Transcript 常见家用采暖系统设计的问题与改进

壁挂炉采暖的方案设计
常见家用采暖系统设计的问题与改进
Dec, 2009
壁挂炉分户采暖的优势
◇
热效率高，无外管线热损失；
◇
节能环保；
◇
控制灵活，它可以在不同的时间设定不同的温度；
◇
有效做到了“分户计量”
◇
系统高度集成，安装方便
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现有分户采暖系统出现的问题
◇ 管道噪音； 增加能耗，舒适性差
◇ 建筑面积比较大时，安全阀泄水；
◇ 末端为地板辐射采暖时，采用常规壁挂炉直供，地面温度过高；
◇ 或锅炉设定低温，产生冷凝水，影响设备使用效率及寿命
◇ 选用外置泵时，与壁挂炉的内置泵之间产生影响
◇ 缺乏必要的地面，墙体及管道保温，影响系统使用效率
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分户采暖系统优化改进的目的
◇ 节约能源，提高系统的效率
◇ 提高采暖的舒适度
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典型分户采暖系统的构成:
◇ 热源
◇ 散热末端
◇ 管路及管路控制
◇ 循环泵
◇ 补水定压
◇ 系统保温
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典型壁挂炉采暖系统的设计示意—散热器
自动温控阀
turboTEC
两用炉
VRT 330
回水阀
自动温控阀
回水阀
选择与否视具
体情况而定
常规壁挂炉适合高温供水，
大温差，散热器的的散热特
点正好与之满足，因此壁挂
炉+散热器的供暖系统是最
为常见的采暖形式。
热水用水点
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系统优化一：管道噪音
☆水泵流速过高
根据供暖系统供回水温差，选择水泵合适档
位。壁挂炉温差应按照20℃选择，壁挂炉内
流速不能超过0.8m/s
☆管道选择不合理
选择合适管径，由于壁挂炉内置水泵功率较
小，因此在选用管道时，应尽量选取稍大型
号的管径以减小系统管道的延程阻力。
☆管道中有气体，循环不畅
由于管路中的气体始终存在，应在系统的高
点安装自动排气装置。
系统初次运行时应该对壁挂炉内置循环泵排
气。
合理的水泵流速与系统管路选型，可以提高系统约5%以上的效率，减少气蚀现象并
延长设备及系统使用寿命。
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系统优化二：建筑面积较大时，安全阀泄水
壁挂炉内置膨胀水箱，一般配置的是6-8L，威能壁挂炉
最大配置10L，可以满足稍大的供暖系统。
充气口
壁挂炉内置膨胀水箱，以8L为例，安全阀设定3Bar,补
水压力1Bar，膨胀罐预充压力1Bar，膨胀水箱的可用容
积为4L,可以满足总容水量约140L以下的系统;当补水压
力为1.5Bar或膨胀罐预充压力为0.8Bar时, 膨胀水箱的
可用容积减少20%-50%,因此，当系统升温时，会造成安
全阀泄压。
入水口
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解决办法：
1、在系统中单独增加膨胀水箱
通过计算系统需要的总的膨胀水箱容积，减去壁挂炉
配置的膨胀水箱容积后，得到需要增加的型号。
2、注意系统补水的压力
根据计算，壁挂炉的补水压力易在0.8-1.2Bar，过
小或过大都将影响系统的运行。
3、检查膨胀水箱的预充压力
此项检查非常重要，膨胀水箱的预充压力会随着时间
的延长而减少，注意在检查时，应将壁挂炉内的水放掉，
不然会影响检测的准确性。
预充压力一般在0.8-1.0Bar。
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案例:
以36KW的壁挂炉为例，可以为400㎡的建筑面积供暖，当末端采用地板采暖时
，系统的容水量大约在260L,根据膨胀水箱容积的计算公式
计算得系统水加热膨胀所需膨胀罐约为15升，一般壁挂炉配置的膨胀水箱容
积为8L-10L，因此还需要在系统中单配一个5L左右的膨胀水箱。
选择配备合适的膨胀罐，可以避免因经常补水导致的热交换器水垢增加，额外加热的需
要和5-20%左右的热效率下降。也会导致系统部件的氧腐蚀，降低使用寿命。
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系统优化三：常规壁挂炉直供地暖：
☆.常规壁挂炉适合供高温水，若回水温度过低会产生冷凝水，同时也会影
响热效率。
☆ 按照地暖设计规范(JGJ142—2004）及国外经验，地暖的供水温度在35℃50 ℃可以满足供暖要求，地面温度控制在28℃。
☆ 常规壁挂炉的额定温差为20℃，地板采暖的设计温差为10℃，不能同时满
足。
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解决办法：
1、系统设计时，选用冷凝炉供地暖系统
2、在常规壁挂炉系统中增加电动三通混水阀，单独控制地暖的供水温度
3、系统选用去藕罐，使壁挂炉和系统末端各自按照设计工况运行。
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冷凝技术原理
公式计算
–露点：烟气中的水蒸气转变为液态水的温度。一般情况下，露点温度为55℃。
 常规壁挂炉燃烧状态下（无冷凝水回收）
 1m3 CH4
34276 kJ/ 8200 kCal （低热值）
 冷凝过程中，水由气态变成液态会放出一定的热量。
 1m3 H2O
1885 kJ/ 450 kCal
1885 kJ
 冷凝壁挂炉燃烧状态下
 1m3 CH4＋ 2m3 H2O
