高层建筑热水系统的设计体会

【摘要】　介绍了高层建筑的加热器布置在顶部设备层时,热水供应系统的特点,温控阀的安装事宜,减压阀、伸缩器、膨胀管、热水循环泵等的选用或安装要点。
关键词　高层建筑　热水供应系统　加热系统　减压阀　伸缩器　膨胀管　热水循环泵
0　概述
上海某大楼属Ⅰ类高层民用建筑,高99•7 m,地下1~2层为车库,1~3层为商场,4层为休闲健身,5~21层为单元式办公用房,22~24层为会议展览用房。1998年完成设计,后因资金问题,仅完成6层的建设并已投入使用。2002年又开始续建工程的重新设计。新设计既要考虑与原有设施的衔接,又要满足大楼新的功能要求,还要满足新的规范的要求。下面结合工程实际,谈谈高层建筑热水系统的设计体会。
1　热水供应系统的设计根据高层建筑使用热水的特点,热水供应系统要实行与给水系统一致的竖向分区,并由相应的给水系统供水,保证各用水点的冷、热水压力均衡,以取得良好的使用效果。常见的热水供应方式见图1,

各分区热水系统自成一体,独立运行。热水加热器按压力分区分别设置,集中布置在地下室。在减压分区的加热器前(冷水侧)设减压阀,向各用水点和热水系统供应冷水。本大楼由于地下室至6层现已投入使用,不可能再提供安装加热器的场所。综合考虑各方面的因素,将加热设备集中布置在大楼顶部设备层。本大楼热水供应方式见图2

与图1的方式相比,它有下述特点。
(1)中、低区各配水点使用的冷水和热水系统的供水不能共用减压阀,只能分别减压后供给。对低区,最好用二级串联减压代替一级减压。对高度100 m以内的高层建筑,在屋顶设置水箱供水时,通过一级减压虽能满足各用水点的压力要求,但作为高层建筑,一般都有安静方面的要求。当阀前后的压差超过0•3 MPa时,噪声就较明显。若使用减压阀串联,使每级的减压均不超过0•3 MPa,则可控制噪声的分贝在允许的范围内。再者,若一级减压,当减压阀损坏时,低区的压力会超过用水设施的破坏压力。而串联时,若一级减压阀损坏,另一级仍能减去部分压力,对用水设施起到保护作用。　　
(2)中、低区的热水减压阀增加了循环系统的阻力降,因此在计算热水循环泵的扬程时,除要克服管道阻力降外,还要克服减压阀的阻力降,否则将严重影响循环效果。
(3)热水系统的减压阀的工作介质为热水,要选用热水型减压阀,以保证正常使用。
(4)为了提高高层建筑热水供应的可靠性,一般要求每个分区的加热器不少于2台(供热能力各半),1台故障时,另1台仍能供应最大用水量的一半。本大楼因场地限制,难以实现每个分区2台加热器。通过在3台加热器之间设置连通管和控制阀门,可实现各分区之间热水供应的互相调剂。而加热器布置在地下室时,因各分区加热器的水压不同,则不能通过这种简单的方式实现调剂。
(5)当有多根热水立管时,为了平衡各立管的流量,常将供水干管和回水干管布置成环状,或在供水干管和回水干管上设分水器和集水器。本大楼为单元式办公用房,用水点较多,但因楼层的平面布置限制,难以将供水干管和回水干管布置成环状。现将供水干管和回水干管适当加大,使之具有类似分水器和集水器的功能,改善水的分配。
2　加热设备的选用及加热系统的设计由于高层建筑的使用面积寸地寸金,从节约使用面积和保证使用效果考虑,加热器选用半容积式热交换器。它具有体型小,加热快,换热充分,供水温度稳定,节水节能的优点。设备制造厂家提供的卧式加热器简图见图3

卧式加热器当以蒸汽为热媒时,蒸汽从a进,冷凝水从b出,当然没问题。当以高温热水为热媒时要注意热媒系统的流程。现将常见的两种情况分析如下。
(1)温控阀装于热媒入口水管,见图4

当热水用量减少时,温控阀自动关小,流入的热媒减少,而出口的流量没有自动控制,如果流出的量不能与流入的量同步减少,就可能使热媒管中形成负压,产生气蚀,影响传热效果,甚至缩短加热器的使用寿命。
(2)温控阀装于热媒出口水管,见图5

当热水用量减少时,温控阀自动关小,热媒管中的压力会相应增加,不会产生不良影响。另外,在高温热水的进出口水管上,建议均装上温度计和压力表,运行中通过查看进出口温度和压力的变化,可及时掌握加热器的状况,以适时采取必要的维护措施。需注意的是,当热媒管径小于80 mm时,装温度计的管段要局部扩径为80 mm,否则测量出的温度会有较大的偏差。
3　系统器材的选用及设置
3•1　减压阀因为中、低区各配水点使用的冷水和热水系统的供水不能共用减压阀,只能分别减压后供给。为了各配水点处压力平衡,应选用质量可靠的可调式减压阀,将同一分区的冷水和热水压力调至平衡。
3•2　伸缩器本大楼的配置要求较高,因此热水管道使用紫铜管。铜管的膨胀量较大,每米达1•37 mm,因此直管较长时,要设置伸缩器。各种伸缩器中,以不锈钢波纹补偿器较好,它具有安装方便、节省面积、外形美观,耐高温高压等特点。需注意的是,不可想当然地选用铜质的波纹补偿器,因其耐压等级不符合热水系统的压力要求。
3•3　膨胀管高层建筑的热水系统都较大,为了安全起见,一般都采用带膨胀管的开式系统。因热水温度较高,热水从膨胀管溢出时,如果不采取适当措施,容易发节约使用面积和保证使用效果考虑,加热器选用半容积式热交换器。它具有体型小,加热快,换热充分,供水温度稳定,节水节能的优点。