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散热器采暖回水用于地板辐射采暖供水的方案分析

 


   
摘要:本文主要研究了某住宅区散热器采暖和地板辐射采暖相结合的联合采暖运行系统。对不同组合工况下散热器采暖回水用于地板辐射采暖供水的方案进行了详细分析,指出不同组合工况的优缺点,为住宅小区多方式采暖的组合优化提供了理论依据和实际例证。
   
关键词:散热器 回水 地板辐射采暖 供水 方案

 

    引言
   
低温热水地板辐射采暖因其舒适性和节能效应而成为备受欢迎的采暖方式之一,对于地板辐射采暖的设计和施工,不少研究者进行了多方面的研究分析,对推动地板辐射采暖的发展起到了积极作用,本文对传统采暖系统的回水用于地板辐射采暖系统供水的设计进行探讨,以期对地板辐射采暖系统的完善有所帮助。
    1
地板辐射采暖常用热源分析
   
低温水地板辐射采暖的常用热源有以下几种[1]
    1.1
集中供热或区域锅炉房供热,即利用城市集中供热的热水(一般采用 95/70℃热媒水)应用于地板辐射采暖时应进行二次换热,使之满足地板辐射采暖的水温要求;区域锅炉房供热即在 1个或几个住宅小区设置专用的供热锅炉,来为地板辐射采暖提供不高于60℃的热水作为热源,由于一般锅炉的出水温度高于60℃,故也需要进行二次换热。
    1.2
独立热源系统,即指利用设在每户的专用采暖炉,如壁挂式燃气炉或家用电锅炉等,来为室内的地板辐射提供热源。
    1.3
利用其他采暖回水或空调系统的回水作为热源,即当地板辐射采暖仅为建筑的部分区域时,可以考虑采用其他区域的采暖或空调系统回水作为地板辐射采暖的热源。地板辐射采暖系统的供水温度需要由温度调节器控制电动三通阀,调节采暖或空调系统的回水与地暖回水的混合水温到设计温度。此系统的连接图见图1

 

 

 

1 地暖热源为采暖或空调回水的连接系统图

 


    1.4
热泵型热水机组。风冷热泵机组出水温度一般为 4050℃,适合作为地板辐射采暖的热源,即夏季采用风冷热泵机组供冷,冬季采用风冷热泵机组供地板辐射采暖;当无其他热源,但有合适的水源条件时,利用水源热泵机组(其出水温度5560℃作为地板辐射采暖热源,夏季制冷,冬季供热)。
    1.5
其他辅助热源。当人们利用太阳能、地热能、废热热能以及余热热能作为地板辐射采暖的热源时,由于其能流密度或相对较低或不稳定,设计时要考虑增设辅助电加热装置。
从以上分析可以看出:地板辐射采暖所用热源比较多,选用时要根据实际的工程情况进行分析比较,得出合理的热源选择方案,做到合理节能、节省投资和运行管理维护方便的目的。
    2
采暖回水用于部分地板辐射采暖供水的方案分析
    2.1
采暖负荷计算确定[2]

 

 

2 住宅小区内住宅楼的平面布置结构图


小区各单元住宅采暖负荷、流量以及锅炉负荷计算结果见表1

 

1 小区各单元住宅采暖负荷及流量的确定

 

 


    2.2
采暖方式组合工况技术分析
   
散热器采暖供回水按2种标准设计工况进行分析,即取供回水温度分别为95/70℃和85/60℃;地板辐射采暖供回水温度分别采用 60/50℃、55/45℃和 50/40℃ 3种工况进行分析。根据不同供回水工况组合情况进行分析计算。
    2.2.1
1种工况组合
   
采暖工况:85/60℃;地板辐射供回水工况:60/50℃。此种工况地板可直接利用散热器采暖回水作为地板辐射采暖的供水。
2.2.1.1
采用散热器采暖的第 3、第 4、第 8和第9号住宅楼采暖热负荷为:Q1=1278.8kW
所需流量:

 

 

2.2.1.3 地板采暖用热水流量与散热器采暖用热水流量的比值为:
        

          (3)


   
如果直接采用散热器采暖的第3、第4、第8和第9号住宅楼的回水作为其它采用地板辐射采暖楼的供水,供水温度能满足要求,但供水水量将不能满足要求;
    2.2.1.4
散热器采暖第 3、第 4、第 8和第 9号楼回水作为地板采暖供水可满足地板采暖面积计算如下:
散热器采暖第3、第4、第8和第9号楼回水的流量:
 


    2.2.1.5
除满足散热器采暖第3、第4、第8和第 9号楼外剩余的热负荷为:
      Q2=3942.9-1278.1=2671.8kw
   
此负荷可满足地板采暖的流量为:

