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四通混水机组
四通混水机组选型手册

目      录

一、四通混水机组技术背景 13

1.现有供热系统形式 13

2.混水供热系统优势及注意: 14

2.1优势: 14

2.2注意: 14

3.四通混水器的技术背景: 15

3.1过量供热的解决: 15

3.2水力工况与热力工况的解耦: 15

4.四通混水器工作原理及应用 16

4.1原理: 16

4.2应用: 16

5.现有混水系统简介: 17

5.1形式: 17

5.2分析: 17

5.3调节: 19

6.四通混水与现有混水方式的对比: 20

7.四通混水机组 20

7.1机组功能: 20

7.2设备优势: 21

二、四通混水机组的外形图及规格参数 22

1.外形图: 22

2.规格参数: 23

三、四通混水机组选型步骤及选型表 24

1.选型步骤: 24

2.选型参考表: 25

一、四通混水机组技术背景

1.现有供热系统形式

供热系统连接方式一般有间接连接、直接连接、混水连接等。间接连接的特点是一、二次网互相隔离,彼此独立,运行调试相对简单,因此在实际供热运行中得到了广泛的应用;而直接连接系统在运行中仅仅是进行流量分配,运行调节容易,但是由于受到供

水温度不能太高的限制,使得一级网管径较大,首站循环水泵也较大,运行起来相对弊病较多。而混水供热模式处于直接连接和间接连接之间,运行工况比较复杂,在实际运行中比较少见,但由于混水系统一方面能加大一级网供回水温差, 另一方面, 和直供及间接供热比有较大的节能空间,它不可比拟的优越性在有热网自动控制系统的配合下,也得到了越来越广泛的认可和应用。

2.混水供热系统优势及注意:

2.1优势:

混水换热由于去掉了换热器, 加大了一次网的供回水温差, 因此, 同间接换热相比,混水换热有着不可比拟的优越性,下页表对混水换热和间接换热进行了详细的比较。

同间接换热和直接供热相比,正是因为混水换热有着很大的优越性,因此,近年来混水换热得到了广泛的应用,但是任何事物有一利必有一弊, 混水换热也存在着混水换热的先天缺陷。

混水换热与间接换热优势对比表

对比项目

混水机组

换热机组

是否需要换热器

不需要换热器的投资

需要投资换热器

换热机组尺寸

较小的机组尺寸

较大的机组尺寸

换热站土建投资

占地面积小, 换热站土建投资小

占地面积达, 换热站土建投资大

一次网供回水温差

一次网供、回水温差较大

受换热效率影响, 供回水温差小

换热效率

质传递, 100%热交

热传导, 换热效率小于100%

一次网投资

相同负荷下一次网管径小, 投资小

相同负荷下一次网管径大, 投资大

一次网供热能力

相同的一次网管径, 可以带更大的供热面积, 对于已有的一次网, 可以大大推迟一次网因负荷增加改造的时间

相同的一次网, 所带供热面积有限。一旦供热面积超过规划面积, 需要对一次网进行整体改造

水力平衡

水力平衡独特的混水工艺, 有助于一次网的水力平衡

间接换热, 没有一次网水力平衡优势

一次网电量

供回水温差大, 节约了一次网循环电量

供回水温差小, 一次网循环电量相对较大

二次网电量

换热机组阻力小, 节约二次网循环电量

换热机组阻力大, 浪费二次网循环电量

维护费用

设备少, 维护费用少

设备多, 维护费用多

2.2注意:

由于采用混水换热以后,整个系统的定压均是采用一次网定压,因此,一次网压力的

稳定,直接影响到整个系统运行的稳定。这样一次网的定压对系统的安全运行起着至关重要的作用。凡涉及一次网压力稳定的因素都是必须重点考虑的,如必须下大力气减少系统失水,保证系统充分的补水能力等。另外,系统运行以后,对于各个站的具体情况,必须给予充分的考虑,尤其是地势高低、小区建筑物高度等涉及系统定压方面的因素, 应详细计算后,采取合适的混水换热形式,以满足不同高程用户的需要。

3.四通混水器的技术背景:

四通混水器是在国家十一五重大科技支撑计划 “城市供热系统节能关键技术研究与示范”项目及“黑龙江省自然科学基金”的资助下,由哈尔滨工业大学供热技术科研团队研发的一种新型节能产品。

3.1过量供热的解决:

目前,供水温度分栋调节是解决热网对部分用户过量供热的有效途径,不同的供暖用户需要不同的供热参数才能保证设计要求的室温。为了实现供水温度分栋可调,在供暖系统中热网与楼内系统采用能混水并能调节混水比例的混水器连接。提高集中供热系统的热利用效率。

