热水系统压力平衡的控制

热水系统压力平衡的控制

【摘要】在建筑给排水设计中，冷热水平衡是一个重要问题。本文对冷热水压力平衡做了简单的概述，重点分析了控制冷热水系统动态平衡的三大问题，即冷热水分区一致、冷热水水源相同、冷热水管网的控制，并通过设计冷热水供水压力平衡式空气源热泵供水系统，力求从动态上分析冷热水系统的压力控制，从而解决冷热水压力平衡。

【关键词】冷热水系统；动态平衡；控制

中图分类号：s276 文献标识码：a 文章编号：

随着国民经济水平和生活水平不断发展和提高，为了更好地满足居住环境的舒适度，住宅集中供应生活热水项目已经迅速推出。通过采用生产生活热水的新技术，不但降低了热水生产成本，而且极大地方便了住宅居民。但仅仅如此是远远不够的，用水质量尤为重要。作为体现国民生活水平的指标之一的集中生活热水，在冷热水平衡上一直存在一个理解误区，即很大一部分设计人员对平衡问题还停留在静态平衡上。根据《建筑给水排水设计规范》gb50015-2003（2009版）的要求，从提升群众的生活品质出发，对叠压供水、太阳能和热泵热水供应等节能技术做出了增补，要求给水系统与热水系统分区一致，并由同区的给水系统向各区域供应热水水源。当该要求无法得到满足时，应当采取相应措施保障系统冷热水的压力平衡。本文重点分析冷热水系统动态压力平衡的控制，提出一些看法和措施，希望能为相关技术人员提供一点参考。

一、冷热水压力平衡的概述。

冷热水系统应该有保证用水点冷、热水压力平衡的技术措施，一般来说，用水点的冷水、热水间的供水压力差值不应>0.02mpa。热水系统和冷水系统分区在设计上应该保持一致，各区的储水罐、水加热器进水须由同区的冷水系统进行专管供应。在水头损失方面，冷热水供给管路要尽量接近，水加热设备更需控制在<0.01mpa范围，这样才能达到压力平衡的目的。在压力平衡的控制上，除静态平衡外，还应注意到动态平衡。在管网大的分支点、热水接入口、室内立管设计安装动态平衡阀，能自动消除水系统中因各种因素引起的水力失调现象，克服“冷热不均”，提高系统调节性能，可以完善平衡冷热水系统，使用户在最短时间内获得热水。

1）动态平衡阀的基本介绍。动态平衡阀主要由阀体、上下盖、自动调节阀瓣、手动调节阀瓣、膜片和弹簧等组成，通常用于供热、空调等需要进行流量控制的非腐蚀性液体介质系统中。它具有以下特点：第一，可以让系统流量自动平衡在要求的设定值；第二，能自动消除水力失调现象，克服冷热不均现象，为用户流量需求提供保障；第三，改善不良运行方式—“大流量小温差”，保证运行的高效性、经济性和环保性。

2）动态平衡阀的工作原理。自动调节阀瓣、手动调节阀瓣是动态平衡阀的两个重要组成部分。如下图所示，p1表示系统流体的工作压力，p2表示手动调节阀瓣前面的压力，p3则表示手动调节阀瓣后面的压力。当调动手动调节阀瓣到指定位置时，即人为地对“设

定流量”及对应的固定值p2、p3予以确认。当系统流量增大时，p2、p3的实际值相应增大，一旦超过确认值的范围，系统就会自动关小调节阀瓣。要想返回到正常状态，需要流量重新返回到确认值范围。

二、控制冷热水系统动态平衡的三大问题。

根据建筑给水排水设计规范和相关资料的要求，有三点必须引起注意：第一，冷热水分区一致；第二，冷热水水源相同；第三，冷热水管网的控制。

1）冷热水分区一致。随时随地能够取用温度、压力稳定的热水，这是集中热水系统的基本要求。冷水系统和热水系统是互相影响的，在设计集中热水系统时，首先要注意供水的压力平衡，热水系统根据小区住宅楼的高度，实行与给水系统一致的竖向分区，并综合考虑冷热水的不同需求确定分区，由相应的给水系统供水。

2）冷热水水源相同。《建筑给水排水设计规范》（2009版）要求，各区水加热器、贮水罐的进水均应由同区的给水系统专管供应，也就是要求冷热水同源。从广义上讲，同源分为两大类，即真同源和伪同源。从静态上看，两者产生的冷热水平衡是一样的，其实并不一样，不过有一点是一致的，即都能保证冷热水系统所需要的压力。

2.1真同源。由动力给水提供热水水源，在供给热水用点时，不需二次加压，就能够满足冷热水的压力需求。其方式可认为冷热水是平衡的，即压差在可接受范围内。

2.2伪同源。也由动力给水提供热水水源，但供给热水用点时，必须二次加压，不然冷热水压力的要求就难以满足。其供水方式有两种：一是通过屋顶水箱供水，热水采用气压供水方式；二是给水和热水都用气压供水方式。从动态上分析，它们都难以满足规范所要求的压差范围内，主要是因为气压罐是一个相对稳压的装置，有一个比较大的压力范围。当冷水、热水采用气压定压或高位水箱定压，均无法满足相对平衡的需求，自然也难以同时到达压差的需求范围。针对这种情况，可从以下几点加以优化：

2.2.1通过将气压罐的工作压力比增大，尽可能降低工作的压力范围。

2.2.2采用变频供水方式，以大小泵配小气压罐，将气压罐的有效贮水容积降低，这样气压罐的持续用水时间就会减少，其压力波动自然也会得到有效地控制。

2.2.3通过研发自动补气隔膜式气压罐，解决隔膜式气压供水水压不稳定的弊端，保障冷热水系统供水的卫生和安全问题。

3）冷热水管网的控制。控制冷热水不同的水头损失，这是管网控制的关键。通常来说，产生水头损失差异的原因主要是以下几个方面：

3.1冷水管道供水方式是上行下给，热水管道供水方式是下行上给，由于这种差异，导致两者到达用水点的距离不同，容易在沿程水头损失上不一致。

3.2一些集中用水点用水时间相对集中，用水量又大，致使上下

左右用水点的供水压力不稳定，面对这样的大用户，应该考虑单独设置和提供管网。

3.3在住宅楼供水运行中，楼层越高，压力越低，一旦下面的楼层大面积用水，就会导致供水水源上传困难，或量少，甚至无水。要想解决这种局部抢水现象，需要在设计管网时，对住宅楼顶部楼层的给水管径留有适当的余地。

3.4选择管网的管径时，要考虑各用水点的水温要求，及冷热水供水比例等因素。

3.5容积式的水加热器中被加热的水流流程较短，流速较慢，水头损失自然就比较小，从而避免大的局部水头损失。市政自来水管网直接向用水点供应冷热水时，一般均有设置防污隔断阀，但其水头损失较大，影响用水点压力不平衡，建议用止回阀来代替，这样能够满足冷热水压力差的要求。

三、推广空气源热泵辅助加热太阳能热水系统。

太阳能是可再生能源的利用形式，是属于国家和广西自治区政府大力支持和鼓励的应用技术，是广西建筑领域综合节能减排的力推技术。太阳能热水器是一种利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置，是一种热能产品，太阳能是种可再生能源，它资源丰富,“取之不尽，用之不竭”，可免费使用，对环境无任何污染，其运行基本不需要费用，节能环保。采取空气源热泵做作为其辅助加热设备，热泵是利用少量电驱动压缩机和风机做功，吸取空气中的能量，并压缩成高温状态对冷水进行放热而生产热水。通常空气