樓宇二次供熱管網(wǎng)混水供熱系統(tǒng)的優(yōu)選

摘要：混水供熱系統(tǒng)是供熱技術(shù)革新中節(jié)能、節(jié)電較有效的技術(shù)之一，選取某綜合型住宅小區(qū)，對(duì)混水供熱系統(tǒng)進(jìn)行研究，并與傳統(tǒng)的供熱方式相比較，以論證混水供熱系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng)，混水連接方式，傳統(tǒng)連接方式，優(yōu)選

中圖分類號(hào)：F293 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1001-9138-（2014）10-0064-68 收稿日期：2014-08-26

1 技術(shù)背景

近年來(lái)，由于節(jié)能、節(jié)電的需求，我國(guó)許多地方都對(duì)傳統(tǒng)供熱技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)革新和節(jié)能改造，混水供熱是其中較熱門和有效的技術(shù)之一。根據(jù)行業(yè)內(nèi)相關(guān)實(shí)例證明：一般分布式變頻循環(huán)水泵的供熱系統(tǒng)，其水泵裝機(jī)容量與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案相比節(jié)電1/3；而整個(gè)分布式混水泵供熱系統(tǒng)，其裝機(jī)節(jié)電量為2/3?？梢?jiàn)，混水泵供熱系統(tǒng)在節(jié)電量方面有較顯著的優(yōu)勢(shì)。行業(yè)內(nèi)相關(guān)實(shí)例也證明，混水泵供熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)供熱方式相比較，節(jié)能可達(dá)15%-20%，節(jié)電可達(dá)20%以上，節(jié)能節(jié)電效果明顯。

混水供熱系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是靈活適應(yīng)熱用戶的各種采暖方式的需求，減少管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量，消除管網(wǎng)在熱媒輸送過(guò)程中的無(wú)效電耗，進(jìn)而提高了管網(wǎng)的輸送效率。

本文選取天津市南開(kāi)區(qū)某綜合型住宅小區(qū)的二次管網(wǎng)為研究對(duì)象，對(duì)混水供熱系統(tǒng)進(jìn)行研究，并與傳統(tǒng)的供熱方式相比較，以論證混水供熱系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

2 樓宇混水機(jī)組系統(tǒng)

常規(guī)的樓宇混水機(jī)組系統(tǒng)主要包括氣候補(bǔ)償器、旁路逆止閥、混水泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及儀表等。從用戶端出來(lái)二次回水通過(guò)裝有逆止閥的混水旁通管與從換熱站來(lái)的二次供水進(jìn)行混合，混合后的二次水經(jīng)循環(huán)泵輸送再進(jìn)入用戶進(jìn)行供熱，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)混水供熱。習(xí)慣上，以帶有逆止閥的混水旁通管為界限，將換熱站側(cè)的管網(wǎng)稱為混水機(jī)組的“混水一次側(cè)”，將用戶側(cè)的管網(wǎng)稱為混水機(jī)組的“混水二次側(cè)”，以便描述系統(tǒng)過(guò)程更加清晰。

樓宇混水機(jī)組通過(guò)ECL控制器及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)一次供水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制器根據(jù)室外溫度傳感器獲取的數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算所需的室內(nèi)供水溫度（二次側(cè)供水溫度），同時(shí)把二次回水溫度和末端用戶室內(nèi)溫度作為前饋控制值及溫度控制限制值，引入本控制系統(tǒng)組成串級(jí)前饋控制系統(tǒng)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制供水流量，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。

樓宇混水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝置機(jī)組可集成到一個(gè)柜子里，具有體積小、靈活方便、設(shè)備安全等特點(diǎn)。

3 項(xiàng)目概況

該示范項(xiàng)目位于天津市南開(kāi)區(qū)，試驗(yàn)樓棟包括民用低區(qū)和配套公建，其中民用7棟樓，供熱面積約3.1萬(wàn)平方米，熱負(fù)荷為1391.7kW；配套公建多為樓宇裙房，供熱面積約1.5萬(wàn)平方米，熱負(fù)荷為1077.6kW。

民用采暖方式為地板采暖，設(shè)計(jì)溫度50/40℃；配套公建采暖方式為散熱器采暖，設(shè)計(jì)溫度80/60℃。

4 供熱方案

針對(duì)本項(xiàng)目的情況，設(shè)計(jì)兩種供熱方案。一種為傳統(tǒng)供熱方案，民用及公建各設(shè)置一臺(tái)換熱機(jī)組；另一種為試驗(yàn)方案，將民用和公建的換熱機(jī)組合并為一臺(tái)，且在民用每棟樓宇的熱力入口處設(shè)置混水機(jī)組。

為了達(dá)到更好的設(shè)計(jì)效果，本文對(duì)傳統(tǒng)供熱方案和試驗(yàn)方案進(jìn)行比較，以優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。兩種方案具體情況概述如下：

