集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)減壓閥分區(qū)的循環(huán)水泵設(shè)計(jì)問題方汝清王瑞陳銀環(huán)(四川省建筑設(shè)計(jì)院,成都610017)摘要高層建筑集中熱水供應(yīng)設(shè)置減壓閥分區(qū)并有強(qiáng)制循環(huán)回水系統(tǒng)時(shí),減壓閥設(shè)置位置對(duì)循環(huán)工況影響很大。對(duì)循環(huán)水泵揚(yáng)程計(jì)算、水泵殼體承受工作壓力的靜水壓作用、倒循環(huán)系統(tǒng)的水泵與汽蝕余量關(guān)系等問題進(jìn)行分析,提出計(jì)算公式和解決辦法,供設(shè)計(jì)人員結(jié)合具體工程參考使用。關(guān)鍵詞集中熱水供應(yīng) 減壓閥分區(qū) 循環(huán)工況 循環(huán)水 泵0引言程不同情況對(duì)減壓閥選型提出使用溫度要求。高層建筑熱水供應(yīng)需要采取豎向分區(qū)供水方式1豎向分 區(qū)減壓閥不在熱水循環(huán)管道上來解決系統(tǒng)管網(wǎng)壓力過大問題,工程中常用水箱或熱水循環(huán)方式從系統(tǒng)管網(wǎng)布置來劃分有干管循減壓閥來達(dá)到此目的，分區(qū)范圍與給水系統(tǒng)基本一環(huán),干、立管循環(huán)，干、立、支管循環(huán)以及不循環(huán)幾種致,以確保用水點(diǎn)處冷、熱水壓大體平衡。集中熱水情況;如果熱水系統(tǒng)豎向分區(qū)減壓閥設(shè)置在冷水管供應(yīng)設(shè)置減壓閥分區(qū)并有強(qiáng)制循環(huán)回水系統(tǒng)時(shí)，減道或不在熱水循環(huán)管道上,循環(huán)流量不通過減壓閥，壓閥設(shè)置位置對(duì)循環(huán)工況影響很大,其中循環(huán)水泵其循環(huán)水泵選型的流量和揚(yáng)程計(jì)算等與不分區(qū)熱水揚(yáng)程需增加減壓閥帶來的壓力損失、水泵殼體承受系統(tǒng)相同。這些熱水循環(huán)系統(tǒng)有下列幾種:的T.作壓力應(yīng)考慮靜水壓的作用、倒循環(huán)系統(tǒng)的水(1)豎向分區(qū)減壓閥設(shè)置在冷水管上。熱水供泵位置與該泵的汽蝕余量密切關(guān)聯(lián)等等,這些問題應(yīng)系統(tǒng)分為高、低兩區(qū),每區(qū)有獨(dú)立的水加熱裝置和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)高度重視,否則將造成循環(huán)受阻、循環(huán)短路循環(huán)水泵,見圖1。在低區(qū)的冷水管.上設(shè)置減壓閥，以減小低區(qū)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的水壓,高、低兩區(qū)構(gòu)成和循環(huán)水泵受損等故障。當(dāng)分區(qū)減壓閥設(shè)置在熱水管道上時(shí)，應(yīng)注意減完全獨(dú)立的兩個(gè)系統(tǒng),循環(huán)系統(tǒng)各自獨(dú)立,互不干壓閥零部件中橡膠制品的耐溫性能。無論是比例式擾,循環(huán)流量不通過減壓閥,對(duì)循環(huán)水泵揚(yáng)程不產(chǎn)生減壓閥或可調(diào)式減壓閥,其密封部件及可調(diào)式減壓影響。閥腔中的隔膜均為橡膠制品。熱水供水溫度- -般為冷水箱50~75C,如果系統(tǒng)故障、溫度自控失靈,水溫可能會(huì)高達(dá)100C。普通橡膠制品在高溫?zé)崴鹿ぷ?持續(xù)一段時(shí)間后會(huì)影響密封性能和減壓效果,造成頻繁更換密封件或閥腔隔膜,對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行這種情加熱器況是不可承受的，需要采用耐受較高溫度的橡膠制0膨脹罐品。