高戰(zhàn)勝

【摘要】冷熱水系統(tǒng)采用開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)相比，冷熱水壓力平衡性相對較差，但如果能從系統(tǒng)布置、加壓水泵選型、氣壓罐選型、壓力傳感器布置、增加平衡閥以及變頻控制方式上考慮，可以解決冷熱水壓力平衡，滿足使用者的舒適度要求。鑒于開式系統(tǒng)的靈活性，對于降低工程造價、節(jié)約能源、綠色環(huán)保方面起著重要的作用。

【關(guān)鍵詞】冷熱水；開式系統(tǒng)；水泵；氣壓罐；壓力平衡閥；變頻；壓力傳感器

1、前言

隨著經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，環(huán)保節(jié)能意識的不斷增強，對于傳統(tǒng)普遍的冷熱水同源的閉式系統(tǒng)而言不存在冷熱水波動的問題，但其工程造價、能耗又遠遠高于開式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)熱水水源由動力給水提供，且供給用水點時無需經(jīng)二次加壓就能滿足冷熱水壓力穩(wěn)定的要求，但其系統(tǒng)靈活性受到很大限制；開式系統(tǒng)由冷水系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)共同組成，系統(tǒng)較為靈活。熱水系統(tǒng)可以是太陽能，空氣能等清潔能源，但存在冷熱水壓力不穩(wěn)定的情況發(fā)生，尤其是在用水高峰期會出現(xiàn)忽冷忽熱的現(xiàn)象。因此分析解決好開式系統(tǒng)冷熱水不穩(wěn)定不均衡的問題，完善開式系統(tǒng)存在的不足，對于降低工程造價，節(jié)約能源，在大型公寓、星級酒店、賓館以及高檔住宅等等場合的推廣使用具有重大的現(xiàn)實和發(fā)展意義。

2、冷熱水不穩(wěn)定現(xiàn)象原因分析

2.1、冷水系統(tǒng)與熱水系統(tǒng)給水點分屬不同的位置，即冷水系統(tǒng)為上行下給或者下行上給式，與其對應(yīng)的熱水系統(tǒng)為下行上給或者上行下給式。

在保證熱水循環(huán)管網(wǎng)同程情況下，冷熱水管網(wǎng)供水方式的差異，導(dǎo)致各自到達同一用水點的距離不一樣，形成沿程水頭損失上的差異，最終導(dǎo)致用水點位置壓力不平衡，造成冷熱水波動不穩(wěn)定現(xiàn)象，對于用水變化頻率比較大的建筑物，冷熱水不穩(wěn)定現(xiàn)象更為明顯。

2.2、冷水系統(tǒng)與熱水系統(tǒng)給水點位于相同的位置，即冷水系統(tǒng)為上行下給或者下行上給式，與其對應(yīng)的熱水系統(tǒng)為上行下給或者下行上給式。

《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003）第5.2.13條規(guī)定：“高層建筑熱水系統(tǒng)應(yīng)與給水系統(tǒng)分區(qū)一致，各區(qū)的水加熱器、貯水罐的進水均應(yīng)由同區(qū)的給水系統(tǒng)專管供應(yīng)；當(dāng)不能滿足時，應(yīng)采取保證冷、熱水壓力平衡的措施。當(dāng)采用減壓閥分區(qū)時，應(yīng)保證各分區(qū)熱水的循環(huán)?！睘楸ＷC水龍頭熱水出水溫度穩(wěn)定，并達到節(jié)水、節(jié)能的目的，須保證系統(tǒng)內(nèi)冷、熱水的壓力平衡，防止水溫忽冷忽熱，造成水源浪費，避免造成燙傷事故等，故規(guī)范要求的高層建筑熱水系統(tǒng)應(yīng)“與給水系統(tǒng)分區(qū)一致，各區(qū)的水加熱器、貯水罐的進水均應(yīng)由同區(qū)的給水系統(tǒng)專管供應(yīng)”是十分必要的，其目的也是為保證系統(tǒng)內(nèi)冷熱水系統(tǒng)的壓力平衡。

冷熱水系統(tǒng)一般采用的是變頻調(diào)速給水與氣壓水罐組合恒壓供水方式，在這種冷熱水給水源同位置，冷熱水管網(wǎng)同步的情況下，影響冷熱水壓力不穩(wěn)定還有如下原因：

（1） 加壓水泵的選型

水泵的功率、揚程、流量的關(guān)系決定于水泵的特性曲線。一般是流量小時，效率低，揚程高；隨流量增大效率提高，揚程略有下降；當(dāng)流量達到一定時效率最大（為額定效率），流量增大效率下降，揚程下降。因此，當(dāng)系統(tǒng)流量不能滿足要求時，揚程也不能滿足系統(tǒng)要求，用水高峰期，冷熱水用水量差別比較大，就會容易產(chǎn)生冷熱水不穩(wěn)定現(xiàn)象。

