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水循環溫控裝置及相應的水循環采暖系統

大乐透合买计算器 www.tpglu.tw 發布時間:2014年11月21日  出處:本站原創  (瀏覽次)

導讀】?目前在居民單元采暖的市場上,以燃氣采暖熱水爐(俗稱“壁掛爐”)為熱源配套地暖末端的采暖系統受到了人們的廣泛認可與青睞。在使用地暖系統進行冬季采暖的用戶中,其所選用的熱源也多為壁掛爐。
目前在居民單元采暖的市場上,以燃氣采暖熱水爐(俗稱“壁掛爐”)為熱源配套地暖末端的采暖系統受到了人們的廣泛認可與青睞。在使用地暖系統進行冬季采暖的用戶中,其所選用的熱源也多為壁掛爐。但眾所周知,壁掛爐的工況與地暖系統的匹配上存在缺陷。而水循環溫控裝置及相應的水循環采暖系統的研發,通過自力控制系統,可以自動調節地暖獲取合適的進水溫度,在克服地暖管道阻力的情況下,做到了地暖系統的供、回水溫差不大于10℃。從而使壁掛爐與地暖系統的運行更加高效。
壁掛爐工況與地暖系統匹配度欠佳
以地暖系統為末端的采暖方式是目前國際上公認的一種最為舒適和健康的采暖方式,其應用也正在得到廣泛普及。目前在我國使用單元式地暖系統進行取暖的用戶中,普遍采用的熱源都是普通的壁掛爐。但壁掛爐的工況與地暖系統的匹配度欠佳,也不符合我國地暖行業的現行標準,從而造成了該采暖系統在技術應用上的矛盾。
據了解,我國壁掛爐行業現行的國家標準《燃氣采暖熱水爐》(編號為GB 25034-2010),在技術水平、產品的安全性、可靠性、能效水平等方面都與歐洲接軌,基本參考了歐洲標準EN483和EN625。所以無論是國產的壁掛爐還是進口的壁掛爐,其規定的出水額定溫度一般都是75℃~85℃,爐內熱水升溫△t=20℃。這樣的額定參數對于地暖系統的運行要求來說卻是不適宜的。眾所周知,地暖系統對水溫的要求是比較嚴格的。地暖行業的國家標準《輻射供暖供冷技術規程》(編號JGJ142—2012)中明確規定“熱水地面輻射供暖系統的供、回水溫度應由計算確定,供水溫度不應大于60℃,供回水溫差不宜大于10℃且不宜小于5℃。民用建筑供水溫度宜采用35℃~45℃。”很明顯,壁掛爐的規格參數與地暖系統的應用標準是南轅北轍的。
我們知道熱工學的基本定律是Q=G*△t*C(傳遞的熱量=流通介質的流量*溫度變化*比熱),由于水的比熱變化不大,可以假設為常數,而壁掛爐內溫度變化即溫升固定為20℃,地暖中供回水溫差不宜大于10℃,二者相差近一倍,也就是說壁掛爐供水的溫度遠高于地暖系統需要的溫度。而壁掛爐較高的供水溫度會造成以下三個問題:1.地暖供水溫度若超過60℃,地暖管的使用壽命劇降,進而威脅地暖系統的安全運行。由于國家對熱塑性塑料管的工作狀況有明確規定,設計工作溫度是60℃的熱塑管,如果在60℃時的使用壽命是49年;它的最高使用溫度為80℃,在80℃時使用的壽命就只有1年;如果到了故障溫度95℃,它的使用壽命僅為100小時。2.在水中的氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而降低,水溫升高時會有氫氧化鈣沉淀析出;水中所存在的鈣離子會與水中的二氧化碳反應析出碳酸鈣沉淀;水中溶解的碳酸氫鈣受熱會分解析出碳酸鈣沉淀,從而增加了管道的阻力。所以溫度高對整個系統的運行是極為不利的。3.供水溫度太高,而供回地暖管的水溫差太大,會影響地暖的舒適性。
