淺談壓差控制閥在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、淺談壓差控制閥在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用內(nèi)容來源自網(wǎng)絡(luò)摘要本文對(duì)壓差控制閥在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中的3個(gè)應(yīng)用方案進(jìn)行了分析，給出了各方案的選擇原則，并指出分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，自然作用壓頭可以不予考慮，戶內(nèi)和戶外系統(tǒng)應(yīng)采用異程式摘要本文對(duì)壓差控制閥在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中的3個(gè)應(yīng)用方案進(jìn)行了分析，給出了各方案的選擇原則，并指出分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，自然作用壓頭可以不予考慮，戶內(nèi)和戶外系統(tǒng)應(yīng)采用異程式。關(guān)鍵詞壓差控制閥分戶熱計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)應(yīng)用一、概述在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中，為充分利用家用電器、燈光和人體等自由熱量，通常是在每一組散熱器上

2、安裝預(yù)設(shè)定型溫控閥，因此整個(gè)系統(tǒng)是變流量運(yùn)行，作用在溫控閥上的壓差隨著流量的改變而發(fā)生變化。當(dāng)其實(shí)際壓差較大溫控閥就可能產(chǎn)生噪音，尤其是在房間熱負(fù)荷較小時(shí)，溫控閥會(huì)頻繁開關(guān)，產(chǎn)生振蕩。振蕩除引起不必要的磨損外，還導(dǎo)致回水溫度升高，并影響系統(tǒng)中的其它溫控閥，因此在一個(gè)設(shè)計(jì)良好的分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)中，一方面應(yīng)使用系統(tǒng)中每個(gè)溫控閥的熱權(quán)度總是大于等于1，另一方面溫控閥上所隨的實(shí)際壓差還應(yīng)該保持在它的答應(yīng)范圍內(nèi)。壓差控制閥也稱為自力式壓差控制閥，在變流量系統(tǒng)中，它通過感應(yīng)供熱管道系統(tǒng)中兩點(diǎn)的壓力，可以使被控環(huán)路的壓差保持恒定，保證被控環(huán)路中調(diào)節(jié)閥門的正常工作，那么在分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，控制閥

3、應(yīng)如何布置呢？通常有以下三個(gè)方案：a.壓差控制閥僅在設(shè)在建筑物供暖引入口，控制供暖引入口的壓差為定值。b.在下供下回式雙管系統(tǒng)中，壓差控制閥設(shè)在每組共用立管的起始端，控制立管的壓差為定值。c.壓差控制閥設(shè)在每一戶的引入口，控制戶內(nèi)系統(tǒng)的壓差為定值。目前，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，這3個(gè)方案應(yīng)如何選擇，爭議頗多，僅就保證溫控閥平穩(wěn)工作而言，方案1最差，但其初投資最少；方案3最好，但其初投資最高；方案2介于方案1和3之間。下面就針對(duì)這3個(gè)方案進(jìn)行一些分析，希望為工程人員設(shè)計(jì)時(shí)，方案的選擇提供一些有益的建議。另外應(yīng)說明的是：本文所討論的雙管供暖系統(tǒng)是指戶內(nèi)、戶外都為雙管的系統(tǒng)。二、方案分析1方案1：壓差控制閥僅

4、設(shè)在建筑物的供暖引入口由于是雙管系統(tǒng)，因此以戶為單位，供暖系統(tǒng)內(nèi)各戶之間是并聯(lián)關(guān)系。每一用戶戶引入口作用壓差PS可以由下式計(jì)算：PS=P1+P2-P3式中：P1-建筑物供暖引入口壓差控制閥控制壓差；P2-所計(jì)算用戶隨的自然作用壓頭；P3-從供暖引入口壓差控制閥的壓差控制點(diǎn)到所計(jì)算用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失。式中各參數(shù)的討論建筑物供暖引入口壓差控制閥控制壓差P1在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，P1是定值，它取決于設(shè)計(jì)工況下，供暖系統(tǒng)最不利環(huán)路中，從供暖引入口壓差控制點(diǎn)到最末端用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失，最末端用戶戶內(nèi)系統(tǒng)的總阻力損失以及最末端用戶所隨的自然作用壓頭。根據(jù)式有：用戶所隨的自然

