淺談壓差控制閥在分戶計量雙管供暖系統(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)摘要本文對壓差控制閥在分戶計量雙管供暖系統(tǒng)中的3個應(yīng)用方案進行了分析，給出了各方案的選擇原則，并指出分戶計量雙管供暖系統(tǒng)在設(shè)計工況下進行水力計算時，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壓差控制閥在分戶計量雙管供暖系統(tǒng)中的3個應(yīng)用方案進行了分析，給出了各方案的選擇原則，并指出分戶計量雙管供暖系統(tǒng)在設(shè)計工況下進行水力計算時，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量雙管供暖系統(tǒng)應(yīng)用一、概述在分戶計量雙管供暖系統(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，因此整個系統(tǒng)是變流量運行，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)其實際壓差較大溫控閥就可能產(chǎn)生噪音，尤其是在房間熱負荷較小時，溫控閥會頻繁開關(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，因此在一個設(shè)計良好的分戶計量雙管供暖系統(tǒng)中，一方面應(yīng)使用系統(tǒng)中每個溫控閥的熱權(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，那么在分戶計量雙管供暖系統(tǒng)設(shè)計時，控制閥

3、應(yīng)如何布置呢？通常有以下三個方案：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，在實際設(shè)計中，這3個方案應(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。下面就針對這3個方案進行一些分析，希望為工程人員設(shè)計時，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到所計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)運行過程中，P1是定值，它取決于設(shè)計工況下，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)的運行過程中，P2是一個不斷變化的量，因此在設(shè)計工況下，根據(jù)式計算戶引入口作用壓差PS時，其自然作用壓頭P2應(yīng)取最小值。因為假如取值較大，那么根據(jù)式所計算的戶引入口作用壓差PS就較大，在根據(jù)PS設(shè)計戶內(nèi)系統(tǒng)時，其管道和溫控閥的阻力損失就可能較大，當(dāng)實際的自然作用壓頭P2小于所選定值時，戶引入口作用壓差PS就會低于設(shè)計值，導(dǎo)致溫控閥上的實際壓差小于設(shè)計值，此時，溫控閥即使全開，散熱器所提供的熱量仍不足以維持設(shè)計室溫，所以在設(shè)計工況下，自然作用壓頭P2應(yīng)取最小值。這樣，在實際運行時，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，房間溫度總是能達到設(shè)計值。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，在設(shè)計工況下計算戶引入口作用壓差PS時，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到所計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)計工況下，其值最大，當(dāng)管路中的流量趨近于零時，P3也趨近于零。同一供暖系統(tǒng)當(dāng)采用同程式時，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，同程式比率經(jīng)異程式系統(tǒng)更大，由此可見，設(shè)計時應(yīng)

7、選擇異程式系統(tǒng)。戶引入口作用壓差PS對于雙管系統(tǒng)，在散熱器熱負荷一定的情況下，當(dāng)戶引入口作用壓差PS大于設(shè)計值時，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的增加值會等量地作用在戶內(nèi)系統(tǒng)每一個溫控閥上。由此可見，在系統(tǒng)設(shè)計時，只要保證運行過程中，戶引入口作用壓差PS總是大于等于設(shè)計工況下戶內(nèi)系統(tǒng)總阻力損失，就可以保證在任何情況下，溫控閥上的實際壓差總是大于等于設(shè)計工況下的設(shè)計值，因此溫控閥的熱權(quán)度總是大于等于1，用戶隨時能獲得設(shè)計所要求的室溫。那么應(yīng)如何設(shè)計才能使戶引入口作用壓差PS總是大于等于設(shè)計工況下戶內(nèi)系統(tǒng)總阻力損失呢？

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

9、它的最大工作壓差。根據(jù)文獻【34】可知：在設(shè)計工況下，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：為保證運行過程中，溫控閥上的實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，戶引入口的作用壓差PS最大，故根據(jù)上式有：P130-P2kPa上式中，對于自然作用壓頭P2，在設(shè)計工況下，各用戶所隨的值最大，并且其最大值可以由下式計算：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)計工況下，供回水溫度所對應(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，其控制壓差必須小于等于30-gH/1000kPa，才能保證系統(tǒng)運行過程中，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)計工況下進行水力計算時，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)計工況下最不利環(huán)路的阻力損失小于30-gH/1000kPa時，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)。參照前面對式各參數(shù)的分析，

11、方案2在設(shè)計工況下進行水力計算時，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)計工況下的阻力損失，其中為為立管上壓差控制點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，就不應(yīng)采用方案2。3方案3：在每戶引入口設(shè)壓差控制閥對于大型的供暖系統(tǒng)，當(dāng)無法采用方案1和2時，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，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)的運行過程中，自然作用壓頭和系統(tǒng)流量的變化，不會對戶內(nèi)系統(tǒng)溫控閥的工作產(chǎn)生影響。不過，為了在運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)計壓差。壓差控制閥的設(shè)計壓差應(yīng)等于設(shè)計工況下其本身的阻力與其控制壓差之和，因此在設(shè)計工況下進行戶外共用立管和供回水干管的水力計算時，自然作用壓頭可作為安全裕量，不予考慮。因為假如要考慮自然作用壓頭，一方面會使水力計算更復(fù)雜，另一方面自然作用壓頭不恰當(dāng)?shù)娜≈?，會?dǎo)致運行過程中，壓差控制閥的資用壓差小于其設(shè)計壓差，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)計時應(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)作用在閥上的實際壓差超過其最大工作壓差時，閥就會被壓壞，因此在使用方案2和3時，假如運行過程中，室外管網(wǎng)在供暖引入口的資用壓差會超過供暖系統(tǒng)中所使用壓差控制閥的最大工作壓差時，就必須在供暖引入口設(shè)其它型號的壓差控制閥，控制整個供暖系統(tǒng)的壓差。此時，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)計工況下的總阻力損失。4戶內(nèi)和戶外系統(tǒng)形式對于戶內(nèi)系統(tǒng)，根據(jù)前面對供回水管路阻力損失P3分析的相同理由，為減少運行過程中，溫控閥作用壓差的波動范圍，應(yīng)選擇異程式系統(tǒng)。對于方案2和3的戶外系統(tǒng)，也

14、建議采用異程式系統(tǒng)。因為同一供暖系統(tǒng)，當(dāng)采用異程式時，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)論分戶計量雙管供暖系統(tǒng)在設(shè)計工況下進行水力計算時，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，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，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多個型號、4000多個規(guī)格的閥門產(chǎn)品；最高工作壓力為600MPa，最大公稱通徑達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、氣動、液動閥門驅(qū)動裝置。面對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、電動、電磁、氣動或液動、電氣聯(lián)動或電液聯(lián)動等。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)：對于自動閥門，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，還應(yīng)進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。對閥門流體特性的要求：流阻、排放能力、流量特性、密封等級等等。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。對閥門產(chǎn)品的可靠性、使用壽命和電動裝置的防爆性能等的附加要求。（在選定參數(shù)時應(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、正常流動的壓力降、關(guān)閉時的壓力降、閥門的最大和最小進口壓力。）根據(jù)上述選擇閥門的依據(jù)和步驟，合理、正確地選擇閥門時還必須對各種類型閥門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行詳細了解，以便能對優(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必須考慮到這一點。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?？刂屏髁坑玫拈y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，因為它的閥座尺寸與關(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圓形閥座