静压隔断技术在高层建筑热水采暖系统中应用与现状

【摘 要】随着高层建筑越来越多的被应用在城市现代化建设中,如何为高层建筑进行热水采暖的应用就成为了当前暖通工程师们不断研究和考虑的重点.静压隔断技术是近几年来被研发并应用在高层建筑热水采暖系统中的一项新技术,为我国的高层建筑供暖技术的发展提供了新的技术理论支持.现本文就来简要探讨静压隔断技术在高层建筑热水采暖系统中的应用于研究现状.

【关 键 词】静压隔断技术；高层建筑；热水采暖；技术应用

由于我国对于城市的采暖工程基础设施的建设时间较短,技术水平相对较为落后,尤其是在高层建筑越来越多的今天,水静压力问题对于热水采暖系统的正常运行影响更大,传统的暖通工程技术已经远远不能满足现代高层建筑的热水采暖需求,为了解决水静压力这一问题,暖通工程设计人员采取各种措施与技术来完善高层建筑热水采暖技术.但这些暖通技术在解决水静压力问题时,并不能表现出较强的适应性、经济性与合理性,很多技术会增大高层建筑热水暖通系统的工程成本,对水静压力问题的处理也不够完善,且会使热水暖通系统过于复杂,不利于日常维护与管理,若系统出现故障,也很难对其进行维修和处理.为此,高层建筑热水暖通系统在解决水静压力这一问题上,仍然存在很大技术发展空间.现笔者主要针对目前应用范围较广的静压隔断技术在解决水静压力问题中的应用进行探讨.

1.静压隔断技术在高层建筑采暖系统中的应用

静压隔断技术是目前在高层建筑采暖系统中对于解决水静压力所带来的一系列影响与问题时的一种较为完善的技术方法.笔者在对其应用进行深入了解与分析后,总结出当前较为常用的几种静压隔断技术,并分析了其各自的应用机理与方法,具体分析如下所示：

1.1双水箱或单水箱分层式采暖系统

双水箱系统由于其高区静水位高于供热给水管网压力,因而通过加压泵把采暖给水提升到系统给水箱；单水箱系统则把热水提升到系统高区供水水平干管最高点以上,从而具有一定的压头.两种系统分别借助于给水箱和回水箱的水位差产生的压力和系统最高点压头进行水循环.在该类型系统中,回水利用连接回水箱上部的溢流管以非满管流动的形式与供热管网回水管连接,从而达到水静压隔断的目的.由于采用了开式水箱和非满管流的溢流管,很容易使空气进入采暖循环水中,从而增加了采暖系统氧腐蚀的因素.开式水箱占据了建筑物空间,减少了建筑有效利用面积.

1.2加压泵、减压阀分层式采暖系统

在系统高区供水管路上设置了加压水泵,通过加压水泵把热水提升到系统水平干管最高点具有2～5mH2O的水头,系统借助该水头进行水循环,以达到采暖的目的.同时,回水一侧的多余静压通过减压阀或调节阀装置而被消除,实现高低区静压的隔断.用于隔断高区与低区静压的压力调节阀或减压阀,应同时满足以下三个条件：阀前压力应使高区各部位压力高于大气压,应具有正常运行所需的壅水高度；阀后压力应与低区该处的压力相近；压力调节阀的流量应与高区计算流量相等.

然而根据压力调节阀的流量、压差、额定流量系数存在的关系,当压差满足壅水高度（通过壅水阀的节流作用,来抬高阀前管网的测压管水头,使高区呈充水状态,此时的阀前测压管水头高度称为壅水高度）要求时,流量不一定满足额定流量的要求.压差与流量的关系曲线比较陡峻,这就增加了阀的选择难度,很难找到合适的型号与规格.

1.3无水箱直连分层式采暖系统

该系统采用一种类似旋流器的能量转换与消耗机构—排气断流装置—实现回水静压隔断.系统高区必须为下供上回式；系统高区运行所需的作用压力,由加压泵提供；在回水最高点设置了一只排气断流装置.系统运行时,加压泵将室外网路供水加压送至散热器放热后,供暖回水进入排气断流装置,然后以溢流管的形式返回到回水干管中去,依靠非满管流动与热网回水相隔绝.采用“倒流”式系统,有利于排气,并且消除了垂直失调现象.但是,当计算流量过大时,造成旧区原有多层建筑及低区系统的倒空.超压时,会发生断流器溢流情况,污染环境；氧腐蚀现象只是缓解,并没有完全消除；采用“倒流”式系统,将多耗散热器,经济性不佳,并且系统形式极大地限制了旧系统改造的适用性.

1.4通气立管直连分层式采暖系统

该系统立管静压力切断装置是在立管内加装一个为水流提供流动边界条件的部件和U形水封.该装置通过对其内管冲大气形成稳定的空气柱,这个空气柱必须占管段面积的四分之三,这种情况很难保证.另外,该系统由于在开式系统模式下使用该装置,使得系统氧腐蚀严重.

1.5组合旋流器直连分层式采暖系统

该系统的静压隔断装置以水力旋流器为基本单元,设置上置器、中置器和下置器,三个用导流管和衡压管将其连接,利用水力旋流器气液分离的原理,实现气空间连通,将水的势能转化为动能和克服摩擦消耗,达到水静压隔断的目的；另外,双向水封、补气、排气等辅助构件的设计使装置更加完善,能满足任意条件下的稳定可靠的静压隔断效果.该系统的局部构件的流动特征复杂,目前已采用计算流体动力学（CFD）的湍流模型实现对其流场的数值模拟,并取得了一定理论成果.该静压隔断式热水采暖系统的具体实施方式不受系统形式约束,即可用于倒流式、顺流式系统,也可用于水平串联式系统,因而应用十分广泛.

2.静压隔断技术的研究现状

从上文可以看出,静压隔断技术的多种不同技术方法在高层建筑热水采暖系统的应用中有着各自不同的优势与劣势,但总体来讲,我国的水静压隔断技术在不断的发展与进步,这是一个较为良好的发展趋势,为我国未来的高层建筑的热水采暖技术提供了更多的选择,也为进一步改进高层供暖技术应用现状提供了新的理论实践基础.

就目前的静压隔断技术来讲,主要存在的问题是在解决水静压力带来的影响与问题的同时,静压隔断技术会产生其他的影响,也就是会有新的问题产生,如何才能更使静压隔断技术更加完善,彻底解决高层建筑热水采暖系统中的相关问题,就是未来静压隔断技术研究的主要方向.除此之外,静压技术的适用范围仍需不断扩大,技术应用中所需成本要更经济合理,静压隔断技术要更加可靠,静压隔断技术的理论研究仍需要进一步加强.

3.结语

总之,在现代城市建设不断发展的今天,高层建筑必将成为未来建筑结构的主要发展趋势.而供暖工程作为建筑工程施工中的一项重要内容,如何保证热水采暖工程的运行质量,提高热水采暖系统的运行效率,是当前暖通工程技术人员必须要尽快解决的问题.静压隔断技术作为解决采暖系统中存在的水静压力问题的一种技术方法,还具有很大的发展空间和应用前景,为此,必须要加强研发力度,不断完善和改进静压隔断技术在高层建筑热水采暖系统中的应用.