集中供热二级管网采用散热器—地暖混合供暖系统探讨

枚 军 李 红 王 浩

(太原智博热电工程设计有限公司，山西 太原 030006)

集中供热二级管网采用散热器—地暖混合供暖系统探讨

枚 军 李 红 王 浩

(太原智博热电工程设计有限公司，山西 太原 030006)

集中供热二级管网采用散热器—地暖混合供暖系统替代原有分系统供暖形式，对不同的散热器流量与地暖流量工况进行系统优化。通过实际工程案例，对混合供暖系统在工程投资、运行费用及节能减排等方面优势进行分析。

集中供热二级管网，三管制，散热器—地暖混合供暖，调温混水泵，尖峰换热器

1 概述

现有城镇大型集中供热系统(包括大型热电联产、大型区域锅炉房及其他大型余热供热等热源形式)以采用二级管网系统的居多[1]。通常“热源—热力站”侧称为一级管网系统，“热力站—用户”侧称为二级管网系统。对于二级管网地暖—散热器两种用户在原有条件下(散热器85 ℃/60 ℃，地暖50 ℃/40 ℃)采用分系统设置，主要由于两者的温度参数不一致，无法同时满足用户的最佳舒适性。从新发布规范GB 50736—2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范的要求，对两种采暖方式的温度都进行调整，散热器用户推荐参数75 ℃/50 ℃，地暖用户推荐参数50 ℃/40 ℃；温度参数调整为地暖—散热器混合供暖系统提供了前提。

2 混合供暖系统

2.1混合供暖系统形式

散热器—地暖混合供暖系统采用三管制，利用二级管网供/回水管和新增一趟中间调温管(三管制)作为采暖热水输送和温度、流量调节载体；将二级管网供水(设计温度75 ℃)先接至系统内的散热器采暖用户，散热降温(设计温度50 ℃)后进入中间调温管；再送至系统内的地暖采暖用户，进一步降温(设计温度40 ℃)后回到二次网回水，如此循环运行。当供往地暖用户的水温高时(超过50 ℃)，启动调温混水泵抽取二次网低温回水混合超温供水达到降低地暖供水温度的目的。系统中流量旁通管在中间调温管流量不平衡时起流量旁通调节作用。散热器—地暖混合供暖系统见图1。图1中中间调温管起调和中间温度、调节散热器回水量与地暖供水量之间平衡的作用，是保证散热器—地暖混合系统运行效果的关键。

2.2混合供暖系统运行工况

1)散热器流量与地暖流量平衡工况。

散热器流量等于地暖流量，即散热器负荷∶地暖负荷=2.5∶1，此时为混合供暖系统的最佳运行工况；二次网供水先进入楼内散热器用户散热，后经中间调温管进入楼内地暖用户，再回至二次网回水管。该运行工况下，二次网供回水设计温差Δt=35 ℃，系统形式见图2。

2)散热器流量大于地暖流量工况。

散热器流量大于地暖流量，即散热器负荷∶地暖负荷大于2.5∶1时，开启低温侧流量旁通管的电动调节阀(高温侧流量旁通管关闭)，根据中间调温管的流量余量调整阀开度。在这种情况下，一级管网供水管温度75 ℃，中间调温管的运行温度50 ℃，二次网回水管的运行温度大于地暖设计回水温度(40 ℃)，设置调温混水泵意义不大；因此，利用中间调温管50 ℃水直供楼内地暖。该工况下，二次网供回水设计温差25 ℃<Δt<35 ℃，系统形式见图3。

3)散热器流量小于地暖流量工况。

当散热器流量小于地暖流量时，可采用的系统形式包括在用户侧设置调温混水泵和站内设置尖峰换热器两种。经技术经济比较，当1.25∶1<散热器负荷∶地暖负荷<2.5∶1时，采用调温混水泵系统较为经济，系统形式见图4；当散热器负荷∶地暖负荷小于1.25∶1时，采用热力站内设置基本换热器和尖峰换热器，基本换热器供水温度50 ℃，供往地暖用户，部分流量进入尖峰换热器升温至供水温度75 ℃，供散热器用户，系统形式见图5。

