青島高遠熱能動力設備有限公司　朱建文

青島金田熱電有限公司　　　　　崔維學

海工英派爾工程有限公司　　　　劉 銘

【摘 要 】 關于高層建筑供熱定壓與節電問題，本文提出了兩個鮮明的觀點：

1 、節電的關鍵在于對高、低區回水壓差的利用。 

2 、如果不考慮節電，只是為了降低回水壓力，那么不必浪費很多投資。據此作者提供了幾項行之有效的解決方案。

【 關鍵詞 】 高層建筑供熱 節能 低區超壓

Exploration And Discussion About The Pressure Setting And

Energy Saving In The High Building Heating System.

Qingdao Gaoyuan Heat & Power Euipment Co.,ltd　　Jianwen Zhu

Qingdao Jintian Heat & Electricity Co.,ltd　　　　　　　Weixue Cui

Cooec-Enpal Engineering Co.,ltd　　　　　　　　　　　Ming Liu

【 Abstract 】 Two distinct standpoints about the Pressure setting and energy saving in the high building heating system are proposed in this paper,i.e:1.the key of the electricity saving is the using of the differential pressure between the supply-water and the backwater.2.It is unnecessary to cost more just for decreasing the backwater pressure without the consideration of electricity saving .And then some active solutions for the problem are provided.

【 Keyword 】 high building heating 　energy saving 　low district overpressure

一、當前的技術狀況

一項高層建筑“直連供暖”技術目前正在流行。從網上可以看到相關闡述的文章有許多。有關這項技術的侵權問題也在不斷進行爭執。筆者注意到這些文章中，只是介紹如何降低高層回水壓力，防止高區水壓導入低區的手段，并沒有任何一篇文章談及節電的機理。

事實上這項技術并不節電，因而也就無機理可談。無論在高區回水管上設置什么“斷流器” 也好，“阻旋器”也好，還是什么“氣水共存管”也好，都是摩擦消耗液體壓頭的元件，這些元件必須把高低區回水壓差全部消耗掉，才能使兩者混合為一體，就這樣水泵的功率在這個復雜的過程中白白浪費掉了。要證實這一點可以查看其循環水泵的揚程、功率選型便知。如果真的節電，高低區同水量的系統，水泵功率應該相差不大。水泵的作用是克服系統阻力的，與系統高度并無關系。一個獨立為高區供熱的換熱機組，如果供熱設備能承受較高壓力，那么其回水是不需要節流降壓的，自然也就不會額外消耗很多電能。

有人提出：高區回水經過這些元件只減靜壓不減動壓，似乎節能，實則不然，對不可壓縮流體而言，兩端管徑不變，流速不變，動壓就不變，所以無論什么節流設備都是只減靜壓不減動壓。這里的靜壓正是水泵通過犧牲了寶貴的電能而提供的。另外流速為 1~2m/s 的水，動壓與靜壓相比只是微乎其微。

“直連供暖”技術導致空氣氣泡在系統中集結，惡化循環，腐蝕金屬的問題無法回避。

既然“直連供暖”技術不節電，為什么它會被許多用戶采用呢？其中的原因除了這些用戶被玄虛所迷惑外，主要是它確實能夠把高區回水壓力降下來，實現與低區的混合，并防止串壓現象，達到一個系統兩個定壓運行的目的。而要達到這個目的，大可以不必如此麻煩，如此消耗資源，增加投資。在此筆者提出下述方案，與讀者一起商榷。

二、不考慮節電的簡單節流方案

有人提出，采用減壓閥導致定壓失控，停運時由于減壓閥漏流導致低區超壓，而采用“直連供暖”技術能夠避免。事實果真如此嗎？

一般說來，減壓閥有兩種：一種是閥后壓力恒定型，簡稱閥后型，就是我們平常所說的減壓閥；一種是閥前壓力恒定型，又稱持壓閥或持壓泄壓閥。在這里選用哪一種的確都是不恰當的。如果選擇前一種減壓閥，運行時低區壓力稍有升高就會導致高區流動截止；稍有降低會導致大量高區回水流向低區而使高區失壓。如果選擇后者持壓閥，運行中高區回水壓力稍有升高，也會有大量高區回水迅速流向低區，使高區失壓，低區超壓；稍有降低，則高區循環中斷。另外這兩種閥門有些情況確實又有泄流問題。由此看來，這兩類減壓閥從原理和功能就不適合在此處使用。

