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闭式系统和开式系统。
在闭式系统中,热网的循环水仅作为热媒,供给热用户热量而不从热网中取出使用。
在开式系统中,热网的循环水部分地或全部地从热网中取出,直接用于生产或热水供应热用户中。
一、闭式热水供热系统
图7—1所示为双管制的闭式热水供热系统示意图。
热水沿热网供水管输送到各个热用户,在热用户系统的用热设备内放出热量后,沿热网回水管返回热源。
双管闭式热水供热系统是我国日前最广泛应用的热水供热系统。
下面分别介绍闭式热水供热系统热网与供暖,通风,热水供应等热用户的连接方式。
(一)供暖系统热用户与热水网路的连接方式
供暖系统热用户与热水网路的连接方式可分为直接连接和间接连接两种方式。
直接连接是用户系统直接连接于热水网路上。
热水网路的水力工况(压力和流量状况)和供热工况与供暖热用户有着密切的联系。
间接连接方式是在供暖系统热用户设置表面式水—水换热器(或在热力站处设置担负该区供暖热负荷的表面式水-水换热器),用户系统与热水网路被表面式水-水换热器隔离,形成两个独立的系统。
用户与网路之间的水力工况互不影响。
供暖系统热用户与热水网路的连接方式,常见的有以下几种方式:
1.无混合装置的直接连接(图7—1a)。
热水由热网供水管直接进入供暖系统热用户,在散热器内放热后,返回热网回水管去。
这种直接连接方式最简单,造价低。
但这种无混合装置的直接连接方式,只能在网路的设计供水温度不超过《暖通规范》第3.1.10条规定的散热器供暖系统的最高热媒温度时方可采用,且用户引入口处热网的供、回水管的资用压差大于供暖系统用户要求的压力损失时才能应用。
绝大多数低温水热水供热系统是采用无混合装置的直接连接方式。
当集中供热系统采用高温水供热,网路设计供水温度超过上述供暖卫生标准时,如采用直接连接方式,就要采用装水喷射器或装混合水泵的型式。
2.装水喷射器的直接连接(图7—1b)。
热网供水管的高温水进入水喷射器6,在喷嘴处形成很高的流速,喷嘴出口处动压升高,静压降低到低于回水管的压力,回水管的低温水被抽引进入喷射器,并与供水混合,使进入用户供暖系统的供水温度低于热网供水温度,符合用户系统的要求。
水喷射器无活动部件,构造简单、运行可靠、网路系统的水力稳定性好。
在原苏联城市的高温水热水供热系统中,得到广泛地应用。
但由于抽引回水需要消耗能量,热网供、回水之间需要足够的资用压差,才能保证水喷射器正常工作。
如当用户供暖系统的压力损失△p=10~15kPa,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要达到△pw=80~120kPa才能满足要求,因而装水喷射器直接连接方式,通常只用在单幢建筑物的供暖系统上,需要分散管理。
图7-1双管闭式热水供热系统示意图
(a)无混合装置的直接连接;
(b)装水喷射器的直接连接;
(c)装混合水泵的直接连接,
(d)供暖热用户与热网的间接连接;
(e)通风热用户与热网的连接,(f)无储水箱的连接方式,
(g)装设上部储水箱的连接方式;
(h)装置容积式换热器的连按方式;
(i)装设下部储水箱的连接方式
1—热源的加热装置;
2—网路循环水泵;
3—补给水泵,4—补给水压力调节器,5—散热器,6—水喷射器,
7—混合水泵,8—表面式水-水换热器,9—供暖热用户系统的循环水泵,10—膨胀水箱,11—空气加热器,
12—温度调节器,13—水-水式换热器,14—储水箱;
15—容积式换热器,16—下部储水箱,
17—热水供应系统的循环水泵,18—热水供应系统的循环管路
3.装混合水泵的直接连接(图7-1c)