现有集中供热系统中,存在水力失调、散热面积过大、其他热源、朝向、保温不同及楼宇或房间功能不同等很多可能的原因造成的部分用户过量供热,而这部分热损失达到20~30%。

调整各建筑各立管间的流量分配,仅能解决流量失调造成的热量损失,而对其他原因导致局部偏热造成的热损失无效。也就是说,通过在各个建筑的热入口安装平衡阀或其他流量调节装置,不能从根本上解决建筑物内局部过热导致的热损失问题。

分别调节每栋建筑的入口水温,加大建筑物内的循环流量,降低供水温度,减小供回水温差,可以有效解决上述各种原因造成的局部过热问题。

3.2水力工况与热力工况的解耦:

现有系统中,无论是间接连接、混水连接,其热量的调节多是根据二次侧供水温度,调节一次侧流量调节阀开度,实现热量的调节。而此方式,是不利于热网的平衡的。

四通混水器可以在保持热网侧和热用户侧各自流量恒定的条件下实现用户供水温度的改变,即“平衡的同时实现调节,调节过程不影响平衡”,做到了水力、热力的解耦。

4.四通混水器工作原理及应用

4.1原理:


图1 四通混水器调节原理图

当导流板位于90°位置时,一级网热水全部流回一级网;当导流板位于0°~90°中间位置时,一级网的部分供水和二级网的部分回水混合进入二级网,一级网供水的其余部分和二级网的部分回水混合回到一级网。当导流板位于0°位置时,此时两级网贯通,一级网的供水全部进入二级网,二级网的回水全部回到一级网。

由此可知,在调节二次网供水温度过程中,一次网的流量是保持不变的,即“平衡的同时实现调节,调节过程不影响平衡”,做到了水力、热力的解耦。 若干实验和实例应用中也得到了验证。

4.2应用:

四通混水机组具有调节温度的作用,因此可用在任何两级网路温度不匹配的位置,在供热系统中,可以设置在混水站、建筑的热力入口等。下图是四通混水机组安装在混水站和建筑热力入口的系统示意图。



图2混水器设置在混水站示意图         图3混水器设置在建筑入口示意图

5.现有混水系统简介:

5.1形式:

目前常采用的混水连接方式有以下几种,如图4 所示:



图4 目前采用的混水连接方式示意图

5.2分析:

从节能和系统水力工况上分析(见图5 所示),易于控制等考虑,优选如下:



1)
.当供热系统采用分布式变频循环水泵的方案设计时:

热力站(含热入口)***优方案是采用双泵系统: 一次网循环泵安装在回水管上,二次网循环混水泵安装在供水管上。该方案的优点除节能(电)外,循环水泵都置于

低水温下运行,有利于提高水泵的运行寿命。该方案与双泵分别置于一、二次网的回水管上的方案相比较, 都有节电和低温运行的优势,但从水力工况上分析(见图5 所示),后者的一、二次网的水压偏差较大,工况复杂,不如前者,水力工况平稳,易于控制。

2) .当供热系统的水压图,供水压力线大于回水压力线时:

各热力站(含热入口)的变频混水泵应置于混水旁通管上。混水泵的设计流量为符合该热用户的设计混合比下的设计混水量;扬程数值为该混水旁通管的设计压降和该热力站一次网供、回水压差之和。当该压差小于二次网所需循环压头时, 还需在二次网上增设循环混水泵(供、回水管上皆可),其扬程宜补足二次网循环压头的不足。这种设计方案,通常是在供热的改造工程中应用。因为此时的系统循环水泵往往是按照传统方法设计的。

5.3调节:

在混水系统中,一次网循环泵,二次网循环混水泵,都应随室外气温的变化,进行变频变流量调节。在整个运行期间,循环流量(含一、二次网)应在设计循环流量的50~100%之间调节,与定流量运行相比,可节电50%左右。