符合《橡膠密封件給.排水管及污水管道用接口膨脹諾密封圈材料規(guī)范》( HG/T 3091) 的材料適用于工作溫度在45C以下的水介質(zhì)使用,對(duì)于熱水管道則應(yīng)圖1分區(qū)減壓閥設(shè)在冷水管采用符合《110C以下熱水輸送管橡膠密封圈材料(2)干管循環(huán)方式。熱水供應(yīng)系統(tǒng)采用干管循規(guī)范》(HG/T 3097)(代替GB 10709)的橡膠。據(jù)材環(huán)方式,見圖2系統(tǒng)分 為高低兩區(qū),共用一套水料手冊(cè)資料介紹氯丁橡膠耐溫80 C ,瞬間溫度允許TYH中國煤化工熱水立管上設(shè)減壓閥達(dá)120C,氟橡膠可耐溫260C,設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工或C N M H G均不通過減壓閥,對(duì)90給水排水 Vol.35 No.7 2009W冷水箱凹口白灤陽王門閥閥加熱器膨脹罐___ 循環(huán)系循環(huán)泵圖2干管循環(huán)的減壓 閥分區(qū)圖4立管上設(shè)減壓閥分區(qū)循環(huán)水泵揚(yáng)程不產(chǎn)生影響。(3)千、 立管循環(huán)方式。熱水供應(yīng)系統(tǒng)分為高、低兩區(qū),采用干、立管循環(huán)方式,見圖3。系統(tǒng)設(shè)-套加熱器和循環(huán)水泵，由于減壓閥設(shè)置在支管上,循環(huán)流量不通過減壓閥,對(duì)循環(huán)水泵揚(yáng)程不產(chǎn)生影響。中~加器吱圖5低壓熱水供水總 管上設(shè)減壓閥水供水總管設(shè)減壓閥I進(jìn)行豎向分區(qū)(見圖5)。為了平衡高.低區(qū)回水管交匯點(diǎn)A處兩區(qū)的壓力,在高區(qū)回水管設(shè)置減壓閥I ,減去高區(qū)剩余壓力,該閥圖3干、立管循環(huán)支管減壓宜選用可調(diào)式減壓閥,便于調(diào)節(jié)水壓。另外,為達(dá)到(4)不循環(huán)方式。熱水供應(yīng)系統(tǒng)分為高、低兩高、低區(qū)回水管交匯點(diǎn)A處兩區(qū)的壓力平衡，也可區(qū),不設(shè)循環(huán)管道,沒有循環(huán)水泵。無論系統(tǒng)共用-一以按照?qǐng)D6方式在A點(diǎn)之前的低區(qū)回水干管上設(shè)套水加熱裝置或是分別設(shè)置獨(dú)立的兩套裝置,減壓置增壓泵,將減壓閥I的壓力損失補(bǔ)上,使A點(diǎn)高、閥設(shè)置都比較簡單,可與冷水系統(tǒng)設(shè)置方式相同。低兩區(qū)水壓平衡。該泵宜選擇變速泵便于調(diào)節(jié)需補(bǔ)2豎向分區(qū)減壓 閥設(shè)置在熱水循環(huán)管道上充的揚(yáng)程。熱水供應(yīng)系統(tǒng)豎向分區(qū)減壓閥設(shè)置在熱水循環(huán)管道上,并共用一套水加熱裝置和循環(huán)水泵。由于循環(huán)流量通過減壓閥產(chǎn)生了壓力損失,在計(jì)算循環(huán)水泵揚(yáng)程時(shí)應(yīng)增加這部份壓力,否則循環(huán)受阻影響.系統(tǒng)正常運(yùn)行,這正是本文需要著重討論的問題。這類熱水供應(yīng)系統(tǒng)分區(qū)循環(huán)方式有下列幾種:(1)熱水供應(yīng)系統(tǒng)分為高、低兩區(qū),分區(qū)減壓閥.設(shè)置在立管上(見圖4),共用一套加熱裝置和循環(huán)中國煤化工o^水泵,其揚(yáng)程計(jì)算應(yīng)考慮減壓閥產(chǎn)生的壓力損失。MHCN MH G0-8(2)熱水供應(yīng)系統(tǒng)分為高、低兩區(qū),在低區(qū)的熱圖6低區(qū)回水 管設(shè)增壓泵給水排水Vol.35 No.7 2009 91WV3減壓閥分區(qū)的循環(huán)水泵揚(yáng)程計(jì)算式中a一可 調(diào)式減壓閥的動(dòng)壓系數(shù)。