集中供熱二級管網采用散熱器—地暖混合供暖系統探討

枚 軍 李 紅 王 浩

(太原智博熱電工程設計有限公司，山西 太原 030006)

集中供熱二級管網采用散熱器—地暖混合供暖系統探討

枚 軍 李 紅 王 浩

(太原智博熱電工程設計有限公司，山西 太原 030006)

集中供熱二級管網采用散熱器—地暖混合供暖系統替代原有分系統供暖形式，對不同的散熱器流量與地暖流量工況進行系統優化。通過實際工程案例，對混合供暖系統在工程投資、運行費用及節能減排等方面優勢進行分析。

集中供熱二級管網，三管制，散熱器—地暖混合供暖，調溫混水泵，尖峰換熱器

1 概述

現有城鎮大型集中供熱系統(包括大型熱電聯產、大型區域鍋爐房及其他大型余熱供熱等熱源形式)以采用二級管網系統的居多[1]。通常“熱源—熱力站”側稱為一級管網系統，“熱力站—用戶”側稱為二級管網系統。對于二級管網地暖—散熱器兩種用戶在原有條件下(散熱器85 ℃/60 ℃，地暖50 ℃/40 ℃)采用分系統設置，主要由于兩者的溫度參數不一致，無法同時滿足用戶的最佳舒適性。從新發布規范GB 50736—2012民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范的要求，對兩種采暖方式的溫度都進行調整，散熱器用戶推薦參數75 ℃/50 ℃，地暖用戶推薦參數50 ℃/40 ℃；溫度參數調整為地暖—散熱器混合供暖系統提供了前提。

2 混合供暖系統

2.1混合供暖系統形式

散熱器—地暖混合供暖系統采用三管制，利用二級管網供/回水管和新增一趟中間調溫管(三管制)作為采暖熱水輸送和溫度、流量調節載體；將二級管網供水(設計溫度75 ℃)先接至系統內的散熱器采暖用戶，散熱降溫(設計溫度50 ℃)后進入中間調溫管；再送至系統內的地暖采暖用戶，進一步降溫(設計溫度40 ℃)后回到二次網回水，如此循環運行。當供往地暖用戶的水溫高時(超過50 ℃)，啟動調溫混水泵抽取二次網低溫回水混合超溫供水達到降低地暖供水溫度的目的。系統中流量旁通管在中間調溫管流量不平衡時起流量旁通調節作用。散熱器—地暖混合供暖系統見圖1。圖1中中間調溫管起調和中間溫度、調節散熱器回水量與地暖供水量之間平衡的作用，是保證散熱器—地暖混合系統運行效果的關鍵。

2.2混合供暖系統運行工況

1)散熱器流量與地暖流量平衡工況。

散熱器流量等于地暖流量，即散熱器負荷∶地暖負荷=2.5∶1，此時為混合供暖系統的最佳運行工況；二次網供水先進入樓內散熱器用戶散熱，后經中間調溫管進入樓內地暖用戶，再回至二次網回水管。該運行工況下，二次網供回水設計溫差Δt=35 ℃，系統形式見圖2。

2)散熱器流量大于地暖流量工況。

散熱器流量大于地暖流量，即散熱器負荷∶地暖負荷大于2.5∶1時，開啟低溫側流量旁通管的電動調節閥(高溫側流量旁通管關閉)，根據中間調溫管的流量余量調整閥開度。在這種情況下，一級管網供水管溫度75 ℃，中間調溫管的運行溫度50 ℃，二次網回水管的運行溫度大于地暖設計回水溫度(40 ℃)，設置調溫混水泵意義不大；因此，利用中間調溫管50 ℃水直供樓內地暖。該工況下，二次網供回水設計溫差25 ℃<Δt<35 ℃，系統形式見圖3。

3)散熱器流量小于地暖流量工況。

當散熱器流量小于地暖流量時，可采用的系統形式包括在用戶側設置調溫混水泵和站內設置尖峰換熱器兩種。經技術經濟比較，當1.25∶1<散熱器負荷∶地暖負荷<2.5∶1時，采用調溫混水泵系統較為經濟，系統形式見圖4；當散熱器負荷∶地暖負荷小于1.25∶1時，采用熱力站內設置基本換熱器和尖峰換熱器，基本換熱器供水溫度50 ℃，供往地暖用戶，部分流量進入尖峰換熱器升溫至供水溫度75 ℃，供散熱器用戶，系統形式見圖5。

2.3混合供暖系統與分系統供暖對比

兩個系統對比項目見表1。

表1 對比項目

從兩個系統對比來看，三管系統從工程投資和運行費用等方面都優于散熱器/地暖分系統供熱方式，存在的問題是系統調節、管理相對復雜。

2.4系統推廣存在問題及解決方案

1)與現狀供暖用戶兼容問題。

散熱器用戶采用75 ℃/50 ℃是國家規范推薦的參數，但相對現有大多系統設計的85 ℃/60 ℃參數要低，減小了室內散熱器與室內采暖溫度的溫差，需要改造原采暖散熱器，增加單組暖氣片的數量解決；由于采暖供回水溫差未變化，原系統的流量、阻力等參數未發生變動，不需要作調整[2]；因此，除室內散熱器需要改造外，散熱器用戶采用75 ℃/50 ℃參數可與現有系統兼容。地暖用戶采用50 ℃/40 ℃符合國家規范推薦的參數要求，與現有系統運行參數一致，是與原有系統兼容的。

