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地暖系统设计经验之谈

发布时间:2018/1/25 15:32:22 浏览次数:

地暖系统设计是地暖安装技术和系统配置不断优化的过程,更是是暖通技术人员经验积累。今天我们就来谈谈地暖系统设计。

1、重视地暖系统的设计、计算与校验:

在系统的设计中,负荷计算是基础,只有正确的基础数据才能保证系统设计正确。但是,在“独立供暖系统”实际应用中,极少有真正经过严谨计算和设计的系统,多数都是凭“经验”或拍脑壳“设计”,“成功”就只有成为“可能”。

独立地暖系统需要从热源、系统、末端、控制等多方面进行设计、计算,确保每一环节的匹配与优化。任何一个环节形成瓶颈都可能影响系统运行的效果。比如在系统设计中,因为锅炉与分水器的位置发生了变化,其系统的数据就会发生相应的变化。所以就需要进行认真的计算和校验。

计算工作比较繁琐,往往系统变更数据变化了,就要重新计算,比较繁琐。为解决计算问题,我们设计、开发了模拟计算程序,设计人员只需输入相关数据就可得出计算结果。即使系统数据变更,也可重新计算、校验,即时得出数据,大大提升了设计、计算工作效率。

通过热负荷计算,对每一环节的流量、流速、压损进行计算确认,计算得出系统管路的管长、管径,得出压损数据,选择循环动力,做到最佳的匹配。校验每个节点的数据是否符合系统设计要求,确保系统从设计阶段开始就能保证成功。

2、地暖热源的选择与特性了解及优化: 

根据当地的能源种类及费用比选择热源,合理的配置末端,达到最佳的使用效果。充分了解新能源、新技术的特点、适用环境与条件。不能仅凭简单的了解就盲目的推荐客户使用不成熟或者不适合当地条件的采暖及能源形式,造成应用失败。这就要求我们掌握更多的专业知识,以负责任的态度对待客户,也是对自己、对行业负责任。 

目前新能源技术层出不穷,如太阳能、地源热泵、水源热泵、空气源热泵。包括传统的电能、燃气等采暖形式,都有其局限性,并非适合所有的使用环境与条件。但遗憾的是,很多时候厂家在推广其产品时,自身就对其产品的适用条件研究的不够充分,盲目、不讲条件甚至是不负责任的推广其不成熟的产品、技术。而经销商的专业能力缺失,不能加以甄别和消化,也无法在系统整合上克服其弊端。

对于各类新能源技术,笔者认为应该报以积极的态度,要认真的学习和研究,进行严谨的适用性测试,和理性的结果分析,确定其可用性方可大面积推广。这需要我们付出相当的努力和代价,以及得到相关的专业机构和行业组织的支持,绝非个别急功近利和投机者能够有所成就的。 

3、多热源系统组合的设计及优化:

通过我们数年来的实践,积累了一些整合多种热源应用以及结合应用的经验和相关数据,使我们了解到不同产品和技术的特征和局限,充分发挥其有利因素,克服不利因素,发挥了“系统”整合的作用。

我们进行了燃气锅炉、太阳能能源结合地暖、散热器采暖系统应用;燃气锅炉与空调、地暖并机系统应用;燃气锅炉与热泵结合地暖、散热器采暖系统应用;以及燃气锅炉、热泵结合地暖、散热器采暖、风机盘管除湿和生活热水供应、泳池加热等大型综合系统的应用。

多种热源组合应用,要对其应用特征了解并优化,系统的控制、联动尤显重要,否则会有冲突。如果不能有效控制,系统运行将极不稳定,甚至是安全的隐患,也会造成售后服务工作量的增加。

4、一二次系统设计:

在独立采暖、空调系统的应用中,我们发现传统的一次大循环系统弊端很多,尤其不适合中国人即开即用“节俭”的使用习惯。

在一些别墅等超大住宅中,由于人少,客户通常只用极小的局部空间采暖或制冷,然而传统的一次系统设计不能根据末端变负荷使用有效减少或降低热量(或冷量)输出,造成极大的能源浪费,使用费用高,甚为客户诟病。

针对这样的问题,我们设计采用“二次系统”,将热源与末端系统分割,结合“动力分散”系统(后面有介绍),根据末端负荷的变化输出相应的热量(或冷量),节能效果非常明显。

5、动力分散原理及变负荷应用:

“动力分散”是我们针对超大住宅末端变负荷使用的情况设计采用的技术。

二次侧循环动力如若不能根据负荷做相应的变化,也会造成无谓的流量传输和电功耗浪费。所以,我们将大型住宅根据热负荷按照额定的流量进行分区,在这个区域内有采暖需求时输出相应的流量(热量),做到需要多少供应多少的原则,有效的控制无谓热量输出和电功耗浪费。 

