常用高层供暖系统型式的对比分析

改革开放以来，城市开发建设也进入了一个崭新的阶段。在不断增加的城市建设中，高层建筑占的比重越来越大，相应的也对高层建筑供暖系统的设计，提出了诸多不同于多层建筑供暖的新问题。

首先，高层建筑供暖设计热负荷的计算问题。受建筑物高度的影响，计算热负荷时必须同时考虑热压、风压的影响，这是高层供暖热负荷计算与多层供暖热负荷计算最大的不同之处。

其次是高层建筑供暖系统型式和与室外热网的连接方式。由于高层建筑热水供暖系统的水静压力大，因此，在确定高层供暖系统的型式时必须考虑水静压力对低层散热设备的影响，这是高层供暖与多层供暖在系统型式及连接方式上的最大差异之处。

此外，由于建筑物高度的影响，高层建筑供暖系统的垂直失调现象比多层供暖系统更为严重。由以上几方面决定了高层供暖系统与室外热网的连接方式应合理选择，连接方式的选择主要受制于水静压力和垂直失调的影响。

1常用高层供暖系统型式1.1分层式隔绝供暖系统在高层供暖系统中，垂直方向分为两个或两个以上的独立系统称为分层式供暖系统。根据与外网连接方式的不同可以分为间接连接和直接连接。

1.1.1换热器隔绝分层式系统该系统为间接连接，适用于热网水温高于用户设计水温。根据建筑物的高度，在垂直方向上可分为上下若干个独立系统，下部（低区）可与外网直接连接，低区的高度主要取决于外网的压力工况和散热器的承压能力；上部（高区）以水水换热器进行热交换并与外网隔绝。其优点是可以很好解决高区水静压力对低区散热器造成超压的问题，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。

1.1.2双水箱隔绝分层式系统该系统为直接连接，适合于热网与热用户设计水温相同的场合。其作用与系统1相同，但其隔绝方式是采用低水箱溢流管的非满流实现的。与系统1比较，其造价较低，但由于水箱为开式，易使空气进入系统，造成系统的腐蚀。

该系统用户高、低区与外网的隔绝分别由供、回水管设置的阀门来实现，供水管一般加止回阀，回水管隔绝则采用阀前压力调节器或有关闭性能的减压阀，还可采用与循环水泵连锁的电磁阀等。由于阀门隔绝系统结构简单，施工方便而造价较低，因而越来越受到人们的注意。近年来，阀前压力调节器及其它一些种类的减压阀的出现给这种系统的应用带来了更广阔的前景。

阀前压力调节器隔绝阀前压力调节器的特点是系统运动时阀门打开而系统停运时阀门关闭，从而实现隔绝静压的要求，其原理：阀门关闭是靠调节器内的弹簧实现的，弹簧的拉力应大于该处水静压力3~5mH2O，当网路循环水泵停运时，弹簧的拉力超过系统水静压力，从而拉下阀瓣，阀孔关闭。

循环水泵运行时，该处回水管动压超过弹簧拉力，从而顶开阀瓣，阀孔打开。显然，阀前压力调节器的使用条件是必须保证安装位置处的回水管压力大于其静水压力3 ~5mH2（O因此在采用这种隔绝方式时必须采用合适的定压方式。对于蒸汽锅筒定压以及任何方式的供水管定压（静压线高于动压线）均不能采用这种隔绝方式；对于定压点设在旁通管上的补给水泵补水定压的“降压运行”系统，当回水管动压线低于静压线时也无法采用这种隔绝方式；当采用一般的循环水泵吸入口补水定压时，回水管动压线肯定高于静压线，但对于近热源端，仍需校核回水管动压线与静压线高差，当高差不足3~5mH2时，仍不能正常运行。

在上述几种不同定压方，校核能否适于阀前压力调节器的工作是很重要的，应该特提出的是在校核中应该采用安装阀前压力调节器的分支管处的回水压力校核。

在该供暖系统型执行关闭隔绝的阀门一般可采用常开式电磁阀，电磁阀安装时与循环水泵连锁，循环水泵运行时电磁阀常开，回水通过电磁阀回到外网，当循环水泵停止运行时，电磁阀连动关闭，用户回水与外网隔断。

用于“隔绝”的减压阀除了在运行中减压之外，还应具有停运时自动关闭的特点。有一种比例式减压阀，其出口端活塞面积皂大于进口端面积A，系统停运时，出口端停止用闭而达到隔绝的目的。

1.2静压隔断式系统该系统为直接连接，静压隔断式系统的工作原理：在原有低区供暖热网定压大小不变，运行参数、运行方式维持不变的情况下，仅在高楼入口加一个微型加压水泵（如果外网提供的压力足够的话，也可以不加水泵）将低压热网供水加压送至高区散热器散热后，再进入断流器，促进其膜流形成断流减压，然后，再进入阻旋器进行阻旋“复原”并分离空气，此时，就可以安全返回低区热网中。其中回水管上安装断流器和阻旋器的作用是用来消除加压水泵使系统增加充水高度所产生势能的装置，在供暖系统停止运动时，断流器至阻旋器这段管道内的水流立即消失，自动与高区断开，从而实现静止状态的高低区隔绝。

