专利名称：建筑增压降温供热装置的制作方法
技术领域：
本发明属于暖通空调技术领域，主要涉及室外热源压力不足、且需低温热水 地面辐射供暖或降温供热时，局部供热系统结构的改进。
背景技术：
公知在某供暖区域之内，若局部用户要将主要以对流方式供暖的常规供暖 改变为，降温供热或低温热水地面辐射供暖的供热模式，可以分别在局部供热系 统的供回水管路的始末段，增设联通供回管路的旁通回路、和使系统的部分回水 经该旁通回路混入系统供水管路的混水泵，以及在系统中增设相应的管路控制调 节部件，可以为需要较低水温供热的局部用户，提供相应合格的低温热水地面辐 射供暖系统。该方案适应了在常规模式供热环境中，局部改变降温供热模式的情 况。可以在室外系统基本不作改变的情况下，以较低的系统改造成本，满足局部 用户改善供热模式的需求。这种办法比换热器改造方案经济，深受有此需求用户 的欢迎。
在工程实践中，往往还会有室外常规供暖热源压力不足的情况。这时，对于 室外热源压力不足的外部环境，用户常常难于或无力改变。因为，室外热源压力 的提高，要依靠供热区域热源设备的改造、整体的规划与实施等外部条件的改变 或配合，而整体局面的改观有时会落后于局部需求的增长。局部供热系统要想在 这样的条件下得到正常的热源供应，就势必需要自身提升热媒的供给压力，以满 足局部供热系统的压力需求。
因为低温热水地面辐射供暖模式的供水温度较低，其供水温度一般为5(TC; 且供回水温差较小， 一般为10。C，即回水温度为4(TC。而常规的供暖模式是供 水为95或85°C,回水是70。C或60°C。要同样满足用户的供热要求，低温热水地面辐射供暖就需要增加系统的循环水量。在带有回水旁通回路的低温热水地面 辐射供暖中，这部分增加的循环水量是来自系统的回水管路。
当局部用户有以低温热水地面辐射供暖模式提供供暖的需求，又面临室外常 规供热热源压力不足时，其工作的情况就会有所变化。此时，在供水需要^t是升压
力的同时；部分应该混入供水的回水，因为来自回水管路，同样也会产生增加压 力的需要。在这种情况下，需要增加压力的水流量，就是室外的供水量，与需要 以回水方式混入供水的回水量，两项相加之和的总量。在这种条件下的总量，一 般可以达到主要以对流方式提供热量的常规供暖用水量的2. 5倍左右。
显然，据此流量增加压力所需要的动力消耗，随系统高度的增加，就要迅速 增加，其供暖运行的费用将会大幅度提高，在这种情况下使用需要降温供热的低 温热水地面辐射供暖模式，就会给用户带来较大使用成本的负担。
发明内容
本发明的目的是提供，在室外常规供热热源压力不足、且室内系统需要采用 低温热水地面辐射供暖或降温供热时，可以较低成本运行的供热装置，要解决的 技术问题是提出建筑增压降温供热装置的技术方案。
本发明的具体内容是，建筑增压降温供热装置包括，与室外供回热媒管路相 联的室内供回热媒总管；与室内供回热媒总管分别相联的室内供热系统；供热系 统含联通室内供回热媒总管的始末端的回热媒旁通回路，与室内供回热媒总管分 别相联的低温热水地面辐射供暖或降温供热负荷终端，接于供热系统之中、^是供 使旁通回路的回热媒与供热媒总管供热媒混合、并使混入的回热媒在供热系统中 循环工作的动力的混热d泉泵，以及接于供热系统之中、相应热i某供热控制调节部 件。同时，还需要在室内供热媒总管与供热系统的供热媒管路之间，串联接入增 压热媒泵；在室内回热媒总管与供热系统的回热媒管i l^间，串联接入、可以维 持低温热水地面辐射供暖或降温供热供热系统，在正常工作压力的减压管鴻J殳。 这样，增压热媒泵补足了室外供热媒总管压力缺失的部分，使室内供热媒的压力 达到了位于系统所在位置正常工作的压力；减压管路段建立了系统与室外回热媒总管的联接；并以压力隔断的方式，维持了低温热水地面辐射供暖或降温供热系统内，已由增压热媒泵建立起来的室内系统工作压力；从而使供热系统成为在本 循环范围内的有限封闭环路，维持了供热系统处于正常工作压力状态。使混热々某 泵仅承担将部分回热媒与进入供热系统的供热媒进行混合、并使混入回热媒在供 热系统中循环的任务。在这样的工作模式下，原本配备在供热系统中的混热媒泵，只需要提供在供 热工作压力下，完成管路中部分回热媒与供热媒的混合，和混入的回热媒在管路 中循环的两项工作。减压管路段既保持了，供热系统中回热々某回归室外回热士某管 的通道；又隔断了供热系统与室外回热媒管的压力联系，维持了供热系统的供热 压力，成就了混热媒泵的工作条件。