【内容摘要】介绍高层建筑供暖系统的几种直接连接方式，探讨高层给水过程中无负压管网自动给水设备在高层建筑供暖系统中的应用，充分考虑热负荷分布、供热介质、管网工作压力、室内系统竖向分区情况、材料的承压及对管网的水力影响等诸多因素，选择合适的连接方式，以达到整个供热系统安全、经济运行，并且便于调控。
【关键词】高层建筑 供暖系统
随着时代的发展，我国房屋建筑的建设速度发展很快，当前每年要建成大量的新的建筑物和构筑物，尤其是高层建筑，现在已经普及到各省市自治区的大城市。由于条件限制，很多新建的高层建筑不得不采用原来的低层供暖系统来供暖，原供暖系统的压力就明显不足，尤其身在北方的城市，冬天天气寒冷（俗称“数九”），时间长（北方冬天供暖时间为11月15日至转年的3月15日，历时4个月）。这就据顶北方居民必须得到相应的供暖以保证过冬。这样供热单位就必须根据建筑分布、高层分区情况、采暖形式、系统材料等诸多情况进行综合分析，选择科学合理的连接方式与集中供热系统进行连接，既要保证热用户的采暖效果，还要确保整个供热系统的安全、经济运行。下面就介绍几种连接方法。
分层式供暖系统
该系统在其水箱在垂直方向分为2个或者2个以上的系统，其下层系统与室外管网直接连接，它的高度主要取决于室外管网的压力和散热器承受的压力，上层系统则通过换热器换热，从而与室外管网隔绝。
实际工程中该系统运行稳定，与室外管网原有系统隔绝，互不影响。但应设置换热器、供暖系统热用户的循环水泵和另加软化水等设备，造价上比直接连接供暖要高得多，循环水泵需经常维护，并消耗电能，运行费用增加，并且当热网供水温度降低时，使用换热器显然不经济合理。
双水箱式分层系统
该系统上层系统与室外管网直接连接，在供水管上设加压水泵，利用进、回水2个水箱的水位高差进行上层系统的水位循环，上层系统利用非满管流动的溢流管与外网回水管压力隔绝。由于该系统实质上就是利用2个水箱代替了换热器所起的隔绝式连接作用，因而简化了引入口设备，降低了系统造价。但采用了开放式水箱，易使空气进入系统中，增加了系统的腐蚀因素；而且加压泵直接从热力管网中抽水，加压泵启动时，引起低区或原有建筑亏水，需要经过一段时间的补水排气，才能使工作状况稳定下来，致使低区或原有建筑处于工作不稳定的状态。
3、混水直连供热
混水直连是指一级网供水在进入用户系统之前进行混水后再连接。直连供热与混水直连供热相比，在相同管径，相同经济比摩阻的情况下，后者输送热量的大于前者，因此混水直连供热系统在同样管径下供热能力增大。具体做法如下：（1）可在换热站内一级网供回水之间的旁通管上安装水泵，抽引回水压入供水管，混合后再进入二级网。该方式可提高一级网供、回水温差，减小管径，降低管网初投资混合比μ的计算公式如下： μ= Gh/ Gw (式中Gh― 混水量T/H ; Gw― 一级网循环水量T/H)对于现状供热管网，在热网改造困难或无法改造的情况下，可采用提高二级网混合比的方法来增大一级网的供回水温差，以满足热负荷不断增长的需求。此种方式适用于一级网供回水压差能满足用户系统需用压差的热力站。
（2）在换热站一级网供水管上设置水泵，同时将泵吸入口处的供水管与用户系统的回水管连通，使得该泵同时抽引一级网供水与用户系统的部分回水，兼具加压与混水的两种功能。此种方式主要应用于混水直连供热系统中一级网供回水压差低于用户系统需用压差的换热站。
高层建筑无水箱供暖系统
随着高层建筑的发展，高层建筑的供暖设计中，常常会遇到由于静水压力高不能与室外热网采用直接连接；热网供水温度低（85/60℃），如果采用换热器与室内系统间接连接，不但热煤温度会更低影响散热效果，而且增加了系统投资费用，所以无法采用隔绝式连接。目前通常采用的双水箱系统克服了以上两项技术难点，但是，双水箱系统尚存在许多不足之处，运行产生噪声和蒸汽，需设置两个房间，工程造价高，氧腐蚀严重，热损失较大，系统复杂，操作不便，已不适应日益增长的各类高层建筑供暖系统的需要。无水箱直连供暖系统是经过多年实践总结出的行之有效的高层供暖系统。该系统简单，运行稳定，操作方便，工程造价低，是替代双水箱系统的理想方案。
1）.无水箱直连供暖系统
无水箱系统。整个高层建筑分成两个系统，低层系统与室外热网直连，高层系统则采用无水箱系统，与双水箱系统不同的是高层系统运行所需的作用压力由原来的两个水箱高差提供改为由加压泵提供，高层系统回水与热网回水干管连接处安装一套热水减压装置,从而取代了原来的两个开式水箱.
