從被動(dòng)式途徑探討解決一辦公樓供暖系統(tǒng)中的氣塞問題*

劉誠(chéng)鵬 萬溧 王文雅 吳敏 桑擁拉姆

（西藏自治區(qū)能源研究示范中心，西藏 拉薩 850000）

0 引言

當(dāng)供暖系統(tǒng)處于承壓運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，在向系統(tǒng)補(bǔ)液的過程中會(huì)攜帶部分空氣，或系統(tǒng)不嚴(yán)密處的空氣滲入，以及傳熱介質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)吸熱、放熱過程的熱脹冷縮等因素影響，就會(huì)使得系統(tǒng)中的氣體累積而產(chǎn)生氣塞現(xiàn)象，一旦氣塞問題產(chǎn)生，就會(huì)影響整個(gè)供暖系統(tǒng)的正常循環(huán)和運(yùn)行，所以解決好系統(tǒng)氣塞問題是保障供暖系統(tǒng)有效運(yùn)行的前提，常見解決氣塞的方法是規(guī)范施工以防止造成水力失調(diào)而形成氣塞，減少系統(tǒng)的補(bǔ)液次數(shù)以減少氣體進(jìn)入系統(tǒng)等方式解決氣塞問題，傳統(tǒng)解決氣塞問題的方法相對(duì)主動(dòng)，需要人為的協(xié)作與操控，文章從相對(duì)被動(dòng)的途徑來探討解決一辦公樓供暖系統(tǒng)中的氣塞問題。

1 供暖系統(tǒng)氣塞現(xiàn)象的產(chǎn)生及影響

1.1 氣塞的產(chǎn)生

供暖系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于不嚴(yán)密處的空氣滲入及系統(tǒng)補(bǔ)水的過程中有部分空氣跟隨進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)［1］；且傳熱介質(zhì)在系統(tǒng)中運(yùn)行還會(huì)有一個(gè)吸熱、放熱的過程會(huì)形成熱脹冷縮及傳熱介質(zhì)汽化現(xiàn)象也會(huì)產(chǎn)生部分氣體；除此之外，液體傳熱介質(zhì)中的氣體溶解度隨著傳熱介質(zhì)溫度升高而降低（如圖1 所示），也會(huì)排出部分氣體［2］，所產(chǎn)生的這些氣體在系統(tǒng)中運(yùn)行又得不到及時(shí)有效的排出，隨著時(shí)間的推移氣體會(huì)越積越多，從而阻斷了傳熱介質(zhì)在系統(tǒng)中的循環(huán)流動(dòng)，以此造成氣塞現(xiàn)象。

圖1 水中空氣溶解度的變化曲線

1.2 氣塞的影響

由于氣塞阻斷了傳熱介質(zhì)在系統(tǒng)中的循環(huán)，如集熱端系統(tǒng)氣塞，會(huì)使得系統(tǒng)集熱端不能有效集熱，造成集熱器空曬現(xiàn)象，導(dǎo)致集熱器有效使用壽命縮短；當(dāng)放熱端系統(tǒng)氣塞，如氣塞聚集在散熱器中［3］，將減少散熱面積，會(huì)使得放熱端熱量不能有效排除，直接影響供暖效果，間接地也會(huì)導(dǎo)致集熱端熱量不能有效傳導(dǎo)出來，從而影響供暖效率。另外，由于系統(tǒng)中集氣量的增多，集氣中所含的氧氣也更容易造成供暖系統(tǒng)管道的氧化腐蝕，不僅如此，循環(huán)介質(zhì)中所攜帶的氣體也會(huì)在遇到阻礙、碰撞時(shí)可能發(fā)生突然潰滅［4］，潰滅所產(chǎn)生的的沖擊力對(duì)閥門閥座、流量計(jì)的設(shè)備都會(huì)造成損傷破壞，從而影響設(shè)備使用壽命。

