集中熱水供應系統減壓閥分區的循環(huán)水泵設計問(wèn)題

集中熱水供應系統減壓閥分區的循環(huán)水泵設計問(wèn)題方汝清王瑞陳銀環(huán)(四川省建筑設計院,成都610017)摘要高層建筑集中熱水供應設置減壓閥分區并有強制循環(huán)回水系統時(shí),減壓閥設置位置對循環(huán)工況影響很大。對循環(huán)水泵揚程計算、水泵殼體承受工作壓力的靜水壓作用、倒循環(huán)系統的水泵與汽蝕余量關(guān)系等問(wèn)題進(jìn)行分析,提出計算公式和解決辦法,供設計人員結合具體工程參考使用。關(guān)鍵詞集中熱水供應 減壓閥分區 循環(huán)工況 循環(huán)水 泵0引言程不同情況對減壓閥選型提出使用溫度要求。高層建筑熱水供應需要采取豎向分區供水方式1豎向分 區減壓閥不在熱水循環(huán)管道上來(lái)解決系統管網(wǎng)壓力過(guò)大問(wèn)題,工程中常用水箱或熱水循環(huán)方式從系統管網(wǎng)布置來(lái)劃分有干管循減壓閥來(lái)達到此目的，分區范圍與給水系統基本一環(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;如果熱水系統豎向分區減壓閥設置在冷水管供應設置減壓閥分區并有強制循環(huán)回水系統時(shí)，減道或不在熱水循環(huán)管道上,循環(huán)流量不通過(guò)減壓閥，壓閥設置位置對循環(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程計算等與不分區熱水揚程需增加減壓閥帶來(lái)的壓力損失、水泵殼體承受系統相同。這些熱水循環(huán)系統有下列幾種:的T.作壓力應考慮靜水壓的作用、倒循環(huán)系統的水(1)豎向分區減壓閥設置在冷水管上。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(wèn)題應系統分為高、低兩區,每區有獨立的水加熱裝置和設計時(shí)應高度重視,否則將造成循環(huán)受阻、循環(huán)短路循環(huán)水泵,見(jiàn)圖1。在低區的冷水管.上設置減壓閥，以減小低區熱水供應系統的水壓,高、低兩區構成和循環(huán)水泵受損等故障。當分區減壓閥設置在熱水管道上時(shí)，應注意減完全獨立的兩個(gè)系統,循環(huán)系統各自獨立,互不干壓閥零部件中橡膠制品的耐溫性能。無(wú)論是比例式擾,循環(huán)流量不通過(guò)減壓閥,對循環(huán)水泵揚程不產(chǎn)生減壓閥或可調式減壓閥,其密封部件及可調式減壓影響。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,如果系統故障、溫度自控失靈,水溫可能會(huì )高達100C。普通橡膠制品在高溫熱水下工作,持續一段時(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,對于系統運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,對于熱水管道則應圖1分區減壓閥設在冷水管采用符合《110C以下熱水輸送管橡膠密封圈材料(2)干管循環(huán)方式。熱水供應系統采用干管循規范》(HG/T 3097)(代替GB 10709)的橡膠。據材環(huán)方式,見(jiàn)圖2系統分 為高低兩區,共用一套水料手冊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減壓閥達120C,氟橡膠可耐溫260C,設計人員應根據工或C N M H G均不通過(guò)減壓閥,對90給水排水 Vol.35 No.7 2009W冷水箱凹口白灤陽(yáng)王門(mén)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 閥分區圖4立管上設減壓閥分區循環(huán)水泵揚程不產(chǎn)生影響。(3)千、 立管循環(huán)方式。熱水供應系統分為高、低兩區,采用干、立管循環(huán)方式,見(jiàn)圖3。系統設-套加熱器和循環(huán)水泵，由于減壓閥設置在支管上,循環(huán)流量不通過(guò)減壓閥,對循環(huán)水泵揚程不產(chǎn)生影響。中~加器吱圖5低壓熱水供水總 管上設減壓閥水供水總管設減壓閥I進(jìn)行豎向分區(見(jiàn)圖5)。為了平衡高.低區回水管交匯點(diǎn)A處兩區的壓力,在高區回水管設置減壓閥I ,減去高區剩余壓力,該閥圖3干、立管循環(huán)支管減壓宜選用可調式減壓閥,便于調節水壓。另外,為達到(4)不循環(huán)方式。熱水供應系統分為高、低兩高、低區回水管交匯點(diǎn)A處兩區的壓力平衡，也可區,不設循環(huán)管道,沒(méi)有循環(huán)水泵。無(wú)論系統共用-一以按照圖6方式在A(yíng)點(diǎn)之前的低區回水干管上設套水加熱裝置或是分別設置獨立的兩套裝置,減壓置增壓泵,將減壓閥I的壓力損失補上,使A點(diǎn)高、閥設置都比較簡(jiǎn)單,可與冷水系統設置方式相同。低兩區水壓平衡。該泵宜選擇變速泵便于調節需補2豎向分區減壓 閥設置在熱水循環(huán)管道上充的揚程。熱水供應系統豎向分區減壓閥設置在熱水循環(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(guò)減壓閥產(chǎn)生了壓力損失,在計算循環(huán)水泵揚程時(shí)應增加這部份壓力,否則循環(huán)受阻影響.系統正常運行,這正是本文需要著(zhù)重討論的問(wèn)題。這類(lèi)熱水供應系統分區循環(huán)方式有下列幾種:(1)熱水供應系統分為高、低兩區,分區減壓閥.設置在立管上(見(jiàn)圖4),共用一套加熱裝置和循環(huán)中國煤化工o^水泵,其揚程計算應考慮減壓閥產(chǎn)生的壓力損失。MHCN MH G0-8(2)熱水供應系統分為高、低兩區,在低區的熱圖6低區回水 管設增壓泵給水排水Vol.35 No.7 2009 91WV3減壓閥分區的循環(huán)水泵揚程計算式中a一可 調式減壓閥的動(dòng)壓系數。