摘 要：隨著高層建筑數(shù)量規(guī)模的不斷增大，關(guān)于高層建筑供暖系統(tǒng)的選擇也成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，由于高層建筑高度較高，其供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也不同于普通建筑。文章介紹了幾種常見的高層建筑熱水供暖系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)，為實(shí)際工作提供理論上的參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；供暖系統(tǒng)；分區(qū)式；設(shè)計(jì)

前言

隨著人口數(shù)量不斷增多以及城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑在所有建筑結(jié)構(gòu)類型中所占的比重也越來越大，供暖系統(tǒng)作為體現(xiàn)建筑使用功能的重要組成部分，也必須科學(xué)設(shè)計(jì)才能兼顧舒適與節(jié)能兩個(gè)方面。高層建筑由于其高度較高，故其供暖設(shè)計(jì)在很多方面都體現(xiàn)出與低層建筑的不同，其中最大的差異就在于高層建筑熱水供暖系統(tǒng)的靜水壓力較大，在設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮滿足高樓層熱水循環(huán)的需要，又要考慮不對(duì)低樓層散熱器造成影響或破壞；另外，由于高度較高導(dǎo)致上熱下冷的垂直失調(diào)現(xiàn)象也較為常見，因此在設(shè)計(jì)熱水供暖系統(tǒng)時(shí)要通盤考慮，并根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)選最佳的供暖系統(tǒng)。

1 常見高層建筑熱水供暖系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)

1.1 設(shè)熱交換器的分區(qū)式供暖系統(tǒng)

由于高層建筑具有高度高的特點(diǎn)導(dǎo)致了靜水壓力大和垂直失調(diào)現(xiàn)象等，因此可考慮將高層建筑在垂直方向上劃分為若干個(gè)區(qū)，并將熱水供暖系統(tǒng)按分區(qū)設(shè)置。其中，高度較低的分區(qū)可采用與外管網(wǎng)直接連接的方式，這一分區(qū)高度的設(shè)置主要考慮兩個(gè)方面：一個(gè)是室外管網(wǎng)的壓力，另一個(gè)是散熱器的耐壓能力，即要保證室外管網(wǎng)的壓力不足以對(duì)室內(nèi)散熱器造成不良影響，并且在實(shí)際工作中要留有一定的余地，以免由于事故工況對(duì)系統(tǒng)造成沖擊而導(dǎo)致散熱器損壞。而高度較高的分區(qū)由于靜水壓力較大，故與室外管網(wǎng)之間采用間接連接的方式，實(shí)際工作中常采用設(shè)置熱交換器的方式，即通過高效的熱交換器與室外管網(wǎng)熱水進(jìn)行熱交換，而熱交換器作為較高分區(qū)的熱源，與膨脹水箱、循環(huán)水泵等共同構(gòu)成了較高分區(qū)熱水供暖系統(tǒng)，這樣就做到了較高分區(qū)的供暖系統(tǒng)與室外管網(wǎng)之間相互獨(dú)立，二者的運(yùn)行工況互不影響，因此有效解決了高層建筑較高樓層靜水壓力對(duì)低樓層散熱器造成影響的問題，并且由于在垂直方向上將系統(tǒng)分割成若干部分，因此可避免系統(tǒng)垂直失調(diào)的現(xiàn)象。

設(shè)熱交換器的分區(qū)式供暖系統(tǒng)由于各分區(qū)之間以及高區(qū)與外管網(wǎng)之間獨(dú)立存在，互不影響，因此該系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定，是高層建筑供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)最常采用的方案之一。但由于在高區(qū)需要另外設(shè)置熱交換器和循環(huán)水泵等設(shè)備，增加了初期投資，且設(shè)備的管理和維護(hù)也是一筆不小的費(fèi)用，因此造價(jià)較高，再者，在外網(wǎng)為低溫水時(shí)，采用熱交換器進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)熱交換的效率極低，熱損耗過多，不經(jīng)濟(jì)。

1.2 設(shè)置雙水箱的分區(qū)式系統(tǒng)

當(dāng)外網(wǎng)為低溫水時(shí)，可采用設(shè)置雙水箱的分區(qū)式熱水供暖系統(tǒng)，其主要工作原理與設(shè)熱交換器的分區(qū)式供暖系統(tǒng)相類似，也是將高層建筑在垂直方向上分區(qū)，且低區(qū)連接方式相同，所不同之處在于高區(qū)采用直接連接的方式與室外管網(wǎng)相連接，由于高區(qū)系統(tǒng)靜水壓力較大，因此通過設(shè)置加壓水泵的方式使外管網(wǎng)的熱水進(jìn)入高區(qū)系統(tǒng)，高區(qū)系統(tǒng)設(shè)置兩個(gè)水箱，一個(gè)負(fù)責(zé)進(jìn)水，一個(gè)負(fù)責(zé)回水。進(jìn)水箱與高區(qū)系統(tǒng)管網(wǎng)相連，而回水箱與外管網(wǎng)回水管相連接，室外管網(wǎng)的熱水進(jìn)入到進(jìn)水箱后流入熱水管網(wǎng)，回水則由于水箱的水頭壓力回到回水箱，由回水箱的溢流管流入到室外管網(wǎng)的回水段。由于在整個(gè)過程中進(jìn)水箱和回水箱中水的液面是不斷發(fā)生變化的，靠著二者之間的水位差使得熱水能夠在高區(qū)管網(wǎng)中均勻流動(dòng)。