有沒有適用的減壓裝置？有。恒壓差節流閥就完全可以解決這個問題。它的工作原理比前兩類減壓閥都簡單，它用不著感應介質與大氣的壓差，只是保持閥的前后壓差基本不變就可以了。雖然簡單，但它卻適應于這個場合的使用，使前述兩類減壓閥的缺點都迎刃而解。我們知道運行中高低區回水壓差應該是恒定不變的，而恒壓差節流閥恰巧順應了這個概念。由于低區回水的壓力是受定壓裝置控制的，因而經過恒壓差節流閥也以同樣的可靠度控制高區回水，從而使兩個循環系統都能順利可靠地保持運行。無論系統停運或出現變工況，這個壓差始終存在，壓差不夠時自動關閉，所以不再需要什么速斷保護問題， 當 然在低區加安全閥，不失是一種進一步的保護措施。

這種恒壓差節流閥，國內的專業公司便能提供。它是一種先導放大型的，運行更加可靠。

有的文中談到，多層建筑群中出現獨立高層，采用“直連供暖”技術解決了高區供熱問題。前面還談到了這種方案并不節電。如果真的能將部分能量傳遞給低區回水，必然會使局部壓頭增加，從而排擠相鄰支路的回水量，嚴重時導致水力失調。退一步說，此處即使節電，量也不大，沒有必要費那么大事，投那么多資，用恒壓差節流閥完全可以解決問題。

對較大系統，這種簡單的節流降壓方案，雖然能可靠地運行，但筆者實在不甘心讓電能這樣白白浪費掉，因而必須努力探索既可靠又節電的方案。

（圖一：采用恒壓差節流閥的系統）

三、一項很好的節電技術

筆者在網上偶然看到，趙立超同志于 2002 年申請了一項專利：高層建筑直接供暖供回水機（申請號： CN02230846.6 ）。文件中談到：“將供水增加泵，電動機于減壓水輪機在同一軸線上，用聯軸器將主軸連接在一起，并固定在同一平臺底座上，減壓水輪機在消減高層回水壓力，平衡高低供暖系統回水壓差的同時，將高層回水多余壓力差轉變成機械能同軸輸送給增加泵 ……. ”。這與筆者較長一段時間的思考不謀而合。無論如何這樣做高低區回水壓差得到利用，必然地節省了電能，當然效率的高低尚需做進一步的工作。

至于這項技術為什么至今沒有廣泛使用，筆者未做更多調查研究。或許將來有一天，一項更新的“機泵一體化”技術會形成市場的主流。　　 　　

 （圖二：供回水機簡圖）

四、兩項切實可行的節電技術

前面談到的“供回水機”技術，構思合理，可能是技術化中存在障礙的緣故未能得到推廣。下面介紹的兩項技術就沒有障礙，完全可以實施，因為國內的專業公司可提供產品和全方位的服務。

?  水—水噴射器方案

本方案的要點是利用高區回水的富余壓頭引射低區回水，以降低低區循環水泵用電量。引射裝置叫做水—水噴射器，其設計方法在教科書中可以查到。采用此方案可以使高區回水的富余壓頭 70% 以上得以利用。請參考系統圖三。

（圖三：采用水水噴射器引射低區回水方案）

不同的工程項目，高低區循環水量有所不同。如果高區水過大低區水量太少，低區水泵的電都省下來，即無泵運行，高區水 仍 有富余，那么噴射器就成了無用武之地的英雄，這時候高區水富余能量只能通過節流手段消耗掉。不過這種情形極小，大部分情況是高區水少低區水多，這時候高區水的能量可以充分利用，低區循環動力 不足部分仍 由循環水泵提供。為了更多地節電，并穩定各點壓力，兩循環水泵建議均采用變頻控制方式。

