某住宅項目位于北京市朝陽區(qū)，于2007年進行設(shè)計，2010年底用戶入住。該項目有三棟住宅樓，建筑層數(shù)6至28層不等，層高2.8m，另有一棟二層的配套商業(yè)，總供熱面積為48209m2。采暖熱源由設(shè)在2#樓地下三層的換熱站提供；一次側(cè)為市政熱水，設(shè)計供回水溫度為125/65℃，二次側(cè)設(shè)計供回水溫度為85/60℃，總設(shè)計熱負(fù)荷為1588.15kW；采暖系統(tǒng)分為高、低兩個區(qū)，其中1~18層為低區(qū)，19～28層為高區(qū)；戶內(nèi)為埋地下供回雙管并聯(lián)式采暖系統(tǒng)。該項目三棟住宅樓共718戶，樓內(nèi)供暖時間為11月9日。供暖最初幾日，系統(tǒng)運行基本正常，但隨著入住用戶的逐漸增多（住戶辦理入住后通暖），樓內(nèi)出現(xiàn)了很多戶內(nèi)暖氣不熱的現(xiàn)象，尤以高區(qū)上部25～28層、低區(qū)上部15～18層為甚，戶內(nèi)暖氣片冰涼，居民意見很大。 筆者應(yīng)邀會同建設(shè)方、物業(yè)等部門對該工程進行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)了一些問題，現(xiàn)加以整理以供參考。
一、建筑熱力入口閥門的設(shè)置
本工程熱力入口設(shè)在各樓地下一層，對于熱力入口的做法，設(shè)計引用了《新建集中供暖住宅分戶熱計量設(shè)計和施工試用圖集》（京01SSB1）中B03頁的做法（詳見圖二），施工時也嚴(yán)格按照此圖安裝了熱量表、自力式壓差控制閥等配件。但現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn)，除1#樓1號入口處樓前供、回水壓差（6′號壓力表處，下同）達8mH2O，系統(tǒng)運行基本正常外，其余兩個樓三個入口處樓前供、回水壓差只有1～5mH2O，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，末端虧水嚴(yán)重，系統(tǒng)最上部三層進戶前熱量表流量甚至顯示為“0”。
實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，熱力入口處供水管上裝設(shè)的是自力式壓差調(diào)節(jié)閥，其全開狀態(tài)的壓力損失范圍為30~50kPa。若以自力式壓差調(diào)節(jié)閥壓差30kPa，樓前供、回水壓差5mH2O計，系統(tǒng)提供的資用壓力僅為5-3=2mH2O，遠(yuǎn)未達到設(shè)計壓差5.9mH2O的要求；又由壓力損失、管道阻力特性系數(shù)及流量間的基本關(guān)系式ΔP＝SQ2知：在管道阻力特性系數(shù)S為常量的情況下，壓差ΔP與流量Q的平方成正比，壓差不足，流量必然也不足。我們由此判斷，自力式壓差調(diào)節(jié)閥的設(shè)置是樓內(nèi)采暖系統(tǒng)供回水壓差過小，流量不足的主要原因，并建議拆除此閥。
一個調(diào)節(jié)閥的阻力占比樓內(nèi)整個采暖系統(tǒng)阻力竟達3mH2O/5mH2O=60%。此閥到底該不該設(shè)置，在此我們做一討論。根據(jù)《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26-2010）5.2.15條之8的規(guī)定：選擇自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥、電動平衡兩通閥或動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥時，應(yīng)保持閥權(quán)度S
=0.3～0.5。閥權(quán)度S的定義是：“調(diào)節(jié)閥全開時的壓力損失ΔPmin與調(diào)節(jié)閥所在串聯(lián)支路的總壓力損失ΔPo的比值”。
如果自力式壓差控制閥前的壓差有100kPa，自力式壓差控制閥全開時的壓力損失ΔPmin應(yīng)該不小于30～50kPa，加上熱量表及管道過濾器的阻力損失約10kPa的壓差，熱力入口處熱量表和兩個管道過濾器之外的壓差應(yīng)不小于110kPa。當(dāng)沒有110kPa壓差的情況下，沒有條件和必要設(shè)置自力式壓差控制閥。
一、建筑熱力入口閥門的設(shè)置
本工程熱力入口設(shè)在各樓地下一層，對于熱力入口的做法，設(shè)計引用了《新建集中供暖住宅分戶熱計量設(shè)計和施工試用圖集》（京01SSB1）中B03頁的做法（詳見圖二），施工時也嚴(yán)格按照此圖安裝了熱量表、自力式壓差控制閥等配件。但現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn)，除1#樓1號入口處樓前供、回水壓差（6′號壓力表處，下同）達8mH2O，系統(tǒng)運行基本正常外，其余兩個樓三個入口處樓前供、回水壓差只有1～5mH2O，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，末端虧水嚴(yán)重，系統(tǒng)最上部三層進戶前熱量表流量甚至顯示為“0”。