4.1 傳統(tǒng)方案

民用住宅和配套公建各配置一臺(tái)換熱機(jī)組。

市政供熱管網(wǎng)的熱水分別供給民用換熱器和公建換熱器。民用住宅采用地板供暖，在民用機(jī)組換熱器中，一次供水由130℃降溫至70℃返回?zé)嵩醇訜?；二次供水?0℃加熱至50℃供給用戶采暖。配套公建采用散熱器供暖，在公建機(jī)組換熱器中，一次供水由130℃降溫至70℃返回?zé)嵩醇訜?；二次供水?0℃加熱至80℃供給用戶采暖。如此循環(huán)供熱，使用戶室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度。各樓棟前裝有壓差控制器，用以合理分配各樓棟流量，減輕樓棟間的水力失衡。

二次管線從站內(nèi)分兩路出線，分別為民用樓棟和配套公建供熱，根據(jù)用戶流量確定二次側(cè)管網(wǎng)管徑。管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算：

（式1）

式中：G——供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量（t/h）；

Q——設(shè)計(jì)熱負(fù)荷（kW）；

c——水的熱容[kJ/（kg·℃）]；

t1——供熱管網(wǎng)供水溫度（℃）；

t2——各種熱負(fù)荷相應(yīng)的供熱管網(wǎng)回水溫度（℃）

民用熱負(fù)荷為1391.7kW，二次供回水溫度為50/40℃，則由公式計(jì)算可得民用管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量為119.3t/h，考慮裕量系數(shù)，故民用機(jī)組循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量選144t/h；公建熱負(fù)荷為1077.6kW，二次供回水溫度為80/60℃，則由公式計(jì)算可得公建管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量為46.2t/h，考慮裕量系數(shù)，故公建機(jī)組循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量選56t/h，揚(yáng)程選為22m。

民用機(jī)組二次管網(wǎng)管徑DN200-DN80，路由長(zhǎng)度合計(jì)約550m，鋼管耗材約15t，工程費(fèi)用約50.33萬(wàn)元；配套公建機(jī)組二次管網(wǎng)管徑DN125-DN50，路由長(zhǎng)度合計(jì)約595m，鋼管耗材約11t，工程費(fèi)用約46.29萬(wàn)元。

4.2 試驗(yàn)方案

對(duì)于采取多種供暖方式的樓棟來(lái)說(shuō)，散熱器采暖需要較高的二次網(wǎng)設(shè)計(jì)供水溫度（一般應(yīng)在80℃以上，供、回水設(shè)計(jì)溫差為20-25℃）；而地板輻射采暖為了達(dá)到舒適、節(jié)能、安全的需求，防止地板采暖發(fā)生室溫過(guò)高、能源浪費(fèi)、爆管泄露等情況，供水溫度最高也不能超過(guò)60℃，二次網(wǎng)供、回水溫度以45-50/35-40℃為宜。

試驗(yàn)項(xiàng)目樓宇供暖是兩種供暖方式并存，民用為地板采暖，配套公建為散熱器采暖。為了滿足多種供暖方式供暖的需求，在換熱站內(nèi)設(shè)置一臺(tái)換熱器同時(shí)為民用和公建供熱，并在民用每棟樓熱力入口處設(shè)置混水機(jī)組。

市政供熱管網(wǎng)的一次供水與二次供水在熱力站的換熱機(jī)組中進(jìn)行換熱，二次供水由52.2℃加熱至80℃供給用戶采暖，進(jìn)入樓棟的二次熱水管網(wǎng)在樓棟前分為兩路，一路直接進(jìn)入公建用戶進(jìn)行散熱器供暖，另一路則通過(guò)混水機(jī)組進(jìn)入民用樓棟為地板采暖供熱。在混水機(jī)組中， 80℃的二次供水與二次回水混合成50℃的二次供水進(jìn)入用戶家進(jìn)行地板供暖，釋放熱量變成溫度為40℃的二次回水，繼續(xù)與80℃的二次供水混合供熱，如此循環(huán)。民用樓棟40℃的二次回水與公建60℃的二次回水混合，形成一路52.2℃的二次回水回到換熱站進(jìn)行換熱。endprint

樓宇混水機(jī)組通過(guò)ECL控制器及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)一次供水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制器根據(jù)室外溫度傳感器獲取的數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算所需的室內(nèi)供水溫度（二次側(cè)供水溫度），同時(shí)把二次回水溫度和末端用戶室內(nèi)溫度作為前饋控制值及溫度控制限制值，引入本控制系統(tǒng)組成串級(jí)前饋控制系統(tǒng)，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制供水流量，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。

