑，就将整个室外管网系统的压力都提高也是不合理的，因此采用竖向分区的方法，即只将新建高层建筑的其它７层供暖系统同周围其它 ７ 层建筑物一样与室外管网直接连接， 层以上的供８层暖系统单独考虑，另行处理。  

      针对整个小区７层及７层以下的多层建筑，静水压线可定在 ２２ｍ（ ７ 层建筑物高度为 １９．６ｍ，加上 ２ｍ 的安全裕量），就可以达到热用户不倒空、不超压的要求。高层建筑的８"２０ 层超过静水压线部分的供暖系统可采用直连供暖系统或采用换热器间接连接系统。  

    2.直连供暖系统设计  

    高层建筑竖向分区的室内系统，高区采用下供上回式供暖系统，低区采用上供下回式供暖系统，如图 １ 所示。  

    低区系统的充水高度为 １９．６ｍ，室外供热管网的压力工况能满足低区系统的压力要求，低区系统与室外供热管网采用直接连接。  

    高区系统则采用直连供暖系统，直连供暖系统的主要设备有：在 ２０ 层的楼梯间顶部设置１个断流器，在 ６ 层楼梯间地面设置 １ 个阻旋器，在热用户入口处设置加压水泵机组。加压水泵机组主要由加压泵、泵前后阀门及仪表、减震机座、除污器、避震喉、微机变频及其控制柜等组成。该套设备的主要功能是：高区供水加压、稳压，压力及流量调节、监视、监控，自动启动、缓关闭及超压告警等。  

    ２．１ 断流器选择  

    热用户的高区供暖系统供、回水管径均为 ＤＮ８０，查阅厂家产品样本，选定断流器的型号为 ＤＬ－８０ ，进、出口直径均为ＤＮ８０，断流器直径为 ２５０ｍｍ ，高度为 ３５０ｍｍ ，重约 ４２ｋｇ。断流器一般安装在供暖系统的高点处，本系统中断流器的安装标高为 ５６ｍ 。  

    ２．２ 阻旋器选择  

    断流器的出口连接阻旋器的进口，查阅厂家产品样本，选定阻旋器的型号为 ＺＸ－ ８０，进出口直径均为 ＤＮ８０，直径为２００ｍｍ，高度为 ３５０ｍｍ，重约 ３７ｋｇ。阻旋器一般安装在回水管动水压线之下 ２-３ｍ处  

本系统中阻旋器的安装标高为 １８ｍ。  

    ２．３ 高区系统加压泵的选择  
                    

    3.换热器间接连接系统设计  

    低区系统的充水高度为 １９．６ｍ，室外热网的压力工况能满足低区系统的压力要求，所以低区系统与室外热网直接连接。高区系统采用设换热器的间接连接供暖系统，可在建筑物１层水泵间的地面处设置热交换器、循环水泵、补水泵、除污器、水处理等设备并采用微机变频控制补水泵进行定压。  
    高区系统内部回水经循环水泵加压，进入水—水热交换器被室外供热管网的热媒加热，再进入高区系统，经散热器散热后，回水重新进入热交换器被加热，如此反复循环。高、低区各自相互独立、隔绝、压力互无影响。  

    ３．１ 热交换器选择  

   因水泵间位置较小且热网规模不大，可采用１台新型立式波面板换热器。这种换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积比壳管式高１倍以上，且没有一般板式换热器周边密封不好易漏水的缺点。  

   换热器的选择计算，根据《 建筑设备专业设计技术措施》，换热器的传热面积可按下式计算。  

 
     ｎ＝２ ９００ｒ／ｍｉｎ，流量 Ｖ＝１４．５ｍ３／ｈ，扬程 Ｈ＝１４ｍＨ２Ｏ，效率η＝５７％。  

    ３．３ 高区系统补水泵的选择  

    根据《 城市热力网设计规范》（ ＣＪＪ３４－ ２００２ Ｊ２１６－ ２００２）第 １０．３．８ 条，间接连接用户系统内补水装置的选择应符合下列规定：（ １）补水泵的流量宜为正常补水量的 ４!５ 倍，正常补水量宜采用系统水容量 １％（； ２）补水泵的扬程不应小于补水点压力加 ３０!５０ｋＰａ ３-５ｍＨ２Ｏ）。    

   高区系统补水点设在循环水泵的吸入口处，补水点即为系统的定压点，该点压力应满足系统始终充满水、不倒空的要求。补水点的小压力应为系统充水高度 ５６ｍ，再加上 ３０!５０ｋＰａ（ ３-５ｍＨ２Ｏ）的富裕值，则补水泵的扬程为 ５６＋４＝６０ ｍＨ２Ｏ）。 （补水泵的流量为 １２．２６"１％"５＝０．６１（ ｍ３／ｈ）。  

    根据扬程 Ｈ＝６０ｍＨ Ｏ 和流量 Ｖ＝０．６１ｍ ／ｈ，查水泵性能３２曲线图谱，确定选用 ＫＱＬ４０－２５０Ｂ 型水泵，配用电机功率Ｎ＝４．０ｋＷ，转速 ｎ＝２ ９００ｒ／ｍｉｎ，流量 Ｖ＝５．５ｍ３／ｈ，扬程 Ｈ＝６０ｍＨ２Ｏ，效率η＝２７％ 。  

    ３．４ 水处理设备  

    根据《 城市热力网设计规范》（ ＧＪＪ３４－ ２００２ Ｊ２１６－ ２００２）第 １０．３．１２ 条规定，间接连接供暖系统的补水质量应保证换热器不结垢，因此应对高区系统的补给水进行软化处理或加药处理。当供暖系统中有钢制散热器时，还要求对补水进行除氧处理，这些水处理设备也耗电。
综上所述在高层供暖中相对来说，采用直连供暖机组比采用换热器供暖的成本要低，价格上占用明显的优势！

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