5、作用壓頭P2P2取決于用戶所處的樓層以及供回水立管中供回水溫度。在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，P2是一個(gè)不斷變化的量，因此在設(shè)計(jì)工況下，根據(jù)式計(jì)算戶引入口作用壓差PS時(shí)，其自然作用壓頭P2應(yīng)取最小值。因?yàn)榧偃缛≈递^大，那么根據(jù)式所計(jì)算的戶引入口作用壓差PS就較大，在根據(jù)PS設(shè)計(jì)戶內(nèi)系統(tǒng)時(shí)，其管道和溫控閥的阻力損失就可能較大，當(dāng)實(shí)際的自然作用壓頭P2小于所選定值時(shí)，戶引入口作用壓差PS就會(huì)低于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致溫控閥上的實(shí)際壓差小于設(shè)計(jì)值，此時(shí)，溫控閥即使全開，散熱器所提供的熱量仍不足以維持設(shè)計(jì)室溫，所以在設(shè)計(jì)工況下，自然作用壓頭P2應(yīng)取最小值。這樣，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，自然作用壓頭P2總是大于等于最小值，因此能保證

6、溫控閥的熱權(quán)度總是大于等于1，房間溫度總是能達(dá)到設(shè)計(jì)值。不過，由于自然作用壓頭P2的影響因素較多，要確定每一用戶的最小值通常都很困難，因此為便于設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)工況下計(jì)算戶引入口作用壓差PS時(shí)，自然作用壓頭P2可以不考慮。從供暖引入口壓差控制閥的壓差控制點(diǎn)到所計(jì)算用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失P3在變流量系統(tǒng)中，供回水管路的阻力損失P3是一變量，它取決于管路中的流量以及管路的長度。在設(shè)計(jì)工況下，其值最大，當(dāng)管路中的流量趨近于零時(shí)，P3也趨近于零。同一供暖系統(tǒng)當(dāng)采用同程式時(shí)，其P3一般比采用異程式更大，因此根據(jù)式可知；各用戶由P3所引起的PS波動(dòng)，同程式比率經(jīng)異程式系統(tǒng)更大，由此可見，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)

7、選擇異程式系統(tǒng)。戶引入口作用壓差PS對(duì)于雙管系統(tǒng)，在散熱器熱負(fù)荷一定的情況下，當(dāng)戶引入口作用壓差PS大于設(shè)計(jì)值時(shí)，由于散熱器上溫控閥的調(diào)節(jié)作用，戶內(nèi)系統(tǒng)各管段的流量會(huì)保持不變，因此各管段的阻力損失也不變，戶引入口作用壓差PS的增加值會(huì)等量地作用在戶內(nèi)系統(tǒng)每一個(gè)溫控閥上。由此可見，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只要保證運(yùn)行過程中，戶引入口作用壓差PS總是大于等于設(shè)計(jì)工況下戶內(nèi)系統(tǒng)總阻力損失，就可以保證在任何情況下，溫控閥上的實(shí)際壓差總是大于等于設(shè)計(jì)工況下的設(shè)計(jì)值，因此溫控閥的熱權(quán)度總是大于等于1，用戶隨時(shí)能獲得設(shè)計(jì)所要求的室溫。那么應(yīng)如何設(shè)計(jì)才能使戶引入口作用壓差PS總是大于等于設(shè)計(jì)工況下戶內(nèi)系統(tǒng)總阻力損失呢？

8、根據(jù)前面的分析可知：在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，自然作用壓頭可以不考慮，管路的阻力損失P3為最大。而在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于存在自然作用壓頭，管路的阻力損失P3又較小，故根據(jù)式可知：運(yùn)行過程中，戶引入口作用壓差總是大于等于設(shè)計(jì)工況下的戶引入口作用壓差，因此在設(shè)計(jì)工況下，只要使戶引入口作用壓差大于等于戶內(nèi)系統(tǒng)的總阻力損失，那么運(yùn)行過程中，戶引入口作用壓差就總是大于等于設(shè)計(jì)工況下戶內(nèi)系統(tǒng)的總阻力損失。而這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，可以很輕易做到。另外，由于戶引入口作用壓差PS的波動(dòng)反映了戶內(nèi)系統(tǒng)每個(gè)溫控閥上作用壓差的波動(dòng)，因此只要控制戶引入口的作用壓差PS的最大值，就能夠保證運(yùn)行過程中溫控閥不超過

