混合供熱系統節能連接方式及應用研究

摘要：本文主要介紹了混合供熱系統節能常見的幾種連接方式，并詳細探討了各種連接方式的優缺點、設計注意事項及應用，以為集中供熱等工程應用提供理論指導。

關鍵詞：混合供熱系統；連接方式；節能；應用

近年來，隨著科技學技術的進步及人們對供熱系統的不斷研究，由散熱器與地板輻射采暖系統所組成的混合供熱系統被廣泛應用。然而，混合供熱系統仍存在用熱矛盾而造成的能源浪費問題等。因此，在全球節能減排的大背景下，研究混合供熱系統節能連接方式及應用意義重大。

1、混合供熱系統節能連接方式及應用探討

1.1 系統串聯方式

系統串聯方式是指將地板輻射與散熱器采暖系統串聯在一起，從而滿足兩種系統各自的運行溫度需要，并達到能源的充分利用。系統串聯方式的實質就是利用散熱器采暖系統的回水作為地板輻射采暖系統的供水，以達到節能降耗的目的。

大量研究表明，系統串聯方式可以一定程度上實現混合供熱系統的節能。如，劉冰[1]等在某中學的體育館采暖系統中通過在籃球場采用地板輻射采暖，其余空間采用散熱器采暖的方式，降低了系統初投資，并且保證了能量的充分利用。

為了滿足混合供熱系統中地板輻射采暖系統大流量的采暖需求，設計串聯系統時要求散熱器采暖系統回水溫度高于地板輻射采暖系統供水溫度，散熱器采暖系統回水質量流量不小于地板輻射采暖系統的設計質量流量。同時，兩種采暖系統串聯供熱時，系統阻力增大，致使串聯系統的工作壓力升高，因此，在設計時要充分考慮運行壓力情況，保證供暖系統不出現超壓。此外，系統串聯方式還要保證兩種系統分布的集中性，設計時應特別注意散熱器裝置與地板采暖盤管一定的限制的分擔比例。

1.2 熱交換間接連接方式

針對混合系統運行參數不同這一矛盾，熱交換間接連接方式在換熱站設置兩套換熱器設備對散熱器側用戶與地板輻射采暖側用戶分別進行換熱，并形成兩種二次網供水溫度，以滿足兩套系統各自的需要。熱交換間接連接方式的實質是將熱源所提供單一供熱參數通過換熱站轉化為兩種不同的供熱參數向外輸出，從而保證了兩種系統均處于各自所需的熱媒參數下進行供熱，避免了因系統運行參數與熱源參數不匹配而造成的能源浪費。目前換熱站在換熱器設備選擇上，通常以板式換熱器作為首選，因為板式換熱器技術經過30余年的發展，技術成熟，換熱穩定。

用熱交換間接連接形式在應用中有其適用特點，首先此種方式只適用于散熱器與地板輻射采暖系統各自供熱面積相近的情況；其次，初投資比較大，產生較長的設備投資回收期，短期經濟效益差；第三，由于設備的占地面積大，對換熱站的空間要求高，因此對于一些小型換熱站來說，系統引入難度較大；最后，在運行維護方面比較復雜，非采暖期設備的清洗維護投資較大。

1.3 噴射器方式

采用噴射器方式是利用噴嘴將供熱管網的熱水與熱用戶回水相混合，從而達到適合的供水溫度的混水直接連接方式，并滿足熱用戶用熱需求的目的。在實際供熱過程中，可將地板輻射采暖用戶端加設噴射器裝置，而散熱器端采用間接連接方式，保證兩種系統各自的熱媒參數。

噴射器裝置有很多優點，如結構簡單，無需其它動力裝置；管路改造以及裝置造價都相對低廉；運行過程安全可靠，裝置采用后的供熱系統水力穩定性好等。但是，噴射器需保證供熱系統供、回水之間達到足夠的資用壓差，才能為回水引流提供足夠的能量，保證噴射器的正常工作。因而采用噴射器裝置的直接連接方式通常只用于單幢建筑物的采暖系統上，并需對系統進行分散管理。總之，噴射器在使用條件上受到限制，應用范圍較窄。

1.4 均壓罐方式

均壓罐是一種設置在一、二次網中間，罐體為封閉短管的裝置，供熱系統一、二次網供、回水管路分別設置在均壓罐兩側。在散熱器與地板輻射采暖混合系統中，可在地板輻射采暖側設置均壓罐，達到降低該系統熱用戶供水溫度的目的。