从二次网混水泵的调节特性可知:混水泵进行变频调节,只能改变二次网的循环流量大小,但不能改变系统的混合比数值。当系统的供热规模发生变化,引起一次网设计供水温度的变化,或热用户采暖方式的改变,都可能要求混合比做适当调整,此时二次网上的变频混水泵将无能为力。实现混合比的变化,必须调整管网的阻力系数,为此,有二种处理方法:一是设置一定的电动调节阀;二是依靠一次网上的循环泵进行变频调速。因此,当混水热力站采用双泵系统时,二次网的循环混水泵,通过变频调速,可以进行二次网的变流量调节。一次网循环泵的变频调速,既可进行一次网的变流量调节,又可实现混合比的调节。通过以上分析,对于双泵系统,原则上可不安装电动调节阀,混合比调节功能由一次网循环泵完成。但在实际工程中,为了安全、可靠起见,在一次网上安装一个电动调节阀作为备用也是可以的。对于单一混水泵的混水系统,为了调节混合比,必须装置一个电动调节阀。该阀******安装在一次管网上,因为一次管网的循环流量***小,节流损失也***小,符合节电原则。图5给出了二种优选混水系统电动调节阀的安装位置,以及运行中的水压图。从水压图上可以很清晰地看出电动调节阀的节流作用。与图5系统相比较,目前不少现行的混水系统,常常同时在一次网、二次网和混水旁通上都安装电动调节阀,把本来有用的电能,通过电动调节阀的反复节流,白白浪费掉了,这是一种思维方式很落后的工艺设计。

6.四通混水与现有混水方式的对比:

装有四通混水机组的供热系统具有一、二级网水力工况解耦(无需调整管网的阻力系数,通过调整分水比即可完成混合比的调整,在保持热网侧和用户侧的流量恒定的条件下实现二次供水温度的调节,同时具有稳压和温度调节作用),实现两级网路不同温差运行,解决热源过量供热问题,消除冷热不均现象,热用户可以按需取热的特点。

无论是一、二级网均设置水泵,还是二级网单一混水泵的混水系统,利用四通混水机组都将使其调节变得灵活、方便、容易得多。与此同时,不影响一级网平衡,减少通过电动调节阀的反复节流而浪费掉的电能,降低运行能耗。

7.四通混水机组

●机组系统图



7.1机组功能:

1. 一二级网水利、热力工况解耦:在不影响一次网平衡的条件下(不改变一次侧流量),调节二次网供水温度,从而实现用户的自主调节;

2. 降低水泵扬程——节能:作为节能科研产品,混水器本体设计就需要低能耗,其阻力(通常3-15KPa,即0.2-1.5mH20,******≤20KPa,即2mH20)。

3. 调节方案灵活:热源和用户可以实现不同调节方式的组合;

7.2设备优势:

1. 体积小,安装方便;

相对换热器,体积小,无需设置备用。

2. 无需清洗、拆卸,轻松维护;

相对换热器,无需拆卸定期清洗,维护轻松。

3. 电动执行系统,实现实时自动调节,灵活方便;

标准配备电动执行机构及可编程控制器,调节实现完全自动化。

4. 可编程控制,内置(可二次设置)多种工况;

内置多种工况,还可根据用户实际工况,现场增加模式设置。

5. 可实现远程监视、控制、记录、分析。

根据用户需要,可配置远程监控、记录、分析,实现******节能运行控制。

二、四通混水机组的外形图及规格参数

1.外形图:

图6自动四通混水器外形图


2.规格参数:

四通混水机组规格参数表

型号

SHW□/□-□/□-1.6-Ⅲ

SHW65/50-5.2/3-1.6-Ⅲ

SHW80/65-8.5/5.2-1.6-Ⅲ

SHW100/80-14/8.5-1.6-Ⅲ

一级网

进出口温度




流量

m3/h

3~4

5.2~7.5

8.5~12

压力损失

kPa

3~15

3~15

3~15

二级网

进出口温度




流量

m3/h

5.2~7.5

8.5~12

14~20

压力损失

kPa

3~15

3~15

3~15

电气

项·电压·频率

Ф·V·Hz

3·380·50

3·380·50

3·380·50

总功率

Kw

0.75

1.5

2.2

总电流

A

1.36

2.7

4

接口管径

热侧(DN)

mm

DN50

DN65

DN80

冷侧(DN)

mm

DN65

DN80

DN100

外形尺寸

mm




mm




mm




运行重量

t




运输重量

t





三、四通混水机组选型步骤及选型表

1.选型步骤:

1. 确定一、二级网的负荷、流量、温差,计算水泵扬程;

2. 确定用户为机组预留的放置环境包括站房入口尺寸、占地面积、预留接管位置;

3. 根据二次网流量及热水网络水力计算表(或参考:表2.四通混水机组口径选择参考表),对混水机组口径进行选型;

4. 根据如下“机组型号标识”,编写机组型号,与联美佳合热能技术有限公司联系,校核确认型号;

◆ 联美佳合四通混水机组型号标识

型号:SHW300/250-320/200-1.6-II

SH 混水方式(四通混水)