9、它的最大工作壓差。根據(jù)文獻(xiàn)【34】可知：在設(shè)計(jì)工況下，戶內(nèi)系統(tǒng)包括熱表和鎖閉調(diào)節(jié)閥的阻力一般不應(yīng)超過30kPa，因此在運(yùn)行過程，只要控制PS的最大值不超過30kPa，就能保證溫控閥的正常工作。方案1分析的小結(jié)通過前面的分析可知：為保證運(yùn)行過程中，溫控閥上的實(shí)際作用壓差不超過其正常工作最大壓差，用戶引入口的最大作用壓差不超過30kPa，因此根據(jù)式有：PS=P1+P2-P3kPa從上式可知：當(dāng)P3=0時(shí)，戶引入口的作用壓差PS最大，故根據(jù)上式有：P130-P2kPa上式中，對(duì)于自然作用壓頭P2，在設(shè)計(jì)工況下，各用戶所隨的值最大，并且其最大值可以由下式計(jì)算：P2=gHkPa式中：H-上供下回式雙管系

10、統(tǒng)中，為建筑物的高度；下供上回式雙管系統(tǒng)中，為建筑物的高度減去建筑物頂層的層高，m。h、g-設(shè)計(jì)工況下，供回水溫度所對(duì)應(yīng)的水的密度，kg/m3。故有P130-gH/1000kPa因此，當(dāng)僅在供暖引入口設(shè)壓差控制閥時(shí)，其控制壓差必須小于等于30-gH/1000kPa，才能保證系統(tǒng)運(yùn)行過程中，溫控閥上的作用壓差能夠小于其正常工作的最大壓差。另外，由于設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，不考慮自然作用壓頭，故根據(jù)式有：由此可見，只有當(dāng)設(shè)計(jì)工況下最不利環(huán)路的阻力損失小于30-gH/1000kPa時(shí)，才可以采用方案1。2方案2：在每組共用立管上設(shè)壓差控制閥本方案只適應(yīng)于供下回式雙管系統(tǒng)。參照前面對(duì)式各參數(shù)的分析，

11、方案2在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，其自然作用壓頭同樣可以不考慮，因此壓差控制閥的控制壓差P1等于共用立管上最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的阻力損失，其中為為立管上壓差控制點(diǎn)到戶引入口之間供回水管路的阻力損失，另外，為保證共用立管上各用戶在運(yùn)行過程中戶引入口作用壓差PS不超過30kPa，P1同樣應(yīng)小于等于30-gHh-g）/1000kPa，當(dāng)P1大于該值時(shí)，就不應(yīng)采用方案2。3方案3：在每戶引入口設(shè)壓差控制閥對(duì)于大型的供暖系統(tǒng)，當(dāng)無法采用方案1和2時(shí)，就應(yīng)采用本方案。其壓差控制閥的控制壓差P1等于戶內(nèi)系統(tǒng)最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失，其中包括戶用熱表和鎖閉調(diào)節(jié)閥的阻力，P1應(yīng)小于等于30kPa【3

12、4】。此時(shí)，各共用立管上只需設(shè)截止閥或閘閥，起關(guān)閉作用。在本方案中，由于壓差控制閥的調(diào)節(jié)作用，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，自然作用壓頭和系統(tǒng)流量的變化，不會(huì)對(duì)戶內(nèi)系統(tǒng)溫控閥的工作產(chǎn)生影響。不過，為了在運(yùn)行過程中保證壓差控制閥的正常工作，其資用壓差應(yīng)始終大于等于其設(shè)計(jì)壓差。壓差控制閥的設(shè)計(jì)壓差應(yīng)等于設(shè)計(jì)工況下其本身的阻力與其控制壓差之和，因此在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行戶外共用立管和供回水干管的水力計(jì)算時(shí)，自然作用壓頭可作為安全裕量，不予考慮。因?yàn)榧偃缫紤]自然作用壓頭，一方面會(huì)使水力計(jì)算更復(fù)雜，另一方面自然作用壓頭不恰當(dāng)?shù)娜≈担瑫?huì)導(dǎo)致運(yùn)行過程中，壓差控制閥的資用壓差小于其設(shè)計(jì)壓差，有可能導(dǎo)致壓差控制閥即使全開，通

13、過的流量也不能滿足用戶要求。另外在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重的是：供暖系統(tǒng)中所使用的壓差控制閥一般都有最大工作壓差限制，當(dāng)作用在閥上的實(shí)際壓差超過其最大工作壓差時(shí)，閥就會(huì)被壓壞，因此在使用方案2和3時(shí)，假如運(yùn)行過程中，室外管網(wǎng)在供暖引入口的資用壓差會(huì)超過供暖系統(tǒng)中所使用壓差控制閥的最大工作壓差時(shí)，就必須在供暖引入口設(shè)其它型號(hào)的壓差控制閥，控制整個(gè)供暖系統(tǒng)的壓差。此時(shí)，該壓差控制閥的控制壓差應(yīng)等于供暖系統(tǒng)最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失。4戶內(nèi)和戶外系統(tǒng)形式對(duì)于戶內(nèi)系統(tǒng)，根據(jù)前面對(duì)供回水管路阻力損失P3分析的相同理由，為減少運(yùn)行過程中，溫控閥作用壓差的波動(dòng)范圍，應(yīng)選擇異程式系統(tǒng)。對(duì)于方案2和3的戶外系統(tǒng)，也