特別是在高寒高海拔地區(qū)，為解決太陽能供暖系統(tǒng)的防凍問題，讓系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全供暖的效果，一般還會(huì)將供暖系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，室外一次網(wǎng)采用凝固點(diǎn)低的化學(xué)試劑作為傳熱介質(zhì)，室內(nèi)二次網(wǎng)采用安全無害的水作為傳熱介質(zhì)，系統(tǒng)均采用承壓密閉運(yùn)行設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)集熱端、供熱端都存在氣塞的風(fēng)險(xiǎn)，無論系統(tǒng)哪里發(fā)生氣塞問題，都會(huì)直接影響供暖效果。

由此可見，氣塞現(xiàn)象會(huì)直接影響整個(gè)供暖系統(tǒng)的供暖效果，解決供暖系統(tǒng)氣塞問題對(duì)提高供暖系統(tǒng)效益的提升是至關(guān)重要的。

2 解決供暖系統(tǒng)中氣塞問題的辦法

根據(jù)查閱相關(guān)資料，在以往供暖工程中遇到氣塞問題時(shí)常見的解決辦法有：加強(qiáng)系統(tǒng)濕保護(hù)管理、控制系統(tǒng)失水、適當(dāng)提高運(yùn)行壓力［2］，以減少由于干線反復(fù)沖水造成的游離狀態(tài)的空氣進(jìn)入管網(wǎng)系統(tǒng)及很少；減少系統(tǒng)補(bǔ)水量、杜絕系統(tǒng)負(fù)壓的產(chǎn)生［1］，以減少跑、冒、滴、漏現(xiàn)象及倒空現(xiàn)象的產(chǎn)生使得空氣進(jìn)入系統(tǒng)。此前解決氣塞的方法過于主動(dòng)，均需要專業(yè)人員去操作，且有些氣塞問題出現(xiàn)的情況無可避免，文章從相對(duì)被動(dòng)的方向去探討解決氣塞問題的途徑。

2.1 合理安裝排氣閥

排氣閥的作用是當(dāng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的氣體壓力大于系統(tǒng)壓力的時(shí)候，浮筒便會(huì)下落帶動(dòng)閥桿向下運(yùn)動(dòng)，閥口打開，氣體不斷排出。當(dāng)氣體壓力低于系統(tǒng)壓力時(shí)，浮筒上升帶動(dòng)閥桿向上運(yùn)動(dòng)，閥口關(guān)閉，以此循環(huán)來排除系統(tǒng)中積存的氣體。

在供暖系統(tǒng)中自動(dòng)排氣閥都會(huì)使用到，但是排氣閥安裝的位置卻是至關(guān)重要，如若排氣閥安裝不當(dāng)，也起不到有效排氣的作用。如在水平雙管式供暖系統(tǒng)中我們注意到，排氣閥最適宜的安裝位置宜選擇安裝在供暖支路主管道供水末端以及回水末端（如圖2所示），如若排氣閥安裝在系統(tǒng)供水始端時(shí)，由于系統(tǒng)供水壓力較大，易導(dǎo)致系統(tǒng)中積存氣體在系統(tǒng)壓力作用下擠壓快速流動(dòng)而不能達(dá)到排氣目的，另外排氣閥的安裝位置不能選擇安裝在供暖管道彎頭處［5］，不然在流體轉(zhuǎn)彎時(shí)容易形成渦流效應(yīng)，系統(tǒng)所挾帶的氣體在渦流作用下也不能達(dá)到排氣的目的，最終氣體還是會(huì)在暖氣片等部位聚集形成氣塞。