由于减压管路段隔断了其热媒压力与回热媒 管压力的联接，供热系统中的回热媒压力，并未降低到室外低压的回热媒管的压 力，所以也就没有从室内回热媒总管末端处，提升混入循环供热媒总管回热媒的 工作压力的需要。在这种情况下，增压泵只需要将室外提供供热系统供热热能的 新供热媒，增压提升到本发明室内系统需要的工作压力和流量，即可满足系统正 常工作的要求。同时，由于在降温供热模式的回热媒温度一般为4(TC,较回水温度是70。C /60。C的常规供热模式，同样的热源供水量就会释放出更多的热量。此时，相对 于同样的用户供热需求，所必须的供热媒用量还会有所减少。因此，在同样条件 下，所需增压的动力消耗还要略有减少。如上情况说明，本发明方案可以作到，既使室外供热压力不足的供热系统得 以正常工作，又以较小或合理的动力消耗，满足在这种特定条件下、用户的低温 热水地面辐射供暖系统的需求。实现了本发明的目的，解决了本发明提出的技术问题。本发明所述减压管路段为"有利于形成膜流态下流水的立管"，这是一种可 以保证低温热水地面辐射供暖或降温供热系统，维持在正常工作压力的减压管路 段，既隔断了供热系统与低压回热媒管路之间压力的直接联系，又保留了二者之间热媒流通的通道；而且这种减压方式不需调节，可以非常可靠地工作。本发明所述供热系统中，设有与供热系统回热媒管和用户负荷终端分别相耳关 的公共回热媒立管，"有利于形成膜流态下流水的立管"始端与一个公共回热々某 立管顶端相联，被联接公共回热媒立管的管径按联接后回热媒的流量设定。"有利于形成膜流态下流水的立管"作为减压管路l殳，其始端与公共回热4某 立管顶端相联，可以在系统负荷流量变动的任何情况下，保证供热系统维持在正压条件下运行，不需调节，非常可靠；根据其回热媒的流量设定管路尺寸，保证 了系统热媒在该立管中的正常回流。通常，"有利于形成膜流态下流水的立管"的进口，在联接中应该高于系统 最高点l米左右。为此就需要一段竖直管路将回热媒管路从联接处，首先升高到 公共立管顶端的高度以上；或以相应压力调节手段提升联接前的压力；再与"有 利于形成膜流态下流水的立管"的进口相联，用以维持供热系统中的正压力。这 种技术提示可见于国家建筑标准设计图集05K210 "采暖空调循环水系统定压"， 详见05K210-3的相关内容。本发明方案将"有利于形成膜流态下流水的立管"始端与公共回热媒立管顶 端相联，并以该竖直立管替代了被联接公共回水立管，从而节省了这个公共回水 立管；当系统有多个公共回热媒立管时，选择邻近回热媒总管位置的公共回热媒 立管，便于建立管路的联接。此时，只要按实际回热媒流量，选用被联接公共回 热々某立管的相应尺寸与配用部件，即可正常工作。本发明经在室外热源压力不足，且室内供热系统有低温热水地面辐射供暖、 或降温供热需求的建筑供热系统中，于室内供热媒总管与降温供热系统的供热媒 管路之间增设增压热媒泵，解决了系统外部热源压力不足的问题。于室内回热媒 总管与降温供热系统的回热媒管路之间，串联接入"有利于形成膜流态下流水的立管"、或其它带有减压部件的减压管路段，既保持了供热系统中回热^ 某回归室 外低压回热媒管路的通道；又隔断了供热系统与室外低压回热媒管的压力联系， 维持了供热系统正常供热的工作压力。使混热媒泵的能耗仅限于在供热系统中，将部分回热媒混入供热媒、与维持混入回热媒在供热系统中循环的能耗之和。将 "有利于形成膜流态下流水的立管"始端，接于系统公共回热媒立管的顶端，能 够保证系统正压工作的正常条件；联接邻近回热媒总管的一个公共回热媒立管，便于建立管路联接。本发明方案^:锐地注意到常规供热工程实践中，多^皮忽^L的细节，规范了动力的配置、优化了管路的联接，取得了降低消耗、节省用材、优 化系统配置与结构的显著效果。尽管本发明方案实施的前提属于大系统尚不完备，或属于工程实践中的应对技术；但是，这些情况确实是在供热领域经常发生、 大量存在的现实问题。甚至，有关不甚合理的管路联接，还在高层建筑供热实践 中执行。
