冷熱水串水現(xiàn)象分析及解決方法探討

高戰(zhàn)勝

【摘要】冷熱水系統(tǒng)采用開(kāi)式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)相比，冷熱水壓力平衡性相對(duì)較差，但如果能從系統(tǒng)布置、加壓水泵選型、氣壓罐選型、壓力傳感器布置、增加平衡閥以及變頻控制方式上考慮，可以解決冷熱水壓力平衡，滿足使用者的舒適度要求。鑒于開(kāi)式系統(tǒng)的靈活性，對(duì)于降低工程造價(jià)、節(jié)約能源、綠色環(huán)保方面起著重要的作用。

【關(guān)鍵詞】冷熱水；開(kāi)式系統(tǒng)；水泵；氣壓罐；壓力平衡閥；變頻；壓力傳感器

1、前言

隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，環(huán)保節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)于傳統(tǒng)普遍的冷熱水同源的閉式系統(tǒng)而言不存在冷熱水波動(dòng)的問(wèn)題，但其工程造價(jià)、能耗又遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于開(kāi)式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)熱水水源由動(dòng)力給水提供，且供給用水點(diǎn)時(shí)無(wú)需經(jīng)二次加壓就能滿足冷熱水壓力穩(wěn)定的要求，但其系統(tǒng)靈活性受到很大限制；開(kāi)式系統(tǒng)由冷水系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)共同組成，系統(tǒng)較為靈活。熱水系統(tǒng)可以是太陽(yáng)能，空氣能等清潔能源，但存在冷熱水壓力不穩(wěn)定的情況發(fā)生，尤其是在用水高峰期會(huì)出現(xiàn)忽冷忽熱的現(xiàn)象。因此分析解決好開(kāi)式系統(tǒng)冷熱水不穩(wěn)定不均衡的問(wèn)題，完善開(kāi)式系統(tǒng)存在的不足，對(duì)于降低工程造價(jià)，節(jié)約能源，在大型公寓、星級(jí)酒店、賓館以及高檔住宅等等場(chǎng)合的推廣使用具有重大的現(xiàn)實(shí)和發(fā)展意義。

2、冷熱水不穩(wěn)定現(xiàn)象原因分析

2.1、冷水系統(tǒng)與熱水系統(tǒng)給水點(diǎn)分屬不同的位置，即冷水系統(tǒng)為上行下給或者下行上給式，與其對(duì)應(yīng)的熱水系統(tǒng)為下行上給或者上行下給式。

在保證熱水循環(huán)管網(wǎng)同程情況下，冷熱水管網(wǎng)供水方式的差異，導(dǎo)致各自到達(dá)同一用水點(diǎn)的距離不一樣，形成沿程水頭損失上的差異，最終導(dǎo)致用水點(diǎn)位置壓力不平衡，造成冷熱水波動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，對(duì)于用水變化頻率比較大的建筑物，冷熱水不穩(wěn)定現(xiàn)象更為明顯。

2.2、冷水系統(tǒng)與熱水系統(tǒng)給水點(diǎn)位于相同的位置，即冷水系統(tǒng)為上行下給或者下行上給式，與其對(duì)應(yīng)的熱水系統(tǒng)為上行下給或者下行上給式。

《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）第5.2.13條規(guī)定：“高層建筑熱水系統(tǒng)應(yīng)與給水系統(tǒng)分區(qū)一致，各區(qū)的水加熱器、貯水罐的進(jìn)水均應(yīng)由同區(qū)的給水系統(tǒng)專管供應(yīng)；當(dāng)不能滿足時(shí)，應(yīng)采取保證冷、熱水壓力平衡的措施。當(dāng)采用減壓閥分區(qū)時(shí)，應(yīng)保證各分區(qū)熱水的循環(huán)?！睘楸ＷC水龍頭熱水出水溫度穩(wěn)定，并達(dá)到節(jié)水、節(jié)能的目的，須保證系統(tǒng)內(nèi)冷、熱水的壓力平衡，防止水溫忽冷忽熱，造成水源浪費(fèi)，避免造成燙傷事故等，故規(guī)范要求的高層建筑熱水系統(tǒng)應(yīng)“與給水系統(tǒng)分區(qū)一致，各區(qū)的水加熱器、貯水罐的進(jìn)水均應(yīng)由同區(qū)的給水系統(tǒng)專管供應(yīng)”是十分必要的，其目的也是為保證系統(tǒng)內(nèi)冷熱水系統(tǒng)的壓力平衡。

冷熱水系統(tǒng)一般采用的是變頻調(diào)速給水與氣壓水罐組合恒壓供水方式，在這種冷熱水給水源同位置，冷熱水管網(wǎng)同步的情況下，影響冷熱水壓力不穩(wěn)定還有如下原因：

（1） 加壓水泵的選型

水泵的功率、揚(yáng)程、流量的關(guān)系決定于水泵的特性曲線。一般是流量小時(shí)，效率低，揚(yáng)程高；隨流量增大效率提高，揚(yáng)程略有下降；當(dāng)流量達(dá)到一定時(shí)效率最大（為額定效率），流量增大效率下降，揚(yáng)程下降。因此，當(dāng)系統(tǒng)流量不能滿足要求時(shí)，揚(yáng)程也不能滿足系統(tǒng)要求，用水高峰期，冷熱水用水量差別比較大，就會(huì)容易產(chǎn)生冷熱水不穩(wěn)定現(xiàn)象。

