1、高层建筑热水供暖系统设计摘要：我国能源消耗已占世界总能源消耗的 11.5，成为仅次于美国的第二大能源消费国。随着我国经济的发展一方面促进了我国城市化进程展开，另一方也提高了我国人民的生活水平，随着我国人民对生活品质的追求越来越高。越来越多的高层建筑出现在人们的生活中。供暖系统作为建筑一个必不可少的部分，起作用突出，是衡量一个建筑是否科学、合理的一项重要指标。相对于低层建筑来说，高层建筑尤其自身特殊的方面。我国建筑能耗占能源总能耗的比例大约为 27，而在建筑能耗中，用于暖通空调的能耗占到 35.5以上。因此，如何设计高层建筑的供暖系统以及选择何种方式的供暖系统成为高层建筑设计者以及开发商关注的问
2、题之一。高层建筑由于其高度较高，因此其供暖系统的设计也不同于普通建筑，就高层建筑可采取的供暖系统的主要形式，对高层建筑可采取的供暖系统设计进行分析，最终，高层建筑供暖系统的设计时，应该综合考虑上述几个方面，权衡之后设计得到最优、满足要求的供暖系统。 关键词：高层建筑；供暖系统；设计 中图分类号：TE44 文献标识码： A 文章编号： 前言 随着经济大规模发展，建筑行业也迎来一轮如火如荼的发展。在城市的建筑中，可以看到越来越多的高层建筑拔地而起。高层建筑是指 10 层及 10 层以上的住宅建筑或建筑高度超过 24m 的其它民用建筑。随着我国人民对生活品质的追求越来越高，热水供暖系统的运用范围也日
3、益扩大，在这一背景下，探讨我国热水供暖系统的节能措施具有十分现实的意义，也对我国建设资源节约型环境友好型社会有着不可替代的作用。一、我国热水供暖系统设计的概述 我国是发展中大国，对能源的需求量巨大，我国经济的发展与能源持续供给方面存在尖锐的矛盾，这客观上要求我们对节能新技术和新方法要加强研究，一方面努力寻找新的可替代能源，另一方面要对现有能源供应设备优化升级，想方设法实现“节流” ，不断提高能源利用效率，降低能源消耗避免浪费成本。热水供暖系统是以促进人类居住的舒适性、健康性、卫生性、实现建筑节能、保护地球环境、对能源的有效利用、实现人类可持续发展等观点为原则而不断取得技术创新而向前发展的。这就
4、要求设计人员要不断地提高城市热水供暖系统设计和规划水平，在规划过程中，要充分考虑城市发展的具体情况，并且要用发展的观点来审视城市现有的热水供暖系统，要提高城市现有供暖网络与建设中热水供暖系统匹配度，使整个热水供暖系统能够与建设中供暖系统相互兼容。从而降低热水供暖系统升级成本，提高热水供暖系统供暖效率，降低供暖能耗。高层建筑有三大特点，设计人员在设计和选择供暖系统时，需要综合考虑： 1、计算设计方式 高层建筑的供暖系统的设计时，其热负荷的计算受到建筑高度的影响，不同高度的建筑其热负荷不同,计算时需要考虑到热压、风压对其的影响。 2、供暖方式 高层建筑供暖系统的形式以及供暖系统与室外热网的连接方式
5、，需要考虑到高层建筑供暖静水压的大小，在确定其供暖系统的形式时综合考虑静水压以及其对低层散热设备的影响。 3、供暖系统失调现象 目前，很多高层建筑在供暖系统设计时，由于建筑物的高度影响，导致出现供暖系统的垂直失调现象，并且比较严重。 二、高层供暖系统设计原则 首先是考虑改善垂直失调现象。对于这一点要求供暖系统本身的结构具有改善垂直失调的功能，而无须采用其他调节措施；其次，要解决低层供暖系统的超压问题。解决此问题可分为解决自身超压和解决系统的超压，如果供暖系统与居住小区热网直接连接，需要保证自身不超压的同时也要考虑小区其他建筑会不会出现超压现象。所以，高层建筑供暖系统的设计时，应该综合考虑上述几
6、个方面，权衡之后设计得到最优、满足要求的供暖系统。综上所述，对于高层建筑供暖系统设计以，应该本着改善垂直失调、杜绝超压问题的原则，设计和选用供暖系统，达到供暖目的，为广大住户服务。 三、主要的高层供暖设计方案 1、设热交换器的分区式系统高区水与外网水间接连接, 高区水通过热交换器与外网水进行热量交换。热交换器可作为高区热源, 高区又设有循环水泵、膨胀水箱, 使之成为一个与室外热网压力隔绝的, 独立的完整系统。 。热交换器可作为高区热源，高区又设有循环水泵、膨胀水箱，使之成为一个与室外热网压力隔绝的、独立的完整系统。该形式高区与外网的水力工况互不影响，其优点是可以很好解决高区水静压力对低区散热器
