摘要：某研究所的厂房、办公楼大多数是五、六十年代建筑，冬季采用0.1～0.4Mpa蒸汽供热系统供热，蒸汽跑、冒、滴、漏现象严重，供热系统冷热不均。特别是工艺部大楼，因室内主管安装不公道，加上系统运行年月已久，虽经多次局部改造，仍有管道漏汽、滴水，主管末端积水，立管断裂等现象存在。有1／3房间的热气形同虚设，1／3房间的采热达不到要求，有的散热片出现冷凝管比进汽管热的蒸汽反冲现象（以北面房间采热为例如图1 所示）。严重影响科研和生产，迫切需要彻底改造。
1 采热热负荷计算
采热热负荷是采热设计中最基本的数据，工艺部大楼长、宽为72米×17米，层高4.2~4.8米，南北朝向，主体建筑三层。通过对外围护结构耗热量、门窗缝隙的冷风渗透耗热量、大门侵进冷空气耗热量、附加耗热量等计算，大楼采热热负荷Q＝257kW。大楼蒸汽采热进汽压力为P＝0.16Mpa，汽化潜热γ＝2178kJ/kg，采热所需用汽量G＝Q/γ=425kg/h； 蒸汽流速V=30m/s，进汽总管D=70mm，采用D76×3.5无缝钢管。
2 改造方案选择
方案一：采用热水系统
近几年来，热水采热已被广泛使用，新建厂房、办公楼均采用热水采热系统，因此想把工艺部楼作为旧楼热水采热的试点。采用95℃／70℃热水，上供下回单管顺流同程系统，换热器进汽压力为0.16Mpa蒸汽压力，板式换热器换热面积为7.8㎡。
优点：采热效果好，维修量小，冷凝水便于回收，节约能源。
缺点：热水采热一次投进高，需单独建换热站并由专人负责，安装周期长。
方案二：蒸汽采热系统
按原有采热方式重新设计安装，修正原系统不公道之处。
优点：这是传统的供热方式，节省投资，安装方便，同时原有散热片可以再利用。
缺点：轻易锈蚀，维修量大，有噪声，卫生条件差，能耗大。
通过比较，考虑大楼已有五十年历史，大楼四周不适合建换热站，施工改造会干扰科研与生产的正常进行。为不影响科研生产，节约经费，决定采用第二方案。
3 存在的题目及解决办法
原楼内采用上供下回式蒸汽供热系统，通过计算，楼内原有设计的管径及散热片的选择都是正确的。通过分析楼内采热出现的种种题目，我们找到解决的办法。
3.1 主管、立管供汽不均
造成供汽不均的原因很多，如进汽压力不足，管径设计不正确，管路布局设计不公道等。就大楼而言，楼体长度为75 米，原设计为一路总管，管线太长，同时供汽压力偏低为0.16Mpa，易造成管路供汽不均，主管末真个立管供汽不足，使部分立管无法通汽。在进汽压力偏低的情况下，对管路系统重新布局，增加一个分汽缸，由分汽缸分出南北走向两路主管（如图2 所示），保证主管供汽均匀；通过立管阀门调节，保证各立管供汽均匀；调整疏水器的布置每两路立管或一路立管安装一组疏水器， 解决因供汽不均造成部分冷凝管过热，而使底层散热片出现冷凝管比进汽管压力高的蒸汽反冲现象。
3.2 主管、立管积水
主、立管积水原因多方面，最主要原因是主管末端冷凝水无排水装置，以及前面所述底层散热片出现冷凝管比进汽管压力高的蒸汽反冲现象，而使二、三层立管积水，散热片不制热。如图3 所示：原立管与主管连接为侧开三通，主管冷凝水流进立管，至使散热片不通汽无法制热。可在主管末端增加带旁通的疏水装置，使冷凝水直接由三楼排至一楼室外原冷凝水回收管；把原立管与主管连接的侧开三通改为上开三通，如图4所示。避免了蒸汽冷凝水进进立管，影响采热效果。
3.3 立管与主管或三层散热器四通接口处易断裂
蒸汽采热都是间歇式运行，管道的伸缩量比较大，造成立管断裂的主要原因是热应力。对于热力管道都需要热补偿，压力为0.16Mpa蒸汽管道的热伸长ΔL（mm）为：
ΔL=α.L(t2-t1)
t2为蒸汽温度130℃，t1为室内温度5℃，α为管材线膨胀系数0.012。
ΔL=0.012L(130℃-5℃)=1.5L
即管道热伸长为1.5mm/m，原固定支架间距为40米设方形补偿器1个（图1所示），最大热伸长为：
ΔLmax =1.5×40/2 = 30(mm)
因楼体结构原因，原系统主管只能在窗下安装，至使主管与散热片上端间距仅为200mm（如图3所示），而最大热伸长为30mm，靠近补偿器的立管因反复的热伸缩量大，超过其补偿承受能力，使立管与主管或三层散热器四通接口处最易被拉裂。可采用如图4所示的结构，增加两个弯头，其作用相当一个方形补偿器，利用其来作热补偿；同时将固定支架布置为30 米设一个方形补偿器（图2所示），减少支架间热伸长量。
4 运行结果
改造方案实施后，冬季室内温度均达18℃以上，冷凝水畅通，消除了热媒堵塞现象，也未发生立管因热伸缩而被拉裂现象，运行正常，群众极其满足，为以后旧楼采热改造提供参考。
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