W 二级网水泵形式(L立式、W卧式、SX双吸)

300/ 二次网接口管径(DN300)

250-一次网接口管径(DN250)
320/ 二次网流量m3/h
200- 一次网流量m3/h
1.6-额定使用压力(MPa)
III    控制I(简单)、II(编程)、III(编程+远程)
5. 说明控制方式,便于程序编写、设定和控制系统硬件的配备。

控制方式:

A. 根据室外温度实时控制二次供水温度,水泵定频率运行(可手动调频);

B. 满足A同时,监控一、二级网各进出口温度、压力参数,可选择内置曲线或根据实际需求设定参数,实时控制二次供水温度,实时调节水泵频率;

C. 满足B同时,将机组所以参数数据上传数据到集控中心;

注:方式A为考虑减少初投资的选择;

方式B考虑既控制过量供热同时,降低水泵运行能耗;

方式C考虑集中控制的需求,无人值守基础上实现远程监视、控制。


2.选型参考表:

表2.四通混水机组口径选择参考表(二级网)

四通混水机组口径选择参考表(二级网)

DN

标准水流量

流速ν标准

******水流量

流速ν******

二级网供回水温差℃

(mm)

(m3/h)

(m/s)

(m3/h)

(m/s)

25

20

15

10

可供面积 (万m2)

标准

******

标准

******

标准

******

标准

******

65

5.2

0.44

7.5

0.63

0.26

0.38

0.21

0.30

0.16

0.23

0.10

0.15

80

8.5

0.47

12

0.66

0.43

0.60

0.34

0.48

0.26

0.36

0.17

0.24

100

14

0.50

20

0.71

0.70

1.00

0.56

0.80

0.42

0.60

0.28

0.40

125

26

0.59

36

0.81

1.30

1.80

1.04

1.44

0.78

1.08

0.52

0.72

150

42

0.66

60

0.94

2.11

3.01

1.68

2.41

1.26

1.80

0.84

1.20

200

100

0.88

140

1.24

5.01

7.02

4.01

5.61

3.01

4.21

2.01

2.81

250

180

1.02

250

1.41

9.02

12.53

7.22

10.03

5.41

7.52

3.61

5.01

300

290

1.14

400

1.57

14.54

20.05

11.63

16.04

8.72

12.03

5.82

8.02

350

430

1.24

600

1.73

21.56

30.08

17.24

24.06

12.93

18.05

8.62

12.03

400

600

1.33

840

1.86

30.08

42.11

24.06

33.69

18.05

25.27

12.03

16.84

注:选用条件为管网粗糙度k=0.5mm,ρ=958kg/m3,水温t=100℃,比摩阻Δh标准=40Pa/m,Δh******=80Pa/m,平均热指标q=58W/m2。


表3.四通混水机组口径选择参考表(一级网)

四通混水机组口径选择参考表(一级网)

DN

标准水流量

流速ν标准

******水流量

流速ν******

一级网供回水温差℃

(mm)

(m3/h)

(m/s)

(m3/h)

(m/s)

50

40

25

20

可供面积 (万m2)

标准

******

标准

******

标准

******

标准

******

65

5.2

0.44

7.5

0.63

0.52

0.75

0.42

0.60

0.26

0.38

0.21

0.30

80

8.5

0.47

12

0.66

0.85

1.20

0.68

0.96

0.43

0.60

0.34

0.48

100

14

0.50

20

0.71

1.40

2.01

1.12

1.60

0.70

1.00

0.56

0.80

125

26

0.59

36

0.81

2.61

3.61

2.09

2.89

1.30

1.80

1.04

1.44

150

42

0.66

60

0.94

4.21

6.02

3.37

4.81

2.11

3.01

1.68

2.41

200

100

0.88

140

1.24

10.03

14.04

8.02

11.23

5.01

7.02

4.01

5.61

250

180

1.02

250

1.41

18.05

25.06

14.44

20.05

9.02

12.53

7.22

10.03

300

290

1.14

400

1.57

29.08

40.10

23.26

32.08

14.54

20.05

11.63

16.04

350

430

1.24

600

1.73

43.11

60.16

34.49

48.12

21.56

30.08

17.24

24.06

400

600

1.33

840

1.86

60.16

84.22

48.12

67.37

30.08

42.11

24.06

33.69

注:选用条件为管网粗糙度k=0.5mm,ρ=958kg/m3,水温t=100℃,比摩阻Δh标准=40Pa/m,Δh******=80Pa/m,平均热指标q=58W/m2。


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