集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)減壓閥分區(qū)的循環(huán)水泵揚(yáng)程比例式減壓閥的減壓比a宜≤3: 1,可 調(diào)式減計(jì)算,圖1~圖3的熱水供、回水系統(tǒng)循環(huán)流量不經(jīng)壓閥的閥前與閥后的最大壓差P.- P2≤0. 4 MPa.過減壓閥,其循環(huán)水泵揚(yáng)程按照《建筑給水排水設(shè)計(jì)β一般為0.7~0.9,p-般為0.6~0.7([2。規(guī)范》(GB 50015- -2003)中式5.5. 10計(jì)算。圖4~(3)減壓閥人口處靜水壓P。減壓閥人口處圖6的熱水供、回水系統(tǒng)循環(huán)流量需通過減壓閥,其靜水樂P和出口處靜水壓P2是在減壓閥關(guān)閉時(shí)循環(huán)水泵揚(yáng)程應(yīng)增加減壓閥的壓力損失,見式(1)。的壓力,當(dāng)閥后用水,減壓閥開啟,其進(jìn)、出口壓力將H,=(hp +h,)+(h;+hg)減小，表現(xiàn)為動(dòng)水壓。設(shè)置循環(huán)水泵的目的是為了式中H,-循環(huán)水泵 的揚(yáng)程,kPa;補(bǔ)償配水管網(wǎng)在用水低峰或不用水時(shí)管道向四周散h,-循環(huán)流量通過配水管路的水頭損失，失的熱量,保持循環(huán)流量在管網(wǎng)中循環(huán)流動(dòng),不斷向kPa;管網(wǎng)補(bǔ)充熱量,從而保證各配水點(diǎn)水溫。配水管網(wǎng)h,-循環(huán)流量通過回水管路的水頭損失，的熱損失只有設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量的3%~5%],得出的系統(tǒng)循環(huán)流量不大,水頭損失也不大,故循環(huán)水h;-加熱器的水頭損失,kPa;泵工作時(shí)減壓閥入口動(dòng)、靜水壓變化也不大。為hg-減壓閥的水頭 損失,kPa。了使循環(huán)水泵揚(yáng)程計(jì)算與減壓閥選型采用人口靜.(1)加熱器的水頭損失h;。 容積式水加熱器、水壓計(jì)算相匹配,以入口靜水壓P來計(jì)算減壓閥導(dǎo)流型容積式水加熱器、半容積式水加熱器和加熱.的壓力損失與采用入口動(dòng)水壓進(jìn)行計(jì)算誤差不水箱,因容器內(nèi)被加熱水的流速- -般較低(v$0.1大,并偏于安全。工程設(shè)計(jì)按式(2)計(jì)算是可行m/s),流程短,故水頭損失很小，在熱水系統(tǒng)循環(huán)水的,不會(huì)造成循環(huán)水泵揚(yáng)程不夠而使循環(huán)受阻，而泵揚(yáng)程計(jì)算中可忽略不計(jì)。對(duì)于快速式水加熱器且增大的揚(yáng)程有限,不會(huì)帶來其他的不利影響,但可(即熱式和半即熱式),被加熱水在其中流速較大，流使計(jì)算簡化。程也長,水頭損失應(yīng)以沿程和局部水頭損失之和計(jì)4循環(huán)水泵 殼體承受的工作壓力算。一般情況下,加熱器產(chǎn)品樣本給出了其水頭熱水供應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)水泵揚(yáng)程只需用于克服循損失,設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體情況選用。環(huán)管網(wǎng)總水頭損失,水泵揚(yáng)程很低。同時(shí)，循環(huán)水(2)減壓閥的水頭損失hg。熱水供應(yīng)系統(tǒng)和給泵和水加熱裝置一般都位于熱水系統(tǒng)的最低處，水系統(tǒng)一樣,按規(guī)范規(guī)定以靜壓要求進(jìn)行豎向分區(qū)循環(huán)水泵揚(yáng)程不大,但它所承受管網(wǎng)的靜水壓力卻并選擇減壓閥。