壓差控制閥在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中的問題分析

劉　偉　劉　強(qiáng)

摘要:本文對(duì)壓差控制閥在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中的3個(gè)應(yīng)用方案進(jìn)行了分析,給出了各方案的選擇原則,并指出分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí),自然作用壓頭可以不予考慮,戶內(nèi)和戶外系統(tǒng)應(yīng)采用異程式。

關(guān)鍵詞:壓差控制閥;分戶熱計(jì)量;雙管供暖系統(tǒng)

在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中,為充分利用家用電器、燈光和人體等自由熱量,通常是在每一組散熱器上安裝預(yù)設(shè)定型溫控閥,因此整個(gè)系統(tǒng)是變流量運(yùn)行,作用在溫控閥上的壓差隨著流量的改變而發(fā)生變化。當(dāng)其實(shí)際壓差較大溫控閥就可能產(chǎn)生噪音,尤其是在房間熱負(fù)荷較小時(shí),溫控閥會(huì)頻繁開關(guān),產(chǎn)生振蕩。振蕩除引起不必要的磨損外,還導(dǎo)致回水溫度升高,并影響系統(tǒng)中的其它溫控閥,因此在一個(gè)設(shè)計(jì)良好的分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中,一方面應(yīng)使用系統(tǒng)中每個(gè)溫控閥的熱權(quán)度總是大于等于1,另一方面溫控閥上所隨的實(shí)際壓差還應(yīng)該保持在它的允許范圍內(nèi)[1]。

1 方案分析

方案1:壓差控制閥僅設(shè)在建筑物的供暖引入口

由于是雙管系統(tǒng),因此以戶為單位,供暖系統(tǒng)內(nèi)各戶之間是并聯(lián)關(guān)系。每一用戶戶引入口作用壓差ΔPS可以由下式計(jì)算:

ΔPS =ΔP1 +ΔP2-ΔP3 (1)

式中:ΔP1——建筑物供暖引入口壓差控制閥控制壓差;

ΔP2——所計(jì)算用戶隨的自然作用壓頭;

ΔP3——從供暖引入口壓差控制閥的壓差控制點(diǎn)到所計(jì)算用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失。

式中各參數(shù)的討論

a.建筑物供暖引入口壓差控制閥控制壓差ΔP1在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,ΔP1是定值,它取決于設(shè)計(jì)工況下,供暖系統(tǒng)最不利環(huán)路中,從供暖引入口壓差控制點(diǎn)到最末端用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失△P'3,最末端用戶戶內(nèi)系統(tǒng)的總阻力損失△P's以及最末端用戶所隨的自然作用壓頭△P'2。

根據(jù)式(1)有:

△P1=△P'3+△P's-△P'2 (2)

b. 用戶所隨的自然作用壓頭ΔP2。ΔP2取決于用戶所處的樓層以及供回水立管中供回水溫度[2]。在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,ΔP2是一個(gè)不斷變化的量,因此在設(shè)計(jì)工況下,根據(jù)式(1)計(jì)算戶引入口作用壓差ΔPS時(shí),其自然作用壓頭ΔP2應(yīng)取最小值。因?yàn)槿绻≈递^大,那么根據(jù)式(1)所計(jì)算的戶引入口作用壓差ΔPS就較大,在根據(jù)ΔPS設(shè)計(jì)戶內(nèi)系統(tǒng)時(shí),其管道和溫控閥的阻力損失就可能較大,當(dāng)實(shí)際的自然作用壓頭ΔP2小于所選定值時(shí),戶引入口作用壓差ΔPS就會(huì)低于設(shè)計(jì)值,導(dǎo)致溫控閥上的實(shí)際壓差小于設(shè)計(jì)值,此時(shí),溫控閥即使全開,散熱器所提供的熱量仍不足以維持設(shè)計(jì)室溫,所以在設(shè)計(jì)工況下,自然作用壓頭ΔP2應(yīng)取最小值。這樣,在實(shí)際運(yùn)行時(shí),自然作用壓頭ΔP2總是大于等于最小值,因此能保證溫控閥的熱權(quán)度總是大于等于1,房間溫度總是能達(dá)到設(shè)計(jì)值。不過,由于自然作用壓頭ΔP2的影響因素較多,要確定每一用戶的最小值通常都很困難,因此為便于設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)工況下計(jì)算戶引入口作用壓差ΔPS時(shí),自然作用壓頭ΔP2可以不考慮。

