关于常压热水锅炉及其系统配置

北京市建筑设计研究院  张锡虎

摘要  阐述了常压热水锅炉用于承压供暖系统的原因，介绍经过实践检验证明可行的几种系统配置方法，结合实际工程问题的处理提出了工程设计中常见的若干误区。

1 承压的供暖系统为什么要采用常压热水锅炉？

本来，常压热水锅炉即不能承压的开式热水器，仅适合于用作加热集中生活热水的热源, 因为集中生活热水系统一般需要设置热交换设备, 锅炉仅需提供一定温度的一次热媒而无需承压。

近年以来，由于各种因素,常压热水锅炉越来越多应用于采暖系统。其中最主要的原因是出于安全的考虑，对承压锅炉的设置，有关规范特别是有关地方标准作出了不同程度的严格规定。

例如：《热水锅炉安全技术监察规程》[1]第134条规定，在满足其他有关要求的前提下, 出水温度≤95℃的燃油、燃气热水锅炉房, 可与住宅相连,或设在非高层建筑的地下室、半地下室、第一层或顶层中；单台锅炉热功率≤7MW、出水温度≤95℃的燃油和燃气热水锅炉房，还可设在高层建筑的地下室、半地下室、第一层或顶层内。

例如，《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）[2]，虽然取消了原GBJ 16-87在民用建筑内设置锅炉房时对锅炉总蒸发量及单台锅炉蒸发量的要求，但在5.4.2条中仍规定：“燃油和燃气锅炉房……受条件必须布置在民用建筑内时，……应设置在首层或地下一层靠外墙部位，但常压燃油、燃气锅炉可设置在地下二层，当常压燃气锅炉距安全出口的距离大于6m时，可设置在屋顶上。”

各地的技术监督部门，对承压锅炉的设置，作出了比国家标准更为严格的规定。例如，北京市[3]禁止在高层、多层建筑物的顶层和中间层安装锅炉；对条件特殊确实无法单独设置，需要在多层、高层建筑物地下室和半地下室、首层安装锅炉的，必须经北京市技术监督局批准。

而且，当采用常压热水锅炉时，可以免除受技术监督部门的监管，并据说可节省与监管有关的各种费用。

2 不能承压的常压热水锅炉如何与需要承压的采暖系统匹配？

国家质量技术监督局2000年发布的《小型和常压热水锅炉安全监察规定》[4]（以下简称《监察规定》）第四条规定：“常压热水锅炉是指锅炉本体开孔或者用连通管与大气相通，在任何情况下，锅炉本体顶部表压为零的锅炉。”

补充：《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》（2009年版）8.11.4-4条规定：“锅炉本体连接开口水箱时，水箱必须为开式，其最高水位不能超过锅筒最高水位……”

而采暖系统的工作压力，应为建筑物高度决定的系统静压加系统的循环阻力。《监察规定》的“锅炉本体顶部表压为零”与运行所需要的“采暖系统工作压力”，是不相容的。为此，如果一定要采用常压热水锅炉，无非是采用以下两种经过实际工程检验证明是可行的办法：

A. 配置换热器，将不能承压的常压热水锅炉水循环系统与承压的建筑物采暖系统隔开。锅炉水循环系统采用较低（不超过《监察规定》所的压力）的开式定压水箱定压；建筑物采暖系统则需要另外配置循环水泵和定压补水装置，如系统原理图1。

1 常压热水锅炉

2 开式定压水箱

3 一次水循环泵

4 换热器

5 二次水循环泵

B. 将不能承压的常压热水锅炉水循环系统与承压的建筑物采暖系统直接相连，锅炉仍采用较低（不超过《监察规定》所的压力）的开式定压水箱定压，又可以分为两种情况：

B-1 如果建筑物采暖系统低于开式定压水箱（例如用于平房建筑的采暖系统或锅炉设置于屋顶的采暖系统），则不需要再作其他配置，如系统原理图2。

1 常压热水锅炉

2 开式定压水箱

3 循环泵

4 采暖系统

B-2 如果建筑物采暖系统高于开式定压水箱，则需要将循环泵作为循环兼加压泵，抽吸常压热水锅炉出水至系统供暖，系统回水经减压阀（或其他装置）减压后回至锅炉，减压阀（或其他装置）前的压力，应能够维持系统正常循环所需压力。为防止停泵时高于开式定压水箱的循环水从开式水箱溢流而使系统“倒空”，需要在减压阀前或后，设置一个受水泵出口压力直接控制的“启闭阀”或与水泵电路连锁的电磁阀，停泵时迅速关闭将常压热水锅炉与采暖系统断开，如系统原理图3。