實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，熱力入口處供水管上裝設(shè)的是自力式壓差調(diào)節(jié)閥，其全開狀態(tài)的壓力損失范圍為30~50kPa。若以自力式壓差調(diào)節(jié)閥壓差30kPa，樓前供、回水壓差5mH2O計，系統(tǒng)提供的資用壓力僅為5-3=2mH2O，遠(yuǎn)未達到設(shè)計壓差5.9mH2O的要求；又由壓力損失、管道阻力特性系數(shù)及流量間的基本關(guān)系式ΔP＝SQ2知：在管道阻力特性系數(shù)S為常量的情況下，壓差ΔP與流量Q的平方成正比，壓差不足，流量必然也不足。我們由此判斷，自力式壓差調(diào)節(jié)閥的設(shè)置是樓內(nèi)采暖系統(tǒng)供回水壓差過小，流量不足的主要原因，并建議拆除此閥。
一個調(diào)節(jié)閥的阻力占比樓內(nèi)整個采暖系統(tǒng)阻力竟達3mH2O/5mH2O=60%。此閥到底該不該設(shè)置，在此我們做一討論。根據(jù)《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26-2010）5.2.15條之8的規(guī)定：選擇自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥、電動平衡兩通閥或動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥時，應(yīng)保持閥權(quán)度S
=0.3～0.5。閥權(quán)度S的定義是：“調(diào)節(jié)閥全開時的壓力損失ΔPmin與調(diào)節(jié)閥所在串聯(lián)支路的總壓力損失ΔPo的比值”。
如果自力式壓差控制閥前的壓差有100kPa，自力式壓差控制閥全開時的壓力損失ΔPmin應(yīng)該不小于30～50kPa，加上熱量表及管道過濾器的阻力損失約10kPa的壓差，熱力入口處熱量表和兩個管道過濾器之外的壓差應(yīng)不小于110kPa。當(dāng)沒有110kPa壓差的情況下，沒有條件和必要設(shè)置自力式壓差控制閥。
另外，壓差控制閥是為穩(wěn)定壓差而設(shè)，當(dāng)外網(wǎng)壓差變化或被調(diào)節(jié)對象內(nèi)部系統(tǒng)流量變化時，維持被調(diào)節(jié)對象設(shè)定壓差穩(wěn)定，適用于變流量系統(tǒng)。北京市《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ11-602-2006）提到：“室外管網(wǎng)應(yīng)進行嚴(yán)格的水力平衡計算，使各環(huán)路之間（不包括公共段）的計算壓力損失相對差額不大于15％。當(dāng)室外管網(wǎng)水力平衡計算達不到上述要求時，熱力站和建筑物熱力入口應(yīng)設(shè)置靜態(tài)平衡閥。必要時應(yīng)根據(jù)同一供熱系統(tǒng)的建筑物內(nèi)部系統(tǒng)的情況，設(shè)置自力式流量控制閥或自力式壓差控制閥。”條文說明作如此解釋：“……實踐證明，室內(nèi)散熱器恒溫閥的動作引起系統(tǒng)壓差的變化不會太大，因此，只在某些條件下需要設(shè)置流量控制閥或壓差控制閥。”這說明，并非每一個建筑采暖管道入口都需要千篇一律地配置動態(tài)調(diào)節(jié)閥。而且，配置動態(tài)調(diào)節(jié)閥是針對“外網(wǎng)壓差經(jīng)常會發(fā)生變動”和“被調(diào)節(jié)對象內(nèi)部系統(tǒng)流量經(jīng)常會發(fā)生變動”這兩種情況的。如果不存在這兩種情況，配置就沒有必要。
物業(yè)人員聽從我們的建議，拆除了上述三個熱力入口的壓差控制閥。經(jīng)過一夜的運行觀察，系統(tǒng)情況大為改觀，樓內(nèi)各戶暖氣基本都熱起來了，但需要每隔3~4小時在各采暖立管頂端排氣閥處放氣，否則上面幾層的暖氣就涼了。為什么系統(tǒng)里總是進氣，排也排不凈呢？
物業(yè)人員聽從我們的建議，拆除了上述三個熱力入口的壓差控制閥。經(jīng)過一夜的運行觀察，系統(tǒng)情況大為改觀，樓內(nèi)各戶暖氣基本都熱起來了，但需要每隔3~4小時在各采暖立管頂端排氣閥處放氣，否則上面幾層的暖氣就涼了。為什么系統(tǒng)里總是進氣，排也排不凈呢？
二、系統(tǒng)補水
