（大唐彬长发电有限责任公司）
摘要：在高层公寓楼供暖设计中，常会遇到高层的热水供暖系统与低层供热管网连接问题，某单位同时将生活水系统与供暖系统合二为一，整个系统在调试阶段存在“抢水、超压、顶牛、生活水不热”等常见现象，本文通过实例介绍某单位整个系统存在的问题及处理方法，详细介绍其组成及工作原理。
一、前言
某单位于2015年4月份新建2号高层公寓楼，建筑面积：12127.8㎡，建筑层数：地上二十层及地下两层，建筑高度58.5m，为了减少垂直热力失调而竖向分为2个区，7层以下为低区约24 m，与某单位的1号公寓楼一样由单位的集中供热锅炉房直接供暖，该低区供暖系统恒压约：0.35Mpa，补水压力约：0.28Mpa，高区为7层至20层。
二、设计施工方案
2号公寓楼高区其静水压线为：0.62 Mpa，原锅炉房供暖循环泵供水压力：0.35-0.4 Mpa不能直接给高区供水，通过增设升压泵（公频），保证高区供暖系统正常。设计系统方案如下图：
1、运行参数：
锅炉房供水压力：0.4Mpa，锅炉房补水压力：0.28Mpa，锅炉房补水流量：40T/H；
增压泵扬程：80m，流量：25T/H，转速：2900r/min，功率：15KW；
2、调试存在问题
（1）供暖系统低区单独投运试运正常；
（2）供暖系统高区单独投运试运基本正常；
七层静压为：0.33 Mpa，换热器耐压：0.4 Mpa，增压泵出口压力：0.8 Mpa
根据计算：0.8 Mpa－0.4 Mpa＞0.33 Mpa
七、八、九层存在换热器超压存在爆管的可能。
（3）生活水系统单独投运试运正常；
（4）供暖系统低区和生活水系统投运试运正常；
（5）供暖系统高、低区及生活水系统共同投运，高区由于增压泵的作用导致高区“抢水”，低区水量不足；同时高区回水减压阀需要人工跟踪调试，若调试不当存在高区供水超压的可能，调整不及时，整个高区、低区、生活水系统回水就会发生“顶牛”现象，进而导致高区“爆管”，低区回水不畅，生活水系统回水不畅的严重后果，整个系统瘫痪无法正常运行。
三、改造施工方案
根据上述问题的原因分析在不改变锅炉房设备运行参数的前提下，对供暖其他部分设备进行改造：增压泵变频式运行（数字变频控制柜），供暖系统高区回水新增安全门、手动门、自力式流量压差控制阀、启闭阀、生活水系统温度调整阀。系统优化方案如下图：
本系统采用已成熟的变频控制技术，保证高、低区单元能够同时正常供热，根据采暖面积的大小确定增压泵的流量；根据建筑物的高度和系统的沿程阻力的大小确定水泵的扬程，由水泵的流量和扬程决定其出口管径和功率，同时选定合适的变频控制器及其配套附件。
选型依据：
G=0.86kQ /ρ△t m3/h
G ------------ 设备流量 m3/h
Q ------------ 高区采暖系统热负荷 w
Q = 高区采暖面积×高区采暖面积热负荷指标
k ------------ 安全系数，一般取1.1
ρ ------------ 水的密度 kg/m3
△t ------------ 采暖供回水温差 ℃
H=△H+H1+H2 mH2O
H ------------ 设备扬程 mH2O
△H ------------ 高区系统与低区系统的静压差 mH2O
H1 ------------ 高区系统阻力损失 mH2O
H2 ------------ 安全裕量 （3~5）mH2O
减压隔断系统
自力式流量压差控制阀保证高区的水流量在设计范围内，高区不抢水，回水压力降低到与低区压力相同后，将回水送到低区供热管网，从而减少压力不同而对低区采暖系统产生影响，通过对流量的调节和控制，达到高、低区系统的热力平衡，互不影响；当系统停泵或停电时，启闭阀将高、低区采暖系统隔断为两个独立的系统，可保证低区采暖设备的安全，同时高区的回水不会顺流避免二次注水。
生活水系统
温度调整阀从换热器用户侧采集数据，通过反馈控制调整阀的开度，以此保证生活水温度，同时控制其热源避免生活水温度持续上升。
数字式变频控制柜
它是整个系统的全自动控制核心，使其达到无人监管的目的。通过对系统相关数据的采集及汇总（包括：压力、温度、流量等）经过逻辑程序进行分析处理，向各执行机构发出命令，来完成各系统的功能，尤其是对泵转速的控制，自身还带有自检和报警功能，进一步确保系统安全运行。
2、系统运行工作原理
根据相关数据的汇总及功能要求，对智能仪表和变频器进行设置，确认无误后，整个系统投运，变频器通过对增压泵的控制，使泵的转速根据系统的需要来运转，以恒定的压力和流量给高区采暖单元供热，通过对回水压力的设定，控制其回水压力与低区相一致，确保高、低区系统的热力平衡和安全运行，当整个系统停电时，启闭阀自动关闭，高、低区系统完全隔离，高区采暖系统不汽化，低区不超压。
3、运行参数：
锅炉房供水压力：0.4Mpa，锅炉房补水压力：0.28Mpa，锅炉房补水流量：40T/H；
增压泵扬程：50m，流量：25T/H，转速：2900r/min，功率：7.5KW；
温度调节阀：55℃
4、调试结果
增压泵变频运行，其出口压力设定为0.56 Mpa；自力式流量压差控制阀调整其高区水流量不大于21T/H，出口压力不高于0.35 Mpa；整套高、低区供暖系统直供装置投运状态良好，至今未发生“抢水、顶牛、爆管”等现象，确保整套供暖系统正常运行。
5、经济效益
本次投入成本：变频控制柜：1.5万元
安 全 阀：0.06万元
流量压差控制阀：0.3万元
启 闭 阀：0.2万元
共 计：2.06万元
创造经济效益：人工成本：0.2万元×3×4＝2.4万元(0.2为工资，3班倒，4个月)
用电节省成本：7.5×24×120×0.5×10-4=1.08万元
每年共计节省费用：2.4＋1.08＝3.48万元
四、结术语
通过对某单位公寓楼供暖和生活水系统的改造使其合二为一，充分利用高低区供热直连技术。当其静水压力高于回水压力时，或受地理位置的限制，且又不希望再增加更多的投资时，采用高低层直连装置由原采暖站直接供暖既经济又方便，同时采用智能化的控制柜更减少运行管理的风险控制和人工成本。
参考文献
[1]张雅杰，等.采暖系统全自动补水定压装置研究及应用[J].工业锅炉，2004，（6）：31-34
[2]胡鹏辉，等.小议高层建筑直连供暖技术-科技风2010
论文作者:梁社锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/6
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