6、热源、末端及系统的控制:

在“多热源系统”、“一二次系统”及“动力分散系统”的应用中,控制系统非常重要,如果不能解决这个问题,会有冲突,并不能充分发挥系统整合的优势。

而这样的控制是较为复杂的,譬如,多点探测、多头控制,模拟计算和逻辑关系的设置都需要认真的考虑。由于“独立供暖系统”的“独立性”,很少有通用型的控制类产品供我们选择,这使得我们在解决控制的问题时动了不少脑筋。 

建议各自控产品企业关注“系统”应用技术的发展,积极参与其研发,未来一定会在“地暖系统”提升的过程中占得先机。

7、总线温控系统:

地暖的热堕性决定了很难实行即时控温,所以时间预约控制是较好的选择。

我们设计采用“总线温控方式”来实现对“地暖系统”的控制,即:系统及房间控制系统为总线型,当用户开启任意房间,锅炉即启动,其相关联区域循环动力启动;当全部房间达到设定温度值即关闭所有房间水路,所有循环动力及锅炉停止运行。 

8、系统各阶段压损、流速、流量的计算与管路管径选择和循环动力的控制:

根据不同的末端形式,如低温热水地板采暖、散热器采暖,或者风机盘管采暖形式的不同运行工况,确定不同的系统相关数据。

在一个大的流体系统中,各部分的特征与要求是不同的,相对应的数据需要掌握并精确控制。

根据末端负荷数进行负荷计算并设备选型,确定系统形式,然后根据各管段流体流量、流速计算压损值及阀门、组件压损值,叠加总压损,确定各管段管径和需要的系统压头,选择循环动力。

校验计算的数据和结果,如果系统设计不够合理就重新配置。力求系统在最合理的流量、流速、压损和循环动力下运行,保证最好的运行效果和节能效果。

9、末端盘管的设计、计算和选择:

通常地暖盘管的管径、管长和排管行距都是根据“经验”或“规范”来定的。我们在实际应用中发现这样的结果并不科学,或者不能适应南方独立供暖形式的需要。很多机械的套用“经验”或“规范”的案例效果比较差。

通过我们的计算和实践,结合实际情况,我们总结了一些非常适用的盘管形式,完全可以根据需要确定管径、管长。例如,我们可以根据分室控温的需要进行盘管,无需保证管长差距,甚至是在一个系统中采用不同管径的盘管,个别小房间也可以做独立的环路。对于可能超长的管路通过我们设计专用分路器分路,有效的控制环路压损不超过可控范围,又方便控温,并不增加成本。匹配适合的热源与循环动力,得到最佳的运行和节能效果。

现在我们已经可以非常熟练的计算、掌握和控制流量、流速和压损,确保系统的最佳效果。并在此基础上研究、开发新的“细管地暖系统”。未来可以提供适用于各类环境的地暖。

10、系统的水力平衡:

系统的水力平衡要在设计阶段就要认真考虑。通过严谨的计算与控制,确保水力平衡。这对系统正常运行非常重要。

控制水力平衡的方式很多。笔者在国外参观、学习,并与国外同仁的交流中了解到,他们对水力平衡非常重视,研究的也很透彻。无论是控制方式,还是检测设备都很专业。但也觉得他们的方法不太适合中国的国情。譬如,国外更多的依赖“机械”,“系统”中大量的采用平衡阀,而平衡阀价格很高,造成“系统”成本增大。

国内的实际情况是,即不重视系统水力平衡,也没有解决水力平衡的方法,更接受不了使用平衡阀的高昂造价。所以,在实际应用中水力失调的情况很严重,当然不会有好的运行效果。

我们通过实践与总结也积累了一些经验,完全可以在设计阶段就保证流体水力平衡,控制水力失调。通过上面介绍的管路设计、计算,结合管路布置方式,以及“二次系统”和“动力分散”原理就可以实现。

11、不同末端形式混装及混水系统的应用:

在南方的“独立采暖系统”中,混装的情况经常出现,我们也积累了很多的应用经验。

不同末端形式所需的工况不同,就需要根据其工况提供相应的流量和循环动力。

散热器采暖通常是小流量、大温差形式;低温热水地板采暖通常是大流量、小温差形式;而风机盘管则是更大的流量与更小的温差。所以在混装系统中要非常注意根据其特征,合理的匹配系统,才能保证好的运行效果。在了解到的实际应用中,失败的案例比较多。

由于不同末端不同工况和供水温度的不同,系统混水是非常重要的。这方面的产品很多,鱼龙混杂,要注意甄别和选择。

好的地暖混水产品应该能够保证良好的工作特性和稳定、可靠的流量、温度值,并能提供专业的流量、温度曲线和KV数据。部分产品这方面的基本数据都不能提供,制造工艺也很差,其可靠性令人怀疑。

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