浅析同程式热水采暖系统不热问题的解决措施

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  【摘 要】本文分析了高层建筑同程式热水采暖系统不热的原因,并从设计原因和非设计原因两方面提出了解决办法。
  【关键词】高层建筑;同程式热水采暖系统;不热 ;原因;解决措施
  On the hot water heating system does not solve the problem with the program of measures
  Hui Yong
  (China Railway 21 Bureau Group IV Engineering Ltd Xining Qinghai 810000)
  【Abstract】This paper analyzes the high-rise building with no heat hot water heating system program causes and proposed solutions from design and off-design reasons for two reasons.
  【Key words】High-rise buildings;Same program hot water heating system;Not hot;Reasons;Solutions
  采暖系统中按热媒在供水干管和回水干管中循环路程的异同分为同程式和异程式。异程方式的特点是回水干管管道行程较短,节省初投资,易于施工。然而这种系统具有一定的局限性,系统各环路阻力不平衡,易在远近立管处出现流量失调而引起水平方向冷热不均,也就是每组散热器的水流量不同,前端散热器的回水因为离主管道比较近,回的比较快,而后端回水就较慢,可能造成远端暖气不热或不够热的现象,设计者需要通过选择管径和设调节阀门等措施来降低其不平衡率,不然会出现较为严重的不平衡现象。
  1. 采暖工程概况
  青藏花园四期住宅楼(1#~15#高层)采暖工程热源由2台20吨燃气热水锅炉独立供给,二次换热站按区域设在地下室。住宅地区采暖热媒为85/60℃热水。建筑栋楼围护结构计算耗热负荷为1223Kw;中区413Kw;高385Kw。采暖综合热指标q=41w/m2;供暖系统高区为高位膨胀水箱定压(设在区域最高楼水箱间内),低中区均为落地式水箱定压,在换热站内设计布置。本系统竖向划分为高中低三个系统:1~11层为低区;12~22层为中区;23~32层为高区,设计采用同程式系统。分户采暖管道敷设在本层地面下的垫层内,采用耐热RPAP5对接焊铝塑复合管,工作温度和压力分别为95℃,1.25MPa;连接散热器处预留管道槽,埋地管道仅连接散热器处可采用相同材质的专用连接件热熔连接,其他部位不应设置连接配件,连接散热器支管为同侧客厅为下供下回,大于16片采用异侧连接。
  2. 散热器不热的原因分析
  本工程二次换热站采用机械循环热水采暖系统,交工后第一个采暖期发现整个工程大面积不热的问题,通过从设计原因和非设计原因进行分析,最终解决了散热器不热的问题。
  2.1 设计原因造成的暖气不热。
  2.1.1 采暖系统上层过热,下层不热。
  对于上行下给式单管采暖系统,普通存在上层过热、下层不热的现象,一般温差在2℃~3℃,多则6℃~8℃。造成这种情况的原因很多,就常见的现象分析,在冷风渗透的计算时,未考虑建筑物的热压作用,下层算的比实际少,上层则相反。另外在单管系统中,主要是计算散热器时,未考虑管道散入房间的热量,将房间的热负荷全部作为散热器的热负荷,还有散热器片数化整时总是往上进位。这样上层(即顺水流方向起始处)的散热器和管道合在一起的散热量大于房间热负荷,而下层散热器的表面温度将低于设计值。另外,上层的散热器越多,水温降越大,使进入下层散热器的水温就越低。因为未考虑管道温降,水温低于计算值,其散热量也就小于计算值,就出现了上层过热下层不热的现象。要解决此问题,在计算散热器时,应扣除管道的散热量后再计算散热器的片数,如有尾数化整时,应按水流方向,上游舍去,下游进上。同时应计算散热器的管道降温,或做适当附加,即考虑到散热的影响。上层的立管上加跨越管,在跨越管上加阀门,或在供水支管上装三通调节阀,是解决上、下温度不均匀的有效措施。经过调查分析,导致上层过热下层不热的一种原因是大部分住户装修时加大了散热器数量。另一种原因就是因为垂直失调。双管系统上、下层垂直水头的差别很大,设计时要仔细计算,因此,对此种供热系统,做设计时应做水力平衡计算,特别要考虑重力水头的影响。最好做成下行上给式双管系统,这种系统上下温差较小。