本工程采暖熱水是市政一次熱水經(jīng)熱交換站換熱后提供。高區(qū)熱負(fù)荷218.8kW，低區(qū)熱負(fù)荷1369.35kW；高、低區(qū)采暖系統(tǒng)各設(shè)一套板式換熱機組。采暖系統(tǒng)未設(shè)置膨脹水箱，也未設(shè)置氣壓水罐，只是依靠變頻補水泵進行補水定壓。補水泵由壓力傳感器反饋信號至變頻器控制啟停，當(dāng)壓力降至下限值時水泵啟動，達到上限值時停泵。由于設(shè)定上下限值的整定間距不能很小，因此，停泵后重新啟動必然會有一段時間間隔。在此時段內(nèi)，由于水的不可壓縮性和不可避免的系統(tǒng)泄漏，總會有空氣進入系統(tǒng)，并積存于流量較小的系統(tǒng)末端頂點。在供暖調(diào)試初期，住戶和物業(yè)人員不可避免地要經(jīng)常在戶內(nèi)或立管頂端放水，造成系統(tǒng)虧水，此時若補水泵未能及時補水，失水后的管道余隙將由空氣來補充，由此造成“管道里總有氣，排也排不凈”的現(xiàn)象。
由于該工程已無條件增設(shè)膨脹水箱和氣壓水罐，故設(shè)定補水泵不間斷運行，當(dāng)流量大于系統(tǒng)泄漏量時，通過限壓閥回流至軟水箱，基本上解決了問題。由此可見：用合理容積的膨脹水箱或氣壓水罐進行定壓，是十分必要的。如無條件設(shè)置，則應(yīng)采用不間斷運行的變頻補水泵。
三、循環(huán)水泵性能曲線
本工程熱交換站內(nèi)采暖循環(huán)泵采用變頻泵，使用變頻泵是為了順應(yīng)量調(diào)節(jié)的要求。以往的供熱系統(tǒng)多年來一直采用質(zhì)調(diào)節(jié)的方式，這種調(diào)節(jié)方式不能很好地節(jié)省水泵電能，因此，量調(diào)節(jié)正日益受到重視。同時，隨著散熱器手動調(diào)節(jié)閥、三通恒溫閥等室內(nèi)流量控制手段的應(yīng)用，采暖系統(tǒng)由定流量變?yōu)樽兞髁肯到y(tǒng)，使得水泵變頻調(diào)速控制成為重要的節(jié)能手段。圖三是循環(huán)泵與管網(wǎng)的特性曲線圖：其中曲線A為供貨商提供的變頻泵性能曲線，曲線為平坦型；曲線1、2、3為系統(tǒng)中不同阻力特性時對應(yīng)的管網(wǎng)特性曲線。
我們知道，水泵出力相對系統(tǒng)阻力變化有“自動平衡”的特性，圖中a、b、c三點是水泵為適應(yīng)管網(wǎng)阻力變化形成三個不同的工況點。表一反映了系統(tǒng)阻力變化相對水泵流量變化的關(guān)系。
從表一我們看到：如果循環(huán)泵額定工作點在c點，當(dāng)系統(tǒng)中某些并聯(lián)環(huán)路因調(diào)節(jié)而關(guān)閉，管網(wǎng)特性曲線會左移。當(dāng)阻力增加3m時（工作點由c移至b），流量會降低12m3/h，是額定流量的80％；當(dāng)阻力增加5m時（工作點由c移至a），流量會降低30m3/h，是額定流量的50％。
一般而言，系統(tǒng)中散熱器溫控閥的壓差變化范圍為30~100kPa，加上除污器、平衡閥等構(gòu)件的壓力變化，總阻力損失有50kPa（5mH2O）左右的浮動是很正常的，但由此帶來水泵流量的變化卻使系統(tǒng)無法正常運行。這其實就是采用特性曲線為平坦型的循環(huán)泵造成采暖系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的原因。所以《供熱計量技術(shù)規(guī)程》（JGJ
173-2009）中規(guī)定：“變水量系統(tǒng)的一、二次循環(huán)水泵，應(yīng)采用調(diào)速水泵。調(diào)速水泵的性能曲線宜為陡降型。”
由于該工程已無條件增設(shè)膨脹水箱和氣壓水罐，故設(shè)定補水泵不間斷運行，當(dāng)流量大于系統(tǒng)泄漏量時，通過限壓閥回流至軟水箱，基本上解決了問題。由此可見：用合理容積的膨脹水箱或氣壓水罐進行定壓，是十分必要的。如無條件設(shè)置，則應(yīng)采用不間斷運行的變頻補水泵。
三、循環(huán)水泵性能曲線
本工程熱交換站內(nèi)采暖循環(huán)泵采用變頻泵，使用變頻泵是為了順應(yīng)量調(diào)節(jié)的要求。以往的供熱系統(tǒng)多年來一直采用質(zhì)調(diào)節(jié)的方式，這種調(diào)節(jié)方式不能很好地節(jié)省水泵電能，因此，量調(diào)節(jié)正日益受到重視。同時，隨著散熱器手動調(diào)節(jié)閥、三通恒溫閥等室內(nèi)流量控制手段的應(yīng)用，采暖系統(tǒng)由定流量變?yōu)樽兞髁肯到y(tǒng)，使得水泵變頻調(diào)速控制成為重要的節(jié)能手段。圖三是循環(huán)泵與管網(wǎng)的特性曲線圖：其中曲線A為供貨商提供的變頻泵性能曲線，曲線為平坦型；曲線1、2、3為系統(tǒng)中不同阻力特性時對應(yīng)的管網(wǎng)特性曲線。