图l是某室内地面供热系统建筑增压供暖装置结构简图； 图2是混水泵接于旁通管路时图1的变型；图3是以带有减压部件的管绍Jf又代"有利于形成膜流态下流水的立管"时图 1结构的变型；图4是以自力式流量控制阀为减压部件时图3结构的变型； 图5是混水泵接于供热系统回水管时图4结构的变型；、 图6是以带有减压部件的管路取代"有利于形成膜流态下流水的立管"时图 2结构的变型；具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。附图中零部件编号的所代表的内容是 1供水总管2增压泵3止回阀 4自力式流量控制阀或差压控制阀5供水管6混水泵7旁通管8回水管9管 10有利于形成膜流态下流水的立管11回水总管12供回水集管 13可调减压 阀 14减压用自力式流量控制阀或差压控制阀 CNG1 —号公共供水立管 CNH1 一号^^共回水立管 CNG2二号/^共供水立管 CNH2二号/^共回水立管 CNG3 三号公共供水立管 CNH3三号公共回水立管第一实施例是用于在现有建筑供暖系统的现场改造，建筑内某高区室内低温热水地面辐射供暖系统负荷Q=340302W,给定地面辐射供热供回水温度50/40°C，室内系统最高点的高度是 90M，室外供暖系统供水压力仅有0. 3Mpa，室外热源供回水温度为80/60°C,高 区内的供热系统按低温热水地面辐射供暖的要求配置，见图1。在本高区供暖系统的供、回水总管l、 ll的始末端段，设置了联通二者的 旁通回路7、接于供水管中的混水泵6和相应的控制调节部件流量控制阀4等。 同时本例在高区之内的相应位置，设置了一至三号^^共供回水立管CNG1、 CNH1、 CNG2、 CNH2、 CNG3、 CNH3 ,分别与各用户的供回集管12、系统供回水管3各5、 8相联，用户负荷终端分别与供回集管12相联。由于室外热源供水压力无法供达高度90M的供暖用水，本例在高区供水总 管路中，按高区供暖用水流量、压力及供热量的要求，选用KQDL50-15X5型号 的水泵为增压泵2串联其中，其功率N=5. 5W、扬程H=75M、流量G=12. 5 M3/H。在本例高区的回水总管中，串联接入"有利于形成膜流态下流水的立管" 10,下流水的立管的始端，经管9接于距离回水总管最近的一号公共回水立管 CNH1的顶端。 一号〃>共回水立管的尺寸按系统回水流量选用DN80。本例按照高区供暖系统的供暖热负荷、循环总流量、旁通管^各需要混入的 回水流量，配用型号为KQW100/185-2. 2/4的混水泵6，其功率N=2. 2KW、扬程 H=9. 9M、流量G:44. 6MVH。本例的供水管、混水泵、7>共供回水立管、供回水 集管及与之相联的户内负荷终端、及相应控制调节计量部件等，共同组成本发 明的供热系统。至此，完成了关于本例主要结构的叙述。工作时，室外热源的供水在增压泵和流量控制阀的共同作用下，可以为本 例高区提供适量高压供暖热水。在"有利于形成膜流态下流水的立管，，的作用 之下，本例高区供暖系统的回水压力并未直接联通室外的回水管路。而且因为 下流水的立管的始端是联接在本例高区公共回水立管的顶端，无论在本高区用 户的任何供暖负荷的情况下，都可以保证供热系统各处，永远处于正压力状态 之中，有利于避免系统的腐蚀，延长使用寿命。在增压泵和"有利于形成膜流态下流水的立管"的联合作用之下，使位于 其间的供暖系统维持在供暖工作压力之下，形成了有限封闭的工作状态。鉴于 负荷端的供暖需求，系统中仅仅需要提供使约四分之三回水混入供水，和使混 合后的供水实现循环的动力，即可满足用户的供暖要求。本例为此所选用的2. 2KW的混水泵6和5. 5KW的增压泵2,就可以在这样的供热系统中，将回水管 路的部分回水，经过旁通回路，混入系统的供水管路之中，使室外供给8(TC的 热水降温至5(TC;并使混入的回水随供水一道，仅需克服系统摩擦阻力，便可 向各用户提供供暖用水，并在供热系统中完成供暖循环。以上是本例的主要工 作情况。也正因如上原因，本例所需提升压力的供水流量，并没有因为供暖模式改 变之后，随系统循环流量的增加而增加。提升室外用于提供系统供暖热能的系 统供水压力及流量，仅是出于在室外热源压力不足时，保证供暖循环、补充热 能的必须。同时，本系统的回水温度为40°C，较室外回水温度为6(TC低。对于同样的 热水供给量，本系统便可为用户留下了更多的热量；也就是说，可以相对较少 的热水供给量，满足同样的用户热量需求。为此，本系统还可以因为供暖方式 的改变，而减少室外热水的供给用量。本例所作的主要工作，在室外热源压力不足的情况下，在供水总管中接入 增压泵；在回水总管中接入了 "有利于形成膜流态下流水的立管"的减压管路 段。