    (8) 


   
由此可见,采用6t常压热水锅炉,可以满足供热要求。
    2.2.2
2种工况组合
   
采暖工况:85/60℃;地板辐射供回水工况:55/45℃。此种工况由于回水温度为60℃,高于地板供水温度55℃,所以需要设置换热装置将散热器回水温度降低到 55℃。由于温差只有5℃,设置换热装置会增加投资和造成运行管理的不方便,所以这种情况需将地板辐射供暖供水温度通过换热器换成60/50℃,可利用散热器采暖回水作为地板辐射采暖的供水。
    2.2.3
3种工况组合
   
采暖工况:85/60℃;地板辐射供回水工况:50/40℃。此种工况由于回水温度为 60℃,高于地板供水温度 50℃,所以需要设置换热装置将散热器回水温度降低到 50℃,增加采暖系统的造价和系统的复杂性。
    2.3
实际运行工况计算分析
   
实际运行工况是指散热器采暖供水温度取85℃,回水温度取70℃,地板辐射采暖供回水温度为55/45℃的组合工况。
2.3.1
采用散热器采暖第3、第4、第8和第9号住宅楼采暖负荷:Q1=1278.8KW
所需流量:

 

 

 

    2.3.3供水温度为70℃的(散热器回水)水用于地板辐射采暖所需的热量为:
   

 

    地板辐射采暖实际需要的供水量50.17kg/s>20.37+7.64=28.01kg/s);所以从理论计算角度分析可以得出,采用散热器回水作为地板辐射采暖供水,只能满足 55.8%的地板采暖面积需要。
    3
采暖方案的确定与分析
    3.1
1种方案分析
    
利用住宅第3、第4、第8和第9号楼的回水作为地板采暖的供水,可满足地板辐射采暖的面积为23437.1m2,占所需地板采暖面积约55.8%,故完全利用第3、第4、第8和第9号住宅楼的散热器采暖回水来满足全部地板辐射采暖面积不能实现,需要另设供水管用于地板采暖。
   
考虑到实际的布置情况和系统稳定性,利用第 3、第4、第8和第9号住宅楼的回水作为第5、第10和商住楼的地板采暖的供水(第5、第10和第12号楼总面积19700.0m2,离第3、第4、第8和第9号住宅楼距离最短);其它则利用设在锅炉房中的换热器将地板辐射采暖的回水(45℃左右)与锅炉供水85℃混合形成新的地板辐射采暖供水供第13、第14、第6和第7号住宅楼的地板辐射采暖,所需要的85℃的供水水量为:
          

     

 

 

    此方案的特点是:
    1.
充分利用了第3、第4、第8和第9号住宅楼的回水,但是需要在每个利用回水进行地板采暖的住宅楼入口设置相应的温度控制器、三通调节阀和水泵装置;
    2.
需要每栋利用回水作为地板采暖的住宅具有安装水泵及其它相关设备的建筑空间;
    3.
地板采暖系统会受到散热器采暖运行工况的影响,需要根据实际水压图来进行压力运行工况分析;
    4.
设备布置分散,不利于运行管理;
    5.
关于地板采暖规范规定:只有小系统采取散热器回水作为地板辐射采暖的供水才具有合理性,对于设计较大的系统,考虑到需要设置各分系统的温度电动调节阀和水泵等装置,投资并没有减少。
    3.2
2种方案分析
    
3、第4、第8和第9号楼独立设置散热器采暖,锅炉房设置集中换热器,利用散热器采暖的回水重新形成其它所需地板采暖的供水进行采暖。
   
此方案的特点是:
    1.
散热器采暖和地板采暖相互独立,相互影响较小;
    2.
不需要在每个地板采暖的住宅楼中设置加压水泵、温度控制装置和电动调节阀等设备;
    3.
由于设备相对集中,运行管理方便;
    4.
只需要在锅炉房设置1套换热装置和加压泵装置,简化了利用回水进行地板采暖入口的装置和设备。
    4
结论
    4.1
针对本文分析的建筑物,建议采用散热器和地板采暖分开设置系统,统一在锅炉房设置换热及加压装置,利用散热器统一回水进行地板采暖供水;
    4.2
1种方案在技术上可行,但是由于需要设置的设备和装置分散,数量较多,管理维护麻烦,投资也会相应增加,并不比第2种方案节约投资。


   
参考文献


    1
李向东,于晓明主编,分户热计量采暖系统与安装.北京:中国建筑工业出版社,2004
    2
贺平等编.供热工程.北京:中国建筑工业出版社,1989

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