地板辐射采暖系统的集中供热调节分析

次新涛

(太原市市政工程设计研究院，山西太原 030002)

0 引言

地板辐射采暖以室内热舒适度高，能源利用率高以及对环境产生污染性低等优点，迅速占领供热市场。其运行节能问题越来越凸显出来，根据地暖的传热特点选择合适的运行调节方式，可以大大减小运行能耗，下面针对地板辐射采暖常用质调节、分阶段改变流量调节和混水调节方式［1，2］，根据其推导的运行调节公式，对比其不同运行情况下的运行能耗，从而选择出一种最佳的运行方案。

1 调节方式基本公式的推导

当热网稳定状态下，若不考虑管网沿途热损失，则供热量等于户内系统的散热量，同时也应等于供暖热用户的热负荷［3，4］。采暖形式采用低温热水地面辐射采暖时，则有如下的热平衡方程式:

式中:Q1'——建筑物的供暖设计热负荷，W;

Q2'——在供暖室外计算温度tw'下，低温热水地面辐射采暖放出的热量，W;

Q3'——在供暖室外温度tw'下，热水网路输送给供暖用户的热量，W;

q'——建筑物的体积供热指标，W/(m3·℃);

V——建筑物的外部体积，m3;

tw'——供暖室外计算温度，℃;

tn——供暖室内计算温度，℃;

tg'——进入供暖热用户的供水温度，℃;

th'——供暖热用户的回水温度，℃;

tp·j——低温热水地面辐射采暖管道内的热媒平均温度，℃;

G'——供暖热用户的循环水量，kg/h;

c——热水的质量比热，c=4 187 J/(kg·℃);

k'——低温热水地面辐射采暖在设计工况下的地面传热系数，W/(m3·℃);

F——低温热水地面辐射采暖的散热面积，m2。在保证室内设计温度tn条件下，可以得出下面的热平衡方程式。即:

通过任意供暖热负荷与供暖设计热负荷之比，可以得到相对热负荷和相对流量的计算公式:

在不考虑其他传热因素的干扰下，供暖热负荷与室内外温差的变化成正比，亦即相对供暖热负荷比¯Q等于相对的室内外温差比。

综合上述公式，可得:

式(11)是地板辐射采暖供热负荷供热调节的基本公式。式中分母的数值，均为设计工况下的已知参数。

2 不同调节方式公式推导

1)质调节。

质调节是只改变供暖系统的供水温度，而水量保持不变的调节方式，即¯G=1。对无混水热水供暖系统，将¯G=1代入式(11)，可求出质调节的供、回水温度的计算公式:

对带混水的热水供暖系统，则τ1＞tg，τ2=th:

混水比:

2)分阶段改变流量的质调节。

分阶段改变流量的质调节是在供暖期中按室外温度划分成几个阶段，随着室外气温的降低，分阶段增加水量，在每个阶段的水量保持不变，每个阶段采用的是质调节的方式。即令φ=¯G=cos st将补充条件代入式(11)，可求出:

对无混水的供暖系统:

对带混水的供暖系统:

3 地暖不同调节方式的运行能耗比较

以某小区为例，总供热面积为100万m2。采暖室外计算温度为－12℃，计算热负荷为45 MW，设计供回水温度为60℃/50℃，供暖天数为125 d。实行分阶段改变流量的质调节时，两阶段时可取相对流量比三阶段时可取相对流量比

分阶段改变流量的质调节，改变流量时对应的室外温度是依照调节方式的供水温度公式和相对流量比经试算出，不同室外温度延续时间可按无因次综合公式法算出。本例中，分两阶段时，变流量的室外温度为 －4℃;分三阶段时，分别为 －5.6℃和0.8 ℃。

水泵轴功率按扬程37 m，流量3 870 t/h，效率0.8计算。混水泵扬程6 m。电费按每度1.1元计算。地暖不同调节方式运行耗电量，电费对比见表1。

表1 地暖不同调节方式运行耗电量，电费对比

4 结语

通过对低温热水地面辐射供暖调节公式的推导，以及从上述例子可以看出，采用分三阶段变流量的质调节(带混水)是较节能的调节方式，与常用的质调节比较节能达到57%，继而减少了污染物排放量。因此，调节方式的改进具有巨大的节能空间，分三阶段变流量的质调节(带混水)应大力推广。

［1］江 亿.我国建筑耗能状况及有效的节能途径［J］.暖通空调，2005，35(5):30-40.

［2］贺 平，孙 刚.供热工程［M］.第3版.北京:中国建筑工业出版社，1993.

［3］凌继红，张于峰，董 颖.低温热水地板辐射供暖系统的理论研究［J］.工程热物理学报，2002(23):146-148.

［4］郑瑞芸，姜永成，王昭俊.集中供热系统适量供热调节技术［J］.哈尔滨工业大学学报，2009，41(12):70-77.