集中熱水供應系統減壓閥分區的循環(huán)水泵揚程比例式減壓閥的減壓比a宜≤3: 1,可 調式減計算,圖1~圖3的熱水供、回水系統循環(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(guò)減壓閥,其循環(huán)水泵揚程按照《建筑給水排水設計β一般為0.7~0.9,p-般為0.6~0.7([2。規范》(GB 50015- -2003)中式5.5. 10計算。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、回水系統循環(huán)流量需通過(guò)減壓閥,其靜水樂(lè )P和出口處靜水壓P2是在減壓閥關(guān)閉時(shí)循環(huán)水泵揚程應增加減壓閥的壓力損失,見(jiàn)式(1)。的壓力,當閥后用水,減壓閥開(kāi)啟,其進(jìn)、出口壓力將H,=(hp +h,)+(h;+hg)減小，表現為動(dòng)水壓。設置循環(huán)水泵的目的是為了式中H,-循環(huán)水泵 的揚程,kPa;補償配水管網(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(guò)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(guò)回水管路的水頭損失，的熱損失只有設計小時(shí)耗熱量的3%~5%],得出的系統循環(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)水泵揚程計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、水壓計算相匹配,以入口靜水壓P來(lái)計算減壓閥導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)行計算誤差不水箱,因容器內被加熱水的流速- -般較低(v$0.1大,并偏于安全。工程設計按式(2)計算是可行m/s),流程短,故水頭損失很小，在熱水系統循環(huán)水的,不會(huì )造成循環(huán)水泵揚程不夠而使循環(huán)受阻，而泵揚程計算中可忽略不計。對于快速式水加熱器且增大的揚程有限,不會(huì )帶來(lái)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，流使計算簡(jiǎn)化。程也長(cháng),水頭損失應以沿程和局部水頭損失之和計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系統循環(huán)水泵揚程只需用于克服循損失,設計人員可以根據具體情況選用。環(huán)管網(wǎng)總水頭損失,水泵揚程很低。同時(shí)，循環(huán)水(2)減壓閥的水頭損失hg。熱水供應系統和給泵和水加熱裝置一般都位于熱水系統的最低處，水系統一樣,按規范規定以靜壓要求進(jìn)行豎向分區循環(huán)水泵揚程不大,但它所承受管網(wǎng)的靜水壓力卻并選擇減壓閥。循環(huán)水泵運行時(shí),減壓閥處于通水較高,尤其是高層建筑的熱水系統更為突出。因此，狀態(tài),hy值應為減壓閥人口處靜水壓減去其出口處《建筑給水排水設計規范》明確規定,循環(huán)水泵殼體動(dòng)水壓，見(jiàn)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)泵揚程。式中P----減壓閥閥前靜水壓，kPa; .(1)對于圖1所示系統,高區循環(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)對于圖2、圖3所示系統,循環(huán)水泵承受靜式中P2- -比例式減壓閥閥后靜水壓, kPa;水壓力的計算方法與圖1高區系統計算方法相同。a-減壓比;(3)對于圖4、圖5所示系統,循環(huán)水泵承受靜h-比例式減壓閥的動(dòng)壓系數。水壓中國煤化工統計算方法相同?？烧{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和低區系統進(jìn)行計92 給水排水Vol.35 No.7 2009W算，比較兩種結果取其大值。高區系統循環(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算與圖I高區系統相同;H= 0(P3-h),即循環(huán)流量在減壓閥后動(dòng)壓低區系統除按圖1低區系統計算還需加上增壓泵P3作用下克服管道水頭損失后在回水管內的最高揚程。水位。計算此管道水頭損失,確定管道長(cháng)度比較麻5倒循環(huán) 系統的循環(huán)水泵設置位置集中熱水供應系統根據T程具體情況,水加熱煩,最高水位與水頭損失互為函數,需多次漸近計算，裝置高位設置構成倒循環(huán)系統。如果系統不分采用ho代替這段管道水頭損失,計算明確,設計偏區,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)水泵揚程計算的數據，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]:對水泵安裝位置的影響。如果熱水供應系統采用z.-元(H。-H,-H,)-Sh - (0.4~0.6) (6)減壓閥分區(見(jiàn)圖7),循環(huán)回水不能保證循環(huán)水泵正壓進(jìn)水，需要根據循環(huán)水泵的汽蝕余量核定其式中z,-水 泵軸中心或基準面與最低吸水位(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;運行。Hg-循環(huán)水泵安裝處的大氣壓,kPa;冷水箱H,- -- 設計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,計算時(shí)吸水管長(cháng)度按循環(huán)水泵人口至減壓閥標高為橫坐標的回水管長(cháng)度;Oh-水泵樣本中給出的水泵汽蝕余量空NPSH,m。計算結果如Z.> H2 ,循環(huán)水泵設計安裝高度可行;如果Z,