ECL控制器同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)對(duì)混水泵的遠(yuǎn)程及就地控制，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)混水機(jī)組耗電量的統(tǒng)計(jì)與考核，本控制系統(tǒng)還要采集機(jī)組耗電量數(shù)據(jù)并上傳。建議在監(jiān)控中心設(shè)置耗電量統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)工程的耗電比較，建議設(shè)置電耗比較數(shù)據(jù)庫(kù)。

民用住宅和配套公建的二次管線總管為同一管路，根據(jù)用戶流量確定二次側(cè)管網(wǎng)管徑。根據(jù)式1可計(jì)算得出二次網(wǎng)流量。

民用熱負(fù)荷為1391.7kW，公建熱負(fù)荷為1077.6kW，則民用和配套公建總熱負(fù)荷為2469.3kW，二次供回水溫度為80/52.2℃，則由公式計(jì)算可得管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量為76.1t/h，考慮裕量系數(shù)，故循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量選92t/h。揚(yáng)程經(jīng)計(jì)算選為22m，由流量和揚(yáng)程可確定循環(huán)泵的選型。

民用樓宇混水機(jī)組一次側(cè)設(shè)計(jì)溫度為80/40℃，混水機(jī)組二次側(cè)設(shè)計(jì)溫度為50/40℃，這樣就實(shí)現(xiàn)了用80℃的高溫二次水來(lái)為50/40℃的地板采暖裝置供熱的目的?；焖畽C(jī)組選用型號(hào)DSM-50-80（說(shuō)明：一次側(cè)管道口徑DN50，二次側(cè)管道口徑DN80）。

二次管線從站內(nèi)一路出線為民用住宅和配套公建供熱。管網(wǎng)管徑DN200-DN50，路由長(zhǎng)度合計(jì)約0.7km，鋼管重約16t，工程費(fèi)用約56.67萬(wàn)元。

混水機(jī)組安裝在每棟樓的地下車庫(kù)熱力入口處，接近管井位置。每個(gè)機(jī)組柜子尺寸1650*600*910（第一組稍小，為1450*580*834）。每個(gè)混水機(jī)組的控制柜功率為1.25KW（第一組為稍小，為0.82KW），考慮到表計(jì)電源，每個(gè)樓棟需提供一路220V/3KW工頻電源。電源位置就近選取。

樓宇混水機(jī)組控制系統(tǒng)由混水機(jī)組本身提供，但滿足氣候補(bǔ)償功能、室內(nèi)溫度控制功能及遠(yuǎn)調(diào)、遠(yuǎn)控功能，因此需要對(duì)混水機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修改，同時(shí)考慮到室外溫度測(cè)點(diǎn)安裝的不便性，室外溫度采取由生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心下發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制；考慮到室內(nèi)溫度采集點(diǎn)安裝的方便及美觀性，因此一般室內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳輸至室外，因此考慮室內(nèi)溫度也采用由生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心下發(fā)數(shù)據(jù)的方式。

為實(shí)現(xiàn)混水機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，混水機(jī)組通訊方式采用有線和無(wú)線兩種通訊方式中的一種，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況采取相應(yīng)得通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

采用無(wú)線傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞郊碐PRS APN虛擬專網(wǎng)的通訊方式，無(wú)線DTU安裝位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線信號(hào)覆蓋情況確定是安裝在混水機(jī)組處或通過(guò)管道井安裝在樓頂。此時(shí)由于每個(gè)樓棟都需要加裝1個(gè)無(wú)線遠(yuǎn)傳DTU裝置，會(huì)對(duì)后期的通訊費(fèi)用產(chǎn)生較大的增長(zhǎng)，但較容易實(shí)施。

采用有線方式，則在一個(gè)供熱區(qū)域內(nèi)設(shè)置一臺(tái)信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，配置1臺(tái)無(wú)線遠(yuǎn)傳DTU裝置用于信號(hào)傳輸。由于一般的控制器都具備MODBUS通訊方式，因此建議采用MODBUS通訊方式，通過(guò)敷設(shè)光纖，在供熱區(qū)域的中心設(shè)置信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，各混水機(jī)組控制器通過(guò)光纖連接至信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，通過(guò)集中器統(tǒng)一上傳回生產(chǎn)調(diào)度中心。

在本方案中建議采用有線連接的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，并接受上位指令進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。

5 方案技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析

傳統(tǒng)方案中，民用換熱機(jī)組的循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量為144t/h，公建為56t/h，流量合計(jì)為200 t/h，供熱溫差最大的為公建的80/60℃供回水產(chǎn)生的20℃。而試驗(yàn)方案中，民用住宅和配套公建的換熱機(jī)組循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量為92t/h，供熱溫差為80/52.2℃供回水產(chǎn)生的27.8℃，故采用試驗(yàn)方案供熱方式二次管網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)“小流量大溫差”供熱。

