高层与低层建筑供暖的差异及供暖系统压力分区设计策略
在一个包含高层建筑与低层建筑的社区，如建筑高度从30多米到80多米不等，供暖系统的设计就需要特别注意。这样的环境引发了众多关于供暖水系统压力分区的问题。
问题1：供暖水系统压力分区应如何设计？
对于这个问题，不同的设计规范都给出了指导。《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ 19 87、GB 50019 2003以及GB 50736-2012都提到了建筑物高度超过50米时的竖向分区供热需求。虽然这些规范中的用语是“宜”，意味着可以根据实际情况选择，但选择的前提是要考虑到散热器、配件、设备、管道及部件的承压能力，确保系统安全运行。条文也指出，这种分区设置的目的是为了减小设备承受的压力，避免立管出现垂直失调等现象。对于供暖水系统压力分区，还需要根据供暖系统的性质来确定，比如散热器供暖与地面辐射供暖的差异性。在实际工程中，应权衡多方因素来确定是否进行压力分区。对于散热器供暖系统，将系统高度50米或工作压力大于或等于0.6MPa作为分区设置的界限是比较合适的。而对于地面辐射供暖系统，其工作压力则不宜大于特定值，如采用某些类型的管材时，工作压力过高可能会不满足施工规范的要求。
问题2：当供暖系统超过特定界限时会出现哪些问题？如何处理？
当供暖系统的高度超过50米、工作压力大于特定值或建筑物超过特定层数时，可能会面临系统压力过大、设备承受过高压力的风险。这时候，需要根据工程实际情况进行多角度权衡确定如何处理。允许在某些条件下突破这些界限，但大幅度突破则不可取。当接近或超过这些界限时，应采取降低系统工作压力的措施。例如采用开式高位膨胀水箱定压代替气压罐等密闭定压补水装置定压，或者尽量减小气压罐等定压装置的上下限绝对压力比来降低系统的工作压力。在设计过程中还需考虑系统的整体安全性以及其他诸多因素。总之应深入理解规范中的各项规定并根据工程实际情况做出最优设计决策。这样既保障了供暖系统的安全稳定运行也为居住者提供了舒适的居住环境。即使在采用高位膨胀水箱的情况下，对于其他细节问题的处理也不容忽视。以北京方庄某住宅为例，20世纪80年代的设计虽采用了膨胀水箱定压，但由于补水系统设计不当，导致散热器在运行后出现爆裂问题。经过调查，发现系统补水管并未接到膨胀水箱，而是接到了循环水泵的吸入管处，这样的设计在补水阶段会使系统压力上升。后来将补水管改接至膨胀水箱的补水浮球网上，系统实际工作压力得以稳定。在实际操作中，应充分考虑到每一个细节对系统的影响。
对于压力分区的问题，更好的做法是从热源开始就进行分别设置。当热源不宜分设时，可采用间接换热的方式，即仅进行热能传输而将水系统完全隔断。间接换热虽然稳妥，但会导致二次水温降低。采用混水连接的方式只能调整一、二次水两侧的水温，而不能用于需要调整压力或城市集中热网不允许一次水直接进入用户系统的场合。在实际工程中，也有采用加压和减压的方式，即按低区定压，这种方式在理论上存在一些挑战，例如高区热水循环泵的工作扬程要附加高低区系统的几何高差，不利于节能，仅在局部系统中应用具有可行性。在实际操作中需要综合考虑各种因素，采取合理的压力分区策略。
对于供热部门直接干预室内供暖系统设计的情况，建筑设计单位应加强与供热部门的配合与沟通，同时室内供暖系统的设计应严格执行相关的国家标准、行业标准和地方标准。在设计前期，应明确与供热部门之间的设计责任界限以及责任界限结合部位的相关参数，包括一次水的静压、供田水压差、供回水温度参数等。应在设计责任界限结合部位配置各种装置和仪表以分清责任，包括热量计量装置、供水和回水压力表、供水和回水温度计等。
对于空调水系统是否适用以上原则的问题，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》虽然没有直接给出压力分区的规定，但第8. 1. 8 条规定了空调冷（热）水和冷却水系统中的设备和管路的工作压力不应大于其额定工作压力。以上原则在空调水系统的设计中也有一定的借鉴意义。
无论是供暖系统还是空调水系统，都需要全面考虑、精心设计，确保系统的稳定、安全和高效运行。随着城市化进程的加快，高层建筑如雨后春笋般崭露头角，特别是那些超过300米的超高层建筑，更是成为了我国建筑领域的璀璨明星。这些雄伟的建筑不仅体现了我国工程技术的辉煌成就，更预示着我国超高层建筑在未来一段时间内的持续发展态势。
在高层和超高层建筑的暖通设计中，空调系统扮演着至关重要的角色。如何合理设计冷热源，以及如何对空调水系统进行竖向压力分区，成为了业内关注的焦点。这不仅关乎空调设备的运行安全，更关乎整个建筑的能耗和经济效益。
回顾2014年，《暖通空调》杂志举办的超高层建筑暖通空调设计论坛，众多专家和学者就空调水系统的压力分区展开了深入的。集中空调系统因其设备质量和运行要求的优越性，允许承受较大的工作压力。在实际工程经验的基础上，集中空调系统的更大允许工作压力宜控制在1.0MPa以内，以确保系统的安全和稳定运行。
当空调水系统中的冷水机组、末端装置及管路部件的工作压力超出其承受范围时，我们应参考《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调·动力》(2009年版)中的防超压措施。如果经过技术经济比较，需要采用更高的压力分区界限，那么我们必须要全面考虑系统压力过高可能带来的问题。
锅炉、换热器、冷水机组、水泵、末端装置等设备和管路及部件，需要能够承受较大的工作压力。螺纹连接部件的承压能力一般不应超过1.0MPa。还需要注意管系内压不平衡力的问题，可以通过设置波纹管补偿器、软性接头等构件来平衡。
那么，暖通空调水系统该如何设计呢？设计师需要深入考虑建筑的实际需求和特点，进行合理的冷热源设计。需要对空调水系统进行科学的压力分区，以避免设备、管道和配件的超压问题。还需要尽量减少梯级换热，以降低能耗，确保空调系统的经济性、可靠性和安全性。
超高层建筑的暖通设计是一项复杂而又充满挑战的任务。只有深入考虑各种因素，结合实际情况，才能设计出安全、经济、高效的空调系统，为居民提供舒适的生活环境。