当系统运行时,加压泵将室外网路供水加压后送至高层散热器放热,高层供暖回水经弹簧式减压阀减压后(与热网回水压力相同)回到热网回水干管中去.当高层加压泵停止运行时,系统止回阀、弹簧式减压阀起作用，高层系统与热网自动隔绝。当热网循环水泵停止运行时，由于用户加压泵扬程小于高层静水压，所以高层系统也会在止回阀及减压阀作用下与热网隔绝。这样，高层系统的管道及散热器始终充满水，不会倒空，也不会引起低层系统超压造成低层散热器破裂。
无水箱供暖系统具有以下优点：
（1）节省了两个保温水箱及各自所占据的房间，从而降低了工程造价。
（2）由于取消了两个开式水箱，从而减少了系统氧腐蚀因素，特别是对于没有除氧设备的供热系统至关重要。
（3）供热系统在运行过程中，减少了两个开式水箱的热水流入流出环节，从而减少了大量的热损失。
（4）系统管道布置简单，日常运行管理方便。
2）.无水箱系统设计及运行应注意的几个问题
2.1加压泵扬程的确定
HW=Hj+Hg+2～5mH2O
式中：Hj―泵至系统最高点的几何高度，m；
Hg―管路的阻力损失，m；
HW―室外热网在加压泵位置的水头高度，m；
2～5富裕压力m；
2.2弹簧式热水减压阀的选择及调试
弹簧式热水减压阀的选择是确保系统安全的关键设备；设计时要准确地把系统循环流量、减压阀前和阀后压力提供给生产厂家，厂家根据参数配备弹簧，确定调节范围，设计时要设置并联两套减压装置，一台运行，一台备用。同时在阀后装一个安全阀，以便减压阀出现事故时高层系统安全泄压。
2.3加压泵的自动控制
由于加压泵扬程选择小于高层系统的静水压，当热网循环泵停止时，室外热网在加压泵位置的水头高度下降，加压泵处于空转，整个高层系统在止回阀和减压阀作用下，与室外热网自动隔绝。为解决加压泵空转问题，在加压泵入口处加装电接点压力表（或压力控制器），使其与热网循环泵自动联动。
2.4高层系统的注水与排气
供暖系统注水时，首先向低压系统注水，待低压系统注满水后，再用加压泵向高层系统注水，直至高层系统集气管排气管内有水溢出为止，然后停止加压泵，系统正常投入运行，这种注水方法可以使高层系统中空气的浮力方向与水流方向一致，对系统中混有的空气可以顺利排除。
3）.无水箱供暖结论
通过天津市一些高层建筑的实际运行证明，在静水压力高而不能采用直连，热网钐水温度低又无法采取隔绝式连接，采用无水箱系统是可行的。无水箱直连供暖系统，不仅是简单的取消了两个开式水箱及两个水箱间，节省了工程辑资，更重要的是减轻了系统的氧腐蚀因素，并使设计简化，施工简单，运行管理方便。相信通过探讨，不断完善，无水箱直连高层供暖系统将会在高层建筑中得到广泛应用。
4、混水直连供热
混水直连是指一级网供水在进入用户系统之前进行混水后再连接。直连供热与混水直连供热相比，在相同管径，相同经济比摩阻的情况下，后者输送热量的大于前者，因此混水直连供热系统在同样管径下供热能力增大。具体做法如下：（1）可在换热站内一级网供回水之间的旁通管上安装水泵，抽引回水压入供水管，混合后再进入二级网。该方式可提高一级网供、回水温差，减小管径，降低管网初投资混合比μ的计算公式如下： μ= Gh/ Gw (式中Gh― 混水量T/H ; Gw― 一级网循环水量T/H)对于现状供热管网，在热网改造困难或无法改造的情况下，可采用提高二级网混合比的方法来增大一级网的供回水温差，以满足热负荷不断增长的需求。此种方式适用于一级网供回水压差能满足用户系统需用压差的热力站。
（2）在换热站一级网供水管上设置水泵，同时将泵吸入口处的供水管与用户系统的回水管连通，使得该泵同时抽引一级网供水与用户系统的部分回水，兼具加压与混水的两种功能。此种方式主要应用于混水直连供热系统中一级网供回水压差低于用户系统需用压差的换热站。
【参考文献】
【1】陆耀文 供暖通风设计手册【M】. 北京：中国建筑出版社，1986
【2】GB50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范【S】
【3】采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）.计划出版社.2003年
【4】民用建筑采暖通风设计技术措施（中国建研院）.建工出版社.1983年