5.1 初期投資

試驗(yàn)方案與傳統(tǒng)方案比較，減少了1套換熱機(jī)組和7套民用住宅樓口的壓差控制器（混水機(jī)組本身帶有壓力平衡裝置），減少一路二次管網(wǎng)，增加了7套樓宇混水機(jī)組。

設(shè)備投資包括換熱機(jī)組、混水機(jī)組、壓差控制器等的投資，采用混水供熱系統(tǒng)的試驗(yàn)方案，由于民用和公建通過(guò)同一換熱機(jī)組和同一管路供熱，減少了1臺(tái)換熱機(jī)組和民用樓棟的7臺(tái)壓差控制器，在民用樓宇前增加了7臺(tái)樓宇混水機(jī)組，使得設(shè)備投資由傳統(tǒng)方案的154萬(wàn)變?yōu)樵囼?yàn)方案的157萬(wàn)，設(shè)備投資基本持平。

試驗(yàn)方案的混水系統(tǒng)采用“小流量大溫差”供熱，使得供熱管徑縮小，且減少了一臺(tái)換熱機(jī)組和一路二次管網(wǎng)，雖然增加了7臺(tái)樓宇混水機(jī)組，但工程投資仍可以減少37萬(wàn)元。

5.2 運(yùn)行期間節(jié)能效果

兩種方案在運(yùn)行期間所產(chǎn)生的節(jié)能主要包括用電方面和用熱方面。

5.2.1 電能

二次管網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)“小流量大溫差”供熱，結(jié)合循環(huán)泵變頻功能，與傳統(tǒng)大型換熱站相比可節(jié)約水泵電耗。根據(jù)理論設(shè)計(jì)，對(duì)兩個(gè)方案的電耗進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比情況見(jiàn)表1。

采用試驗(yàn)方案額定電功率降低了15%，每年減少電費(fèi)約8600元。

5.2.2 熱能

傳統(tǒng)方案的樓前加裝了平衡閥，造成了系統(tǒng)節(jié)流損失，試驗(yàn)方案不需要安裝平衡閥；樓宇混水機(jī)組通過(guò)對(duì)流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，解決了二級(jí)管網(wǎng)的水力失調(diào)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)按需供熱，避免冷熱不均，可實(shí)現(xiàn)更精確調(diào)節(jié)，因此可減少采暖系統(tǒng)在二次管網(wǎng)的熱損失和冷熱不均造成的能源浪費(fèi)。

根據(jù)應(yīng)用實(shí)例的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，節(jié)熱量可達(dá)15-20%。本項(xiàng)目采暖負(fù)荷1391.7KW，按傳統(tǒng)供熱方式，年耗熱量10822GJ。而采用樓宇混水機(jī)組后，節(jié)熱量暫按15%估算，年節(jié)熱量1623GJ。按熱價(jià)55元/GJ計(jì)算，年節(jié)約熱費(fèi)約9萬(wàn)元。

減少的能源消耗相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4噸，減少CO2排放10噸，減少SO2排放0.03噸，對(duì)環(huán)境改善起到積極的作用。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)供熱方案和新的混水系統(tǒng)供熱方案的對(duì)比和分析，我們可以看到，混水供熱系統(tǒng)在工程投資、節(jié)電、節(jié)能、供熱調(diào)節(jié)等多方面呈現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，設(shè)備投資雖然增加3萬(wàn)（約占設(shè)備投資費(fèi)用的2%），但是每年節(jié)約電能和熱能的費(fèi)用大約10萬(wàn)元?；焖嵯到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)了按需取熱，避免冷熱不均，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化調(diào)節(jié)，提高熱用戶的舒適度。

混水供熱系統(tǒng)供熱方式靈活，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)換熱器同時(shí)為地板采暖用戶和散熱器采暖用戶供熱，滿足了不同采暖方式的供熱需求。但由于設(shè)備分散，增加了巡視和檢修的工作量，對(duì)日常管理水平也提出了更高的要求。綜上，混水系統(tǒng)供熱項(xiàng)目在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有可行性。

參考文獻(xiàn)：

1.高奉春 寧景發(fā).混水連接方式在供熱系統(tǒng)的應(yīng)用.煤氣與熱力.2008.5

2.李志平 翁志.混水直連供熱系統(tǒng)的節(jié)能分析.河北電力技術(shù).2004.4

作者簡(jiǎn)介：

楊帆，就職于天津市熱電設(shè)計(jì)院有限公司，從事市政供熱設(shè)計(jì)工作。endprint

樓宇混水機(jī)組通過(guò)ECL控制器及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)一次供水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制器根據(jù)室外溫度傳感器獲取的數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算所需的室內(nèi)供水溫度（二次側(cè)供水溫度），同時(shí)把二次回水溫度和末端用戶室內(nèi)溫度作為前饋控制值及溫度控制限制值，引入本控制系統(tǒng)組成串級(jí)前饋控制系統(tǒng)，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制供水流量，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。