2.3混合供暖系统与分系统供暖对比

两个系统对比项目见表1。

表1 对比项目

从两个系统对比来看，三管系统从工程投资和运行费用等方面都优于散热器/地暖分系统供热方式，存在的问题是系统调节、管理相对复杂。

2.4系统推广存在问题及解决方案

1)与现状供暖用户兼容问题。

散热器用户采用75 ℃/50 ℃是国家规范推荐的参数，但相对现有大多系统设计的85 ℃/60 ℃参数要低，减小了室内散热器与室内采暖温度的温差，需要改造原采暖散热器，增加单组暖气片的数量解决；由于采暖供回水温差未变化，原系统的流量、阻力等参数未发生变动，不需要作调整[2]；因此，除室内散热器需要改造外，散热器用户采用75 ℃/50 ℃参数可与现有系统兼容。地暖用户采用50 ℃/40 ℃符合国家规范推荐的参数要求，与现有系统运行参数一致，是与原有系统兼容的。

2)散热器及地暖材质问题。

老旧散热器通常为铸铁型，近年来新用户基本以钢制散热器为主[3]；对于老旧铸铁散热器与地暖混合的系统，需在地暖用户入口增加过滤装置处理铸铁型散热器经常会产生的铸砂、铁锈等，其对地暖管道材质选择无特殊要求；对于钢制散热器与地暖混合的系统，由于采暖循环水含氧对钢制散热器会产生氧腐蚀，而地暖常采用的聚乙烯类管[4](含PB，PE-X，PP-R，PE-RT管等)均有渗光透氧的特点，因此，在钢制散热器与地暖混合系统需要求地暖管道选用铝塑复合管(XPAP)[5]，消除地暖管材渗氧对钢制散热器的影响。

3)散热器及地暖系统耐温、承压问题。

现有地暖系统的承压通常在0.8 MPa～1.2 MPa之间，地暖管材在60 ℃能长期稳定运行；对于散热器系统，老旧铸铁散热器承压通常0.4 MPa～0.5 MPa，钢制散热器基本达到1.0 MPa以上；在改造散热器与地暖混合系统前，需充分考虑铸铁型散热器承压能力，防止超压。

3 案例分析

3.1工程概况

某县城小区新建热力站一座，配套建设二级管网；采暖建筑面积10万m2，其中散热器用户(旧有建筑)约6.0万m2，地暖用户(新建建筑)约4.0万m2。热力站内设置一套供热机组，二级管网采用散热器—地暖混合系统，供热半径约620 m。按旧有建筑热指标60 W/m2，新建建筑45 W/m2；散热器用户负荷Q1=3.6 MW(设计流量123.8 m3/h)，地暖用户负荷Q2=1.8 MW(设计流量154.8 m3/h)，Q1∶Q2=2∶1(满足1.25∶1

3.2工程投资对比

采用散热器—地暖混合系统与分系统(散热器系统与地暖系统分开系统供暖)在热力站和二级管网的工程投资比较如表2所示。

从表2可知，热力站内工程费用，混合系统比分系统低约27%；二级管网工程费用，混合系统比分系统低约21%。

表2 采用散热器—地暖混合系统与分系统工程投资表

3.3工程运行费用对比

采用混合系统主要耗电设备为循环泵、补水泵及各个楼内混水泵，分系统主要耗电设备为循环泵和补水泵；按照采暖季5个月(3 600 h)计算，系统运行费用对比见表3。

表3 采用散热器—地暖混合系统与分系统运行费对比表

从表3可知，混合系统比分系统单个采暖季的运行电耗节省约5.9万kWh；按电价0.8元/kWh核算，单个采暖季节省电费4.72万元。

3.4工程效益

单个采暖季节电5.9万kWh，按发电煤耗340 gce/kWh，节标煤量约为20 tce，二氧化碳减排量约49.2 t。

综合比较来看，对于新建热力站和二级管网，当同时存在地暖和散热器用户时，采用混合系统供暖从工程投资、运行费用及节能减排方面都优于分系统供暖。

4 结语

1)散热器—地暖混合供暖系统是连接热力站—二级管网—用户之间优化的系统，符合国家“节能减排”政策，值得推广。

2)混合供暖系统与分系统供暖相比，从工程投资、运行费用及节能减排等方面具有明显优势。

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Discussiononthemixedheatingsystembyradiatorandfloorheatingindistrictheatingsecondarycircuitsystem

MeiJunLiHongWangHao

(TaiyuanZhiboThermalPowerPlantEngineeringDesignCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The mixed heating system by radiator and floor heating are used to replace original heating subsystem in district heating secondary circuit system, and optimization on different flow rate of radiator and floor heating are discussed. The advantages of mixed heating system in investment, running expense, energy saving and emission reduction are analyzed through project example.

district heating secondary circuit system， three tube system， mixed heating system， temperature mixing pump， peak heat exchanger

1009-6825(2017)32-0106-03

2017-09-02

枚 军(1983- )，男，硕士，工程师

TU995

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