地板輻射采暖系統的集中供熱調節分析

次新濤

(太原市市政工程設計研究院，山西太原 030002)

0 引言

地板輻射采暖以室內熱舒適度高，能源利用率高以及對環境產生污染性低等優點，迅速占領供熱市場。其運行節能問題越來越凸顯出來，根據地暖的傳熱特點選擇合適的運行調節方式，可以大大減小運行能耗，下面針對地板輻射采暖常用質調節、分階段改變流量調節和混水調節方式［1，2］，根據其推導的運行調節公式，對比其不同運行情況下的運行能耗，從而選擇出一種最佳的運行方案。

1 調節方式基本公式的推導

當熱網穩定狀態下，若不考慮管網沿途熱損失，則供熱量等于戶內系統的散熱量，同時也應等于供暖熱用戶的熱負荷［3，4］。采暖形式采用低溫熱水地面輻射采暖時，則有如下的熱平衡方程式:

式中:Q1'——建筑物的供暖設計熱負荷，W;

Q2'——在供暖室外計算溫度tw'下，低溫熱水地面輻射采暖放出的熱量，W;

Q3'——在供暖室外溫度tw'下，熱水網路輸送給供暖用戶的熱量，W;

q'——建筑物的體積供熱指標，W/(m3·℃);

V——建筑物的外部體積，m3;

tw'——供暖室外計算溫度，℃;

tn——供暖室內計算溫度，℃;

tg'——進入供暖熱用戶的供水溫度，℃;

th'——供暖熱用戶的回水溫度，℃;

tp·j——低溫熱水地面輻射采暖管道內的熱媒平均溫度，℃;

G'——供暖熱用戶的循環水量，kg/h;

c——熱水的質量比熱，c=4 187 J/(kg·℃);

k'——低溫熱水地面輻射采暖在設計工況下的地面傳熱系數，W/(m3·℃);

F——低溫熱水地面輻射采暖的散熱面積，m2。在保證室內設計溫度tn條件下，可以得出下面的熱平衡方程式。即:

通過任意供暖熱負荷與供暖設計熱負荷之比，可以得到相對熱負荷和相對流量的計算公式:

在不考慮其他傳熱因素的干擾下，供暖熱負荷與室內外溫差的變化成正比，亦即相對供暖熱負荷比ˉQ等于相對的室內外溫差比。

綜合上述公式，可得:

式(11)是地板輻射采暖供熱負荷供熱調節的基本公式。式中分母的數值，均為設計工況下的已知參數。

2 不同調節方式公式推導

1)質調節。

質調節是只改變供暖系統的供水溫度，而水量保持不變的調節方式，即ˉG=1。對無混水熱水供暖系統，將ˉG=1代入式(11)，可求出質調節的供、回水溫度的計算公式:

對帶混水的熱水供暖系統，則τ1＞tg，τ2=th:

混水比:

2)分階段改變流量的質調節。

分階段改變流量的質調節是在供暖期中按室外溫度劃分成幾個階段，隨著室外氣溫的降低，分階段增加水量，在每個階段的水量保持不變，每個階段采用的是質調節的方式。即令φ=ˉG=cos st將補充條件代入式(11)，可求出:

對無混水的供暖系統:

對帶混水的供暖系統:

3 地暖不同調節方式的運行能耗比較

以某小區為例，總供熱面積為100萬m2。采暖室外計算溫度為－12℃，計算熱負荷為45 MW，設計供回水溫度為60℃/50℃，供暖天數為125 d。實行分階段改變流量的質調節時，兩階段時可取相對流量比三階段時可取相對流量比

分階段改變流量的質調節，改變流量時對應的室外溫度是依照調節方式的供水溫度公式和相對流量比經試算出，不同室外溫度延續時間可按無因次綜合公式法算出。本例中，分兩階段時，變流量的室外溫度為 －4℃;分三階段時，分別為 －5.6℃和0.8 ℃。

水泵軸功率按揚程37 m，流量3 870 t/h，效率0.8計算。混水泵揚程6 m。電費按每度1.1元計算。地暖不同調節方式運行耗電量，電費對比見表1。

表1 地暖不同調節方式運行耗電量，電費對比

4 結語

通過對低溫熱水地面輻射供暖調節公式的推導，以及從上述例子可以看出，采用分三階段變流量的質調節(帶混水)是較節能的調節方式，與常用的質調節比較節能達到57%，繼而減少了污染物排放量。因此，調節方式的改進具有巨大的節能空間，分三階段變流量的質調節(帶混水)應大力推廣。

［1］江 億.我國建筑耗能狀況及有效的節能途徑［J］.暖通空調，2005，35(5):30-40.

［2］賀 平，孫 剛.供熱工程［M］.第3版.北京:中國建筑工業出版社，1993.

［3］凌繼紅，張于峰，董 穎.低溫熱水地板輻射供暖系統的理論研究［J］.工程熱物理學報，2002(23):146-148.

［4］鄭瑞蕓，姜永成，王昭俊.集中供熱系統適量供熱調節技術［J］.哈爾濱工業大學學報，2009，41(12):70-77.