混水機組在低溫地面輻射供暖系統中的運用

路文淵

0 引言

近年來，隨著人們對建筑室內環境的品質要求越來越高，低溫地面輻射供暖系統由于具有衛生潔凈、噪聲小、熱穩定性和熱舒適性好等優點，越來越受到住宅小區開發商的青睞。

對于戶內使用低溫地面輻射供暖系統的業主，由于并不過多考慮熱水循環泵的耗電輸熱比(HER)，因此外網設計通常采用由換熱站直接供給50℃～40℃的低溫熱水。JGJ 26-2010嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準中明確提出:“采用低溫地面輻射供暖的集中供熱小區，換熱站不宜直接提供溫度低于60℃的熱媒”［1］的要求。本文以某住宅小區供暖外網為例，采用80℃～40℃大溫差二次泵混水機組的供暖方式對外網進行設計，并與通常采用的換熱站直接供給50℃～40℃低溫熱水的系統作節能性分析比較。

1 混水機組在系統中的設置及控制

混水機組在系統中的設置及控制見圖1。

氣候補償器及溫控器控制三通電動比例混水閥的開度以及二次泵的變頻。由于二次變頻泵設于樓棟內，可以對戶內分室溫控系統和室外溫度補償器的調節作出較快的反應，比一次泵變頻能更好的適應負荷的變化。

2 兩種方式外網系統設計計算

1)計算實例:某住宅小區由7幢高層住宅組成。由集中供熱的換熱站提供熱媒，供熱半徑260 m。本文以該小區供暖外網系統為例進行分析比較。每幢樓按入戶裝置阻力43.7kPa、戶內系統阻力30kPa考慮，1號～7號樓的采暖熱負荷分別為:620.3 kW，658.8 kW，752.0 kW，713.6 kW，324.3 kW，538.1 kW，337.6 kW。外網布置見圖2。

2)按7號樓為最不利環路選擇熱力站水泵，供回水溫度為50℃～40℃計算，系統最不利環路為:熱力站→管段1→管段2→管段3→管段4→管段5→7號樓。經計算最不利環路總阻力(不含熱力站內部阻力):142.3kPa。

3)按2號樓入戶裝置前供回水干管壓差為零選擇熱力站循環水泵，外網供回水溫度80℃～40℃。樓棟內使用混水機組及二次變頻泵，供回水溫度為50℃～40℃，計算環路為:熱力站→管段1→管段2→管段6→用戶2號樓，計算結果見表1。

圖1 混水機組在系統中的設置及控制

換熱站至各樓棟室內用戶的總阻力，樓內二次泵循環流量、揚程分別為:

用戶1:換熱站→管段1→管段9→管段13→1號樓用戶。

總阻力:2 ×(9.95+1.779+9.548)+(43.7+30)=115.69kPa。

圖2 低區系統外網平面布置圖

二次泵流量:53.35 m3/h;二次泵揚程:115.69－44.466=71.2kPa。

同理:

用戶2:二次泵流量:56.66 m3/h;二次泵揚程:73.6kPa。

用戶3:二次泵流量:64.67 m3/h;二次泵揚程:85.3kPa。

用戶4:二次泵流量:61.37 m3/h;二次泵揚程:75.7kPa。

用戶5:二次泵流量:27.90 m3/h;二次泵揚程:58.3kPa。

用戶6:二次泵流量:46.28 m3/h;二次泵揚程:69.6kPa。

用戶7:二次泵流量:29.03 m3/h;二次泵揚程:79.3kPa。

表1 低區供回水溫度80℃～40℃水力計算表

3 兩種方式外網系統耗功比較(不包括熱力站內部阻力)

根據 NZ=PGH/102η［2］計算消耗軸功率，取 η =0.7。

1)50℃～40℃系統消耗功率:

系統循環泵所需軸功率:

NZ循=(988 ×339.24 ×14.23)/(3600 ×102 ×0.7)=18.6 kW。

2)大溫差，二次泵混水機組系統消耗功率:

系統循環泵所需軸功率:

NZ循=(983 ×84.8 ×4.45)/(3600 ×102 ×0.7)=1.45 kW。

1號～7號樓二次泵消耗軸功率分別為:

NZ1=1.46 kW;NZ2=1.60 kW;NZ3=2.12 kW;NZ4=1.79 kW;NZ5=0.63 kW;NZ6=1.24 kW;NZ7=0.88 kW。

系統總計消耗功率:11.17 kW。

3)節能率:

(18.6 －11.17)/18.6 ×100%=40%。

4 結語

1)通過以上分析，在供熱半徑260 m范圍內，80℃～40℃二次泵混水系統在低溫地面輻射供暖系統中比供回水50℃～40℃系統節能40%左右。

2)由于樓棟內二次泵采用變頻運行，系統能更好的適應室內分室溫控的需要。

［1］ JGJ 26-2010，嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準［S］.

［2］ 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2008:1177.