因此,為了滿足地暖系統運行的需要,在實際的應用中,有的企業往往會選擇降低壁掛爐負荷,調低其出水溫度,勉強供給地暖系統運行。這種做法無論從節能降耗的角度看,還是從維持壁掛爐長期穩定運行來看都不是妥善的解決方案。
現在家用的壁掛爐大多燃用天然氣,天然氣在燃燒時需要空氣,而且對空氣的多少要求比較嚴格,過多、過少都會產生不良后果:天然氣的主要成分是甲烷CH4,它的燃燒過程就是CH4的劇烈氧化過程。(CH4 + 2O2 = 2H2O + C02)燃燒22.4NM3的天然氣要用2*22.4NM3的氧氣,氧氣在空氣中的體積比是21%,所以說燃燒1標準立方米天然氣,需要9.52標準立方空氣,這個空氣量我們稱為理論空氣量;實際上鍋爐在燃燒時,空氣中的氧氣不可能完全和燃料中可燃物均勻混合,就是說有一部分氧分子沒有被利用,就直接排放掉了。為了保證燃燒完全,必須多供應一些空氣,這些多供應的空氣叫做過??掌?。理論空氣量加上過??掌烤褪鞘導士掌?。過??掌凳?alpha;= Vk/ V0。這是鍋爐運行中非常重要的指標之一。燃燒是一種化學反應,它也是遵循化學反應動力學基本原則的。
以功率為24千瓦的壁掛爐為例,當燃用發熱量為8500大卡/標準立方米的天然氣時,需要24.57立方米/時空氣,壁掛爐在設計時就是以這樣的額定參數配置的,如果為了滿足地暖需要去降低出水溫度,降低負荷,就會產生以下五種不良后果:
1.假如將負荷降到15千瓦,根據計算只需要15.35立方米/時的空氣,但實際上壁掛爐的風機吸進空氣并不會減少,也就是說空氣多了9.22立方米/時。這部分空氣并沒有參加燃燒,并且同樣被爐膛中的火焰從室溫15℃加熱到了150℃,吸收了壁掛爐的熱量,這些熱量都從排煙中損失掉了,因此增加了壁掛爐的q2排煙熱損失,從而降低了壁掛爐的工作效率。
2.由于多余的9.22立方米/時新風摻入后使壁掛爐燃燒中心的溫度下降,燃氣中可燃氣體就不會被完全燃燒,使得壁掛爐的燃氣q3化學不完全燃燒損失增加,效率降低。
3.負荷降低后,天然氣用量下降。天然氣從噴嘴噴出的速度降低,從而降低了壁掛爐二次風擾動能力,空氣和天然氣混和程度降低、燃燒率下降,排煙熱損失和化學不完全燃燒損失都會增加,效率降低。
4.過低的出水溫度會導致過低的排煙溫度,而過低的排煙溫度則會產生冷凝水。據測算,燃燒1立方米天然氣會產生1.35公斤水,當排煙處出現冷凝水時,會和煙氣中的硫、氧發生化學反應腐蝕設備,這會對正常運行的設備造成極大威脅。
5.壁掛爐里都配置有一臺水泵,水泵出力往往都是根據額定出力時,爐內溫升Δt=20℃來配置。所以水泵出力基本上不能變化。當外界地暖用水要求溫度降低時,壁掛爐沒有增加出水量的能力,只好降低出水溫度,唯一的辦法便是以減少燃燒來減少供熱,這樣會使原設定的鍋爐負荷捉襟見肘,而在沒有比例調節燃氣量的這類壁掛爐里,只能用開、停設備來運行。顯然,壁掛爐的不斷開?;嵩黽踴Р煌耆忌蘸馱黽優叛趟鶚?,嚴重影響設備的安全運行,而這也是我們所不希望看到的。
正是由于上述原因,強行調節壁掛爐在低負荷、低出水溫度運行時,對其安全和效率都是極其不利的,應盡量予以避免。
節能實用的水循環溫控裝置成功面市