34267＋2×1885＝38037 kJ/ 9099 kCal（高热值）
热量
燃气
1 m3
氮气
8 m3
空气
10 m3
水蒸汽
2 m3
CO2
1 m3
Bildunterschrif
t
燃气与空气的比例直接影响燃烧和冷凝水产生的效率
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冷凝技术原理
效率的提高
常规壁挂炉（无冷凝水）
冷凝水式壁挂炉
水蒸气
不可利用的潜热
烟气中的显热
水蒸气
Text
可利用的潜热
潜热损失
Text
烟气中的显热损失
Bildunterschrif
t
使用冷凝技术的壁挂炉，低温运行时其效率最高提升16％。
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ecoTEC产品介绍
冷凝炉内部结构 – 35/46kW ecoTEC
80/125烟道连接口
冷凝换热室（1x4）
燃烧器（不锈钢）
燃烧室（3x4）
空/燃预混仓
冷凝水存水弯/
排放管
供回NTC
–风机（ 35kw：
24V
–46kw：220V）
燃气阀
流量计
自动排气阀
压力传感器
气水分离器
水泵（8m）
安全阀接口（1/2”）
膨胀罐接口（1”）
供水接口（11/2”）
回水接口（11/2”）
燃气接口（Ø20）
包装内置压紧接头
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典型冷凝壁挂炉采暖系统的设计示意—地板辐射采暖
冷凝型壁挂炉采暖系统，
需要单独配置膨胀水箱、
安全阀和去藕罐。
与常规炉相比，冷凝炉可节能15-20%， 温度设计范围也可直接应用于地暖系统。
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典型非冷凝壁挂炉采暖系统设计示意—地板辐射采暖
WHBnc
普通型壁挂炉供地板辐
射采暖时，要用三通混
水阀保证供水温度
去藕罐保证了壁挂
炉和地板采暖的设
计温差，以及两个
水泵之间的循环。
去藕罐二次混水系统保证锅炉和系统都是最佳工况，高效运行，减少高温导致的
散热损失和地板损坏更换。
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无去藕罐的危害:
1、供回水之间压差过大
2、各水泵均会偏离工作点，造成系统运行的不确定性
3、不能保证壁挂炉及末端的额定温差
4、不仅增加系统能耗，而且采暖舒适性差
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去藕罐的功能
通过创造一个压损近乎为 0 的区域，让水泵实现各自的循环，互不干扰，实现
热量的无损失传递。
锅炉
Primary
System
系统
Secondary
system
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去藕罐的工作状态:
Gpr
< Gsec
Gpr
= Gsec
Gpr
> Gsec
如图所示，二次系统流量的变化对壁挂炉系统流量没有任何影响。
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系统优化四：内外水泵的相互影响
水泵串联情况
当户型面积较大并采用散热器采暖时，系统需要配外置泵，可以通过串联水泵解决。但是应注
意：
1、如图所示，1+1≠2，选用两个水泵的性能参数不能相差很大，否则很难确定水泵的工作点；
2、将外置泵与壁挂炉内置泵进行同步控制，否则可能造成壁挂炉内置泵过流量，并造成设备的
损坏和5-10%的热量损失。
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多台壁挂炉并联及多个末端循环
当选用2台及以上的壁挂炉和末端多个水泵循环
时，必须采用去藕罐。
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当户型面积较大并采用地板辐射采暖时，系统需要配外置泵或多
个循环支路，这种情况下必须选用去藕罐。
无去藕罐，单泵运行图示
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无去藕罐，双泵运行图示
无去藕罐，三泵运行图示
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去藕罐的工作图示:
通过安装去藕罐，壁挂炉和末端多个水泵都可以按设计工况运行。系统效率和舒适度提
高10%以上。
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典型壁挂炉采暖系统的设计示意—风机盘管
风机盘管
TurboTEC
两用炉
VRC 430
1、普通型壁挂炉供风机盘管空调系统采暖时，要
用三通混水阀保证供水温度
采暖循环泵
三通混水阀
2、去藕罐保证了壁挂炉和风机盘管的设计温差，
以及两个水泵之间的循环。
去藕罐
选择与否视具
体情况而定
热水用水点
风机盘管空调系统的设计同样需要去藕罐和三通混水阀。
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系统优化五：
◇ 采暖系统管路和地面及墙体无保温，增加热量损失
◇ 热水管路没有保温，或安装环路供水后无保温，增加用水消耗，和循环热损耗。
按照规程CECS 215:2006，节能建筑热指标比保温性能不好的建筑采暖热指标
要低近50%
良好适当的墙体，底面与管路保温非常必要
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选择威能
选择舒适
选择放心
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