混水装置在低温热水地面辐射供暖中的应用

崔高峰 吴 伟

1 问题提出

低温热水地面辐射供暖是一种利用建筑物内部地面敷设加热管，使热媒在加热管内循环流动，加热地板，从而满足室内温度要求的采暖方式。由于这种采暖方式具有舒适、节能、隔音、增大房间使用面积、卫生条件好等方面的优点，备受人们的关注，然而，地暖要求热媒温度不高于60℃，供回水温差不宜大于10℃，即按照大流量小温差运行，而一般民用建筑的采暖供回水温度是按散热器采暖系统设计的，供水温度为95℃，供回水温差在20℃以上，按照大温差小流量运行，且《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调◦动力》2.6.3采用低温地面辐射采暖系统进行供暖的集中供热小区，锅炉房或小区换热站不宜直接提供温度不大于60℃的热媒，因而集中供热或区域供热的热源不能直接和室内地暖系统连接，需要采取一定的措施。

2 解决办法

一次网采用单一热源而二次网多参数(散热器系统及地暖系统)供热时，连接方式有以下三种:1)室外管道和室内系统采用水喷射器直接连接，通过水喷射器抽引回水管中低温水，与供水混合，使室内系统供水温度低于热网供水温度，以满足用户要求，但是这种连接方式需要一次网具有较高的供回水压差，当用户供暖系统的压力损失在10 kPa～15 kPa时，混合系数(单位供水管水量抽引回水管的水量)u=1.5～2.5的情况下，热网供回水管之间的压差需达到80 kPa～120 kPa才能满足要求[1]，根据文献[2]《实用供暖工程设计》(7-22)式 H/h=0.54u2+2.12u+1.58(其中，H为喷射器前所需要的压头;h为用户内部系统压力损失;u为喷射系数)可以得出当混合系数和用户内部系统压力损失越大，所需热网的压差就越大，所以当热网没有足够的压差可以满足水喷射器工作时，一次网和室内管网连接就不能采用水喷射器直接连接;2)采用间接连接，一次网供水管的热水通过换热器与二次网系统进行热量的交换，没有质量的交换，这样二次网系统漏损水量不影响一次网，同时一次网的压力及流量工况不受二次网影响，但是间接连接需要设置换热站，这样会加大投资，占地较大，以及循环水泵的维护、运行费用增加;3)在采暖热力入口处加设混水装置，来自热网的热水在混水部件与用户侧的回水相混合，温度降低后再进入用户地暖系统，这样给集中供热用户提供合适的地暖循环水，满足地暖用户的需求。

地暖混水装置工作原理如图1所示，高温采暖供水与经过地暖盘管的回水在混水部件混合到一定的温度后，经过增压泵被送到分水器，然后通过暖盘管散热，散热后的回水一部分流入采暖回水管，另一部分进入混水部件与高温采暖热水混合，其主要部件有:1)增压泵，给混合后的地暖盘管供水提供动力，一般采用可调速的静音水泵;2)混水部件，在不同的产品中混水部件有不同的形式，主要有:自力式远传温控阀:利用自力式远传温控阀的感温元件检测混合水温度，并根据水温变化控制安装在高温采暖进水通道中阀体开度，从而控制高温进水流量，达到恒温控制的目的;恒温混水阀:利用浸泡在混合出水端的感温蜡式热动力元件感受温度后，感温蜡体积变化，带动恒温混水阀内部的调节筒在供回水的混水舱内上下移动，控制供回水进入调节筒内的流量从而控制进入地暖系统的水温;电动三通阀:将温度传感器检测到的信号传送到温控器，并与设定值比较，同时输出信号控制电动调节阀的开度，使进入地暖系统的热水满足水温要求;其他部件还有过滤器、止回阀、压力开关等，混水装置由于具有控制方便、占地小、工作温度稳定等突出优点，因此它在解决高温水与低温地面辐射采暖系统连接得到广泛应用。

3 工程实例

某幼儿园采暖设计中，采用地板辐射采暖，采暖面积为5 000m2，热负荷按42 W/m2计算，则采暖总热负荷为5 000×42×0.9=189 kW(GB 50019-2003采暖通风与空气调节设计规范4.4.4规定低温热水地板辐射采暖的耗热量可按散热器采暖耗热量计算，并应对总耗热量乘以0.9～0.95的修正系数或将室内计算温度取值降低2℃就可以满足人体的舒适感，由此可以看出地板辐射采暖比散热器采暖节能)，设计供回水温度为40℃～50℃，而市政管网提供热水温度为60℃～80℃，且资用压力不能满足喷射器工作，考虑初投资等问题，室内外系统连接采用带混水装置的直接连接方式。当达到热平衡时，根据热量平衡有:

其中，C为介质的比热容，对于水为4.187 kJ/(kg◦℃);G1为采暖高温水质量流量，kg/s;t1为采暖高温水温度，℃，对于本工程 t1=80℃;G2为进入混水部件低温回水质量流量，kg/s;t2为低温回水温度，℃，对于本工程 t2=40℃;G3为混合后热水的质量流量，kg/s;t3为地暖盘管供水温度，℃，对于本工程 t3=50℃。

此时高温水质量流量:

由此可得，当混合比 u=3，G1=1.13 kg/s，G3=4.51 kg/s时，即可满足地板辐射采暖设计供回水温度要求，从而能够满足室内温度要求。

4 结语

低温热水地面辐射采暖的优点决定了它很具有发展前景，但在与高温水系统直接连接运行时必须要满足规范要求(供水温度≤60℃，供回水温差≤10℃)，由以上分析可以得出采用混水装置能够使系统安全、节能、舒适的运行，实现了高温水小流量大温差，室内循环水小温差大流量运行。国内外已有很多公司生产成套的混水装置用于室内外系统连接，实践证明，混水装置的应用给人们提供了更舒适的环境。

[1] 贺 平，孙 刚.供热工程[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社，1993:11.

[2] 荣秀惠，肖兰生.实用供暖工程设计[M].北京:中国建筑工业出版社，1987.

[3] 李开儒.低温热水地板辐射采暖设计与施工[J].山西建筑，2009，35(10):187-188.