去耦罐在动力分布式供热系统中的应用探索

翟梦娴

摘要：指出了去耦罐是水系统采暖中平衡一次循环及二次循环的重要原件，保证循环的相对独立。详细阐述了动力分布式供热系统中水力耦合作用，结合去耦罐的功能、作用及运行方式，分析了其在动力分布式供热系统中的适用情况。提出了将去耦罐与动力分布式供热系统相结合的探索。

关键词：去耦罐； 动力分布式系统；平衡

中图分类号：TU995

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）16013703

1引言

在动力分布式供热水系统中存在管路之间的系统耦合作用，为降低耦合作用所产生的影响，介于锅炉和末端采暖系统之间会引入一个缓冲分压装置，它的内部能产生一个压力损失近乎为零的区域，它能使一次及二次循环相对独立运行，这种装置被称为去耦罐。去耦罐的引入保证了动力分布式供热系统的安全运行，而这一特性恰好符合当今供暖、制冷系统舒适、节能需求。在考虑与各种技术的结合时不仅要考虑动力分布式供热系统的运行效率，同时也要考虑去耦罐引入的可行性。因此，笔者提出将一种动力分布式供热系统与去耦罐相互结合的技术。

2动力分布式供热系统中水力耦合作用

在供热系统的运行过程中，导致管网中某些管段的流量发生变化的原因是多方面的，引起其余管路流量也随之发生变化，这种在热水供热系统中由于某一管段水力参数变化导致该管段其余水力参数变化或其他管路水力参数变化的现象，被称作水力耦合。

在动力分布式供热系统运行中，存在冷热不均现象，主要因为水力耦合作用造成的。因此，供热管网的水力平衡非常重要，它决定着系统运行的效果，由于种种原因，水力解耦难以实现，水力耦合普遍存在。

2.1水力耦合的原因

在流量调节过程中通过每个管段的流量发生变化时都会引起其他管段的流量发生变化，使各个管段的流量调节相互作用，很难准确分配各个管段的流量而导致水力耦合作用，经常是已调好的流量的环路发生变化，二级泵变频调节，不得不反复调节。二级泵的调节精度不够，也不能在管段发生作用时，立刻发生反应；并且不能适应管网耦合特性和流量与阻力之间的非线性关系，是水力耦合产生和难以控制的原因。

2.2水力耦合的影响因素

水力耦合的影响因素多种多样。主要有以下几种。

（1）在设计过程中，压头阻力的准确计算比较困难，工作量大，过程繁琐，管道阻力基本数据的研究落后，管道阻力部件的实际阻力数有很大差别，这是根源上导致的水力耦合。

（2）系统在设计中会有不同程度的富裕量，只依靠管径变化不足消除剩余量，截止阀及闸阀调节性能差，容易产生水力耦合。

（3）由于动力分布式供热系统水泵均采用变频泵，变频泵发生动作往往有延时，这也是影响水力耦合的因素。

（4）系统中用户的减少和增加，即供热管网中用户点发生变化，使得各个管段流量重新分配，导致水力耦合。

3去耦罐的功能和作用

去耦罐俗称混水罐或水力平衡器，是指在使用水系统采暖中，因各回路之间存在水力耦合，即当某一支路或用户的流动状态发生變化时，其余支路或用户的流量及热源流量都将发生变化，因而各个循环回路的水力平衡被攻破。利用一个通过建立压损近乎为零的区域，让水泵实现各自的循环，互不干扰，热量的零损失传递的装置，进行解耦处理，该装置被称为去耦罐。去耦罐通常安装在水系统干管处。去耦罐的作用是隔离一次侧与二次侧之间的水力耦合，使其水力工况互不影响。锅炉在非常轻松的状态下有充足的时间和能力来供给混水缸热源，而二次末端各分支回路可根据自身散热需求量来从混水缸所取恒温水，以避免由于压损消耗的能量损失。在供热系统中，设置去耦罐，通过锅炉循环泵和采暖末端循环泵的设置将热源和供热，末端分割成了各自独立的循环系统，通过水力耦合达到互不影响的效果[1]。

4去耦罐的运行方式

在传统供热系统运行时，依据各回路流量的不同，去耦罐实现不同的工作方式，如图1所示，Gpr即供热系统侧循环流量，Gsec即锅炉侧循环流量。当供热系统侧循环流量低于锅炉侧循环流量时，锅炉的热水和管路系统的自循环冷水形成循环回路；当供热系统侧循环流量等于锅炉侧循环流量时，去耦罐系统与分集水器系统无差别；当供热系统侧循环流量高于锅炉循环流量时，在去耦罐中，供水的分支直接旁通回锅炉，此时锅炉回水温度升高。表明管路携带的热量基本满足采暖负荷，锅炉此时将停止工作，以达到节能。在动力分布式供热系统运行时，依据各回路流量的不同，去耦罐实现不同的工作方式，具体方式与传统式相同。