2)散熱器及地暖材質問題。

老舊散熱器通常為鑄鐵型，近年來新用戶基本以鋼制散熱器為主[3]；對于老舊鑄鐵散熱器與地暖混合的系統，需在地暖用戶入口增加過濾裝置處理鑄鐵型散熱器經常會產生的鑄砂、鐵銹等，其對地暖管道材質選擇無特殊要求；對于鋼制散熱器與地暖混合的系統，由于采暖循環水含氧對鋼制散熱器會產生氧腐蝕，而地暖常采用的聚乙烯類管[4](含PB，PE-X，PP-R，PE-RT管等)均有滲光透氧的特點，因此，在鋼制散熱器與地暖混合系統需要求地暖管道選用鋁塑復合管(XPAP)[5]，消除地暖管材滲氧對鋼制散熱器的影響。

3)散熱器及地暖系統耐溫、承壓問題。

現有地暖系統的承壓通常在0.8 MPa～1.2 MPa之間，地暖管材在60 ℃能長期穩定運行；對于散熱器系統，老舊鑄鐵散熱器承壓通常0.4 MPa～0.5 MPa，鋼制散熱器基本達到1.0 MPa以上；在改造散熱器與地暖混合系統前，需充分考慮鑄鐵型散熱器承壓能力，防止超壓。

3 案例分析

3.1工程概況

某縣城小區新建熱力站一座，配套建設二級管網；采暖建筑面積10萬m2，其中散熱器用戶(舊有建筑)約6.0萬m2，地暖用戶(新建建筑)約4.0萬m2。熱力站內設置一套供熱機組，二級管網采用散熱器—地暖混合系統，供熱半徑約620 m。按舊有建筑熱指標60 W/m2，新建建筑45 W/m2；散熱器用戶負荷Q1=3.6 MW(設計流量123.8 m3/h)，地暖用戶負荷Q2=1.8 MW(設計流量154.8 m3/h)，Q1∶Q2=2∶1(滿足1.25∶1

3.2工程投資對比

采用散熱器—地暖混合系統與分系統(散熱器系統與地暖系統分開系統供暖)在熱力站和二級管網的工程投資比較如表2所示。

從表2可知，熱力站內工程費用，混合系統比分系統低約27%；二級管網工程費用，混合系統比分系統低約21%。

表2 采用散熱器—地暖混合系統與分系統工程投資表

3.3工程運行費用對比

采用混合系統主要耗電設備為循環泵、補水泵及各個樓內混水泵，分系統主要耗電設備為循環泵和補水泵；按照采暖季5個月(3 600 h)計算，系統運行費用對比見表3。

表3 采用散熱器—地暖混合系統與分系統運行費對比表

從表3可知，混合系統比分系統單個采暖季的運行電耗節省約5.9萬kWh；按電價0.8元/kWh核算，單個采暖季節省電費4.72萬元。

3.4工程效益

單個采暖季節電5.9萬kWh，按發電煤耗340 gce/kWh，節標煤量約為20 tce，二氧化碳減排量約49.2 t。

綜合比較來看，對于新建熱力站和二級管網，當同時存在地暖和散熱器用戶時，采用混合系統供暖從工程投資、運行費用及節能減排方面都優于分系統供暖。

4 結語

1)散熱器—地暖混合供暖系統是連接熱力站—二級管網—用戶之間優化的系統，符合國家“節能減排”政策，值得推廣。

2)混合供暖系統與分系統供暖相比，從工程投資、運行費用及節能減排等方面具有明顯優勢。

[1] 黃建春.城市集中供熱現狀的經濟性分析及供熱系統優化方案、節能措施的研究[D].西安：長安大學碩士學位論文，2008：5-8.

[2] 張曉松.板式換熱器熱力站變流量供熱系統調節方式[J].煤氣與熱力，2009，29(1)：19-23.

[3] 曹廣興.采暖散熱器的發展前景[J].大眾標準化，2002，11(1)：23-26.

[4] 邢 燕.PP-R管在建筑冷熱水系統中的應用[J].山西建筑，2010，36(25)：188-192.

[5] 賀 毅，哈麗畢努·艾合買提，巴吾東，等.鋁塑復合管的生產工藝及發展前景[J].新疆大學學報，2008，16(1)：69-72.

[6] 徐 奇.變頻技術在集中供熱系統節能運行中的應用研究[D].北京：北京建筑工程學院碩士學位論文，2006：2-3.

Discussiononthemixedheatingsystembyradiatorandfloorheatingindistrictheatingsecondarycircuitsystem

MeiJunLiHongWangHao

(TaiyuanZhiboThermalPowerPlantEngineeringDesignCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The mixed heating system by radiator and floor heating are used to replace original heating subsystem in district heating secondary circuit system, and optimization on different flow rate of radiator and floor heating are discussed. The advantages of mixed heating system in investment, running expense, energy saving and emission reduction are analyzed through project example.

district heating secondary circuit system， three tube system， mixed heating system， temperature mixing pump， peak heat exchanger

1009-6825(2017)32-0106-03

2017-09-02

枚 軍(1983- )，男，碩士，工程師

TU995

A