顯然,單純依靠降低壁掛爐的負荷來解決其與地暖系統的匹配問題是不科學的,妥善解決壁掛爐出水和地暖進水不匹配矛盾的合理方法需要在配水系統中解決。
在配水系統中首先需要考慮的問題是:如何在地暖的閉式系統中,通過配水系統將供熱的壁掛爐側與用熱的地暖側分隔開來,同時保證將溫度高、流量小的鍋爐出水的熱量傳送給低溫、大流量的地暖側,并且輸送給地暖側的熱量,可以根據負荷變化的情況進行調節。目前市場上的解決方法有兩種:一種是在供熱的壁掛爐側與用熱的地暖側之間裝板式交換器。用板式交換器將供、需熱量的兩側分隔開來,然后根據地暖側的負荷的需求,調節熱水溫度和水量。但是這套系統增加的設備較多,費用較高,占地面積也較大,因此采用的人較少。另外一種方法是采用水力恒溫裝置。
現在市場上常見的水力恒溫裝置有電動控制混水裝置和自力控制混水裝置兩種形式。前者容易造成水溫的波動,低溫供水特性不好。后者雖然結構簡單,投資不大,工作可靠,但傳統的自力溫控閥是為散熱器設計的,熱水流通量很小,對地暖并不適應。
在這種市場背景下,上?;荻俟っ晨萍加邢薰居姓攵孕緣匱兄瞥鍪屎系嘏低秤τ玫?ldquo;水循環溫控裝置”簡稱為“水力恒溫單元”,它除了具有 “自力控制系統”的全部優點外,還可以自動調節壁掛爐提供溫度合適的熱水供地暖系統運行,在克服地暖管道阻力的情況下,做到了地暖系統的供、回水溫差不大于10℃。
據介紹,“水力恒溫單元”由一只四通的混水裝置和兩只旁路閥的組合閥組成,其中混水裝置的主體,是特殊設計的“柱塞閥”閥芯,阻力比常用的球閥小2/3,流通量卻是常用球閥的三倍。合理的結構,精確計算的閥芯曲線,確保流體流量和開度成線型關系,完全符合地暖控制的要求。在兩只旁通閥中,一只是鍋爐側的旁通閥,平時運行時打開。當地暖側發生突然故障時,保持鍋爐側的外系統暢通,減少過熱?;ざ?,?;ど璞?。另一只在地暖側的旁路閥可以根據負荷要求調節其流量,保證地面加熱側的熱水流量達到系統的需要。
“水力恒溫單元”在工作時,首先在地暖側根據流量的需要配置循環泵,使其熱水流量滿足需要;然后再在地暖側進水點(或回水點)設置測溫點。據介紹,其測溫元件(一次元件)中的工作介質,通過反復試驗和實踐,選用介質的熱脹冷縮功能,能最好地保證閥門開度和地暖工作情況相匹配。“水力恒溫單元”根據該測溫點溫度自動調節供水溫度。它可以將地暖側里放出熱量、降低溫度的回水回到混水裝置,把鍋爐需要調節的高溫水也送進混水裝置,二者混合后達到所需的設定溫度之后再進入地暖系統,并將多余的回水輸回到鍋爐中。即當回水溫度高時,“水力恒溫單元”將會自動調節,開大回水,同時關小鍋爐出口的高溫水,使二者混合后保持鍋爐進水溫度在設定范圍內;當回水溫度低時,“水力恒溫單元”將會自動調節,開大鍋爐出口的高溫水,同時關小回水,使二者混合后保持鍋爐進水溫度在設定范圍內。
目前這種結構緊湊、占地面積小、連接安裝方便、實用的“水力恒溫單元”可以完全適應地暖工作的需要。經上海市權威單位測試,其系統具有7%的節能效果。在參加上海市節能產品評審時,專家們一致認為:“該產品阻力小,運行時節能,流通量是相應閥門的三倍,較國外產品更適應國內水質情況,流暢,反饋力更大,工藝亦佳……”該產品已經榮獲了“上海市節能產品”的稱號。
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