冷热水系统动态平衡的控制.doc

冷热水系统动态平衡的控制赵国平(浙江省现代建筑设计研究院有限公司＆原浙江省医疗卫生建筑设计院，杭州 310009) 摘 要:冷热水平衡一直是建筑给排水设计的一个重要问题，在设计工作中单纯注重静态上 的压力平衡是不够的，更多的要关注其动态上的平衡动态平衡主要从冷热水同源和管网的 优化设计着手提出冷热水同源的新观念，它可分为真同源和伪同源两类，分别对真伪同源 加以分析说明，明确两者之间的本质区别，同时解决伪同源的弊端问题，通过对冷热水管网 的优化设计，力求从动态上分析冷热水系统的压力控制，以更好的解决冷热水压力平衡，满 足使用者的舒适度要求关键词: 静态平衡 动态平衡 同源 水头损失 TU822＋.1Dynamic Balance Control of Cooling/Hot Water SystemZhao Guoping(Zhejiang Modern Architectural Design & Research Institute Co.,Ltd & Original ZhejiangMedicine Sanitation Architectural Design Institute, Hangzhou, 310009)Abstract: The balance of cooling/hot water is an important issue in drainage design field; it is not enough to focus on static pressure balance only but also dynamic balance. The dynamic balance mainly based on optimizing design for cooling/hot water source and pipe network. Cooling/hot water source could be divided to true source and fake source which shall be specified essence difference, and disadvantage problem of fake source could be solved. The pressure control of cooling/hot water can be analyzed from dynamic aspect through optimizing design of cooling/hot water pipe network so as to get better solution for cooling /hot water balance, meet cosiness requirement of user.Keyword: static balance, dynamic balance, same source, head loss集中生活热水是反应人民生活水平的指标之一，但仅仅有热水是不够的，质 上要求更为重要。

长期以来，冷热水平衡是一直被提起的问题，但遗憾的是，很 多设计人员对平衡问题还停留在静态平衡上，究其原因还是对规范的理解不透 建筑给水排水设计规范和相关资料[1][2]要求热水系统与给水系统分区应一致，各 区的热水水源应由同区的给水系统专管供给；当不能满足要求时，应采取保证系 统冷热水压力平衡的措施从条文要求上看，有三点必须引起注意:①冷热水分 区一致②冷热水同源③当不能满足要求时，该采取什么措施这些问题都是需要 关注和解决的下面针对以上几点提出一些看法，供同行参考1 冷热水分区一致集中热水系统应是在任何用水点都能随时取用温度、压力稳定的热水供水 压力的平衡是设计集中热水系统首先考虑的问题根据建筑物的高度，热水系统 必须要实行与给水系统相一致的竖向分区，并由相应的给水系统供水才能保证各 用水点的冷热水压力均衡，取得预期的效果因此在设计时，必须综合考虑冷水 和热水各自的需要，最终来确定分区的要求有些人认为冷水系统对热水系统没 有影响，这是一个误区比如有自闭式大便器顶层用户，冷水压力至少要 O.lOMpa，那么热水压力也要相应抬高因此可以得出结论：顶层冷水需要高水 压的建筑，在无条件抬高水箱时，热水系统采用高位水箱是不适宜的。

2 冷热水同源建筑给水排水设计规范上要求各区的热水水源应由同区的给水系统供给，也 就是要求冷热水同源，往往设计人员对这点有点误解在这里有必要阐述和明确 一下，从广义上看同源可分为两大类：①真同源一热水水源由动力给水提供，且 供给热水用点时无需经二次加压就能满足冷热水压力的要求②伪同源一热水水 源由动力给水提供，且供给热水用点时需经二次加压才能满足冷热水压力的要 求从分类上可以知道真同源和伪同源都能保证系统所需要的压力，但这仅仅是 从静态上看两种方式产生的冷热水平衡是一样，其实不然真同源的方式，冷热 水的压差是在规范的接受范围内，可以认为冷热水是平衡的而伪同源方式时， 有以下两种供水方式：①给水采用屋顶水箱供水，热水采用气压供水方式，②给 水和热水均采用气压供水方式伪同源的两种供水方式在动态上分析都无法满足 规范所要求的压差范围内，主要原因还是归结在气压罐上，由于气压罐是一个相 对稳压的装置，它有一个压力范围，而且这个范围还是比较大当给水采用高位 水箱定压或气压定压，都存在冷热水不能同时达到压差所要求的范围内，导致在 动态上不能满足相对平衡的要求根据气压给水设计规范和相关资料 [2] [3]，由 气压水罐最高工作压力p2(m) = (pl + 0.098)/a —0.098 ，得出最高压力与b最低压力差△ P(m)= p2- p1=(1-a )/ a * (pl+9.8),为了使AP 最小，a 应b b b取最大值，这里不妨取a =0.9，那么△ P(m) = (pl+9.8)/9，下表为最低工作b压力和压差之间的对应关系。