14、建議采用異程式系統(tǒng)。因?yàn)橥还┡到y(tǒng)，當(dāng)采用異程式時(shí)，其系統(tǒng)的總阻力損失一般要比采用同程式更小。這樣，可以減小供暖系統(tǒng)引入口所需要的資用壓頭。三、結(jié)論分戶計(jì)量雙管供暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，其自然作用壓頭可以不考慮，戶內(nèi)和戶外系統(tǒng)應(yīng)采用異程式。選用方案1時(shí)，其壓差控制閥的控制壓差P1應(yīng)等于供暖系統(tǒng)最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失，并且P1應(yīng)小于等于30-gHh-g）/1000kPa。選用方案2時(shí)，其壓差控制閥的控制壓差P1應(yīng)等于立管上最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失，并且P1也應(yīng)小于等于30-gHh-g）/1000kPa。方案3適應(yīng)于大型供暖系統(tǒng)，其壓差控制閥的控制壓差P1應(yīng)等于戶

15、內(nèi)系統(tǒng)最不利環(huán)路在設(shè)計(jì)工況下的總阻力損失，并且包括戶用熱表和鎖閉調(diào)節(jié)閥的阻力，P1應(yīng)小于等于30kPa。參考文獻(xiàn)1戈特磨擦勒，雷納特奧貝爾，編著，供暖控制技術(shù)，北京：中國建材工業(yè)出版社，19982賀平，孫剛，編著，供熱工程，北京：中國建材工業(yè)出版社，1993采購前閥門選型的步驟和依據(jù)：在流體管道系統(tǒng)中，閥門是控制元件，其主要作用是隔離設(shè)備和管道系統(tǒng)、調(diào)節(jié)流量、防止回流、調(diào)節(jié)和排泄壓力。由于管道系統(tǒng)選擇最適合的閥門顯得非常重要，所以，了解閥門的特性及選擇閥門的步驟和依據(jù)也變得至關(guān)重要起來。閥門行業(yè)到目前為止，已能生產(chǎn)種類齊全的閘閥、截止閥、節(jié)流閥、旋塞閥、球閥、電動(dòng)閥、隔膜閥、止回閥、安全閥、減

16、壓閥、蒸汽疏水閥和緊急切斷閥等12大類、3000多個(gè)型號(hào)、4000多個(gè)規(guī)格的閥門產(chǎn)品；最高工作壓力為600MPa，最大公稱通徑達(dá)5350mm，最高工作溫度為1200，最低工作溫度為-196，適用介質(zhì)為水、蒸汽、油品、天然氣、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)（如濃硝酸、中濃度硫酸等）、易燃介質(zhì)（如笨、乙烯等）、有毒介質(zhì)（如硫化氫）、易爆介質(zhì)及帶放射性介質(zhì)（金屬鈉、-回路純水等）。閥門承壓件材質(zhì)鑄銅、鑄鐵、球墨鑄鐵、高硅鑄鐵、鑄鋼、鍛鋼、高、低合金鋼、不銹耐酸鋼、哈氏合金、因科鎳爾、蒙乃爾合金、雙相不銹鋼、鈦合金等。并且能夠生產(chǎn)各種電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置。面對(duì)如此眾多的閥門品種和如此復(fù)雜的各種工況，要選擇管道系

17、統(tǒng)最適合安裝的閥門產(chǎn)品，我以為，首先應(yīng)了解閥門的特性；其次應(yīng)掌握選擇閥門的步驟和依據(jù)；再者應(yīng)遵循選擇閥門的原則。1閥門的特性一般有兩種，使用特性和結(jié)構(gòu)特性。使用特性：它確定了閥門的主要使用性能和使用范圍，屬于閥門使用特性的有：閥門的類別（閉路閥門、調(diào)節(jié)閥門、安全閥門等）；產(chǎn)品類型（閘閥、截止閥、蝶閥、球閥等）；閥門主要零件（閥體、閥蓋、閥桿、閥瓣、密封面）的材料；閥門傳動(dòng)方式等。結(jié)構(gòu)特性：它確定了閥門的安裝、維修、保養(yǎng)等方法的一些結(jié)構(gòu)特性，屬于結(jié)構(gòu)特性的有：閥門的結(jié)構(gòu)長度和總體高度、與管道的連接形式（法蘭連接、螺紋連接、夾箍連接、外螺紋連接、焊接端連接等）；密封面的形式（鑲?cè)?、螺紋圈、堆焊、噴