ECL控制器同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)對(duì)混水泵的遠(yuǎn)程及就地控制，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)混水機(jī)組耗電量的統(tǒng)計(jì)與考核，本控制系統(tǒng)還要采集機(jī)組耗電量數(shù)據(jù)并上傳。建議在監(jiān)控中心設(shè)置耗電量統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)工程的耗電比較，建議設(shè)置電耗比較數(shù)據(jù)庫(kù)。

民用住宅和配套公建的二次管線總管為同一管路，根據(jù)用戶流量確定二次側(cè)管網(wǎng)管徑。根據(jù)式1可計(jì)算得出二次網(wǎng)流量。

民用熱負(fù)荷為1391.7kW，公建熱負(fù)荷為1077.6kW，則民用和配套公建總熱負(fù)荷為2469.3kW，二次供回水溫度為80/52.2℃，則由公式計(jì)算可得管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量為76.1t/h，考慮裕量系數(shù)，故循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量選92t/h。揚(yáng)程經(jīng)計(jì)算選為22m，由流量和揚(yáng)程可確定循環(huán)泵的選型。

民用樓宇混水機(jī)組一次側(cè)設(shè)計(jì)溫度為80/40℃，混水機(jī)組二次側(cè)設(shè)計(jì)溫度為50/40℃，這樣就實(shí)現(xiàn)了用80℃的高溫二次水來(lái)為50/40℃的地板采暖裝置供熱的目的?；焖畽C(jī)組選用型號(hào)DSM-50-80（說(shuō)明：一次側(cè)管道口徑DN50，二次側(cè)管道口徑DN80）。

二次管線從站內(nèi)一路出線為民用住宅和配套公建供熱。管網(wǎng)管徑DN200-DN50，路由長(zhǎng)度合計(jì)約0.7km，鋼管重約16t，工程費(fèi)用約56.67萬(wàn)元。

混水機(jī)組安裝在每棟樓的地下車庫(kù)熱力入口處，接近管井位置。每個(gè)機(jī)組柜子尺寸1650*600*910（第一組稍小，為1450*580*834）。每個(gè)混水機(jī)組的控制柜功率為1.25KW（第一組為稍小，為0.82KW），考慮到表計(jì)電源，每個(gè)樓棟需提供一路220V/3KW工頻電源。電源位置就近選取。

樓宇混水機(jī)組控制系統(tǒng)由混水機(jī)組本身提供，但滿足氣候補(bǔ)償功能、室內(nèi)溫度控制功能及遠(yuǎn)調(diào)、遠(yuǎn)控功能，因此需要對(duì)混水機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修改，同時(shí)考慮到室外溫度測(cè)點(diǎn)安裝的不便性，室外溫度采取由生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心下發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制；考慮到室內(nèi)溫度采集點(diǎn)安裝的方便及美觀性，因此一般室內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳輸至室外，因此考慮室內(nèi)溫度也采用由生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心下發(fā)數(shù)據(jù)的方式。

為實(shí)現(xiàn)混水機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，混水機(jī)組通訊方式采用有線和無(wú)線兩種通訊方式中的一種，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況采取相應(yīng)得通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

采用無(wú)線傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞郊碐PRS APN虛擬專網(wǎng)的通訊方式，無(wú)線DTU安裝位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線信號(hào)覆蓋情況確定是安裝在混水機(jī)組處或通過(guò)管道井安裝在樓頂。此時(shí)由于每個(gè)樓棟都需要加裝1個(gè)無(wú)線遠(yuǎn)傳DTU裝置，會(huì)對(duì)后期的通訊費(fèi)用產(chǎn)生較大的增長(zhǎng)，但較容易實(shí)施。

采用有線方式，則在一個(gè)供熱區(qū)域內(nèi)設(shè)置一臺(tái)信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，配置1臺(tái)無(wú)線遠(yuǎn)傳DTU裝置用于信號(hào)傳輸。由于一般的控制器都具備MODBUS通訊方式，因此建議采用MODBUS通訊方式，通過(guò)敷設(shè)光纖，在供熱區(qū)域的中心設(shè)置信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，各混水機(jī)組控制器通過(guò)光纖連接至信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，通過(guò)集中器統(tǒng)一上傳回生產(chǎn)調(diào)度中心。

在本方案中建議采用有線連接的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，并接受上位指令進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。

5 方案技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析

傳統(tǒng)方案中，民用換熱機(jī)組的循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量為144t/h，公建為56t/h，流量合計(jì)為200 t/h，供熱溫差最大的為公建的80/60℃供回水產(chǎn)生的20℃。而試驗(yàn)方案中，民用住宅和配套公建的換熱機(jī)組循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量為92t/h，供熱溫差為80/52.2℃供回水產(chǎn)生的27.8℃，故采用試驗(yàn)方案供熱方式二次管網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)“小流量大溫差”供熱。