p1(m)102030405060708090△P(m)2.203.314.425.536.647.768.879.9811.09通过以上表格可以看出，压差随着最低工作压力值增大而增大由于冷热水 用水量的不同步，导致冷热水气压罐内的存水量变化也不同步，那么相对应的管 网压力和水泵启停也是不同步的当冷水气压罐内水压处于最高压力值时，热水 气压罐内水压未必能保证在冷热水压差允许范围内，这样的系统是不满足设计本 意要求的同时△P(m)直接影响气压罐的制造成本以及运行费用，其值越大，水 泵的工作效率就越低，日本《空气调和卫生工学》中推荐△P(m)=0.1〜0.2Mpa[4]， 其目的之一是为保持用水点压力的相对稳定，但其值适用于只有给水系统，没有 热水系统的项目中，否则压力平衡也是很难满足现行国家规范要求的针对伪同源的供水方式，可以从以下几点着手优化：①增大冷热水气压罐的 工作压力比，以最大限度地降低工作压力范围②采用大小泵配小气压罐的变频 供水方式，以降低气压罐的有效贮水容积，随着气压罐持续用水时间的减少，可 以有效地控制其压力波动日本森村武雄监修朝仓书店出版的《给排水力 '灭设 备》中介绍了各种给水方式的优缺点比较，认为气压罐供水方式对系统的水压稳 定性保证率是比较低的，而变频调速恒压供水方式和高架水箱供给方式的水压稳 定性保证率都列在最高等级［4。

］ 有人认为气压罐调节容积的减少会导致水泵启动 次数过多，增加的电能的消耗和设备的磨损变频调速恒压供水方式是不适合套 用气压给水设计规范，小气压罐的作用主要是深夜无人用水时稳压，平时小泵基 本上还是长期运行的，所以小泵的启动次数也不是很频繁的苏联有关资料也建 议对于小流量供水时，水泵的启动次数可以达到10〜15次③研制开发自动补 气隔膜式气压罐来解决供水的卫生安全和隔膜式气压供水水压不稳定的弊端3 冷热水管网的控制关于管网的控制主要是从控制冷热水各自的水头损失来考虑，产生水头损失 差异的原因有以下几点：①冷热水管道供水方式的差异：一个是上行下给，一个 是下行上给，导致各自到达用水点的距离不一样，形成沿程水头损失上的差异 ②集中用水大户相互影响：有些用水点，用水时间比较集中，用水量大，造成相 邻用水点压力不稳定，此种情况应考虑单设管网给大用户③局部形成抢水现象： 在供水的时候，往往顶上几层是压力最低的，这样当下面几层大量用水时，如果 供水水源跟不上，就会形成上部区域用水点水压无法保证，甚至无水的情况发生 建议在进行管网设计时，上部区域给水管径适当的留有余地④供水管径的选择： 根据各用水点水温要求、冷热水供水比例等因素来确定管径。

⑤避免大的局部水 头损失：选择加热设备时尽量选用容积式的，容积式的水加热器中被加热的水流 流速很小，且其流程也较短，其水头损失就比较小；而快速式加热器由于要求被 加热水的流速满足用水量的要求，导致水头损失比较大当用水点的冷热水均由 市政自来水管网直接供水时，由给水管直接向热水机组、水加热器等设备注水的 注水管上规范要求设置防污隔断阀,但由于防污隔断阀的水头损失较大，造成用 水点压力不平衡，建议规范改为非强制性条款，允许用止回阀来代替，以满足冷 热水压力差的要求冷热水系统动态平衡的控制是一个长期的艰巨任务，只有根据现有的条件， 合理地分区、选择合适的供水方式、对管网进行优化，才能保证用水的舒适度 相信经过同行的共同努力，越来越多的问题终将被解决参考文献1张淼，刘振印,何冠钦，等•建筑给水排水设计规范(GB50015—2003) •北京:中国计划出版 社，2003.86〜882 陈秀生主编, 左亚洲主审. 给水排水设计手册－建筑给水排水(第二版) . 北京:中国建筑工 业出版社，2001.51〜563吴以仁，蒋丕杰，李 义，等•气压给水设计规范(CECS76:95) •中国工程建设标准化协会,1995.9〜164 陈惠华,萧正辉著,赵冬日审定. 医院建筑与设备设计(第二版) . 北京:中国建筑工业出 版社，2004.504〜523。