浅析热水采暖系统定压方式

摘要

本文基于某园区的换热站改造工程中对补水方式进行选择时出现的问题进行分析，简要分析几种传统的换热方式。供热系统定压的目的在于供暖系统能在稳压状态下运行，保证系统内不倒空、不汽化以进一步保证运行安全和供热质量，对于供热系统而言，其正常运行需要根据具体情况选择合适定压方式以保障运行。

本文简要分析目前热水采暖系统中供热系统定压补水的控制原理和调节方式，对主要的补水方式：膨胀水箱定压、补给水泵定压、定压罐定压、工作原理和优缺点进行浅析，其中对补水泵定压做重点分析，特别是定压点设置旁通管的定压方式，分析在不同工况下，压力调节的方法，以及在两种条件下的加压力曲线变化。论文中还对各种方式进行简单比较。

随着变频技术的应用，热水供暖系统中补水效果大大提高，文中对变频技术工作原理进行简单介绍，变频调速定压因其具有压力稳定、占地小、操作简单、维修方便、节电效果明显的优势。目前已经得到广泛应用。希望本文对以后热水采暖定压方式的选择提供一定帮助。

关键词：热水供热，补水定压，变频调速定压

中图分类号：TU833文献标识码： A

目录

摘要 ………………………………………………………………….…..….........Ⅱ

绪论 ……………………………………………………………………………….1

一、供热系统定压补水的控制原理………………………………..………………2

二、常用定压方式分析……….…………………………..…………………………..2

1、膨胀水箱定压……………………………………………………………...…….3

2、补水泵定压…………………………………………………...…………………..3

(1) 连续补水定压…………. …………………..……………………….………….3

(2) 间歇补水定压…………...……………………………………………….……..4

(3) 定压点设置在旁通管的定压方式……………………………………….……..5

3、定压罐定压……….………………..……………………………………………7

三、变频调速定压…….………………..……………………………………………7

结论………………….……………………………………………………………..9

参考文献……………….…………………………………………………………..10

绪论

本文基于某园区的换热站改造工程中对补水方式进行选择时出现的问题进行分析，简要分析几种传统的换热方式。供热系统定压的目的在于供暖系统能在稳压状态下运行，保证系统内不倒空、不汽化以进一步保证运行安全和供热质量，对于供热系统而言，其正常运行需要根据具体情况选择合适定压方式以保障运行。

本文简要分析目前热水采暖系统中主要的补水方式，并对各种方式进行简单比较，希望对以后相关工程提供一定的参考。

一、供热系统定压补水的控制原理

供热系统定压补水程序为：设定压力值压力偏差压力调节控制调节对象压力测量与设定压力值进行比较压力偏差[2]。具体程序图见图1。

图1 供热系统补水定压控制原理

当供热系统发生漏水系统压力降低时压力传感器将将电信号传送①比较器，压力调节器②根据比较器输送的信号启动调节器③即补水泵，使系统压力提高直至压力偏差为零，测量值与设定值相等时，补水泵停止运行。压力调节器一般为电接点压力表或压力调节阀。

二、常用定压方式分析

目前供热领域常用的定压方式主要有三种，分别是膨胀水箱定压、补给水泵定压、定压罐定压。

1、膨胀水箱定压

膨胀水箱定压是最原始的定压方法[3]，这种定压方式将补水箱设在最高建筑物顶部，膨胀管及信号管沿管沟回到热源，膨胀管接至循环水泵入口，信号管作为监测手段检测高位水箱是否满水位。膨胀水箱的水位由浮球控制阀进行测量和控制，通过浮球的开关对水箱的水位进行调节。

膨胀水箱定压优点是结构简单，具有一定的可靠性，分段供热时效果最好。系统压力波动不大。但其必须设在整个系统的最高点，距离锅炉房较远，此外，容易造成水箱的氧化腐蚀，在管理、使用和维护方面十分不便，限制了这种定压方式的应用范围。

2、补水泵定压

作为目前应用最为广泛的一种定压方式，补水泵定压有多种优势，在具体应用实践中，根据与补水泵连接的压力调节装置的不同可分为连续补水、间歇补水定压两种方式。

（1）连续补水定压

这种补水定压方式中定压装置主要由补水泵、水箱、压力调节阀等组成，系统运行中由压力调节阀的自适应调整来维持系统动水压曲线曲线，促使连续补给水量和系统泄漏量达到适应平衡，其中循环水泵设在定压点的入口，利用压力调节阀保持定压点的压力恒定。当系统压力增加时，压力增加，压力调节阀关小，补给水泵的补水量减少，使系统内压力降低到设定水平；当压力减小时，压力调节阀开大，补给水泵补水量增加，系统压力回升到设定水平。这种定压方式特点是补水方式连续，水压曲线稳定，但是一般需要补水泵连续运行，因此耗电量比较大。适用于系统规模较大，供水温度较高的供热系统。

图2 连续补水定压

其中：1.热源；2.循环泵；3.热用户；4.补水箱；5.补水泵；6.压力调节阀；7.安全阀

（2）间歇补水定压

补给水泵的启动和停止是由电接点式压力表表盘上的触点开关控制的。一旦定点压力突破限值，电接点压力表触点会接通从而启动补水泵，完成补水，压力升高；在升高到某一设定数值时，触点断开，停止补水。补水停止后系统压力随着系统泄漏情况不断下降，直到再次突破限值触点接通启动补水泵，如此循环往复，完成供给补水，定压电力也始终在上下限之间波动变化。这种补水方式的特点是比上一种方式节省电能，所需设备简单，但其动水压曲线上下波动，不如连续补水方式稳定。此外压力设定区间值不宜过小，否则触点开关动作过于频繁而易损坏。间歇补水定压主要适用于规模不大、供水温度不高、漏水量较小的运行系统。