当建筑物用户引入口处,热水网路的供,回水压差较小,不能满足水喷射器正常工作
所需的压差,或设集中泵站将高温水转为低温水,向多幢或街区建筑物供暖时,可采用装混合水泵的直接连接方式。
来自热网供水管的高温水,在建筑物用户入口或专设热力站处,与混合水泵7抽引的用户或街区网路回水相混合,降低温度后,再进入用户供暖系统。
为防止混合水泵扬程高于热网供、回水管的压差,而将热网回水抽入热网供水管内,在热网供水管入口处应装设止回阀,通过调节混合水泵的阀门和热网供、回水管进出口处的阀门开启度,可以在较大范围内调节进入用户供热系统的供水温度和流量。
在热力站处设置混合水泵的连接方式,可以适当地集中管理。
但混合水泵连接方式的造价比采用水喷射器的方式高,运行中需要经常维护并消耗电能。
装混合水泵的连接方式是我国目前城市高温水供暖系统中应用较多的一种直接连接方式。
4.间接连接(图7—1d)
间接连接系统的工作方式如下:
热网供水管的热水进入设置在建筑物用户引入口或热力站的表面式水—水换热器8内,通过换热器的表面将热能传递给供暖系统热用户的循环水,冷却后的回水返回热网回水管去。
供暖系统的循环水由热用户系统的循环水泵驱动循环流动。
间接连接方式需要在建筑物用户入口处或热力站内设置表面式水—水换热器和供暖系统热用户的循环水泵等设备,造价比上述直接连接高得多。
循环水泵需经常维护,并消耗电能,运行费用增加。
基于上述原因,我国城市集中供热系统,供暖系统热用户与热水网路的连接,多年来主要采用直接连接方式。
只有在热水网路与热用户的压力状况不适应时才采用间接连接方式。
如热网回水管在用户入口处的压力超过该用户散热器的承受能力,或高层建筑采用直接连接,影响到整个热水网路压力水平升高时就得采用间接连接方式。
国内多年运行实践表明,采用直接连接,由于热用户系统漏损水量大多超过《热网规范》规定的补水率(补水率不宜大于总循环水量的1%),造成热源水处理量增大,影响供热系统的供热能力和经济性。
采用间接连接方式,虽造价增高,但热源的补水率大大减小,同时热网的压力工况和流量工况不受用户的影响,便于热网运行管理。
北京市近年来将供暖系统热用户与热网的连接方式,逐步改为间接连接方式,收到了良好的效果。
在一些城市(如沈阳、长春、太原、牡丹江等)的大型热水供热系统设计中也采用了间接连接方式,可以预期,今后间接连接方式会得到更多的应用。
对小型的热水供热系统,特别是低温水供热系统,直接连接仍是最主要的型式。
(二)通风系统热用户与热水网路的连接
由于通风系统中加热空气的设备能承受较高压力,并对热媒参数无严格限制,因此通风用热设备11(如空气加热器等)与热网的连接,通常都采用最简单的连接形式,如图7—1(e)所示。
(三)热水供应热用户与热网的连接方式
如前所述,在闭式热水供热系统中,热网的循环水仅作为热媒,供给热用户热量,而不从热网中取出使用。
因此,热水供应热用户与热网的连接必须通过表面式水—水换热器。
根据用户热水供应系统中是否设置储水箱及其设置位置不同,连接方式有如下几种主要形式:
1.无储水箱的连接方式(图7—1f)。
热水网路供水通过表面式水—水换热器13将城市上水加热。
冷却了的网路水全部返回热网回水管。
在热水供应系统的供水管上宜装置温度调节器12,使系统的供水温度控制在60℃~65℃范围内,否则热水供应的供水温度将会随用水量的大小而剧烈地变化。
这种连接方式最为简单常用于一般的住宅或公用建筑中。
2.装设上部储水箱的连接方式(图7-1g)。
在表面式水—水换热器中被加热的城市上水,先送到设置在建筑物高处的储水箱14中,然后热水再沿配水管输送到各取水点使用。
上部储水箱起着储存热水和稳定水压的作用。
这种连接方式常用在浴室或用水量很大的工业企业中。