  2.1.2 采暖系统中,前端热、末端不热。
  (1)垂直系统末端立管不热。
  垂直系统中,末端立管不热的原因有两种,一为末端有气塞,中断了末端立管的循环,这是由于自动排气阀的位置不好或集气罐设在最末一根立管的干管上,但其后干管的坡度不对,形成末端立管存气。二是采暖系统水平失调,特别是异程系统,主要由每环的立管数目较多时,末端立管中流量过少所致。由前者的原因造成的不热,改正坡度即可,若为后者原因所致,应采用同程式系统。
  (2)水平系统末端散热器不热。
  热水采暖系统末端不热是最常见的问题,无论是同程系统还是异程系统,都在一定程度上存在着末端比始端不利的情况。由于系统中沿途水温降低,末端水中混入的空气过多,末端的压差在异程系统中为最小,所以应当在计算的基础上应适当放大末端的管径,以保证设计的热量和流量。
  2.2 非设计原因造成的暖气不热。
  2.2.1 整栋楼暖气不热。
  整个青藏花园四期高层住宅楼1#~11#楼,交工前调试时正常,交工后出现整栋楼某个区暖气不热,但该楼的采暖设计是合理的。遇到这种情况,首先检查换热站网干管上的分路阀门是否打开,再检查该栋楼热力入口处的阀门是否开启,有无闸板掉落的情况,入口装置及分户过滤器有无被堵等。经检查,阀门工作正常,即可排除。   2.2.2 末端立管不热。
  每个区特别是低区末端(底部)立管不热是由于室内系统水平失调、末端立管水流量少形成的。针对这种情况,首先进行调节,解决立管的排气问题。
  2.2.3 整栋楼多组散热器的无规律不热。
  整栋楼多组散热器的无规律不热指的是各层皆有散热器不热的情况,无规律性。这往往是上水过程中因阀门未全部开启造成系统中空气未排净的缘故,以致出现散热器忽冷忽热的现象。要彻底解决这一问题,应将全楼的水泄空,重新上水,上水之前务必将全楼的阀门都打开。冲水时每个集气罐有专人负责排气。要注意的是,上水对上供下回系统一定要从回水管自下而上进行,严禁从供水干管上水,而下供上回系统则由供水干管上水,若供、回水干管均在地下室中(或管道层或地沟内)时,应先从回水干管中上水。
  2.2.4 个别散热器不热。
  一般有以下几种情况:
  (1)散热器的支管坡向不对或中间有弯,在支管内形成空气塞,造成不热。此时,应调整坡向,改正支管。
  (2)散热器存气,可通过散热气的放风门排除窝在散热器里空气,没有放风门的,在散热器上端的堵头打眼加装放风门。
  (3)因新系统清理不彻底,留下杂物或多年老系统的大量的氧化物,将支管堵塞,此时应除去堵塞物。
  2.2.5 系统失调导致散热器不热。
  一般供热管网水力失调首先要解决热网循环水泵与管网,热负荷的匹配问题,对于热网循环水泵的具体工作点要结合管网的特性来确定,而不是依据水泵铭牌所标注的流量和扬程。
  2.2.5.1 外网热负荷分布符合技术规范要求按照采暖管网布局习惯,外网的布局应统一规划,并且对未来的建设有一个预期和评估。但是我处所负责供热区域采暖管网的建设并没有经过合理的规划,布局较凌乱。造成部分区域采暖负荷与实际需求不能匹配,出现“赢余”或者“不足”的现象,需要人员进行热平衡调节。另外,由于采暖系统中阀门的安装一般均采用闸阀控制,导致维修人员在调节时完全依靠摸索,会有一定的盲目性。
  2.2.5.2 水力失调导致局部用户不热的表现形式及原因分析:
  (1)建筑物上层热下层不热(上热下冷)楼房的采暖系统是上供下回式,其立管间水平水力失调会导致立管流量分配不均,各立管的温降不相同,流量小的立管温降必然过大,使下层散热器进出水温过低,而上层由于流量大其温度变化不大,导致上层过热下层过冷现象的出现。上热下冷现象不仅出现在上供下回式单管系统中,而且在上供下回式双管系统中也经常出现,是上供下回热水采暖系统一个比较突出的问题,一般上下层室内温差为2°C~3°C,严重的可达6°C~8°C。
  (2)供热管网末端整栋楼的散热器不热此种现象是由于供热管网的水平水力失调所致,其主要原因是:在管网布置时水力平衡考虑不周,造成流入离锅炉房较近的建筑物水量过多,或流入离锅炉房较远的建筑物水量过少,从而使离锅炉房较远建筑物暖气不热。
  (3)建筑物内个别立管或散热器不热此种现象的主要原因一般是系统采用了异程式,而异程式不利于水力平衡,或者是一支立管上散热器组数过多。
  2.2.5.3 部分采暖管网系统存在堵塞现象,造成热量滞留。
  (1)管线氧腐蚀通径变小。