5.1 初期投資

試驗(yàn)方案與傳統(tǒng)方案比較，減少了1套換熱機(jī)組和7套民用住宅樓口的壓差控制器（混水機(jī)組本身帶有壓力平衡裝置），減少一路二次管網(wǎng)，增加了7套樓宇混水機(jī)組。

設(shè)備投資包括換熱機(jī)組、混水機(jī)組、壓差控制器等的投資，采用混水供熱系統(tǒng)的試驗(yàn)方案，由于民用和公建通過(guò)同一換熱機(jī)組和同一管路供熱，減少了1臺(tái)換熱機(jī)組和民用樓棟的7臺(tái)壓差控制器，在民用樓宇前增加了7臺(tái)樓宇混水機(jī)組，使得設(shè)備投資由傳統(tǒng)方案的154萬(wàn)變?yōu)樵囼?yàn)方案的157萬(wàn)，設(shè)備投資基本持平。

試驗(yàn)方案的混水系統(tǒng)采用“小流量大溫差”供熱，使得供熱管徑縮小，且減少了一臺(tái)換熱機(jī)組和一路二次管網(wǎng)，雖然增加了7臺(tái)樓宇混水機(jī)組，但工程投資仍可以減少37萬(wàn)元。

5.2 運(yùn)行期間節(jié)能效果

兩種方案在運(yùn)行期間所產(chǎn)生的節(jié)能主要包括用電方面和用熱方面。

5.2.1 電能

二次管網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)“小流量大溫差”供熱，結(jié)合循環(huán)泵變頻功能，與傳統(tǒng)大型換熱站相比可節(jié)約水泵電耗。根據(jù)理論設(shè)計(jì)，對(duì)兩個(gè)方案的電耗進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比情況見(jiàn)表1。

采用試驗(yàn)方案額定電功率降低了15%，每年減少電費(fèi)約8600元。

5.2.2 熱能

傳統(tǒng)方案的樓前加裝了平衡閥，造成了系統(tǒng)節(jié)流損失，試驗(yàn)方案不需要安裝平衡閥；樓宇混水機(jī)組通過(guò)對(duì)流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，解決了二級(jí)管網(wǎng)的水力失調(diào)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)按需供熱，避免冷熱不均，可實(shí)現(xiàn)更精確調(diào)節(jié)，因此可減少采暖系統(tǒng)在二次管網(wǎng)的熱損失和冷熱不均造成的能源浪費(fèi)。

根據(jù)應(yīng)用實(shí)例的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，節(jié)熱量可達(dá)15-20%。本項(xiàng)目采暖負(fù)荷1391.7KW，按傳統(tǒng)供熱方式，年耗熱量10822GJ。而采用樓宇混水機(jī)組后，節(jié)熱量暫按15%估算，年節(jié)熱量1623GJ。按熱價(jià)55元/GJ計(jì)算，年節(jié)約熱費(fèi)約9萬(wàn)元。

減少的能源消耗相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4噸，減少CO2排放10噸，減少SO2排放0.03噸，對(duì)環(huán)境改善起到積極的作用。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)供熱方案和新的混水系統(tǒng)供熱方案的對(duì)比和分析，我們可以看到，混水供熱系統(tǒng)在工程投資、節(jié)電、節(jié)能、供熱調(diào)節(jié)等多方面呈現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，設(shè)備投資雖然增加3萬(wàn)（約占設(shè)備投資費(fèi)用的2%），但是每年節(jié)約電能和熱能的費(fèi)用大約10萬(wàn)元?；焖嵯到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)了按需取熱，避免冷熱不均，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化調(diào)節(jié)，提高熱用戶的舒適度。

混水供熱系統(tǒng)供熱方式靈活，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)換熱器同時(shí)為地板采暖用戶和散熱器采暖用戶供熱，滿足了不同采暖方式的供熱需求。但由于設(shè)備分散，增加了巡視和檢修的工作量，對(duì)日常管理水平也提出了更高的要求。綜上，混水系統(tǒng)供熱項(xiàng)目在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有可行性。

參考文獻(xiàn)：

1.高奉春 寧景發(fā).混水連接方式在供熱系統(tǒng)的應(yīng)用.煤氣與熱力.2008.5

2.李志平 翁志.混水直連供熱系統(tǒng)的節(jié)能分析.河北電力技術(shù).2004.4

作者簡(jiǎn)介：

楊帆，就職于天津市熱電設(shè)計(jì)院有限公司，從事市政供熱設(shè)計(jì)工作。endprint

樓宇混水機(jī)組通過(guò)ECL控制器及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)一次供水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制器根據(jù)室外溫度傳感器獲取的數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算所需的室內(nèi)供水溫度（二次側(cè)供水溫度），同時(shí)把二次回水溫度和末端用戶室內(nèi)溫度作為前饋控制值及溫度控制限制值，引入本控制系統(tǒng)組成串級(jí)前饋控制系統(tǒng)，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制供水流量，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。

