集中供熱二級管網(wǎng)采用散熱器—地暖混合供暖系統(tǒng)探討

枚 軍 李 紅 王 浩

(太原智博熱電工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030006)

集中供熱二級管網(wǎng)采用散熱器—地暖混合供暖系統(tǒng)探討

枚 軍 李 紅 王 浩

(太原智博熱電工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030006)

集中供熱二級管網(wǎng)采用散熱器—地暖混合供暖系統(tǒng)替代原有分系統(tǒng)供暖形式，對不同的散熱器流量與地暖流量工況進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。通過實(shí)際工程案例，對混合供暖系統(tǒng)在工程投資、運(yùn)行費(fèi)用及節(jié)能減排等方面優(yōu)勢進(jìn)行分析。

集中供熱二級管網(wǎng)，三管制，散熱器—地暖混合供暖，調(diào)溫混水泵，尖峰換熱器

1 概述

現(xiàn)有城鎮(zhèn)大型集中供熱系統(tǒng)(包括大型熱電聯(lián)產(chǎn)、大型區(qū)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(wǎng)系統(tǒng)的居多[1]。通常“熱源—熱力站”側(cè)稱為一級管網(wǎng)系統(tǒng)，“熱力站—用戶”側(cè)稱為二級管網(wǎng)系統(tǒng)。對于二級管網(wǎng)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(tǒng)設(shè)置，主要由于兩者的溫度參數(shù)不一致，無法同時(shí)滿足用戶的最佳舒適性。從新發(fā)布規(guī)范GB 50736—2012民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，對兩種采暖方式的溫度都進(jìn)行調(diào)整，散熱器用戶推薦參數(shù)75 ℃/50 ℃，地暖用戶推薦參數(shù)50 ℃/40 ℃；溫度參數(shù)調(diào)整為地暖—散熱器混合供暖系統(tǒng)提供了前提。

2 混合供暖系統(tǒng)

2.1混合供暖系統(tǒng)形式

散熱器—地暖混合供暖系統(tǒng)采用三管制，利用二級管網(wǎng)供/回水管和新增一趟中間調(diào)溫管(三管制)作為采暖熱水輸送和溫度、流量調(diào)節(jié)載體；將二級管網(wǎng)供水(設(shè)計(jì)溫度75 ℃)先接至系統(tǒng)內(nèi)的散熱器采暖用戶，散熱降溫(設(shè)計(jì)溫度50 ℃)后進(jìn)入中間調(diào)溫管；再送至系統(tǒng)內(nèi)的地暖采暖用戶，進(jìn)一步降溫(設(shè)計(jì)溫度40 ℃)后回到二次網(wǎng)回水，如此循環(huán)運(yùn)行。當(dāng)供往地暖用戶的水溫高時(shí)(超過50 ℃)，啟動調(diào)溫混水泵抽取二次網(wǎng)低溫回水混合超溫供水達(dá)到降低地暖供水溫度的目的。系統(tǒng)中流量旁通管在中間調(diào)溫管流量不平衡時(shí)起流量旁通調(diào)節(jié)作用。散熱器—地暖混合供暖系統(tǒng)見圖1。圖1中中間調(diào)溫管起調(diào)和中間溫度、調(diào)節(jié)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(tǒng)運(yùn)行效果的關(guān)鍵。

2.2混合供暖系統(tǒng)運(yùn)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(fù)荷∶地暖負(fù)荷=2.5∶1，此時(shí)為混合供暖系統(tǒng)的最佳運(yùn)行工況；二次網(wǎng)供水先進(jìn)入樓內(nèi)散熱器用戶散熱，后經(jīng)中間調(diào)溫管進(jìn)入樓內(nèi)地暖用戶，再回至二次網(wǎng)回水管。該運(yùn)行工況下，二次網(wǎng)供回水設(shè)計(jì)溫差Δt=35 ℃，系統(tǒng)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(fù)荷∶地暖負(fù)荷大于2.5∶1時(shí)，開啟低溫側(cè)流量旁通管的電動調(diào)節(jié)閥(高溫側(cè)流量旁通管關(guān)閉)，根據(jù)中間調(diào)溫管的流量余量調(diào)整閥開度。在這種情況下，一級管網(wǎng)供水管溫度75 ℃，中間調(diào)溫管的運(yùn)行溫度50 ℃，二次網(wǎng)回水管的運(yùn)行溫度大于地暖設(shè)計(jì)回水溫度(40 ℃)，設(shè)置調(diào)溫混水泵意義不大；因此，利用中間調(diào)溫管50 ℃水直供樓內(nèi)地暖。該工況下，二次網(wǎng)供回水設(shè)計(jì)溫差25 ℃<Δt<35 ℃，系統(tǒng)形式見圖3。

3)散熱器流量小于地暖流量工況。

當(dāng)散熱器流量小于地暖流量時(shí)，可采用的系統(tǒng)形式包括在用戶側(cè)設(shè)置調(diào)溫混水泵和站內(nèi)設(shè)置尖峰換熱器兩種。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，當(dāng)1.25∶1<散熱器負(fù)荷∶地暖負(fù)荷<2.5∶1時(shí)，采用調(diào)溫混水泵系統(tǒng)較為經(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)形式見圖4；當(dāng)散熱器負(fù)荷∶地暖負(fù)荷小于1.25∶1時(shí)，采用熱力站內(nèi)設(shè)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(jìn)入尖峰換熱器升溫至供水溫度75 ℃，供散熱器用戶，系統(tǒng)形式見圖5。

