012采暖系统竖向分区和高层直连采暖技术

采暖系统竖向分区和高层直连采暖技术

中国轻工业武汉设计院邬守春

太原一顺悟业节能新技术有限公司周宁于青

摘要分析了采暖水系统竖向分区的目的，列举了设计中出现的误区；介绍了带阻断器的高层建筑直连采暖装置和带减压阀的高层建筑直连采暖装置，简要介绍其原理，介绍了带减压阀的高层建筑直连采暖装置的工程实例。

关键词采暖水系统压力竖向分区高层直连采暖技术

随着国家经济的飞速发展，人们生活水平的不断提高，城市化进程的加快，全国各地城镇的民用建筑楼层越来越高，严寒和寒冷地区的高层居住建筑也越来越多。为了防止高层建筑采暖系统下部的压力超过散热器及部件的承压极限，高层建筑的采暖系统应进行竖向分区；当室外管网只有低压等级而且供水压力不能满足高层系统的运行要求时，有多种解决办法，其一是采用高层直连采暖装置，使高层系统与室外低压管网直接连接，而不用配置高压力等级的室外管网系统。

1 采暖系统竖向分区的规定及误区

1.1 采暖系统竖向分区的规定

《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003第4.3.9条规定：“建筑物的热水采暖系统高度超过50m时，宜竖向分区设置。”作出本规定的目的是：减小散热器、埋地加热管以及室内采暖系统其它附件所承受的压力，保证系统安全运行，同时分散立管负荷、避免立管直径过大及出现垂直失调等现象。目前国内现行的设计规范均规定，热水采暖系统中散热器、地面辐射采暖加热管和附件的最大工作压力不宜大于0.8MPa。在同一竖向分区内的各层中，最底层的工作压力最大，最底层和最高层的工作压力差为两者之间的几何高差，要达到最大工作压力不宜大于0.8MPa的要求，几何高差、循环水泵扬程以及系统顶点压力之和应不超过80m（0.8MPa）,其内在的含义是，同一竖向分区内最底层和最高层的几何高差限制为50m,当超过50m时，宜进行竖向分区。

1.2 误区之一：认为竖向分环就是竖向分区

【案例】2001年前后，武汉市的一些住宅小区开始设计集中采暖系统，成为当地商品房的新卖点。位于汉口的某小区C栋，建筑面积21312㎡，地下1层为汽车库，地上24层为住宅。设计人员根据热水采暖系统高度超过50m的建筑，采暖系统应进行竖向分区的规定，将采暖系统分为上、下两个环路，每环路水系统高度不超过50m。由于没有按不同工作压力进行竖向分区，两个环路共用同一热网，是同一个工作压力，低区最底层散热器的承压仍然超过0.8MPa

我们知道，这样的系统划分，虽然两个环路各自的最高层和最底层的几何高差都不到50m,但实际上低区的最底层上面的几何高差包括了高区的系统高度，低区最底层散热器的工作压力远远超过了散热器所能承受的压力，这种“分环”做法属于基本原理的错误。因此，竖向“分环”并不是竖向分区，竖向分区应按不同的工作压力进行，高区的工作压力大，低区的工作压力小，应各自配置不同的循环水泵，高区水泵的扬程大于低区水泵的扬程，不能认为同一工作压力的输水系统中分两个环路就是形成竖向分区。

1.3误区之二：认为建筑物顶点高度超过50m就要分区

【案例】石家庄某商务广场，建筑面积122310㎡，地下2层为车库，地下1层的超市和地上1～

5层裙楼的商场采用集中空调系统；裙楼上有1#、2#和3#三栋塔楼，1#楼从6至17层为公寓，屋顶高度65.7m，采用80℃/55℃散热器采暖；2#、3#楼从6至21层为办公室，屋顶高度79.7m,采用50℃/40℃地板辐射采暖。设计人员生搬规范的规定，认为1#楼屋顶高度超过50m,将1#楼竖向进行分区，6至11层为低区，共6层，高差约21m,12至17层为高区，共6层，高差约21.0m。2#、3#楼为50℃/40℃地板辐射采暖，与1#楼不是同一个系统，6至21层高度差为56.0m，竖向分为高低两个区。

对1#楼的分区方法，说明设计人员并不理解规范的真正含义，误认为1#楼建筑物顶点高度为65.7m,超过50m就要分区，实际上本系统6至17层共12层，高差仅42m左右，可以不进行分区，设计人员这样分区是不合理的。

2 高层建筑直连采暖技术

2.1采暖系统竖向分区的问题

目前我国北方严寒和寒冷地区的居住建筑出现了大量的高层建筑，考虑建筑成本和防烟楼梯间自然防烟的限制，总建筑高度都不超过100m,设计院的施工图都按规定进行了竖向分区。以层高2.9～3.0m的住宅为例，50m的几何高差可以负担16层左右，实际工程中一般的分区方法是:建筑层数9～11层及以下的不进行分区，建筑层数20层左右的，分为低区和高区，建筑层数32层左右的，分为低区、中区和高区，这样的竖向分区，每一个区段中，最高层和最低层的几何高差都在40m以内，是偏于安全的。对采暖系统进行竖向分区后，室外热力网也必须对应分别设置，即每一分区应有一组对应的供回水管来自锅炉房或换热站，这样，外网和单元入口的管道数量就由一供一回的两根变成两供两回的四根或三供三回的六根，一方面，总体上大大增加了外网的建筑成本，另一方面，锅炉房或换热站必须设置两套或三套换热装置，也增加了设备数量、锅炉房或换热站面积以及建筑成本。

2.2 直连采暖技术要点

为了解决采暖系统竖向分区后出现的室外管网数量、锅炉房或换热站面积及建筑成本增加的问题，从上世纪末期开始出现高层建筑直连供暖技术，提出了采用一套装置和一供一回双管来供中区、高区的技术问题。即共用低区压力的管网，在小区或单元热力入口处设置增压装置，靠增压水泵将低压的外网水送到中区或高区，在中区或高区产生循环。但是，增压后中区或高区的压力比低区的高，其回水并入低区管网时，会影响低区的运行，甚至在低区出现倒流现象。为了解决中区或高区的回水进入低区系统又不影响低区的运行，必须将中区或高区的回水压力降到与低区回水压力同一个水平。目前，国内用于高层建筑直连采暖的技术有两类，一类是采用阻断回水、释放其压力的带阻断器的高层建筑直连采暖装置；另一类是带减压阀直接将回水进行减压的高层建筑直连采暖装置，现分别介绍如下。

（1）带阻断器的高层建筑直连采暖装置

该装置由增压泵、止回阀、驱动管、阻断器、排气阀及控制柜组成，增压泵出口管接中区或高区的供水管，中区或高区的回水管连接阻断器的进水管，在阻断器内释放中区或高区回水的压力，与低区的回水压力相平衡，由阻断器出水管进入外网的回水管；阻断器出口的压力通过阻断器顶部的调节器进行调节（图1）。

设备选型

增压泵的流量按中区或高区的热负荷计算：