均壓罐方式的特點是結構簡單，兼具調節系統供水溫度、平衡系統壓力、按需分配各熱用戶系統流量的多重作用，當某一熱用戶的供熱流量發生變化時，不影響其他熱用戶的供熱效果。

均壓罐方式可應用于熱源一次網供水溫度高于或等于采暖熱用戶所需供水溫度的情況，且均壓罐方式的一、二次網側均需加設循環泵，前期投入較大，系統運行能耗也相對較高。并且由于均壓罐系統二次網回水與一次網供水在罐體內混合，無法控制二次網供水中混入的回水量，因此不能做到準確調節混合比，在系統運行過程中調節精度不夠。

1.5 雙向混水器方式

雙向混水器是在均壓罐運行原理基礎上設計而成的。該設計通過在均壓罐罐體內設置導流板的方式，實現罐體內水流的雙向流動，在確保一次網與采暖熱用戶系統流量均保持恒定的基礎上，實現供水溫度的調節。雙向混水器在保留原均壓罐系統改善管網水力失調問題的特性下，提高了對二次網供水溫度調節的能力，且運行過程無需較大的資用壓頭。但通過大量實驗驗證，雙向混水器導流板的調節角度對裝置的混水能力產生影響，當導流板處于與進出口垂直的位置時，雙向混水器的混水效果很差。

2、水泵在混合供熱系統中設計應用

目前，在供熱領域中混水泵方式的使用范圍越來越廣，在散熱器采暖系統及地板輻射采暖系統中，其使用頻率也越來越高，節能效果也得到普遍認可。

混水泵方式為在二次網熱用戶供回水管之間加設旁通管，并在二次網側加設循環泵作為混水泵和安裝止回閥，通過循環泵的運行以及控制閥門的開度，將二次網回水摻混到供水中，從而達到調節二次網供水溫度的目的。

混水泵供熱系統的供熱方式在混合供熱系統節能方面有一定的優勢，如，首先，在初投資上低于間接連接方式，且相對占用空間較小，對于空間較小的換熱站也可以采用。其次，混水泵系統具有較廣泛的適用性，可以適應絕大多數的供熱狀況。從熱源一次管網、換熱站二次管網，到單棟建筑的熱力入戶位置，甚至各個采暖熱用戶室內供熱管路，都可以采用混水泵供熱系統進行溫度調節[2]。第三，相較于噴射器、均壓罐等不能控制回水混合比例的設備來說，混水泵能夠達到精確調節的作用，可以更加有效的進行室內溫度的調節，以達到節能的目的。

在一些特殊情況下，例如學校、政府辦公樓等不連續使用的公用建筑，可利用混水泵系統在晚間、周末及假期等人員較少的時間段采用低溫運行的方式，只提供基本供熱溫度保證系統不出現低溫開裂情況即可，真正做到按需供熱，以此減少不必要的熱量消耗，從而達到更優節能效果。在未來如果熱計量模式得到普及，居民生活用熱收費也按各戶用熱量為標準，而不是簡單用房屋面積進行計費的話，也可以將混水泵系統應用于每一戶的入戶前，用戶根據自身的用熱需要，在不同時段調整本戶內的供回水溫度，從而達到節能的目的。

3、結束語

隨著新建建筑面積及地板輻射采暖系統使用面積的不斷增加，在同一換熱站中兩種供熱系統共存的現象不斷增多，系統運行能耗出現浪費的現象也將加劇。在此種情況下，對于散熱器與地板輻射采暖混合系統這一節能潛力較大的課題進行研究，便具有很重要的研究價值。期待在未來的研究當中，針對此問題能有更多的行之有效的解決方案，為今后換熱站進行系統改造提供一種思路，為我國的能源節約事業做出貢獻。

參考文獻：

[1]劉冰，劉樹森，光俊杰.供暖系統中不同散熱方式的混合應用[J].煤氣與熱力，2006，26（4）：64.

[2]兆燕虹.混水泵在既有建筑中的供熱節能研究[D].天津：天津大學，2007.

作者簡介：楊鑫，男，漢，1985年4月出生，山西臨汾人，2010年7月畢業于太原理工大學，碩士，工程師，主要從事集中供熱與暖通節能設計等工作及研究。