為了防止低區串壓，此方案要求在高區回水上配置速斷閥控制位號為高區循環水泵的進出的壓差。國內的專業公司可提供結構簡捷、動作靈敏的快關閥，另外最好在低區系統中配置安全閥，以獲得進一步的安全性。

關于如何確定系統中各點壓力值，需要結合系統參數及噴射器的設計過程進行。國內有專業公司提供此方面的技術服務。

2 、水汽引射器方案

此方案僅適應于汽水熱交換站。順便說一下，水—水熱交換站如果允許高溫水與低溫水混合，參考此方案，做一個混水機組也是完全可行的。

此方案的要點也是利用高區回水的壓頭，在水汽引射器中進行噴射減壓加速讓蒸汽在極低的壓力環境下同時流入。一定流速的蒸汽與高速水流相遇發生動量交換，然后在擴壓管中升壓，進入水泵入口，從而使水泵的揚程節省下來。

此方案不涉及低區系統，只是解決了高區壓頭利用問題。無論如何，回水壓頭的利用就是行之有效的節電措施。因為它避免了節流降壓過程中產生的摩擦損失。

在此系統中仍然建議循環水泵變頻調節，因為隨著進汽量的增加，會使泵入口的壓力增加。

水汽引射器除用于此場合外，還是一種很好的余熱回收產品，此不詳述，國內也有廠家可提供產品和服務。

（圖四：水汽引射器方案系統示意圖）

五、高層建筑節電方案的其他設想

通過以上介紹不難看出：高層建筑供熱節電的關鍵是對高層回水富余壓頭的利用，那么是否還可以考慮更多的方案來達到此目的呢？前面談到的機械裝置方案很有價值，當然可以沿著這條思路做進一步的創新與改進。除此之外利用噴射技術還會有許多文章可做。這里只提供筆者的一個設想供讀者參考：

噴射器一般說來有三個管口，分別為高壓介質進口，低壓介質入口和混合后介質出口。既然高 壓帶 低壓能夠獲得中壓，那么在逆向流中中壓是否可分解成高壓和低壓呢？從動量守恒的原理來講，應該可以實現。如果這樣的設備能夠研發出來，高層建筑供熱問題又會多一種解決的方法，請參考系統圖五，我們姑且把這個設備叫做水力升壓器。

（圖五：采用水力升壓器的系統）

這個系統的工作過程是：用高區回水通過水—水噴射器引射低區回水，送至水泵一的入口，然后進入換熱器加熱，又經水力升壓器將水分解兩部分，高壓部分送至高區用戶又回到水水噴射器入口；低壓部分經水泵二補充壓頭后送至低區用戶，而后送至水水噴射器入口。由于水力升壓器出口壓力高于換熱器出口壓力，因此水泵的揚程可以降低。如果在水水噴射器和水力升壓器的共同作用下低區負荷的循環壓差是夠的話，那么水泵二可以不用，這樣豈不是可以節省更多的電能嗎？

再進一步，如果將水—水噴射器和水力升壓器組合成一體，形成一個水力變壓器，低壓側帶低區、高壓側帶高壓應該說是一個更加新奇的方案構思。請參考系統圖六，工作過程不再詳述。

（圖六：采用水力變壓器的系統）

六、結束語

人們在沒有完全理解“直連供暖”技術本質的前提下盲目采用，筆者甚為不解。在此重申：高層建筑供熱節電的關鍵是對高層回水富余壓頭的利用。如果只是為了調整壓力達到高低區回水能夠匯合的目的，有更為簡便、節資的方案。節約能源是當前的大趨勢，應引起廣泛重視，只有采用切實有效技術方案才能收到實在的效果。水—水噴射器方案和水—汽引射器方案是本文推薦的兩個方案。有關這方面的技術有必要進行廣泛而深入的研究和探討。

本文從純技術面出發探討問題，對相關現有技術的剖析，言辭不免過于銳利，歡迎提出批評意見，共同探討，讓我們共同為節能事業做出努力。

參考文獻：

1 、趙立超— [ 建筑節能 ] 高層建筑直連供暖技術

中國建筑東北設計研究院

2007 年第 35 期第 3 期

2 、城市熱力網設計規范（ CJJ34-2002 ）