1 常压热水锅炉

2 开式定压水箱

3 循环兼加压泵

4 采暖系统

5 减压装置

6 启闭阀（或电磁阀）

考虑到间歇采暖的系统在停止运行后会因水冷却而进入空气，最好能设置一个隔膜式气压罐，气压罐的有效调节容积，宜按照膨胀水量确定，如系统原理图4。

1 常压热水锅炉

2 开式定压水箱

3 循环兼加压泵

4 采暖系统

5 减压装置

6 启闭阀（或电磁阀）

7 隔膜式气压罐

上述几种办法中，方案A虽然配置比较复杂，但是具有防止燃气锅炉低温运行时冷凝腐蚀的优点，但也有由于需要换热温差而使供暖热媒温度降低需增加散热器数量的缺点。方案B-1由于使用开式定压水箱，使系统循环水含氧量较高，影响系统（特别是钢制散热器）的使用寿命。方案B-2除了方案B-1的缺点以外，还使本来用以克服系统循环阻力的、扬程较低的循环泵，变为扬程较高的加压兼循环泵而增加运行能耗。

采用常压热水锅炉，都存在水输送能耗较高而不节能的缺陷,因此应该强调尽量避免采用。北京市建筑设计研究院编制的《建筑设备专业技术措施》（中国建筑工业出版社·2006年版）[5]21.1.6条规定，“当热负荷较小的建筑采用常压热水锅炉供热时，应符合下列条件：1）供热量不宜大于1.4MW；2） 供水设计温度不应大于90℃；3）宜采用带换热设备的二次间接供热机组或供热系统，不宜采用需设置水泵扬升供热的系统┅┅”

《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》[6]的8.11.2～8.11.9条，“关于常压热水锅炉房设计特点”的规定，也已经把问题阐述得比较清楚了。

3 关于常压热水锅炉及其系统配置的若干误区

在实际工程应用中，常可以见到、笔者进行处理过的若干误区有：

1）设置在民用建筑外、建造的锅炉房内，对承压锅炉没有严格的条件下，也采用常压热水锅炉。

2）不论采暖系统形式，按照对供暖系统不甚了解的生产厂家提出的以常压热水锅炉为中心的系统图式, 采用千篇一律的系统配置方式。

3）由于开式定压水箱高度较低，循环泵吸入端的静压很小，在自锅炉出口至循环泵吸入口管段上，如常规配制阻力过大的管道过滤器等配件，会使循环泵吸入口形成负压而发生水击。

4）开式定压水箱与锅炉系统的连接管上配置止回阀，既不能使水箱吸收因加热而膨胀的系统循环水量，也是有关技术规定所禁止的。《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》[6]8.6.12条之4款就明确规定：高位膨胀水箱与热水系统的连接管上，不应装设阀门。

5）建筑物采暖系统高于开式定压水箱的系统中，不设置减压阀或其他控制避免运行时发生系统“倒空”的有效设施，致使系统高点不能进行正常的水循环。

6）建筑物采暖系统高于开式定压水箱的系统中，不设置与水泵连锁的“启闭阀”或其他控制停泵时发生系统“倒空”的有效设施，致使循环兼加压泵停止运行时，系统的循环水经由开式定压水箱溢流，重新启动时需要大量补水和排除空气。

参考文献

[1] 劳动部.热水锅炉安全技术监察规程. 劳锅局字 [1991] 8号和35号文件发布

[2] 建设部、国家质量监督检验检疫总局.建筑设计防火规范.中国计划出版社. 2006

[3] 北京市规划委员会.关于禁止在多层和高层建筑物顶层和中间层安装锅炉的通知.市规发【2002】754号文件发布

[4] 国家质量技术监督局.小型和常压热水锅炉安全监察规定.2000年6月15日第11号令发布

[5] 北京市建筑设计研究院. 建筑设备专业技术措施. 中国建筑工业出版社.2006

[6] 建设部工程质量安全监督与行业发展司.全国民用建筑工程设计技术措施(暖通空调·动力).2003下载本文