7、造成超压的问题,同时也可以解决上下不同楼层的垂直失调。该系统是高层供暖最常用的形式之一。 2、设双水箱的分区式系统 当外网为低温水, 采用热交换器不经济时, 可采用双水箱分区式热水供暖系统, 当外网压力低于该高层建筑的静水压力时, 可在供水管上设加压水泵, 使水进入高区上部的进水箱。高区的回水箱设非满管流动的溢流管与外网回水管相连接, 利用进水箱与回水箱之间的水位差克服高区阻力, 使水在高区内自然循环流动。该系统利用进、回水箱代替了热交换器, 使高区压力与外网压力隔绝, 简化了入口设备, 降低了系统造价和运行管理费用。双水箱分层式供暖系统是利用低层供暖系统二级管网热水为高层区域进行供热，由于二
8、级管网的供水压力低于高层供暖系统净水压力，所以为了低层供暖系统的二级管网热水为高层供暖，需要采用加压泵，该系统省去了加热、定压系统，系统造价远远低于换热器分层式供暖系统，但由于选用开式水箱，所以容易导致管道的腐蚀。 3、无水箱直连供暖系统 无水箱直连供暖系统是近几年来比较常用的一种新型的高层直连供暖形式。系统不设水箱、不设换热器、不设减压阀,在原有低区供热管网定压大小不变、运行参数、运行方式均保持不变的前提下在高层入口增设一个由微机控制的增压泵，并在泵出口设止回阀，将原供热管网的供水加压送至高区。系统高区采用倒流式系统形式，有利于排除系统的空气；供水总立管短，无效热损失小；还可以改善高层建筑供
9、暖系统上热下冷的垂直失调现象。系统断流器安装在回水管路的最高点处。阻旋器串联设置在回水管路中，设置高度应为室外管网静水压线的高度，阻旋必须垂直安装。 4、设断流器和阻旋器的分区式系统 在高区供水管上设加压水泵, 以保证高区系统所需压力。在水泵出口处设有止回阀。高区采用倒流式系统型式, 有利于排除系统的空气; 供水总立管短, 无效热损失小; 还可以改善高层建筑供暖系统上热下冷的垂直失调现象。 该系统断流器安装在回水管路的最高点处。阻旋器串联设置在回水管路中, 设置高度应为室外管网静水压线的高度, 阻旋必须垂直安装。系统运行时, 高区回水流入断流器内, 使水高速旋转, 流速增加, 压力降低, 此时
10、断流器可起减压作用。回水下落到阻旋器处, 水流停止旋转, 流速恢复正常, 使该点压力维持室外管网的静水压力, 以使阻旋器之后的回水压力能够与低区系统压力平衡。 该方式适用于不能设置热交换器和双水箱的高层建筑低温水供暖用户。高、低区热媒温度相同, 系统压力调控自如, 运行平稳可靠, 便于运行管理, 且有利于管网的平衡。该系统中的断流器和阻旋器须设在管道井及辅助房间( 电梯、水箱间、楼梯间、走廊等) 内, 以防噪音。 5、设阀前压力调节器的分区式系统 当外网压力低于该高层建筑的静水压力时,在高区供水管上设加压水泵, 水泵的出口处设有收止回阀。高区回水管上安装阀前压力调节器。系统正常工作时, 回水管
11、作用在阀瓣上的压力超过了弹簧的平衡压力, 阀孔才开启, 高区回水与外网回水直接连接, 高区正常供暖。此时作用在弹簧上的选用拉力应大于室内系统静压力 3- 5mH2o, 以保证用户系统不会出现倒空现象。该系统断流器安装在回水管路的最高点处。阻旋器串联设置在回水管路中, 设置高度应为室外管网静水压线的高度, 阻旋必须垂直安装。系统运行时, 高区回水流入断流器内, 使水高速旋转, 流速增加, 压力降低, 此时断流器可起减压作用。回水下落到阻旋器处, 水流停止旋转, 流速恢复正常, 使该点压力维持室外管网的静水压力, 以使阻旋器之后的回水压力能够与低区系统压力平衡。 高区水采用这种直接连接的形式后,
12、高、低区水温相同, 在高层建筑的低温水供暖用户中可以取得较好的供暖效果。但该系统停止运行时, 阀前压力调节器可能会出现短时间的延迟关闭现象, 使高区系统在短时间内静压力过大, 对散热设备产生破坏作用。而且阀前压力调节器因长期重复动作, 容易损坏, 需经常检修, 以保证其正常工作。阀前压力调节器的质量是保证系统安全运行的关键。 结束语 建筑是热水供暖系统最重要的运用领域，我国热水供暖系统在建筑中运用十分广泛，对于高层建筑供暖系统设计以及选取问题，应该本着改善垂直失调、杜绝超压问题的原则，充分考虑热水供暖系统与热水供暖管网之间技术参数，用发展的观点来看待热水供暖系统的设计，将热水供暖系统的设计与周围的因素相引进结合，没有看到热水供暖系统受很多因素的影响，敢于创新，从传统的热水供暖工程设计思路中解放出来，为广大住户服务。 参考文献 1 哈尔滨建筑工程学院等编辑.供热工程（第二版）.中国建筑工业出版社 2 张小敏. 热水供暖系统节能研究J. 东北大学出版社，2010，04. 3 贺平,孙刚.供热工程（第 3 版）M.北京:中国建筑工业出版社,1993.