ECL控制器同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)對(duì)混水泵的遠(yuǎn)程及就地控制，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)混水機(jī)組耗電量的統(tǒng)計(jì)與考核，本控制系統(tǒng)還要采集機(jī)組耗電量數(shù)據(jù)并上傳。建議在監(jiān)控中心設(shè)置耗電量統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)工程的耗電比較，建議設(shè)置電耗比較數(shù)據(jù)庫(kù)。

民用住宅和配套公建的二次管線總管為同一管路，根據(jù)用戶流量確定二次側(cè)管網(wǎng)管徑。根據(jù)式1可計(jì)算得出二次網(wǎng)流量。

民用熱負(fù)荷為1391.7kW，公建熱負(fù)荷為1077.6kW，則民用和配套公建總熱負(fù)荷為2469.3kW，二次供回水溫度為80/52.2℃，則由公式計(jì)算可得管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量為76.1t/h，考慮裕量系數(shù)，故循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量選92t/h。揚(yáng)程經(jīng)計(jì)算選為22m，由流量和揚(yáng)程可確定循環(huán)泵的選型。

民用樓宇混水機(jī)組一次側(cè)設(shè)計(jì)溫度為80/40℃，混水機(jī)組二次側(cè)設(shè)計(jì)溫度為50/40℃，這樣就實(shí)現(xiàn)了用80℃的高溫二次水來(lái)為50/40℃的地板采暖裝置供熱的目的?；焖畽C(jī)組選用型號(hào)DSM-50-80（說(shuō)明：一次側(cè)管道口徑DN50，二次側(cè)管道口徑DN80）。

二次管線從站內(nèi)一路出線為民用住宅和配套公建供熱。管網(wǎng)管徑DN200-DN50，路由長(zhǎng)度合計(jì)約0.7km，鋼管重約16t，工程費(fèi)用約56.67萬(wàn)元。

混水機(jī)組安裝在每棟樓的地下車庫(kù)熱力入口處，接近管井位置。每個(gè)機(jī)組柜子尺寸1650*600*910（第一組稍小，為1450*580*834）。每個(gè)混水機(jī)組的控制柜功率為1.25KW（第一組為稍小，為0.82KW），考慮到表計(jì)電源，每個(gè)樓棟需提供一路220V/3KW工頻電源。電源位置就近選取。

樓宇混水機(jī)組控制系統(tǒng)由混水機(jī)組本身提供，但滿足氣候補(bǔ)償功能、室內(nèi)溫度控制功能及遠(yuǎn)調(diào)、遠(yuǎn)控功能，因此需要對(duì)混水機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修改，同時(shí)考慮到室外溫度測(cè)點(diǎn)安裝的不便性，室外溫度采取由生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心下發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制；考慮到室內(nèi)溫度采集點(diǎn)安裝的方便及美觀性，因此一般室內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳輸至室外，因此考慮室內(nèi)溫度也采用由生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心下發(fā)數(shù)據(jù)的方式。

為實(shí)現(xiàn)混水機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，混水機(jī)組通訊方式采用有線和無(wú)線兩種通訊方式中的一種，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況采取相應(yīng)得通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

采用無(wú)線傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞郊碐PRS APN虛擬專網(wǎng)的通訊方式，無(wú)線DTU安裝位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線信號(hào)覆蓋情況確定是安裝在混水機(jī)組處或通過(guò)管道井安裝在樓頂。此時(shí)由于每個(gè)樓棟都需要加裝1個(gè)無(wú)線遠(yuǎn)傳DTU裝置，會(huì)對(duì)后期的通訊費(fèi)用產(chǎn)生較大的增長(zhǎng)，但較容易實(shí)施。

采用有線方式，則在一個(gè)供熱區(qū)域內(nèi)設(shè)置一臺(tái)信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，配置1臺(tái)無(wú)線遠(yuǎn)傳DTU裝置用于信號(hào)傳輸。由于一般的控制器都具備MODBUS通訊方式，因此建議采用MODBUS通訊方式，通過(guò)敷設(shè)光纖，在供熱區(qū)域的中心設(shè)置信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，各混水機(jī)組控制器通過(guò)光纖連接至信號(hào)遠(yuǎn)傳集中器，通過(guò)集中器統(tǒng)一上傳回生產(chǎn)調(diào)度中心。

在本方案中建議采用有線連接的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，并接受上位指令進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。