（2） 氣壓罐的選型

氣壓罐是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)壓的裝置，它有一個(gè)壓力范圍，而且這個(gè)范圍比較大。給水采用氣壓定壓，存在冷熱水不能同時(shí)達(dá)到壓差所要求的范圍內(nèi)，導(dǎo)致冷熱水不能滿足相對(duì)平衡的要求。

根據(jù)氣壓給水設(shè)計(jì)規(guī)范和相關(guān)資料，由氣壓水罐最高工作壓力p2（m）=（p1+0.098）/αb-0.098 ，得出最高壓力與最低壓力差△P（m）= p2- p1=（1-αb）/ αb* （p1+9.8），為了使△P 最小，αb 應(yīng)取最大值，這里不妨取αb =0.9，那么△P（m）=（p1+9.8）/9，下表為最低工作壓力和壓差之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

通過(guò)以上表格可以看出，壓差隨著最低工作壓力值增大而增大。由于冷熱水用水量的不同步，導(dǎo)致冷熱水氣壓罐內(nèi)的存水量變化也不同步，那么相對(duì)應(yīng)的管網(wǎng)壓力和水泵啟停也是不同步的。當(dāng)冷水氣壓罐內(nèi)水壓處于最高壓力值時(shí)，熱水氣壓罐內(nèi)水壓未必能保證在冷熱水壓差允許范圍2m內(nèi)。同時(shí)△P（m）直接影響氣壓罐的制造成本以及運(yùn)行費(fèi)用，其值越大，水泵的工作效率就越低。

（3） 壓力傳感器位置選擇

對(duì)于恒壓供水系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)筆者多個(gè)酒店項(xiàng)目的考察現(xiàn)場(chǎng)分析，大多壓力傳感器的位置都是選擇在出口干管位置上，這樣選擇方便系統(tǒng)接收信號(hào)，方便安裝，但是壓力波動(dòng)比較大，不容易測(cè)得管網(wǎng)系統(tǒng)恒定真實(shí)壓力值，反饋到用水終端，很容易產(chǎn)生冷熱水波動(dòng)現(xiàn)象，但從系統(tǒng)控制上反應(yīng)不出來(lái)。

（4） 變頻時(shí)間差

對(duì)于變頻恒壓變量給水通常采用有變頻循環(huán)軟啟動(dòng)工作方式。為了均衡各水泵的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)于變頻泵固定運(yùn)行方式，可以設(shè)計(jì)成變頻泵定時(shí)輪換運(yùn)行方式。即當(dāng)某一臺(tái)變頻泵運(yùn)行一定時(shí)間后，由變頻控制器控制變頻泵自動(dòng)進(jìn)行輪換。這樣就造成了在切換時(shí)間工程中。筆者現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)過(guò)，一般45～90s之間，這時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生冷熱水壓力的不穩(wěn)定現(xiàn)象，讓用水的人明顯感覺(jué)到忽冷忽熱的感覺(jué)。

3、解決方案

首先，不管哪種原因引起的冷熱水壓力波動(dòng)，都可以通過(guò)在用水末端安裝恒溫混合閥解決。恒溫混合閥具備高級(jí)的熱力特征.它能精確地調(diào)節(jié)混合出水的溫度，不受冷熱水進(jìn)水壓力、溫度的變化及用水量的影響，并且具有出色的防燙功能，即冷水萬(wàn)一中斷時(shí)，恒溫混合閥能自動(dòng)關(guān)閉熱水出水。比較適合用于醫(yī)院、老人院、學(xué)校的衛(wèi)生熱水供應(yīng)系統(tǒng)中。但其綜合造價(jià)較高。

對(duì)于由于加壓水泵的選型不足引起的用水高峰期的冷熱水不平衡問(wèn)題，建議對(duì)于用水點(diǎn)較多，用水類型復(fù)雜的大型公建項(xiàng)目，根據(jù)筆者在南京某21層酒店解決實(shí)例，選擇冷水水泵時(shí)，需要在計(jì)算基礎(chǔ)上附加1.15的系數(shù)，防止用水高峰期，由于用水量的突增，導(dǎo)致冷水壓力下降，引起冷熱水波動(dòng)。

如果冷水給水泵和熱水給水泵的出口之間安裝雙通道壓力平衡閥，也能解決冷熱水壓力不平衡問(wèn)題，該閥采用了平衡閥芯結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)輸入口和兩個(gè)輸出口分別是冷水通道和熱水通道。無(wú)論在動(dòng)態(tài)或靜態(tài)下動(dòng)能是兩路水壓平衡，當(dāng)然高壓一路要向低壓一路看齊，也就是說(shuō)兩路水壓在入口處必然有一路高一路低，高壓一路被減壓到與低壓一路平衡。注意對(duì)加壓泵的選取。

壓力傳感器位置選擇尤其重要，如果選擇的出水干管附件，由于離水泵的距離近，不容易準(zhǔn)確測(cè)得設(shè)定的壓力，畢竟壓力傳感器也存在稍許誤差，故筆者認(rèn)為壓力傳感器安裝在管網(wǎng)入口處較為合理，更為準(zhǔn)確。

對(duì)于減小變頻時(shí)間差，每一臺(tái)水泵都配置一個(gè)變頻器，使用單泵單變頻的控制模式，減少水泵工作切換及增加投入或減少工頻泵啟動(dòng)時(shí)間。通過(guò)這種方式，可以避免由于瞬時(shí)切換引起的冷熱水波動(dòng)問(wèn)題。

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