圖2 排氣閥在水平雙管式供暖系統(tǒng)中較為適宜的安裝位置

2.2 在供暖管道上端安裝集氣罐

供暖介質(zhì)在系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí),由于熱量的散失會(huì)產(chǎn)生部分水汽,傳熱介質(zhì)的熱脹冷縮也是無可避免的，當(dāng)系統(tǒng)傳熱介質(zhì)溫度升高時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部壓強(qiáng)上升，傳熱介質(zhì)溫度降低后系統(tǒng)內(nèi)部壓強(qiáng)降低，由此也容易造成系統(tǒng)運(yùn)行壓差不穩(wěn)定，所產(chǎn)生這些氣體不能及時(shí)排除、壓差變化不能得到有效處理，最終也將破壞供暖系統(tǒng)循環(huán)，導(dǎo)致系統(tǒng)氣塞形成。由于熱氣總是向上走的,所以在管路高端位置設(shè)置集氣罐，將系統(tǒng)中產(chǎn)生的集氣收集起來并及時(shí)的排放，以維護(hù)系統(tǒng)壓力平衡，防止系統(tǒng)壓力不均而造成氣塞。

2.3 隨供暖系統(tǒng)管道延伸其管徑逐漸減小

在供暖系統(tǒng)中，隨著管道的延伸，每經(jīng)過一塊暖氣片時(shí)系統(tǒng)支管道中的傳熱介質(zhì)即會(huì)被分流一部分，以導(dǎo)致系統(tǒng)管道的流量逐漸減小，當(dāng)系統(tǒng)支管道的管徑從一而終都相同時(shí)，而管道中傳熱介質(zhì)的流量卻逐漸減小，也容易導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行壓差變化，最終在系統(tǒng)中形成氣塞。由此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可考慮到系統(tǒng)中暖氣片分流形成流量變化的影響，將系統(tǒng)供水主管道及系統(tǒng)支管道設(shè)計(jì)為管徑逐漸減小的模式（如圖3 所示），以此在系統(tǒng)流量減小時(shí)管徑相應(yīng)減小，由此亦可減小系統(tǒng)形成氣塞的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 管徑逐漸減小的雙管式供暖系統(tǒng)圖

2.4 采用半開啟式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在此辦公樓供暖系統(tǒng)中，其采用承壓封閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)（如圖4 所示），用壓差來控制系統(tǒng)的急停以達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的作用，但此系統(tǒng)所純?cè)诘谋锥嗽谶\(yùn)行使用中也顯而易見，系統(tǒng)處于承壓運(yùn)行狀態(tài)時(shí)會(huì)使得系統(tǒng)中所形成的的氣體無法得到有效排放，從而也加劇了給系統(tǒng)造成氣塞的隱患。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)更建議采用半開啟式系統(tǒng)設(shè)計(jì)（如圖5所示）。如此可達(dá)到的目的是系統(tǒng)傳熱介質(zhì)在系統(tǒng)中循環(huán)經(jīng)過回流保溫箱時(shí)，傳熱介質(zhì)中所攜帶的氣體即可在回流保溫箱處排除，不會(huì)繼續(xù)在系統(tǒng)中循環(huán)累積而最終導(dǎo)致在系統(tǒng)頂端或者管道轉(zhuǎn)彎處形成氣塞；而且系統(tǒng)如此循環(huán)也無需補(bǔ)液泵的使用，減少了電能消耗；除此之外，在遇到停電等情況急停時(shí)，也可使系統(tǒng)中的傳熱介質(zhì)在重力作用下自動(dòng)回流至保溫水箱，以防止傳熱介質(zhì)在系統(tǒng)停止循環(huán)后停留在集熱器中悶曬［6］而損壞集熱器或造成集熱器壽命縮短。

圖4 承壓封閉式供暖系統(tǒng)

圖5 半開啟式供暖系統(tǒng)

3 結(jié)論

供暖系統(tǒng)中的氣塞問題是非常常見的，如果不能有效解決氣塞問題，對(duì)供暖效果所造成的影響卻是非常直接的，解決氣塞問題需要涉及供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工以及調(diào)試運(yùn)維等方方面面，也需要專業(yè)技術(shù)人員的有效運(yùn)維，本文從相對(duì)被動(dòng)的幾個(gè)方面對(duì)一辦公樓供暖系統(tǒng)的氣塞問題進(jìn)行了探討，以提出了幾條有效解決供暖系統(tǒng)氣塞問題的建議。