5去耦罐在动力分布式供热系统中的适用情况

在传统供热系统运行中，去耦罐通常用于各回路流量相差较大、易产生水力耦合的系统中。去耦罐通过热源与供热系统之间的流量差异进行解耦，可大大降低各支路之间及支路与干管之间的水力耦合作用。去耦罐的使用可降低一次系统主循环泵的功率、扬程等选型参数，同时还具有排污、排气的功能[2]。

在动力分布式供热系统运行中，若二次泵采用定频泵，运行调节与传统式相同，去耦罐可隔离一次侧、二次侧之间的水力耦合，保证其独立运行。若二次泵采用变频泵，去耦罐作用相似于混水泵，此时，可视情况采用。在动力分布式供热系统中，去耦罐的使用防止了调节中呈现的水力失调现象。当某一支路不工作时，可封闭该支路的循环泵。使用去耦罐构建系统有利于管理与节能[3]。在动力分布式供热系统中，去耦罐的使用防止了调节中呈现的水力失调现象。相比于传统集中供热系统，动力分布式供热系统采用变频调节，这在一定程度上增加了水力耦合发生的可能性，这不仅使供热系统的水力工况处于来回变化状态，又会使控制部件的使用寿命减少，因此有两种控制方式。在北欧仍采用稳态控制模型[4]。

6去耦罐在动力分布式供热系统中的优势

6.1提高按需供热运行精确性endprint

動力分布式供热系统在用户处分别设置用户分循环泵并采用变频控制，去耦罐可降低一次管网与二次管网之间由于系统耦合作用而产生的压力损失，大大提高了按需供热运行的精确性。

6.2提高经济效益

去耦罐避免了局部加压而引起整个管网的流量及压力的增加，从而降低了输配能耗和运行成本，提高了经济效益。

6.3延长管道使用寿命

去耦罐最大程度的避免了水力耦合作用，从而降低了管路水蚀，延长管道使用寿命。Dian-ce Gao ，Shengwei Wang等提出了一种一级泵与二级泵混合使用的冷冻水输配系统的能耗控制策略，使得系统冷冻水二次侧的水泵的能耗在开启阶段可节约70%左右，在正常运行阶段可节约50%左右[5]。水泵的频繁开启，使得管网曲线呈现阶段性变化，随之，水力耦合现成呈现相应阶段性发生。水泵能耗的降低减弱了耦合度。

6.4提高系统稳定性

动力分布式供热系统中循环泵数量多，系统运行调节复杂，去耦罐可以避免循环泵的频繁变频启动造成的水力失衡，提高系统稳定性。

6.5提高管网运行的安全性

去耦罐的安装是为保证恒定的水量以防止损坏管路设备，二次侧连接多路循环管路会使一次侧压差剧烈变化。特别是增加的压差使水流速增加，会带来管路噪声和压损，以及设备磨损。在动力分布式供热系统中安装去耦罐，可以避免锅炉的频繁启动造成的能源浪费同时起到了保护锅炉的作用。

7结论

动力分布式供热系统采用以泵代阀的方式进行调节，相比传统集中供热系统水力工况更为复杂，支管更多，节点更多，系统更易出现水力失调。调节阀不仅消耗流体动力，并改变了管网的阻力特性，造成管网中的动力机械工作点偏移原高效区域，导致效率下降。动力分布式供热系统普遍存在水力耦合现象，将去耦罐用于该系统中将大大改善管网水力失调，提高水力稳定性。目前我国缺乏去耦罐应用于动力分布式供热系统的案例，这一观点一定会得到广大设计人员和用户的认可，并在动力分布式系统中得到普及使用。

参考文献：

[1]

郭岩.热水采暖系统中分集水器与去耦罐的对比研究[J].应用能源技术，2016（10）.

[2]史永征.一种去耦罐原理教学演示装置：CN201320207389.8[P].2013.

[3]郭岩.热水采暖系统中去耦罐的应用探究[J].供热制冷，2016（7）：64～65.

[4]芬兰埃克诺能源有限公司.唐山市中心区西部供热工程终审报告[R].广州：埃克诺能源有限公司，1994：53～70.

[5]Dian-ce Gao， Shengwei Wang， Yongjun Sun. A fault-tolerant and energy efficient control strategy for primary–secondary chilled water systems in buildings[J]. Energy and Buildings， 2011， 43（13）：3646～3656.

Application of Decoupling Tank in Dynamic Distributed Heating System

Zhai Mengxian

（Xian Nonferrous Metallurgy Design and Research Institute， Xian， Shanxi 710000， China）

Abstract： Decoupling tank is a tool which can keep once circulation and secondary circulation independent. It also ensures relative independence of the cycle.This paper discussed the hydraulic coupling effect on the dynamic distributed heating system. Combined with function and operation mode of the decoupling tank， it also summarized its application in the dynamic distributed heating system. At last， this paper proposed an idea on the combination of decoupling tank and dynamic distributed heating system.

Key words： decoupling tank； power distributed heating systems； balanceendprint