2.3混合供暖系統(tǒng)與分系統(tǒng)供暖對比

兩個系統(tǒng)對比項(xiàng)目見表1。

表1 對比項(xiàng)目

從兩個系統(tǒng)對比來看，三管系統(tǒng)從工程投資和運(yùn)行費(fèi)用等方面都優(yōu)于散熱器/地暖分系統(tǒng)供熱方式，存在的問題是系統(tǒng)調(diào)節(jié)、管理相對復(fù)雜。

2.4系統(tǒng)推廣存在問題及解決方案

1)與現(xiàn)狀供暖用戶兼容問題。

散熱器用戶采用75 ℃/50 ℃是國家規(guī)范推薦的參數(shù)，但相對現(xiàn)有大多系統(tǒng)設(shè)計(jì)的85 ℃/60 ℃參數(shù)要低，減小了室內(nèi)散熱器與室內(nèi)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(shù)量解決；由于采暖供回水溫差未變化，原系統(tǒng)的流量、阻力等參數(shù)未發(fā)生變動，不需要作調(diào)整[2]；因此，除室內(nèi)散熱器需要改造外，散熱器用戶采用75 ℃/50 ℃參數(shù)可與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容。地暖用戶采用50 ℃/40 ℃符合國家規(guī)范推薦的參數(shù)要求，與現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)一致，是與原有系統(tǒng)兼容的。

2)散熱器及地暖材質(zhì)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(tǒng)，需在地暖用戶入口增加過濾裝置處理鑄鐵型散熱器經(jīng)常會產(chǎn)生的鑄砂、鐵銹等，其對地暖管道材質(zhì)選擇無特殊要求；對于鋼制散熱器與地暖混合的系統(tǒng)，由于采暖循環(huán)水含氧對鋼制散熱器會產(chǎn)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(diǎn)，因此，在鋼制散熱器與地暖混合系統(tǒng)需要求地暖管道選用鋁塑復(fù)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(tǒng)耐溫、承壓問題。

現(xiàn)有地暖系統(tǒng)的承壓通常在0.8 MPa～1.2 MPa之間，地暖管材在60 ℃能長期穩(wěn)定運(yùn)行；對于散熱器系統(tǒng)，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(dá)到1.0 MPa以上；在改造散熱器與地暖混合系統(tǒng)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(qū)新建熱力站一座，配套建設(shè)二級管網(wǎng)；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(nèi)設(shè)置一套供熱機(jī)組，二級管網(wǎng)采用散熱器—地暖混合系統(tǒng)，供熱半徑約620 m。按舊有建筑熱指標(biāo)60 W/m2，新建建筑45 W/m2；散熱器用戶負(fù)荷Q1=3.6 MW(設(shè)計(jì)流量123.8 m3/h)，地暖用戶負(fù)荷Q2=1.8 MW(設(shè)計(jì)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(tǒng)與分系統(tǒng)(散熱器系統(tǒng)與地暖系統(tǒng)分開系統(tǒng)供暖)在熱力站和二級管網(wǎng)的工程投資比較如表2所示。

從表2可知，熱力站內(nèi)工程費(fèi)用，混合系統(tǒng)比分系統(tǒng)低約27%；二級管網(wǎng)工程費(fèi)用，混合系統(tǒng)比分系統(tǒng)低約21%。

表2 采用散熱器—地暖混合系統(tǒng)與分系統(tǒng)工程投資表

3.3工程運(yùn)行費(fèi)用對比

采用混合系統(tǒng)主要耗電設(shè)備為循環(huán)泵、補(bǔ)水泵及各個樓內(nèi)混水泵，分系統(tǒng)主要耗電設(shè)備為循環(huán)泵和補(bǔ)水泵；按照采暖季5個月(3 600 h)計(jì)算，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用對比見表3。

表3 采用散熱器—地暖混合系統(tǒng)與分系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)對比表

從表3可知，混合系統(tǒng)比分系統(tǒng)單個采暖季的運(yùn)行電耗節(jié)省約5.9萬kWh；按電價(jià)0.8元/kWh核算，單個采暖季節(jié)省電費(fèi)4.72萬元。

3.4工程效益

單個采暖季節(jié)電5.9萬kWh，按發(fā)電煤耗340 gce/kWh，節(jié)標(biāo)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(wǎng)，當(dāng)同時(shí)存在地暖和散熱器用戶時(shí)，采用混合系統(tǒng)供暖從工程投資、運(yùn)行費(fèi)用及節(jié)能減排方面都優(yōu)于分系統(tǒng)供暖。

4 結(jié)語

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

2)混合供暖系統(tǒng)與分系統(tǒng)供暖相比，從工程投資、運(yùn)行費(fèi)用及節(jié)能減排等方面具有明顯優(yōu)勢。

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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

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