c.從供暖引入口壓差控制閥的壓差控制點(diǎn)到所計(jì)算用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失ΔP3。在變流量系統(tǒng)中,供回水管路的阻力損失ΔP3是一變量,它取決于管路中的流量以及管路的長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)工況下,其值最大,當(dāng)管路中的流量趨近于零時(shí),ΔP3也趨近于零[1]。同一供暖系統(tǒng)當(dāng)采用同程式時(shí),其ΔP3一般比采用異程式更大[2],因此根據(jù)式(1)可知;各用戶由ΔP3所引起的ΔPS波動(dòng),同程式比率經(jīng)異程式系統(tǒng)更大,由此可見,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇異程式系統(tǒng)。

d.戶引入口作用壓差ΔPS。對(duì)于雙管系統(tǒng),在散熱器熱負(fù)荷一定的情況下,當(dāng)戶引入口作用壓差ΔPS大于設(shè)計(jì)值時(shí),由于散熱器上溫控閥的調(diào)節(jié)作用,戶內(nèi)系統(tǒng)各管段的流量會(huì)保持不變[1],因此各管段的阻力損失也不變,戶引入口作用壓差ΔPS的增加值會(huì)等量地作用在戶內(nèi)系統(tǒng)每一個(gè)溫控閥上。由此可見,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),只要保證運(yùn)行過程中,戶引入口作用壓差ΔPS總是大于等于設(shè)計(jì)工況下戶內(nèi)系統(tǒng)總阻力損失,就可以保證在任何情況下,溫控閥上的實(shí)際壓差總是大于等于設(shè)計(jì)工況下的設(shè)計(jì)值,因此溫控閥的熱權(quán)度總是大于等于1,用戶隨時(shí)能獲得設(shè)計(jì)所要求的室溫。那么應(yīng)如何設(shè)計(jì)才能使戶引入口作用壓差ΔPS總是大于等于設(shè)計(jì)工況下戶內(nèi)系統(tǒng)總阻力損失呢?

根據(jù)前面的分析可知:在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),自然作用壓頭可以不考慮,管路的阻力損失ΔP3為最大。而在實(shí)際運(yùn)行過程中,由于存在自然作用壓頭,管路的阻力損失ΔP3又較小,故根據(jù)式(1)可知:運(yùn)行過程中,戶引入口作用壓差總是大于等于設(shè)計(jì)工況下的戶引入口作用壓差,因此在設(shè)計(jì)工況下,只要使戶引入口作用壓差大于等于戶內(nèi)系統(tǒng)的總阻力損失,那么運(yùn)行過程中,戶引入口作用壓差就總是大于等于設(shè)計(jì)工況下戶內(nèi)系統(tǒng)的總阻力損失。而這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí),可以很容易做到。

方案2:在每組共用立管上設(shè)壓差控制閥。本方案只適應(yīng)于供下回式雙管系統(tǒng)。參照前面對(duì)式(1)各參數(shù)的分析,方案2在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí),其自然作用壓頭同樣可以不考慮,因此壓差控制閥的控制壓差ΔP1等于共用立管上最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的阻力損失(△P'3+△P's),其中為△P'3為立管上壓差控制點(diǎn)到戶引入口之間供回水管路的阻力損失,另外,為保證共用立管上各用戶在運(yùn)行過程中戶引入口作用壓差ΔPS不超過30kPa,ΔP1同樣應(yīng)小于等于30-gHρh-ρg)/1000 kPa,當(dāng)ΔP1大于該值時(shí),就不應(yīng)采用方案2。