3、装设容积式换热器的连接方式(图7—1h)。
在建筑物用户引入口或热力站处装设容积式换热器15,换热器兼起换热和储存热水的功能,不必再设置上部储水箱。
容积式水—水换热器的传热系数很低,需要较大的换热面积。
这种连接方式一般宜用于工业企业和公用建筑的小型热水供应系统上。
此外,容积式换热器清洗水垢,要比图7—1(f)的壳管式换热器方便,因而容积式换热器也宜用子城市上水硬度较高、易结水垢的场合。
4.装设下部储水箱的连接方式(图7-1i)。
图中所示为一个装有下部储水箱同时还带有循环管的热水供应系统与热网的连接方式。
装设循环管路18和热水供应循环水泵17的目的,是使热水能不断地循环流动,以避免开始用热水时,要先放出大量的冷水。
下部储水箱16与换热器用管道连接,形成一个封闭的循环环路。
当热水供应系统用水量较小时,从换热器出来的一部分热水,流进储水箱蓄热,而当系统的用水量较大时,从换热器出来的热水量不足,储水箱内的热水就会被城市上水自下而上挤出,补充一部分热水量。
为了使储水箱能自动地充水和放水,应将储水箱上部的连接管尽可能选粗一些。
这种连接方式较复杂,造价较高,但工作可靠,一般宜在对用热水要求较高的旅馆或住宅中使用。
(四)闭式双级串联和混联连接的热水供热系统
在热水供热系统中,各种热用户(供暖,通风和热水供应)通常都是并联连接在热水网路上。
热水供热系统中的网路循环水量应等于各热用户所需最大水量之和。
热水供应热用户所需热网循环水量与网路的连接方式有关。
如热水供应用户系统没有储水箱,网路水量应按热水供应的最大小时用热量来确定,而装设有足够容积的储水箱时,可按热水供应平均小时用热量来确定。
此外,由于热水供应的用热量随室外温度的变化很小,比较固定,但热水网路的水温通常随室外温度升高而降低供水温度,因此,在计算热水供应热用户所需的网路循环水量时,必须按最不利情况(即按网路供水温度最低时)来计算。
所以尽管热水供应热负荷占总供热负荷的比例不大,但在计算网路总循环水量中,却占相当大的比例。
为了减少热水供应热负荷所需的网路循环水量。
可采用供暖系统与热水供热系统串联或混联连接的方式(图7-2)。
图7-2(a)是一个双级串联的连接方式。
热水供应系统的用水首先由串联在网路回水管上的水加热器(I级加热器)1加热。
如经过第I级加热后,热水供应水温仍低于所要求的温度,则通过水温调节器3将阀门打开,进一步利用网路中的高温水通过第Ⅱ级加热器2,将水加热到所需温度。
经过第Ⅱ级加热器放热后的网路供水,再进入供暖系统中去。
为了稳定供暖系统的水力工况,在供水管上安装流量调节器4,控制用户系统的流量。
图7-2(b)是一个混联连接的图式。
热网供水分别进入热水供应和供暖系统的热交换器6和7中(通常采用板式热交换器)。
上水同样采用两级加热,但加热方式不同于图7-2(a)。
热水供应热交换器6的终热段6b(相当于图7-2(a)的Ⅱ级加热器)的热网回水,并不进入供暖系统,而与热水供暖系统的热网回水相混合,进入热水供应热交换器的预热段6a(相当于图7-2(a)的I级加热器),将上水预热。
上水最后通过热交换器6的终热段6b,被加热到热水供应所要求的水温。
根据热水供应的供水温度和供暖系统保证的室温,调节各自热交换器的热网供水阀门的开启度,控制进入各热交换器的网路水流量。
由于具有热水供应的供暖热用户系统与网路连接采用了串联式或混联连接的方式,利用了供暖系统回水的部分热量预热上水,可减少网路的总计算循环水量,适宜用在热水供应热负荷较大的城市热水供热系统上。
原苏联的城市集中供热,较广泛地采用闭式双级串
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- 集中供热 系统