混水机组在低温地面辐射供暖系统中的运用

引言
 

近年来，随着人们对建筑室内环境的品质要求越来越高，低温地面辐射供暖系统由于具有卫生洁净、噪声小、热稳定性和热舒适性好等优点，越来越受到住宅小区开发商的青睐。对于户内使用低温地面辐射供暖系统的业主，由于并不过多考虑热水循环泵的耗电输热比(HER)，因此外网设计通常采用由换热站直接供给50℃～40℃的低温热水。JGJ 26-2010 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准中明确提出：“采用低温地面辐射供暖的集中供热小区，换热站不宜直接提供温度低于60℃的热媒”[1]的要求。本文以某住宅小区供暖外网为例，采用80℃～40℃大温差二次泵混水机组的供暖方式对外网进行设计，并与通常采用的换热站直接供给50℃～40℃低温热水的系统作节能性分析比较。
 

      1 混水机组在系统中的设置及控制

混水机组在系统中的设置及控制见图1。
 

气候补偿器及温控器控制三通电动比例混水阀的开度以及二次泵的变频。由于二次变频泵设于楼栋内，可以对户内分室温控系统和室外温度补偿器的调节作出较快的反应，比一次泵变频能更好的适应负荷的变化。


 

图1 混水机组在系统中的设置及控制
 

1)计算实例：某住宅小区由7幢高层住宅组成。由集中供热的换热站提供热媒，供热半径260m。本文以该小区供暖外网系统为例进行分析比较。每幢楼按入户装置阻力43.7kPa、户内系统阻力30kPa考虑，1号～7号楼的采暖热负荷分别为：620.3kW，658.8kW，752.0kW，713.6 kW，324.3kW，538.1kW，337.6kW。外网布置见图2。

     
 

       图2 低区系统外网平面布置图
 

2)按7号楼为最不利环路选择热力站水泵，供回水温度为50℃～40℃计算，系统最不利环路为：热力站→管段1→管段2→管段3→管段4→管段5→7号楼。经计算最不利环路总阻力(不含热力站内部阻力)：142.3kPa。
 

3)按2号楼入户装置前供回水干管压差为零选择热力站循环水泵，外网供回水温度80℃～40℃。楼栋内使用混水机组及二次变频泵，供回水温度为50℃～40℃，计算环路为：热力站→管段1→管段2→管段6→用户2号楼，计算结果见表1。
 

换热站至各楼栋室内用户的总阻力，楼内二次泵循环流量、扬程分别为:
 

用户1：换热站→管段1→管段9→管段13→1号楼用户。
 

总阻力：2×(9.95+1.779+9.548)+(43.7 +30)=115.69kPa。
 

二次泵流量：53.35m3/h；二次泵扬程：115.69－44.466=71.2kPa。
 

同理：
 

用户2：二次泵流量：56.66m3/h；二次泵扬程：73.6kPa。
 

用户3：二次泵流量：64.67m3/h；二次泵扬程：85.3kPa。
 

用户4：二次泵流量：61.37m3/h；二次泵扬程：75.7kPa。
 

用户5：二次泵流量：27.90m3/h；二次泵扬程：58.3kPa。
 

用户6：二次泵流量：46.28m3/h；二次泵扬程：69.6kPa。
 

用户7：二次泵流量：29.03m3/h；二次泵扬程：79.3kPa。

     
 

根据NZ=PGH/102η[2]计算消耗轴功率，取η=0.7。
 

1)50℃～40℃系统消耗功率：
 

系统循环泵所需轴功率：
 

NZ循=(988×339.24×14.23)/(3600×102×0.7)
 

=18.6kW。
 

2)大温差，二次泵混水机组系统消耗功率：
 

系统循环泵所需轴功率：
 

NZ循=(983×84.8×4.45)/(3600×102×0.7)
 

=1.45kW。
 

1号～7号楼二次泵消耗轴功率分别为：
 

NZ1=1.46kW；NZ2=1.60kW；NZ3=2.12kW；
 

NZ4=1.79kW；NZ5=0.63kW；NZ6=1.24kW；NZ7=0.88kW。
 

系统总计消耗功率：11.17kW。
 

3)节能率：
 

(18.6－11.17)/18.6×100%=40%。
 

       4 结语

1)通过以上分析，在供热半径260m范围内，80℃～40℃二次泵混水系统在低温地面辐射供暖系统中比供回水50℃～40℃系统节能40%左右。
 

2)由于楼栋内二次泵采用变频运行，系统能更好的适应室内分室温控的需要。
 

参考文献：
 

[1]JGJ 26-2010，严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].
 

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2008:1177．


 

编辑：潮小楠