5 方案技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析

傳統(tǒng)方案中，民用換熱機(jī)組的循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量為144t/h，公建為56t/h，流量合計(jì)為200 t/h，供熱溫差最大的為公建的80/60℃供回水產(chǎn)生的20℃。而試驗(yàn)方案中，民用住宅和配套公建的換熱機(jī)組循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量為92t/h，供熱溫差為80/52.2℃供回水產(chǎn)生的27.8℃，故采用試驗(yàn)方案供熱方式二次管網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)“小流量大溫差”供熱。

5.1 初期投資

試驗(yàn)方案與傳統(tǒng)方案比較，減少了1套換熱機(jī)組和7套民用住宅樓口的壓差控制器（混水機(jī)組本身帶有壓力平衡裝置），減少一路二次管網(wǎng)，增加了7套樓宇混水機(jī)組。

設(shè)備投資包括換熱機(jī)組、混水機(jī)組、壓差控制器等的投資，采用混水供熱系統(tǒng)的試驗(yàn)方案，由于民用和公建通過(guò)同一換熱機(jī)組和同一管路供熱，減少了1臺(tái)換熱機(jī)組和民用樓棟的7臺(tái)壓差控制器，在民用樓宇前增加了7臺(tái)樓宇混水機(jī)組，使得設(shè)備投資由傳統(tǒng)方案的154萬(wàn)變?yōu)樵囼?yàn)方案的157萬(wàn)，設(shè)備投資基本持平。

試驗(yàn)方案的混水系統(tǒng)采用“小流量大溫差”供熱，使得供熱管徑縮小，且減少了一臺(tái)換熱機(jī)組和一路二次管網(wǎng)，雖然增加了7臺(tái)樓宇混水機(jī)組，但工程投資仍可以減少37萬(wàn)元。

5.2 運(yùn)行期間節(jié)能效果

兩種方案在運(yùn)行期間所產(chǎn)生的節(jié)能主要包括用電方面和用熱方面。

5.2.1 電能

二次管網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)“小流量大溫差”供熱，結(jié)合循環(huán)泵變頻功能，與傳統(tǒng)大型換熱站相比可節(jié)約水泵電耗。根據(jù)理論設(shè)計(jì)，對(duì)兩個(gè)方案的電耗進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比情況見(jiàn)表1。

采用試驗(yàn)方案額定電功率降低了15%，每年減少電費(fèi)約8600元。

5.2.2 熱能

傳統(tǒng)方案的樓前加裝了平衡閥，造成了系統(tǒng)節(jié)流損失，試驗(yàn)方案不需要安裝平衡閥；樓宇混水機(jī)組通過(guò)對(duì)流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，解決了二級(jí)管網(wǎng)的水力失調(diào)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)按需供熱，避免冷熱不均，可實(shí)現(xiàn)更精確調(diào)節(jié)，因此可減少采暖系統(tǒng)在二次管網(wǎng)的熱損失和冷熱不均造成的能源浪費(fèi)。

根據(jù)應(yīng)用實(shí)例的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，節(jié)熱量可達(dá)15-20%。本項(xiàng)目采暖負(fù)荷1391.7KW，按傳統(tǒng)供熱方式，年耗熱量10822GJ。而采用樓宇混水機(jī)組后，節(jié)熱量暫按15%估算，年節(jié)熱量1623GJ。按熱價(jià)55元/GJ計(jì)算，年節(jié)約熱費(fèi)約9萬(wàn)元。

減少的能源消耗相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4噸，減少CO2排放10噸，減少SO2排放0.03噸，對(duì)環(huán)境改善起到積極的作用。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)供熱方案和新的混水系統(tǒng)供熱方案的對(duì)比和分析，我們可以看到，混水供熱系統(tǒng)在工程投資、節(jié)電、節(jié)能、供熱調(diào)節(jié)等多方面呈現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，設(shè)備投資雖然增加3萬(wàn)（約占設(shè)備投資費(fèi)用的2%），但是每年節(jié)約電能和熱能的費(fèi)用大約10萬(wàn)元?；焖嵯到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)了按需取熱，避免冷熱不均，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化調(diào)節(jié)，提高熱用戶的舒適度。

混水供熱系統(tǒng)供熱方式靈活，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)換熱器同時(shí)為地板采暖用戶和散熱器采暖用戶供熱，滿足了不同采暖方式的供熱需求。但由于設(shè)備分散，增加了巡視和檢修的工作量，對(duì)日常管理水平也提出了更高的要求。綜上，混水系統(tǒng)供熱項(xiàng)目在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有可行性。

參考文獻(xiàn)：

1.高奉春 寧景發(fā).混水連接方式在供熱系統(tǒng)的應(yīng)用.煤氣與熱力.2008.5

2.李志平 翁志.混水直連供熱系統(tǒng)的節(jié)能分析.河北電力技術(shù).2004.4

作者簡(jiǎn)介：

楊帆，就職于天津市熱電設(shè)計(jì)院有限公司，從事市政供熱設(shè)計(jì)工作。endprint