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混水降温技术在地板辐射供暖系统中的应用研究

文章出处:地暖月刊网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2015-01-11 09:27:00

 摘要:针对集中热源供暖系统中使用地板辐射供暖出现的个别突出问题进行研究,分析其具体原因。集中供暖热水不宜直接作为地板辐射供暖的热源,参考集中供暖系统与热用户连接的几种方式,提出适应于地板辐射供暖的降温技术,并就采用降温技术的系统设计结构特征、采用的主要设备等进行探讨。

关键词:混水 集中供暖 地板辐射 水泵

0 引言

集中热源供暖系统提供的热媒参数相对固定,一般应以满足供暖区域大多数用户的需求为标准。在我国,集中供暖系统常用的热媒温度一般为95/70℃,以铁质散热器为主要散热设备[1]。在实际使用过程中,特别是在分户计量供暖系统中使用时,散热器供暖因供回水管路和散热设备布置困难、对装修要求高等缺点而受限,考虑到地板辐射采暖具有高效节能、热稳定性好、人体舒适感强、不占使用面积等特点,相当一部分业主忽视地板辐射供暖系统对热媒温度的特殊要求,私自将系统改造为地板辐射供暖系统。之后出现的诸多问题令各方叫苦不迭。经作者对周边诸多相关项目的调研,发现不少问题亟待研究解决。

1 地板辐射供暖系统常见问题

必须要明确,地板辐射供暖应该设置独立低温热水热源,不能直接与其他供热系统混用。特别是当供水温度超过安全温度时,容易造成供热塑料盘管加速老化,缩短使用年限;并且使埋设供热管的混凝土楼板与支撑楼板的砌体或混凝土梁之间温差过大,产生的热应力使建筑物出现裂缝[2]。所以,在集中供暖系统中使用地板辐射采暖时,应采取可靠的技术措施,保证以低温水作为地板辐射采暖的热媒。因地板辐射供暖系统供热管路较为隐蔽(具体结构如图l所示),若出现诸如管道破裂、漏水等质量问题,将给用户带来较大的精神痛苦和经济损失,也给施工维修单位带来一定技术难题;其次,比较常见的现象是地板空鼓或裂缝,甚至在使用过程中局部塌陷;此外,还会出现房间冷热不均,特别是在房屋布局为错层时,尤为严重。上述现象较为常见,如何准确判断、又好又快解决是业内的一项技术难题。

2 原因分析

上述问题的出现其原因是多方面的,可能是系统设计不合理,设备材料质量不过关或施工质量不合格等多种原因造成[2]。有证据表明,供水温度过高必然会加剧上述情况的出现。相关人员应针对工程中出现的诸多问题认真加以具体分析研究,改善和提高从业水平。特别是应严格按照JGJl42-2004《地面辐射供暖技术规程》和相关技术标准设计和施工。另外,住户的正确使用和维护也占较大因素。下面,笔者从设计角度出发,探讨在集中供热系统中使用低温热水地板辐射供暖的技术措施。

地板供暖系统渗水现象的出现主要有以下原因:塑料管材在较高温度的条件下工作,性质变差。有资料表明,常见热水管材在60℃以下的使用年限可达50年[3]。

但其性质会随热水温度、压力的升高而急剧变坏。所以住户在采用地板辐射供暖时应了解外网水温并保证使用低温水供暖,一般要求地板辐射供暖的供水温度应<60℃,供回水温差宜≤10℃[4]。若必须在集中供暖系统中使用地板辐射供暖系统,应采取可靠的降温措施。

3 降温技术分析

在实际的集中热水供暖系统中,为得到适宜于地板辐射供暖所需的低温水,可参考供暖用户与热网连接的3种方式。

3.1 采用集中供暖系统的回水作为地板辐射系统的供水

在我国,集中供暖系统的设计回水温度为70℃,在实际使用过程中往往因管路散热等多种原因,导致供回水温度较设计值低,所以,可以考虑用外网的回水作为户内进水,但给集中供热系统设计和运行带来一定的不利因素,其可靠性需业内专业人士给予探讨检验。

3.2 水泵降温法

使用循环水泵,将户内的部分低温回水和高温供水相混合,达到适宜于地板辐射供暖所需的温度。可在入户总管的进、出水管上加上三通温控阀和止回阀,将户内的回水管与进水管相通,使户内部分回水注入进水管,以降低供水温度(具体结构如图2所示)。

供回水混合比可按如下方法确定:

由质量守恒定律得方程:G=Gj+Gh            (1)

由热量守恒定律得方程:cGjtj+cGhth=cGtg(2)

式中:G为地板辐射供暖用户热水流量,kg/h;

Gj为集中供暖系统进入地板辐射供暖用户热水流量,kg/h;

G为从地板辐射供暖用户回水中抽引的水量,kg/h:

c为热水的质量比热,c=4187J/(kg?K);

j为集中供暖系统供水温度,℃:

th为地板辐射供暖系统回水温度,℃;

tg为地板辐射供暖系统供水温度,℃;

将式(1)代入式(2)并消去G,可得:

        tj+(Gh/Gj)?th=(1+Gh/Gj)?tg                   (3)

在上式中用μ=Gh/Gj表示辐射供暖系统回水中被抽引的水量与集中供热系统流量的混合比。从而在式(3)中求得μ的计算式为:
            μ=(tj-tg)/(tg-th)                (4)

在正常工况下,如取tj=95℃,tg=55℃,th=45℃时,此时的混合比为4,亦即在集中供热系统中采用地板辐射供暖时,户内供水总量G中,低温回水流量Gh占80%,高温热水流量Gj占20%,即可保证系统在设计工况下工作。其特点是供水可靠性高,所需热水流量少。但存在系统较复杂、投资和运行成本高等缺点。

水喷射器的结构组成如图3所示,其工作流体和被抽引的流体均为水,从管网供水管进入水喷射器的高温水在其压力作用下,由喷嘴高速喷出,使喷嘴出口处的压力低于用户系统的回水压力,将用户系统的一部分回水吸入,一起进入混合室。在混合室内进行热能与动能交换,使混合后的水温达到用户要求,再进入扩压管。在渐扩型的扩压管内,热水流速逐渐降低而压力逐渐升高,当压力升至足以克服用户系统阻力时被送入用户,具体结构如图4所示。

系统中热水和回水的混合比的确定可按式(3)确定,喷管所提供的压力可根据下式确定:

 

式中:为水喷射器扬程,Pa;

为喷管出口截面积,m2

为圆筒形混合室的截面积,m2

为水喷射器的混合比;

为工作水在喷射器中的压降,Pa:

在不同混合比条件下的最佳截面币比和最佳压降比如表1所示[7]。

喷射器作为一种混水设备,结构简单,工作可靠,无运动部件,可充分利用集中供热系统提供的压力,应用较为广泛,但对系统压力、流量的适应性较差,对稳压、调节等装置的要求高。

此文关键字:混水降温装置

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