循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí),減壓閥處于通水較高,尤其是高層建筑的熱水系統(tǒng)更為突出。因此，狀態(tài),hy值應(yīng)為減壓閥人口處靜水壓減去其出口處《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定,循環(huán)水泵殼體動(dòng)水壓，見式(2):承受的工作壓力不得小于其所承受的靜水壓力加水h,=P:-P3(2)泵揚(yáng)程。式中P----減壓閥閥前靜水壓，kPa; .(1)對(duì)于圖1所示系統(tǒng),高區(qū)循環(huán)水泵承受的減壓閥閥后動(dòng)水壓,kPa。靜水壓力是冷水箱最高水位與水泵之間的高程差;比例式減壓閥:低區(qū)循環(huán)水泵承受的靜水壓力是減壓閥后靜水壓力加上水泵與減壓閥之間的高程差。P:=BPz=些p.(3)(2)對(duì)于圖2、圖3所示系統(tǒng),循環(huán)水泵承受靜式中P2- -比例式減壓閥閥后靜水壓, kPa;水壓力的計(jì)算方法與圖1高區(qū)系統(tǒng)計(jì)算方法相同。a-減壓比;(3)對(duì)于圖4、圖5所示系統(tǒng),循環(huán)水泵承受靜h-比例式減壓閥的動(dòng)壓系數(shù)。水壓中國煤化工統(tǒng)計(jì)算方法相同?？烧{(diào)式減壓閥:CN MH G盾環(huán)水泵殼體所承Ps=βxP2(4)受的工作壓力可分別按高區(qū)和低區(qū)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)92 給水排水Vol.35 No.7 2009W算，比較兩種結(jié)果取其大值。高區(qū)系統(tǒng)循環(huán)水泵差，即水泵允許的最大吸上真空高度,m。殼體承受的工作壓力計(jì)算與圖I高區(qū)系統(tǒng)相同;H= 0(P3-h),即循環(huán)流量在減壓閥后動(dòng)壓低區(qū)系統(tǒng)除按圖1低區(qū)系統(tǒng)計(jì)算還需加上增壓泵P3作用下克服管道水頭損失后在回水管內(nèi)的最高揚(yáng)程。水位。計(jì)算此管道水頭損失,確定管道長度比較麻5倒循環(huán) 系統(tǒng)的循環(huán)水泵設(shè)置位置集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)T程具體情況,水加熱煩,最高水位與水頭損失互為函數(shù),需多次漸近計(jì)算，裝置高位設(shè)置構(gòu)成倒循環(huán)系統(tǒng)。如果系統(tǒng)不分采用ho代替這段管道水頭損失,計(jì)算明確,設(shè)計(jì)偏區(qū),冷水箱水位能夠確保循環(huán)水泵正壓進(jìn)水,靠近于安全，可以采用循環(huán)水泵揚(yáng)程計(jì)算的數(shù)據(jù)，一-舉兩水加熱裝置處的循環(huán)水泵可以不考慮其汽蝕余量得[3]:對(duì)水泵安裝位置的影響。如果熱水供應(yīng)系統(tǒng)采用z.-元(H。-H,-H,)-Sh - (0.4~0.6) (6)減壓閥分區(qū)(見圖7),循環(huán)回水不能保證循環(huán)水泵正壓進(jìn)水，需要根據(jù)循環(huán)水泵的汽蝕余量核定其式中z,-水 泵軸中心或基準(zhǔn)面與最低吸水位(回安裝位置,否則將不能正常吸水而影響循環(huán)水泵水的最高水位)的高差,m;運(yùn)行。Hg-循環(huán)水泵安裝處的大氣壓,kPa;冷水箱H,- -- 設(shè)計(jì)最高水溫的飽和蒸汽壓力, kPa; .H.---吸水管的沿程與局部水頭損失之和，加熱器kPa,計(jì)算時(shí)吸水管長度按循環(huán)水泵人口至減壓閥標(biāo)高為橫坐標(biāo)的回水管長度;Oh-水泵樣本中給出的水泵汽蝕余量空NPSH,m。計(jì)算結(jié)果如Z.> H2 ,循環(huán)水泵設(shè)計(jì)安裝高度可行;如果Z,