  (2)散热器腐蚀结垢导致散热器换热效果差。
  (3)设计的不规范、施工标准低或施工过程中管理不善造成偷工减料现象的发生,导致建筑物内系统阻力大于供暖系统的压力。
  2.2.5.4 采暖系统内积存空气在热水采暖系统内,管道内如果存在空气,就会在管道内形成气泡,使水流中断或者系统循环不良,也是通常所说的“气塞”现象,造成局部暖气不热。解决水力失调措施的思考:
  (1)一次系统的调节主要是利用换热站内或管道上设置的检测仪表(流量计、压力表等)对网路上或换热站内的平衡调节阀按水力计算结果进行调整。
  (2)二次系统的调节同直接式供热系统的调节一样,即借助检测仪表,按水力计算结果,对管网上和热用户入口处各平衡阀门进行调节。二次系统采用的是自力式流量平衡阀,自力式流量平衡阀的工作原理是依靠被调介质因流量变化而产生的压差变化,来自动调节阻力大小,控制流量不变,从而消除压差变化产生的影响,稳定流量。其作用对象是系统的流量,当外网压力波动时被控系统不受影响,可准确地控制各支路的流量,降低了能量的消耗。
  2.2.6 系统污水造成暖气不热。
  系统污水没有及时补上,也会造成暖气不热。污水的原因有两种:
  (1)初次向系统通水时,未能做到自上而下缓慢流动,系统内空气未被彻底排除,系统顶层及其他部分未被水充满而循环不良,此时应将水补满。
  (2)系统丢水,有时因暖气不热而放水,水污了,更不热,造成恶性循环,此时要查明暖气为何不热而不能靠放水解决。
  2.2.7 锅炉循环水泵的问题。
  (1)虽然有时候循环水泵扬程与设计一致,但其选型比设计小,即流量比设计流量小;或者水泵内叶轮缺失、不完整,使水泵的扬程下降,此时,换泵即可。
  (2)施工不好和运行管理不善也是造成采暖系统不热的原因,所以,采暖工程的施工一定要按设计和施工规范进行,工程投入使用后,也要加强对运行的管理,才能保证满足设计要求。
  3. 解决方案和措施
  热水暖不热的具体原因及解决方案:热量达不到,水温低的解决方案:提高一次管网水温。如果二次网水温低流量达不到要求,二次热量小,换热器小,增加换热器加以解决。管路堵塞无非两种情况:物堵和气堵。
  (1)物堵:固体颗粒物或粘泥、水垢、氧化物等杂物,一般堵在除圬器,过滤器、定期清除,或加药清洗。物堵有人为堵塞,水处理设备老化水质不好造成氧化物多,水垢多等。安装过程中,进入焊渣圬物,冲洗不干净造成物堵塞。
  (2)气堵:管道及散热器内窝气产生。
  (3)主循环泵是决定系统水循环关键的动力设备,相当于人的心脏,它的选型、质量决定了采暖系统的效果、安全稳定性,因循环系统是一个恒量,只要选择匹配的水泵无需变频调节,扬程是克服管网阻力,应根据不同的系统、不同的管路来确定合理的扬程,以达到供暖效果。
  (4)换热器是换出热量的多少,是影响供热效果的关键设备。
  (5)用户放系统热水使用影响系统缺水,不断补冷水,造成整个系统水温低,局部不热现象。加臭味剂和颜色等办法来解决。
  (6)操作人员不认真,误操作,该投热时要加热开阀。
  (7)更换止回阀,阻力大的截止阀为闸板阀或蝶阀。
  (8)流量分配不合理,管道变径位置不对,管径大小不合理,三通用法不对,不要采用T字型三通,要做成Y式或倒μ型。
  (9)加装平衡阀的位置,应设在系统回水,不要安在进水管。
  (10)有高低层小区供暖,措施采用中间逐级换热方式解决或加高区稳压阀来保证高区定压,低区定压分开,以免产生压力过高,影响散热器或地暖寿命及供热效果。
  4. 结论和建议
  经过分析后,根据青藏花园小区供暖的特殊性,及高原地区气候特点,从管路系统检查,换热系统检查,锅炉房检查以及系统压力、供回水温度、换热站循环泵流量等,最后进行设计论证,发现回水立管底部管径偏小,提出每隔两次增加DN40旁通管的方式选择其中不热现象最明显的一栋楼进行试验处理,处理后经观察效果较好,可见同程式系统对于解决系统失调是比较成熟可靠的热水暖系统。
  参考文献
  [1] 贺平,孙刚. 供热工程[M]. 中国建筑工业出版社,1993.
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  [4] 钱颂文. 换热器设计手册. 化学工业出版社,2002.
  [文章编号]1006-7619(2014)02-20-101
  [作者简介] 惠勇:工作单位:中铁二十一局集团第四工程有限公司,行政办公室副主任。
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