設(shè)置雙水箱的分區(qū)式系統(tǒng)其實(shí)就是用雙水箱實(shí)現(xiàn)了熱交換器的與外管網(wǎng)隔離的作用，其優(yōu)點(diǎn)是比設(shè)置熱交換器造價(jià)更低，且在外管網(wǎng)水溫不高的情況下系統(tǒng)也能較為經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。但由于水箱不是密閉的，不可避免地會(huì)有外環(huán)境帶來的雜質(zhì)混入到水介質(zhì)中，增加了系統(tǒng)被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。另外，由于加壓泵啟動(dòng)時(shí)在壓力作用下外管網(wǎng)的水會(huì)瞬間流向泵體，導(dǎo)致低區(qū)系統(tǒng)會(huì)暫時(shí)處于虧水狀態(tài)，需要一定的時(shí)間才能恢復(fù)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，且由于虧水給低區(qū)管網(wǎng)帶來大量的空氣，因此造成低區(qū)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

1.3 直連供暖系統(tǒng)

直連供暖系統(tǒng)就是在高區(qū)不設(shè)置熱交換器，也不設(shè)置水箱和減壓閥等，整個(gè)系統(tǒng)由加壓泵、微機(jī)控制系統(tǒng)、止回閥、斷流器、阻旋器等組成。低區(qū)連接和運(yùn)行方式與前兩種系統(tǒng)均相同，高區(qū)系統(tǒng)運(yùn)行的特殊之處在于：高區(qū)設(shè)置加壓泵，且在泵出口處設(shè)置止回閥，防止系統(tǒng)倒吸，并在回水管路最高之處設(shè)置斷流器，水流過斷流器后水流由平流變?yōu)樾D(zhuǎn)，起到減壓的作用，水流速加快，因此保證回水管路中水流保持連續(xù)，而在室外管網(wǎng)靜水壓力線以下部分，安裝阻旋器，作用是使水流由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)恢復(fù)到正常，并使高區(qū)系統(tǒng)的回水壓力與低區(qū)不斷保持平衡。這樣，水流在高區(qū)實(shí)現(xiàn)了由高壓到無(wú)壓，再到正常壓力水平的過程，因而使得熱水在高區(qū)循環(huán)后能夠較為自然地進(jìn)入到低區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)高層建筑的直連供暖。需要注意的是，在采用直連供暖系統(tǒng)時(shí)，要注意阻旋器必須垂直安裝，主要原因是高流速的旋轉(zhuǎn)水流在流經(jīng)阻旋器后流速顯著降低，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的空氣，垂直安裝有利于這些空氣通過管路上升到斷流器處，并經(jīng)由斷流器上的自動(dòng)排氣閥排出，確保管路平穩(wěn)運(yùn)行。

直連供暖系統(tǒng)直接實(shí)現(xiàn)了高層建筑內(nèi)高區(qū)和低區(qū)之間的相互聯(lián)系，使高層建筑每一層供暖的熱水溫度保持一致，且會(huì)根據(jù)系統(tǒng)的需要來自動(dòng)控制循環(huán)水泵的啟閉，便于管理。直連供暖系統(tǒng)的斷流器和阻旋器在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，為防止帶來噪音污染，一般應(yīng)將其設(shè)置在管道井或?qū)ｉT的輔助房間內(nèi)。

2 高層建筑熱水供暖系統(tǒng)的選擇思路

以上介紹了當(dāng)前我國(guó)在高層建筑供暖系統(tǒng)中最常使用的設(shè)計(jì)方案，實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。如室外管網(wǎng)溫度較高，且預(yù)算較為充裕，可考慮采用設(shè)熱交換器的分區(qū)式供暖系統(tǒng)；而當(dāng)室外管網(wǎng)溫度較低、建筑物本身可支配空間較大、預(yù)算有限且為方便管理，可選用設(shè)置雙水箱的分區(qū)式供暖系統(tǒng)；而對(duì)于新建高層建筑以及不適用于以上兩種設(shè)計(jì)方案的情況，則優(yōu)先選擇適應(yīng)性更強(qiáng)、運(yùn)行更為穩(wěn)定的直連供暖系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭濟(jì)語(yǔ).高層建筑熱水供暖系統(tǒng)選擇[J].煤氣與熱力，2007（9）.

[2]趙炳勛.高層建筑供暖系統(tǒng)的探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005（3）.

[3]劉夢(mèng)真.高層建筑無(wú)水箱直連供暖系統(tǒng)探討[J].暖通空調(diào)，1997（4）.

[4]曹天宏，王澤明.高層建筑供暖系統(tǒng)的研究[J].山西建筑，2002（10）.