混水裝置在低溫?zé)崴孛孑椛涔┡械膽?yīng)用

崔高峰 吳 偉

1 問(wèn)題提出

低溫?zé)崴孛孑椛涔┡且环N利用建筑物內(nèi)部地面敷設(shè)加熱管，使熱媒在加熱管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，加熱地板，從而滿(mǎn)足室內(nèi)溫度要求的采暖方式。由于這種采暖方式具有舒適、節(jié)能、隔音、增大房間使用面積、衛(wèi)生條件好等方面的優(yōu)點(diǎn)，備受人們的關(guān)注，然而，地暖要求熱媒溫度不高于60℃，供回水溫差不宜大于10℃，即按照大流量小溫差運(yùn)行，而一般民用建筑的采暖供回水溫度是按散熱器采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，供水溫度為95℃，供回水溫差在20℃以上，按照大溫差小流量運(yùn)行，且《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施暖通空調(diào)?動(dòng)力》2.6.3采用低溫地面輻射采暖系統(tǒng)進(jìn)行供暖的集中供熱小區(qū)，鍋爐房或小區(qū)換熱站不宜直接提供溫度不大于60℃的熱媒，因而集中供熱或區(qū)域供熱的熱源不能直接和室內(nèi)地暖系統(tǒng)連接，需要采取一定的措施。

2 解決辦法

一次網(wǎng)采用單一熱源而二次網(wǎng)多參數(shù)(散熱器系統(tǒng)及地暖系統(tǒng))供熱時(shí)，連接方式有以下三種:1)室外管道和室內(nèi)系統(tǒng)采用水噴射器直接連接，通過(guò)水噴射器抽引回水管中低溫水，與供水混合，使室內(nèi)系統(tǒng)供水溫度低于熱網(wǎng)供水溫度，以滿(mǎn)足用戶(hù)要求，但是這種連接方式需要一次網(wǎng)具有較高的供回水壓差，當(dāng)用戶(hù)供暖系統(tǒng)的壓力損失在10 kPa～15 kPa時(shí)，混合系數(shù)(單位供水管水量抽引回水管的水量)u=1.5～2.5的情況下，熱網(wǎng)供回水管之間的壓差需達(dá)到80 kPa～120 kPa才能滿(mǎn)足要求[1]，根據(jù)文獻(xiàn)[2]《實(shí)用供暖工程設(shè)計(jì)》(7-22)式 H/h=0.54u2+2.12u+1.58(其中，H為噴射器前所需要的壓頭;h為用戶(hù)內(nèi)部系統(tǒng)壓力損失;u為噴射系數(shù))可以得出當(dāng)混合系數(shù)和用戶(hù)內(nèi)部系統(tǒng)壓力損失越大，所需熱網(wǎng)的壓差就越大，所以當(dāng)熱網(wǎng)沒(méi)有足夠的壓差可以滿(mǎn)足水噴射器工作時(shí)，一次網(wǎng)和室內(nèi)管網(wǎng)連接就不能采用水噴射器直接連接;2)采用間接連接，一次網(wǎng)供水管的熱水通過(guò)換熱器與二次網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行熱量的交換，沒(méi)有質(zhì)量的交換，這樣二次網(wǎng)系統(tǒng)漏損水量不影響一次網(wǎng)，同時(shí)一次網(wǎng)的壓力及流量工況不受二次網(wǎng)影響，但是間接連接需要設(shè)置換熱站，這樣會(huì)加大投資，占地較大，以及循環(huán)水泵的維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用增加;3)在采暖熱力入口處加設(shè)混水裝置，來(lái)自熱網(wǎng)的熱水在混水部件與用戶(hù)側(cè)的回水相混合，溫度降低后再進(jìn)入用戶(hù)地暖系統(tǒng)，這樣給集中供熱用戶(hù)提供合適的地暖循環(huán)水，滿(mǎn)足地暖用戶(hù)的需求。