1.3双线式供暖系统1.3.1垂直双线式系统该系统在垂直方向上位于同一房间有一组上升和下降两个立管，因此各层散热器的平均温度近似地可以认为是相同的。这种各层散热器的平均温度近似相同的单管式系统，尤其对高层建筑，有利于避免系统垂直失调。由于双线系统的散热器多采用蛇形管或辐射板式结构，因而其自身的承压能力较高，但是系统本身无隔绝措施其高区水静压力对低区散热器的影响仍然存在。

1.3.2水平双线式系统该系统与垂直双线式系统类似，只是在水平方向上各房间散热器平均温度近似相等。由于各层分别设置调节阀分层调节，从而可改善垂直失调。

1.4分层水平串联式系统该系统与水平双线系统相同之处在于都是用各层调节阀改善垂直失调，不同之处在于水平管道数量不同，水平双线必须是两根，而该系统可采用一根。目前多数高层供暖采用的分户计量式系统就是由该系统演化而来的。

1.5单双管混合式系统该系统的主要作用是改善垂直失调，但仍然不能消除高区水静压力对低区的影响。

2高层供暖系统的连接方式前面论述的几种高层供暖系统型，只有第1种是间接连接，而其余系统均为直接连接。就目前我省实际而言，以采用换热器隔绝分层式系统为多见。除了前述的一些优点之外，该系统采用间接连接，运行管理及调节都比较容易。

特别是热电厂或大型区域供热系统，用户的漏水补水不会影响到一级热网，因此有些地区虽然外网的设计水温较低，也常采用间接连接，对用户系统可采用再低一档的设计水温，如由原来的95/70°C降为85/60°C，甚至还可以再降低用户的设计水温，如可降为60/5°C，该水温正好是如今在供暖行业使用较多的低温热水地板辐射采暖所需要的水温但降低设计水温后会使系统投资有所增加。

在改造建设中，尤其是原有居住小区中增加的高层建筑，受原有供热系统水温的限制，采用换热器间接连接不太经济，此时可以采用双水箱隔绝式系统，该系统运行管理简单，造价较低，但这种系统中必须有便合适的空间布置水箱，结果使得系统初投资将增加。

分层式水平串联是目前分户计量改造的主要形式，其应用应该是最为广泛的。

由于分户计量改造的要求，目前低温热水地板辐射采暖在供暖行业里迅速发展，使得不少新建高层建筑在供热水温受限时也采用换热器间接连接。这是由于各种新型塑料管材的技术革新，使得安它们更适用于低温供暖系统，同时管材价格的大幅度下降也是这种供暖方式得以普及的主要原因之一。

静压隔断式系统因具有节省建筑费用、系统初投资及年运行费用，系统运行稳定，便于管理与调节，系统没有氧腐蚀，适应性强，设计选用方法简单等优点，使得这种系统更适用于高层供暖的新建和改造工程。

为了改善垂直失调，也可以采用单双管混合系统，但是一些地方的运行管理和设计计算上存在的一些问题影响了这种系统的运行效果。至于双线式系统，目前在我省还较少见。

3高层供暖系统型式的选择原则高层建筑供暖系统的确定，应主要考虑改善垂直失调和解决低区超压两方面的问题。改善垂直失调可以通过系统本身特点来解决，也可以通过系统具有调解功能来解决。

对于前者，则要求供暖系统本身具有改善垂直失调的功能，而无须增加调节措施。从严格意义上讲，只有垂直双线式系统具有这样的功能，分层式系统只能保证上下两个（或多个）分区系统之间避免失调，而对于每一分区内部各楼层之间，则仍有可能出现不同程度的失调。

对于后者，由于其改善垂直失调的功能靠某些调节手段和设备来实现，因而在运行管理水平较好的前提下，这种改善失调的效果更好一些。水平双线式系统和分层水平串联式系统都是通过调整各层的调节阀或加装节流孔板来实现各层之间流量分配符合规定要求的。而单双管混合系统由于各层散热器从局部上看都是双管系统，因而可以调整各支管阀门来改变流量分配，当然，这几种调节方式要复杂一些。

解决低区超压可分为解决自身超压和解决系统超压两个方面。即如果供暖系统本身是独立系统，只需解决本系统低区不超压即可；而如果供暖系统是与整个小区热网连接的，则除了保证自身不超压之外，还要考虑小区内其它建筑也不能超压，也就是说，要把高层建筑供暖系统与外网隔绝。

对于独立的高层供暖系统由于无须与外网“隔绝”，因此，当建筑物不超过40m时，一般可不考虑超压问题。对于超过40m高的建筑物，可考虑在低部几层设钢制散热器或采用双线式系统，利用钢管承压较高的特点。当然最好的办法还是分层供*高低区互不干扰；对于与小区外网连接的高层供暖系统，为解决超压问题，就必须采取不同方式的“隔绝”措施，以避免高区水静压力对低区的影响。

孙景志（972-）男，哈尔滨人，硕士研究生，从事