方案3:在每戶引入口設(shè)壓差控制閥。對(duì)于大型的供暖系統(tǒng),當(dāng)無(wú)法采用方案1和2時(shí),就應(yīng)采用本方案。其壓差控制閥的控制壓差ΔP1等于戶內(nèi)系統(tǒng)最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失,其中包括戶用熱表和鎖閉調(diào)節(jié)閥的阻力,ΔP1應(yīng)小于等于30kPa[3～4]。此時(shí),各共用立管上只需設(shè)截止閥或閘閥,起關(guān)閉作用。

在本方案中,由于壓差控制閥的調(diào)節(jié)作用,在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,自然作用壓頭和系統(tǒng)流量的變化,不會(huì)對(duì)戶內(nèi)系統(tǒng)溫控閥的工作產(chǎn)生影響。不過,為了在運(yùn)行過程中保證壓差控制閥的正常工作,其資用壓差應(yīng)始終大于等于其設(shè)計(jì)壓差。壓差控制閥的設(shè)計(jì)壓差應(yīng)等于設(shè)計(jì)工況下其本身的阻力與其控制壓差之和,因此在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行戶外共用立管和供回水干管的水力計(jì)算時(shí),自然作用壓頭可作為安全裕量,不予考慮。因?yàn)槿绻紤]自然作用壓頭,一方面會(huì)使水力計(jì)算更復(fù)雜,另一方面自然作用壓頭不恰當(dāng)?shù)娜≈?會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行過程中,壓差控制閥的資用壓差小于其設(shè)計(jì)壓差,有可能導(dǎo)致壓差控制閥即使全開,通過的流量也不能滿足用戶要求。另外在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的是:供暖系統(tǒng)中所使用的壓差控制閥一般都有最大工作壓差限制,當(dāng)作用在閥上的實(shí)際壓差超過其最大工作壓差時(shí),閥就會(huì)被壓壞,因此在使用方案2和3時(shí),如果運(yùn)行過程中,室外管網(wǎng)在供暖引入口的資用壓差會(huì)超過供暖系統(tǒng)中所使用壓差控制閥的最大工作壓差時(shí),就必須在供暖引入口設(shè)其它型號(hào)的壓差控制閥,控制整個(gè)供暖系統(tǒng)的壓差。此時(shí),該壓差控制閥的控制壓差應(yīng)等于供暖系統(tǒng)最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失。戶內(nèi)和戶外系統(tǒng)形式。對(duì)于戶內(nèi)系統(tǒng),根據(jù)前面對(duì)供回水管路阻力損失ΔP3分析的相同理由,為減少運(yùn)行過程中,溫控閥作用壓差的波動(dòng)范圍,應(yīng)選擇異程式系統(tǒng)。對(duì)于方案2和3的戶外系統(tǒng),也建議采用異程式系統(tǒng)。因?yàn)橥还┡到y(tǒng),當(dāng)采用異程式時(shí),其系統(tǒng)的總阻力損失一般要比采用同程式更小[2]。這樣,可以減小供暖系統(tǒng)引入口所需要的資用壓頭。

2 結(jié)論

分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí),其自然作用壓頭可以不考慮,戶內(nèi)和戶外系統(tǒng)應(yīng)采用異程式。選用方案1時(shí),其壓差控制閥的控制壓差ΔP1應(yīng)等于供暖系統(tǒng)最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失(△P'3+△P's),并且ΔP1應(yīng)小于等于30-gHρh-ρg)/1000 kPa。選用方案2時(shí),其壓差控制閥的控制壓差ΔP1應(yīng)等于立管上最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失(△P'3+△P's),并且ΔP1也應(yīng)小于等于30-gHρh-ρg)/1000 kPa。

方案3適應(yīng)于大型供暖系統(tǒng),其壓差控制閥的控制壓差ΔP1應(yīng)等于戶內(nèi)系統(tǒng)最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失,并且包括戶用熱表和鎖閉調(diào)節(jié)閥的阻力,ΔP1應(yīng)小于等于30kPa。

參考文獻(xiàn)

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