（2） 氣壓罐的選型

氣壓罐是一個相對穩(wěn)壓的裝置，它有一個壓力范圍，而且這個范圍比較大。給水采用氣壓定壓，存在冷熱水不能同時達到壓差所要求的范圍內(nèi)，導(dǎo)致冷熱水不能滿足相對平衡的要求。

根據(jù)氣壓給水設(shè)計規(guī)范和相關(guān)資料，由氣壓水罐最高工作壓力p2（m）=（p1+0.098）/αb-0.098 ，得出最高壓力與最低壓力差△P（m）= p2- p1=（1-αb）/ αb* （p1+9.8），為了使△P 最小，αb 應(yīng)取最大值，這里不妨取αb =0.9，那么△P（m）=（p1+9.8）/9，下表為最低工作壓力和壓差之間的對應(yīng)關(guān)系。

通過以上表格可以看出，壓差隨著最低工作壓力值增大而增大。由于冷熱水用水量的不同步，導(dǎo)致冷熱水氣壓罐內(nèi)的存水量變化也不同步，那么相對應(yīng)的管網(wǎng)壓力和水泵啟停也是不同步的。當(dāng)冷水氣壓罐內(nèi)水壓處于最高壓力值時，熱水氣壓罐內(nèi)水壓未必能保證在冷熱水壓差允許范圍2m內(nèi)。同時△P（m）直接影響氣壓罐的制造成本以及運行費用，其值越大，水泵的工作效率就越低。

（3） 壓力傳感器位置選擇

對于恒壓供水系統(tǒng)，經(jīng)過筆者多個酒店項目的考察現(xiàn)場分析，大多壓力傳感器的位置都是選擇在出口干管位置上，這樣選擇方便系統(tǒng)接收信號，方便安裝，但是壓力波動比較大，不容易測得管網(wǎng)系統(tǒng)恒定真實壓力值，反饋到用水終端，很容易產(chǎn)生冷熱水波動現(xiàn)象，但從系統(tǒng)控制上反應(yīng)不出來。

（4） 變頻時間差

對于變頻恒壓變量給水通常采用有變頻循環(huán)軟啟動工作方式。為了均衡各水泵的運行時間，對于變頻泵固定運行方式，可以設(shè)計成變頻泵定時輪換運行方式。即當(dāng)某一臺變頻泵運行一定時間后，由變頻控制器控制變頻泵自動進行輪換。這樣就造成了在切換時間工程中。筆者現(xiàn)場統(tǒng)計過，一般45～90s之間，這時，就會產(chǎn)生冷熱水壓力的不穩(wěn)定現(xiàn)象，讓用水的人明顯感覺到忽冷忽熱的感覺。

3、解決方案

首先，不管哪種原因引起的冷熱水壓力波動，都可以通過在用水末端安裝恒溫混合閥解決。恒溫混合閥具備高級的熱力特征.它能精確地調(diào)節(jié)混合出水的溫度，不受冷熱水進水壓力、溫度的變化及用水量的影響，并且具有出色的防燙功能，即冷水萬一中斷時，恒溫混合閥能自動關(guān)閉熱水出水。比較適合用于醫(yī)院、老人院、學(xué)校的衛(wèi)生熱水供應(yīng)系統(tǒng)中。但其綜合造價較高。

對于由于加壓水泵的選型不足引起的用水高峰期的冷熱水不平衡問題，建議對于用水點較多，用水類型復(fù)雜的大型公建項目，根據(jù)筆者在南京某21層酒店解決實例，選擇冷水水泵時，需要在計算基礎(chǔ)上附加1.15的系數(shù)，防止用水高峰期，由于用水量的突增，導(dǎo)致冷水壓力下降，引起冷熱水波動。

如果冷水給水泵和熱水給水泵的出口之間安裝雙通道壓力平衡閥，也能解決冷熱水壓力不平衡問題，該閥采用了平衡閥芯結(jié)構(gòu)，有兩個輸入口和兩個輸出口分別是冷水通道和熱水通道。無論在動態(tài)或靜態(tài)下動能是兩路水壓平衡，當(dāng)然高壓一路要向低壓一路看齊，也就是說兩路水壓在入口處必然有一路高一路低，高壓一路被減壓到與低壓一路平衡。注意對加壓泵的選取。

壓力傳感器位置選擇尤其重要，如果選擇的出水干管附件，由于離水泵的距離近，不容易準確測得設(shè)定的壓力，畢竟壓力傳感器也存在稍許誤差，故筆者認為壓力傳感器安裝在管網(wǎng)入口處較為合理，更為準確。

對于減小變頻時間差，每一臺水泵都配置一個變頻器，使用單泵單變頻的控制模式，減少水泵工作切換及增加投入或減少工頻泵啟動時間。通過這種方式，可以避免由于瞬時切換引起的冷熱水波動問題。

參考文獻

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