在別墅地暖系統中,在采暖末端分區設置多個小型混水裝置,有助于減少干管流量和阻力,每個區域擁有獨立的溫控和循環泵,可以更加靈活的進行分區控制,以達到節能減排的目的。
關鍵詞:壁掛爐恒溫混水閥定點補償式恒溫混水中心水力分壓集分水器
0前言在分戶獨立式采暖系統中,采用優質的的調控技術將有效的提高室內舒適度,并同時達到節約能源,降低溫室氣體排放的效果。供熱功率的計算公式為:Q=mc△T(1)式中:Q供熱功率,kcal/hm質量流量,kg/hc比熱容,kcal/(kgk)△T供回水溫差,k公式(1)表明系統的供熱功率Q可以通過調節流量m、改變供回水溫差△T、改變系統傳輸介質(改變比熱容c)來進行調整。上述三種方式,增大流量需要消耗更多的水泵電能,增大溫差受到熱源設備的限制,改變傳輸介質(增大比熱容),水已經是常見傳輸介質中,比熱容最大的。因此,出于節能減排的目的,供暖輸配管線的設計原則是小流量大溫差。也就是說,在熱源設備允許的前提下,增大供回水的溫差,減小系統中的水流量。
1壁掛爐地暖系統的直聯調控方式某品牌壁掛爐有效揚程曲線圖見圖1。壁掛爐與地暖直聯時,系統循環的動力由壁掛爐內置泵提供,家用地暖系統的循環阻力一般控制在25kPa以下,此時壁掛爐提供的流量約為700L/h。按地暖系統額定的供回水溫差10℃計算,系統的輸送功率僅為7000kcal/h,也就是說,供回水溫差保持10℃時,壁掛爐的實際輸出功率只有7000kcal/h,按熱負荷100kcal/(hm2),實際采暖面積約70m2。按地暖系統額定的供回水溫差10℃計算,系統的輸送功率僅為7000kcal/h,也就是說,供回水溫差保持10℃時,壁掛爐的實際輸出功率只有7000kcal/h,按熱負荷100kcal/(hm2),實際采暖面積約70m2。這也就意味著,如果采暖面積較大,直聯方式下,供回水溫差必然加大。
此時,為了保證末端的供熱效果,需要調高壁掛爐的出水溫度,這就會引發一些系統問題:
●地面溫度不均衡,局部過熱,面層材料易受損
●地暖管道內的水溫過高,降低了管道的使用壽命
●回水溫度過低,壁掛爐排煙溫度降低,可能產生冷凝水腐蝕。
圖2為壁掛爐直聯地暖系統示意圖:目前,大部分的壁掛爐采用非變頻泵作為壁掛爐的內置泵,對于沒有分室溫控的地暖系統來說,這是一種恒定流量的質調節系統,只能通過改變壁掛爐的出水溫度來改變供熱系統的輸送功率。安裝分室溫控以后,采暖系統變成了變流量系統,一部分采暖區域的關閉,會降低系統流量,降低系統的供熱功率,對于未關閉的采暖區域,流量增加,溫差降低??偟膩碚f,普通壁掛爐與地暖系統直聯只適用于小面積地暖。也有廠家專門開發增大水泵的地暖型壁掛爐,但是增大的水泵會引發新的問題:
●噪音增加,包括水泵本身的噪音和管內流速增加引起的噪音
●分室溫控改變系統流量時,旁通管和支管閥門的振動聲
●輸配管道的管徑較大,成本高,安裝較為困難。
2壁掛爐地暖系統的混水調節方式地暖系統的混水調節裝置主要由循環泵、混水閥、控制系統組成。安裝混水裝置以后,壁掛爐與混水裝置之間的輸配管路系統可以使用較小的管徑,運行在小流量大溫差狀態,與壁掛爐的設計工況相符。
1、混水控制方式一(機械式恒溫混水閥+循環泵),見圖3。機械式恒溫混水閥,在混合出水端內有一個熱敏元件,它根據設定的溫度自動調節一次高溫水和地板采暖回水的混水比例??蛇x配水力分壓組件,它可以將一次高溫系統與地板采暖系統通過水力分壓的方式實現相對獨立的運行,內置壓差旁通,保證一次高溫系統有足夠的壓差。室溫溫控器和安全溫控器保證室溫或地暖供水溫度過高時,停止水泵運行,節約能源,延長地暖管道壽命。
2、混水控制方式二(三點式電動恒溫閥+循環泵),見圖4。

3混水調節方式方案舉例項目基本情況:三層獨棟別墅,建筑面積約380㎡,采暖面積約240㎡。采暖系統原理圖見圖5。該系統采用一臺輸入功率37kW壁掛爐作為熱源設備,每層樓分別設置一組定點補償式恒溫混水中心,熱源設備與混水中心之間安裝一臺水力分壓集分水器。水力分壓集分水器將整個采暖系統分割為一次二次系統。它同時起到水力分壓器和干管分集水器的作用。1、技術參數各條支路的流量和溫度參見圖6:
●供熱系統共有3條支線,每條支線供熱功率8000kcal/h。
●分集水器和地暖盤管的水頭損失為25kPa,流量800L/h,供回水溫度50/40℃,供熱功率8000kcal/h。
●每個混水裝置與水力分壓分集水器之間,流量200L/h,供回水溫度80/40℃,按照經濟比摩阻小于200Pa/m的原則,選用作為連接管道,管長30m時,管道水頭損失約為3kPa。
●DN25三點式電動恒溫閥的Kv值約為6.9m3/h,流量800L/h情況下,水頭損失約為1.3kPa。
●供熱系統二次側每條支線的總揚程為29.3kPa,流量800L/h。
●壁掛爐與水力分壓分集水器之間水頭損失約為5kPa,流量900L/h,壁掛爐供回水溫度80/53.3℃,供熱功率約為24000kcal/h。
2、控制方式每臺混水裝置安裝有定點溫度補償型溫控中心。供水溫度由兩個因素決定:溫度調節器上設定的供水溫度、實測的供回水溫差。當溫差較小時(比如有其它室內或室外熱源),供水溫度則低于設定溫度反之,當溫差較大時(比如初供暖階段),供水溫度則高于設定溫度。這種控制溫差的方式能更加準確地接近系統所需的熱負荷。每臺混水裝置單獨安裝室溫控制裝置和室外溫度補償,可以單獨起停。
3、經濟性分析每個支路分別設置混水裝置,與安裝一臺大的混水泵站相比較,設備初投資稍貴。但是,由于支管線路運行在小流量大溫差狀態,可以使用更細的管道,管道安裝費用降低,安裝難度降低,運行費用方面,由于不同支路有單獨的水溫室溫控制,使用更靈活,水泵的電耗大大降低,壁掛爐的燃氣消耗量降低。
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