图3 间歇补水定压

其中：1.热源；2.循环泵；3.热用户；4.补水箱；5.补水泵；6.压力表；7.安全阀

（3）定压点设置在旁通管的定压方式

除去上述两种方式之外，还有另外一种将定压点设在旁通管的补水方式[4]，这种方式是为了改善前两种补水方式中动水压曲线高于静水压曲线的问题，以解决大型供热供水系统运行中网络运行压力过大现象，为调节网路压力工况提供有力支持。

在这种补水方式中，热源供回水管之间设置一根旁通管（见图4），通过利用补水泵旁通管上J点完成动静水压曲线的高低调节。在供水补给循环中，J点压力低于控制值，压力调节阀4阀孔增大，补水量增加，反之高于控制值则会促使阀孔变小，减少补水量，实现调节平衡。即使在遇到异常情况如水温骤升骤降，压力调节阀完全关闭情况下压力升高会促使阀门3开启，泄放网路中的水，直到恢复正常定点压力。系统水路循环停止运行时，网络压力也是先达到平均值再缓慢下降，在补水泵作用下使系统内定点压力始终保持在J点静压力水平。

图4旁通管定压点补水定压方式示意图

其中：1.热源；2.循环泵；3.调节阀；4.压力调节阀；5.补水泵；6.补水箱；7.热用户

利用旁通管定压力点连续补水定压方式，可以适当地降低运行时的动水压曲线，网路循环泵吸入端A点的压力低于定压点J的静压力。同时，靠调节旁通管上的两个阀门m和n的开启度，可控制网路的动水压曲线升高或降低。如将旁通管上阀门m关小，旁通管段BJ的压降增大，J点的压力通过脉冲管传递到压力调节阀4的膜室上压力降低，调节阀的阀孔开大，作用在A点的压力升高，从而整个网路的动水压曲线升高到如图虚线的位置。如将阀门m完全关死，则J点的压力与A点的压力相等，网路整个动水压曲线位置都高于静压力线。反之，如将旁通管上的阀门n关小，网路的动水压曲线则可降低。另外，如要改变所要求的静水压线的高度，可通过调整压力调节器内的弹簧或重锤平衡力实现。

3、定压罐定压

定压罐定压系统的组成：定压罐由罐体、气囊进/出水口及补气口四部分组成，气囊和罐体之间预充气体。定压罐补水装置有补水泵定压水罐定接点压力表组成，补水泵受电接点压力表控制间歇运行实现压力的自动调节。工作原理：当外界有压力的水进入膨胀罐气囊时密封

在罐内气体被压缩，到压缩后的气体体积变小压力增大，直到罐内气压力与水的压力达到一时停止进水。当水流失压力减小，而罐内气体压力大于水的压力时，气体膨胀将气囊内的水挤出补充道系统中，当气体压力与水压相等时停止排水。

定压罐定压的特点：定压罐定压方式可以将定压装置安装在锅炉房或换热站中，相对于膨胀水箱方式更便于管理，同时定压罐气囊可以容纳系统膨胀水，还可以向系统补水，整个补水系统运行起来比间歇式补水泵定压方式更安全和稳定。

三、变频调速定压

目前随着供热面积不断扩大、供热需求不断提升，区域范围内供热系统负荷呈现持续增加态势，无疑对当前供热系统定压方式提出了更高的要求与挑战。变频技术和单片机技术的研究与应用实践为工业系统补水定压方式变革提供了新的技术基础。变频调速补水泵定压系统主要是由补水泵、控制柜（变频器、调节器、控制器）、安全阀、电磁阀、平衡阀、压力传感器等组成。

工作原理：压力传感器测量待调压力，与设定压力相比较，按设计要求，变频器改变补水泵电机的输入电流的频率，从而调节水泵转速，改变水泵流量，使待调压力符合设定压力，保证供热系统压力恒定。变频补水的特点：热水供热系统补水泵定压方式采用变频调速技术是非常必要的，可有效降低成本、节约电能、提升效率。

根据相关实验研究[5]，这种补水定压系统运行时，在系统流量降至额定流量的50％时，变频方式下节能高达5 0％以上。变频调速方式相较传统方式可节能50％～60％左右，变频调速启动时，对电网冲击小，具手动控制、微机控制双重优势，整体运行时定压准确、安全高效，噪音也较小。应用变频技术的定压方式与传统技术相比，具有压力稳定、占地小、操作简单、维修方便、节电效果明显的优势。

补水泵变频调速定压与补水泵连续运行定压相比较，节省了补水系统中调节阀的节流损耗。并且变频器让补水泵在较小的电流下启动，启动次数减少，使用寿命将大大增加。

结论

本文简要分析几种常见供热系统中的定压方式，并对各种方式进行简单比较，随着变频技术的发展和广泛应用，变频调速定压因其明显的优点已经被普遍采用。

参考文献

[] 贺平,孙刚.供热工程（第2 版）[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.

[2] 西安冶金建筑学院. 热工测量与自动调节[M ]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1987.

[3] 张奕宜.热水供暖系统补水定压方式浅议[J].甘肃科技,2004,20(7):51-53.

[4] 王永亮.关于热水采暖系统定压方式的分析[J]. 中国科技信息,2014,8:82-83.

[5] 萧震宇. 供热系统的定压补水方式[J]. 煤气与热力,2005,9:65-68.

个人简介：孙可庆，男，2012年毕业于北京建筑工程学院(现北京建筑大学)，暖通空调专业，硕士研究生，目前主要从事节能改造等施工管理。