我們知道，水泵出力相對系統(tǒng)阻力變化有“自動平衡”的特性，圖中a、b、c三點是水泵為適應(yīng)管網(wǎng)阻力變化形成三個不同的工況點。表一反映了系統(tǒng)阻力變化相對水泵流量變化的關(guān)系。
從表一我們看到：如果循環(huán)泵額定工作點在c點，當(dāng)系統(tǒng)中某些并聯(lián)環(huán)路因調(diào)節(jié)而關(guān)閉，管網(wǎng)特性曲線會左移。當(dāng)阻力增加3m時（工作點由c移至b），流量會降低12m3/h，是額定流量的80％；當(dāng)阻力增加5m時（工作點由c移至a），流量會降低30m3/h，是額定流量的50％。
一般而言，系統(tǒng)中散熱器溫控閥的壓差變化范圍為30~100kPa，加上除污器、平衡閥等構(gòu)件的壓力變化，總阻力損失有50kPa（5mH2O）左右的浮動是很正常的，但由此帶來水泵流量的變化卻使系統(tǒng)無法正常運行。這其實就是采用特性曲線為平坦型的循環(huán)泵造成采暖系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的原因。所以《供熱計量技術(shù)規(guī)程》（JGJ
173-2009）中規(guī)定：“變水量系統(tǒng)的一、二次循環(huán)水泵，應(yīng)采用調(diào)速水泵。調(diào)速水泵的性能曲線宜為陡降型。”
四、結(jié)論
1、并非每一個建筑采暖管道入口都需要千篇一律地配置動態(tài)調(diào)節(jié)閥。當(dāng)室內(nèi)供暖系統(tǒng)為變流量系統(tǒng)時，是否設(shè)置自力式壓差控制閥應(yīng)通過計算熱力入口的壓差變化幅度確定。
2、采暖系統(tǒng)中，采用合理容積的膨脹水箱或氣壓水罐定壓十分必要，如無條件設(shè)置膨脹水箱或氣壓水罐，則應(yīng)采用不間斷運行的變頻補水泵連續(xù)補水。
3、變水量系統(tǒng)的一、二次循環(huán)水泵，宜采用性能曲線為陡降型的調(diào)速水泵。-- 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院 單敏
1、并非每一個建筑采暖管道入口都需要千篇一律地配置動態(tài)調(diào)節(jié)閥。當(dāng)室內(nèi)供暖系統(tǒng)為變流量系統(tǒng)時，是否設(shè)置自力式壓差控制閥應(yīng)通過計算熱力入口的壓差變化幅度確定。
2、采暖系統(tǒng)中，采用合理容積的膨脹水箱或氣壓水罐定壓十分必要，如無條件設(shè)置膨脹水箱或氣壓水罐，則應(yīng)采用不間斷運行的變頻補水泵連續(xù)補水。
3、變水量系統(tǒng)的一、二次循環(huán)水泵，宜采用性能曲線為陡降型的調(diào)速水泵。-- 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院 單敏
參考文獻：
［1］張錫虎.供暖設(shè)計中的一些常見問題.暖通空調(diào)，2002，32（3）:87
［2］張錫虎.工程設(shè)計問答（8）.暖通空調(diào)，2010，40（8）:93
［3］北京：北京市建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化辦公室.《新建集中供暖住宅分戶熱計量設(shè)計和施工試用圖集》（京01SSB1）
［4］《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26-2010）
［5］北京：北京市建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化辦公室.《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ11-602-2006）
［6］北京：中國建筑工業(yè)出版社《供熱計量技術(shù)規(guī)程》.（JGJ 173-2009）
［1］張錫虎.供暖設(shè)計中的一些常見問題.暖通空調(diào)，2002，32（3）:87
［2］張錫虎.工程設(shè)計問答（8）.暖通空調(diào)，2010，40（8）:93
［3］北京：北京市建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化辦公室.《新建集中供暖住宅分戶熱計量設(shè)計和施工試用圖集》（京01SSB1）
［4］《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26-2010）
［5］北京：北京市建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化辦公室.《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ11-602-2006）
［6］北京：中國建筑工業(yè)出版社《供熱計量技術(shù)規(guī)程》.（JGJ 173-2009）