地暖混水裝置工作原理如圖1所示，高溫采暖供水與經(jīng)過(guò)地暖盤(pán)管的回水在混水部件混合到一定的溫度后，經(jīng)過(guò)增壓泵被送到分水器，然后通過(guò)暖盤(pán)管散熱，散熱后的回水一部分流入采暖回水管，另一部分進(jìn)入混水部件與高溫采暖熱水混合，其主要部件有:1)增壓泵，給混合后的地暖盤(pán)管供水提供動(dòng)力，一般采用可調(diào)速的靜音水泵;2)混水部件，在不同的產(chǎn)品中混水部件有不同的形式，主要有:自力式遠(yuǎn)傳溫控閥:利用自力式遠(yuǎn)傳溫控閥的感溫元件檢測(cè)混合水溫度，并根據(jù)水溫變化控制安裝在高溫采暖進(jìn)水通道中閥體開(kāi)度，從而控制高溫進(jìn)水流量，達(dá)到恒溫控制的目的;恒溫混水閥:利用浸泡在混合出水端的感溫蠟式熱動(dòng)力元件感受溫度后，感溫蠟體積變化，帶動(dòng)恒溫混水閥內(nèi)部的調(diào)節(jié)筒在供回水的混水艙內(nèi)上下移動(dòng)，控制供回水進(jìn)入調(diào)節(jié)筒內(nèi)的流量從而控制進(jìn)入地暖系統(tǒng)的水溫;電動(dòng)三通閥:將溫度傳感器檢測(cè)到的信號(hào)傳送到溫控器，并與設(shè)定值比較，同時(shí)輸出信號(hào)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使進(jìn)入地暖系統(tǒng)的熱水滿(mǎn)足水溫要求;其他部件還有過(guò)濾器、止回閥、壓力開(kāi)關(guān)等，混水裝置由于具有控制方便、占地小、工作溫度穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)，因此它在解決高溫水與低溫地面輻射采暖系統(tǒng)連接得到廣泛應(yīng)用。

3 工程實(shí)例

某幼兒園采暖設(shè)計(jì)中，采用地板輻射采暖，采暖面積為5 000m2，熱負(fù)荷按42 W/m2計(jì)算，則采暖總熱負(fù)荷為5 000×42×0.9=189 kW(GB 50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范4.4.4規(guī)定低溫?zé)崴匕遢椛洳膳暮臒崃靠砂瓷崞鞑膳臒崃坑?jì)算，并應(yīng)對(duì)總耗熱量乘以0.9～0.95的修正系數(shù)或?qū)⑹覂?nèi)計(jì)算溫度取值降低2℃就可以滿(mǎn)足人體的舒適感，由此可以看出地板輻射采暖比散熱器采暖節(jié)能)，設(shè)計(jì)供回水溫度為40℃～50℃，而市政管網(wǎng)提供熱水溫度為60℃～80℃，且資用壓力不能滿(mǎn)足噴射器工作，考慮初投資等問(wèn)題，室內(nèi)外系統(tǒng)連接采用帶混水裝置的直接連接方式。當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)，根據(jù)熱量平衡有:

其中，C為介質(zhì)的比熱容，對(duì)于水為4.187 kJ/(kg?℃);G1為采暖高溫水質(zhì)量流量，kg/s;t1為采暖高溫水溫度，℃，對(duì)于本工程 t1=80℃;G2為進(jìn)入混水部件低溫回水質(zhì)量流量，kg/s;t2為低溫回水溫度，℃，對(duì)于本工程 t2=40℃;G3為混合后熱水的質(zhì)量流量，kg/s;t3為地暖盤(pán)管供水溫度，℃，對(duì)于本工程 t3=50℃。

此時(shí)高溫水質(zhì)量流量:

由此可得，當(dāng)混合比 u=3，G1=1.13 kg/s，G3=4.51 kg/s時(shí)，即可滿(mǎn)足地板輻射采暖設(shè)計(jì)供回水溫度要求，從而能夠滿(mǎn)足室內(nèi)溫度要求。

4 結(jié)語(yǔ)

低溫?zé)崴孛孑椛洳膳膬?yōu)點(diǎn)決定了它很具有發(fā)展前景，但在與高溫水系統(tǒng)直接連接運(yùn)行時(shí)必須要滿(mǎn)足規(guī)范要求(供水溫度≤60℃，供回水溫差≤10℃)，由以上分析可以得出采用混水裝置能夠使系統(tǒng)安全、節(jié)能、舒適的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了高溫水小流量大溫差，室內(nèi)循環(huán)水小溫差大流量運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外已有很多公司生產(chǎn)成套的混水裝置用于室內(nèi)外系統(tǒng)連接，實(shí)踐證明，混水裝置的應(yīng)用給人們提供了更舒適的環(huán)境。

[1] 賀 平，孫 剛.供熱工程[M].第3版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993:11.

[2] 榮秀惠，肖蘭生.實(shí)用供暖工程設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.

[3] 李開(kāi)儒.低溫?zé)崴匕遢椛洳膳O(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑，2009，35(10):187-188.