从被动式途径探讨解决一办公楼供暖系统中的气塞问题*

刘诚鹏 万溧 王文雅 吴敏 桑拥拉姆

（西藏自治区能源研究示范中心，西藏 拉萨 850000）

0 引言

当供暖系统处于承压运行状态时，在向系统补液的过程中会携带部分空气，或系统不严密处的空气渗入，以及传热介质在系统内吸热、放热过程的热胀冷缩等因素影响，就会使得系统中的气体累积而产生气塞现象，一旦气塞问题产生，就会影响整个供暖系统的正常循环和运行，所以解决好系统气塞问题是保障供暖系统有效运行的前提，常见解决气塞的方法是规范施工以防止造成水力失调而形成气塞，减少系统的补液次数以减少气体进入系统等方式解决气塞问题，传统解决气塞问题的方法相对主动，需要人为的协作与操控，文章从相对被动的途径来探讨解决一办公楼供暖系统中的气塞问题。

1 供暖系统气塞现象的产生及影响

1.1 气塞的产生

供暖系统在运行过程中，由于不严密处的空气渗入及系统补水的过程中有部分空气跟随进入循环系统［1］；且传热介质在系统中运行还会有一个吸热、放热的过程会形成热胀冷缩及传热介质汽化现象也会产生部分气体；除此之外，液体传热介质中的气体溶解度随着传热介质温度升高而降低（如图1 所示），也会排出部分气体［2］，所产生的这些气体在系统中运行又得不到及时有效的排出，随着时间的推移气体会越积越多，从而阻断了传热介质在系统中的循环流动，以此造成气塞现象。

图1 水中空气溶解度的变化曲线

1.2 气塞的影响

由于气塞阻断了传热介质在系统中的循环，如集热端系统气塞，会使得系统集热端不能有效集热，造成集热器空晒现象，导致集热器有效使用寿命缩短；当放热端系统气塞，如气塞聚集在散热器中［3］，将减少散热面积，会使得放热端热量不能有效排除，直接影响供暖效果，间接地也会导致集热端热量不能有效传导出来，从而影响供暖效率。另外，由于系统中集气量的增多，集气中所含的氧气也更容易造成供暖系统管道的氧化腐蚀，不仅如此，循环介质中所携带的气体也会在遇到阻碍、碰撞时可能发生突然溃灭［4］，溃灭所产生的的冲击力对阀门阀座、流量计的设备都会造成损伤破坏，从而影响设备使用寿命。

特别是在高寒高海拔地区，为解决太阳能供暖系统的防冻问题，让系统达到经济、安全供暖的效果，一般还会将供暖系统分为两个部分，室外一次网采用凝固点低的化学试剂作为传热介质，室内二次网采用安全无害的水作为传热介质，系统均采用承压密闭运行设计，使得系统集热端、供热端都存在气塞的风险，无论系统哪里发生气塞问题，都会直接影响供暖效果。

由此可见，气塞现象会直接影响整个供暖系统的供暖效果，解决供暖系统气塞问题对提高供暖系统效益的提升是至关重要的。

2 解决供暖系统中气塞问题的办法

根据查阅相关资料，在以往供暖工程中遇到气塞问题时常见的解决办法有：加强系统湿保护管理、控制系统失水、适当提高运行压力［2］，以减少由于干线反复冲水造成的游离状态的空气进入管网系统及很少；减少系统补水量、杜绝系统负压的产生［1］，以减少跑、冒、滴、漏现象及倒空现象的产生使得空气进入系统。此前解决气塞的方法过于主动，均需要专业人员去操作，且有些气塞问题出现的情况无可避免，文章从相对被动的方向去探讨解决气塞问题的途径。

2.1 合理安装排气阀

排气阀的作用是当系统所产生的气体压力大于系统压力的时候，浮筒便会下落带动阀杆向下运动，阀口打开，气体不断排出。当气体压力低于系统压力时，浮筒上升带动阀杆向上运动，阀口关闭，以此循环来排除系统中积存的气体。

在供暖系统中自动排气阀都会使用到，但是排气阀安装的位置却是至关重要，如若排气阀安装不当，也起不到有效排气的作用。如在水平双管式供暖系统中我们注意到，排气阀最适宜的安装位置宜选择安装在供暖支路主管道供水末端以及回水末端（如图2所示），如若排气阀安装在系统供水始端时，由于系统供水压力较大，易导致系统中积存气体在系统压力作用下挤压快速流动而不能达到排气目的，另外排气阀的安装位置不能选择安装在供暖管道弯头处［5］，不然在流体转弯时容易形成涡流效应，系统所挟带的气体在涡流作用下也不能达到排气的目的，最终气体还是会在暖气片等部位聚集形成气塞。

图2 排气阀在水平双管式供暖系统中较为适宜的安装位置

2.2 在供暖管道上端安装集气罐

供暖介质在系统中运行时,由于热量的散失会产生部分水汽,传热介质的热胀冷缩也是无可避免的，当系统传热介质温度升高时系统内部压强上升，传热介质温度降低后系统内部压强降低，由此也容易造成系统运行压差不稳定，所产生这些气体不能及时排除、压差变化不能得到有效处理，最终也将破坏供暖系统循环，导致系统气塞形成。由于热气总是向上走的,所以在管路高端位置设置集气罐，将系统中产生的集气收集起来并及时的排放，以维护系统压力平衡，防止系统压力不均而造成气塞。

2.3 随供暖系统管道延伸其管径逐渐减小

在供暖系统中，随着管道的延伸，每经过一块暖气片时系统支管道中的传热介质即会被分流一部分，以导致系统管道的流量逐渐减小，当系统支管道的管径从一而终都相同时，而管道中传热介质的流量却逐渐减小，也容易导致系统运行压差变化，最终在系统中形成气塞。由此在系统设计时可考虑到系统中暖气片分流形成流量变化的影响，将系统供水主管道及系统支管道设计为管径逐渐减小的模式（如图3 所示），以此在系统流量减小时管径相应减小，由此亦可减小系统形成气塞的风险。

图3 管径逐渐减小的双管式供暖系统图

2.4 采用半开启式系统设计

在此办公楼供暖系统中，其采用承压封闭式系统设计（如图4 所示），用压差来控制系统的急停以达到保护系统的作用，但此系统所纯在的弊端在运行使用中也显而易见，系统处于承压运行状态时会使得系统中所形成的的气体无法得到有效排放，从而也加剧了给系统造成气塞的隐患。因此在系统设计时更建议采用半开启式系统设计（如图5所示）。如此可达到的目的是系统传热介质在系统中循环经过回流保温箱时，传热介质中所携带的气体即可在回流保温箱处排除，不会继续在系统中循环累积而最终导致在系统顶端或者管道转弯处形成气塞；而且系统如此循环也无需补液泵的使用，减少了电能消耗；除此之外，在遇到停电等情况急停时，也可使系统中的传热介质在重力作用下自动回流至保温水箱，以防止传热介质在系统停止循环后停留在集热器中闷晒［6］而损坏集热器或造成集热器寿命缩短。

图4 承压封闭式供暖系统

图5 半开启式供暖系统

3 结论

供暖系统中的气塞问题是非常常见的，如果不能有效解决气塞问题，对供暖效果所造成的影响却是非常直接的，解决气塞问题需要涉及供暖系统的设计、施工以及调试运维等方方面面，也需要专业技术人员的有效运维，本文从相对被动的几个方面对一办公楼供暖系统的气塞问题进行了探讨，以提出了几条有效解决供暖系统气塞问题的建议。