18、焊、閥體本體）；閥桿結(jié)構(gòu)形式（旋轉(zhuǎn)桿、升降桿）等。2選擇閥門的步驟和依據(jù)大體如下：選擇步驟明確閥門在設(shè)備或裝置中的用途，確定閥門的工作條件：適用介質(zhì)、工作壓力、工作溫度等等。確定與閥門連接管道的公稱通徑和連接方式：法蘭、螺紋、焊接等。確定操作閥門的方式：手動(dòng)、電動(dòng)、電磁、氣動(dòng)或液動(dòng)、電氣聯(lián)動(dòng)或電液聯(lián)動(dòng)等。根據(jù)管線輸送的介質(zhì)、工作壓力、工作溫度確定所選閥門的殼體和內(nèi)件的材料：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、合金鋼、不銹耐酸鋼、銅合金等。確定閥門的型式：閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、節(jié)流閥、安全閥、減壓閥、蒸汽疏水閥、等。確定閥門的參數(shù)：對(duì)于自動(dòng)閥門，根據(jù)不同需要先確定允許流阻、排放能力、背壓等，

19、再確定管道的公稱通徑和閥座孔的直徑。確定所選用閥門的幾何參數(shù)：結(jié)構(gòu)長度、法蘭連接形式及尺寸、開啟和關(guān)閉后閥門高度方向的尺寸、連接的螺栓孔尺寸和數(shù)量、整個(gè)閥門外型尺寸等。利用現(xiàn)有的資料：閥門產(chǎn)品目錄、閥門產(chǎn)品樣本等選擇適當(dāng)?shù)拈y門產(chǎn)品。選擇閥門的依據(jù)在了解掌握選擇閥門步驟的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步了解選擇閥門的依據(jù)。所選用閥門的用途、使用工況條件和操縱控制方式。工作介質(zhì)的性質(zhì)：工作壓力、工作溫度、腐蝕性能，是否含有固體顆粒，介質(zhì)是否有毒，是否是易燃、易爆介質(zhì)，介質(zhì)的黏度等等。對(duì)閥門流體特性的要求：流阻、排放能力、流量特性、密封等級(jí)等等。安裝尺寸和外形尺寸要求：公稱通徑、與管道的連接方式和連接尺寸、外形尺寸

20、或重量限制等。對(duì)閥門產(chǎn)品的可靠性、使用壽命和電動(dòng)裝置的防爆性能等的附加要求。（在選定參數(shù)時(shí)應(yīng)注意：如果閥門要用于控制目的，必須確定如下額外參數(shù)：操作方法、最大和最小流量要求、正常流動(dòng)的壓力降、關(guān)閉時(shí)的壓力降、閥門的最大和最小進(jìn)口壓力。）根據(jù)上述選擇閥門的依據(jù)和步驟，合理、正確地選擇閥門時(shí)還必須對(duì)各種類型閥門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)了解，以便能對(duì)優(yōu)先選用的閥門做出正確的抉擇。管道的最終控制是閥門。閥門啟閉件控制著介質(zhì)在管道內(nèi)的流束方式，閥門流道的形狀使閥門具備一定的流量特性，在選擇管道系統(tǒng)最適合安裝的閥門時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。如下為選擇閥門應(yīng)遵循的原則：截止和開放介質(zhì)用的閥門流道為直通式的閥門，其流阻較小，通常選擇作為截止和開放介質(zhì)用的閥門。向下閉合式閥門（截止閥、柱塞閥）由于其流道曲折，流阻比其他閥門高，故較少選用。在允許有較高流阻的場合，可選用閉合式閥門。控制流量用的閥門通常選擇易于調(diào)節(jié)流量的閥門作為控制流量用。向下閉合式閥門（如截止閥）適于這一用途，因?yàn)樗拈y座尺寸與關(guān)閉件的行程之間成正比關(guān)系。旋轉(zhuǎn)式閥門（旋塞閥、蝶閥、球閥）和撓曲閥體式閥門（夾緊閥、隔膜閥）也可用于節(jié)流控制，但通常只能在有限的閥門口徑范圍內(nèi)適用。閘閥是以圓盤形閘板對(duì)圓形閥座