这一措施，维持了混入供水管路的部分高区回水的工作压力，使供热系统 中的回水没有提升压力的需要，系统没有因为循环水量增加而增加室外需要补 充提升压力的负担。这样的系统，虽然处于室外热源压力不足的不利环境之下， 但是由于恰当的设备配置与合理的管路结构，使供暖系统仍旧能够以正常合理 的状态投入工作。本例中，由于"有利于形成膜流态下流水的立管，，^^于一个^^共回水立管 的顶端，也就相当于减少了该公共立管的回水用管。由于"有利于形成膜流态下流水的立管"装置是非常可靠的隔断压力的方式，特别是在压力比较大时， 应是比减压阀更优的选择。第二实施例仍为上例的现场条件，只是其混水泵接于旁通管路7之内，见 图2。其它情况均与上例相同。这时，流经混水泵的流量有所减少，仅为需要混入的回水流量。本例^法照 高区供暖系统的供暖热负荷所决定的低温循环总流量，减去增压供水流量的差，就是旁通管路需要混入的回水流量流量。即G=44. 6 -9, 1=35. 5M7H。同时选定 混水泵的配用型号为KQW100/150-1. 5/4的混水泵6,其功率N=l. 5KW、扬禾呈 H=6. 83米、流量G:35, 7M3/H。即本例改变了混水泵的联接位置，使配套动力降低，依然可以满足工作要 求，其它均与上例保持一致。第三实施例是以设有可调减压阀13的管路为本发明"减压管路段，，的情况， 见3。装置的其它部分与第一实施例相同。由于使用了 DN80可调式减压阀13,系统回水总管的入口可以接至供暖系统 回水管的任何部位，取代了第一实施例的"有利于形成膜流态下流水的立管，， 10。工作时，减压阀调节至维持供热系统的正常工作压力即可。其它情况均与 第一实施例一致。第四实施例是以减压用自力式流量控制阀14接入回水总管，作为减压管3各 段，见图4。其余结构和工作情况与第三实施例一致。第五实施例是混水泵接于回水管8中，回水总管入口接于混水泵之后，其 余结构与工作和第四实施例相同。第六实施例是以可调减压阀为减压控制部件，替换了第二实施例的"有利 于形成膜流态下流水的立管"，其余结构与工作和第二实施例一致。
权利要求
1.建筑增压降温供热装置包括，与室外供回热媒管路相联的室内供回热媒总管；与室内供回热媒总管分别相联的室内供热系统；供热系统含联通室内供回热媒总管的始末端的回热媒旁通回路，与室内供回热媒总管分别相联的低温热水地面辐射供暖或降温供热负荷终端，接于供热系统之中、提供使旁通回路的回热媒与供热媒总管供热媒混合、并使混入的回热媒在供热系统中循环工作的动力的热媒泵，以及接于供热系统之中、相应热媒供热控制调节部件；其特征在于还需要在室内供热媒总管与供热系统的供热媒管路之间，串联接入增压热媒泵(2)；在室内回热媒总管与供热系统的回热媒管路之间，串联接入、可以维持低温热水地面辐射供暖或降温供热供热系统，在正常工作压力的减压管路段(10、13、14)。
2. 如权利要求l所述建筑增压降温供热装置，其特征在于所述减压管3各 段为"有利于形成膜流态下流水的立管"(10)。
3. 如权利要求1或2所述建筑增压降温供热装置，其特征在于所述供热 系统中，设有与供热系统中回热媒管和用户负荷终端分别相联的公共回热媒立管(CNH1、 CNH2 'CNH3)，"有利于形成膜流态下流水的立管"始端与一个公共回热 媒立管(CNH1 )顶端相联，被联接公共回热媒立管的管径按联接后回热媒的流量 设定。
全文摘要
建筑增压降温供热装置属暖通空调技术领域，为使建筑室外热源压力不足的低温热水地面辐射供暖或降温供热正常工作，于室内供回热媒总管与降温供热系统之间，分别串联接入增压热媒泵(2)，和减压管路段(10、13、14)；“有利于形成膜流态下流水的立管”的减压管路段入口接于系统公共回热媒立管(CNH1)的顶端。解决了系统外部热源压力不足的问题，建立了供热系统有限封闭的工作条件，维持了供热系统的正常工作压力，优化了系统结构。当系统设有多个公共回热媒立管时，选择邻近回热媒总管的公共回热媒立管顶端联接，可节省管路长度。本发明方案注意到工程实践的细节，规范了动力配置、优化了管路联接，降低了消耗、节省了用材。
文档编号F24D3/00GK101307929SQ20081005532
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者曹天宏 申请人:曹天宏