摘要：混水供熱系統(tǒng)是供熱技術革新中節(jié)能、節(jié)電較有效的技術之一，選取某綜合型住宅小區(qū)，對混水供熱系統(tǒng)進行研究，并與傳統(tǒng)的供熱方式相比較，以論證混水供熱系統(tǒng)的優(yōu)勢。

關鍵詞：供熱系統(tǒng)，混水連接方式，傳統(tǒng)連接方式，優(yōu)選

中圖分類號：F293 文獻標識碼：B

文章編號：1001-9138-（2014）10-0064-68 收稿日期：2014-08-26

1 技術背景

近年來，由于節(jié)能、節(jié)電的需求，我國許多地方都對傳統(tǒng)供熱技術進行了技術革新和節(jié)能改造，混水供熱是其中較熱門和有效的技術之一。根據行業(yè)內相關實例證明：一般分布式變頻循環(huán)水泵的供熱系統(tǒng)，其水泵裝機容量與傳統(tǒng)設計方案相比節(jié)電1/3；而整個分布式混水泵供熱系統(tǒng)，其裝機節(jié)電量為2/3。可見，混水泵供熱系統(tǒng)在節(jié)電量方面有較顯著的優(yōu)勢。行業(yè)內相關實例也證明，混水泵供熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)供熱方式相比較，節(jié)能可達15%-20%，節(jié)電可達20%以上，節(jié)能節(jié)電效果明顯。

混水供熱系統(tǒng)最大的特點是靈活適應熱用戶的各種采暖方式的需求，減少管網的設計流量，消除管網在熱媒輸送過程中的無效電耗，進而提高了管網的輸送效率。

本文選取天津市南開區(qū)某綜合型住宅小區(qū)的二次管網為研究對象，對混水供熱系統(tǒng)進行研究，并與傳統(tǒng)的供熱方式相比較，以論證混水供熱系統(tǒng)的優(yōu)勢。

2 樓宇混水機組系統(tǒng)

常規(guī)的樓宇混水機組系統(tǒng)主要包括氣候補償器、旁路逆止閥、混水泵、電動調節(jié)閥以及儀表等。從用戶端出來二次回水通過裝有逆止閥的混水旁通管與從換熱站來的二次供水進行混合，混合后的二次水經循環(huán)泵輸送再進入用戶進行供熱，如此循環(huán)，實現混水供熱。習慣上，以帶有逆止閥的混水旁通管為界限，將換熱站側的管網稱為混水機組的“混水一次側”，將用戶側的管網稱為混水機組的“混水二次側”，以便描述系統(tǒng)過程更加清晰。

樓宇混水機組通過ECL控制器及電動調節(jié)閥對一次供水流量進行調節(jié)，控制器根據室外溫度傳感器獲取的數據自動計算所需的室內供水溫度（二次側供水溫度），同時把二次回水溫度和末端用戶室內溫度作為前饋控制值及溫度控制限制值，引入本控制系統(tǒng)組成串級前饋控制系統(tǒng)控制電動調節(jié)閥的開度，通過電動調節(jié)閥控制供水流量，真正實現對用戶室內溫度的調節(jié)。

樓宇混水系統(tǒng)結構裝置機組可集成到一個柜子里，具有體積小、靈活方便、設備安全等特點。

3 項目概況

該示范項目位于天津市南開區(qū)，試驗樓棟包括民用低區(qū)和配套公建，其中民用7棟樓，供熱面積約3.1萬平方米，熱負荷為1391.7kW；配套公建多為樓宇裙房，供熱面積約1.5萬平方米，熱負荷為1077.6kW。

民用采暖方式為地板采暖，設計溫度50/40℃；配套公建采暖方式為散熱器采暖，設計溫度80/60℃。

4 供熱方案

針對本項目的情況，設計兩種供熱方案。一種為傳統(tǒng)供熱方案，民用及公建各設置一臺換熱機組；另一種為試驗方案，將民用和公建的換熱機組合并為一臺，且在民用每棟樓宇的熱力入口處設置混水機組。

為了達到更好的設計效果，本文對傳統(tǒng)供熱方案和試驗方案進行比較，以優(yōu)化設計方案。兩種方案具體情況概述如下：

4.1 傳統(tǒng)方案

民用住宅和配套公建各配置一臺換熱機組。

市政供熱管網的熱水分別供給民用換熱器和公建換熱器。民用住宅采用地板供暖，在民用機組換熱器中，一次供水由130℃降溫至70℃返回熱源加熱；二次供水由40℃加熱至50℃供給用戶采暖。配套公建采用散熱器供暖，在公建機組換熱器中，一次供水由130℃降溫至70℃返回熱源加熱；二次供水由60℃加熱至80℃供給用戶采暖。如此循環(huán)供熱，使用戶室內溫度達到設定溫度。各樓棟前裝有壓差控制器，用以合理分配各樓棟流量，減輕樓棟間的水力失衡。

二次管線從站內分兩路出線，分別為民用樓棟和配套公建供熱，根據用戶流量確定二次側管網管徑。管網設計流量按下式計算：

（式1）

式中：G——供熱管網設計流量（t/h）；

Q——設計熱負荷（kW）；

c——水的熱容[kJ/（kg·℃）]；

t1——供熱管網供水溫度（℃）；

t2——各種熱負荷相應的供熱管網回水溫度（℃）

民用熱負荷為1391.7kW，二次供回水溫度為50/40℃，則由公式計算可得民用管網設計流量為119.3t/h，考慮裕量系數，故民用機組循環(huán)泵設計流量選144t/h；公建熱負荷為1077.6kW，二次供回水溫度為80/60℃，則由公式計算可得公建管網設計流量為46.2t/h，考慮裕量系數，故公建機組循環(huán)泵設計流量選56t/h，揚程選為22m。

民用機組二次管網管徑DN200-DN80，路由長度合計約550m，鋼管耗材約15t，工程費用約50.33萬元；配套公建機組二次管網管徑DN125-DN50，路由長度合計約595m，鋼管耗材約11t，工程費用約46.29萬元。

4.2 試驗方案

對于采取多種供暖方式的樓棟來說，散熱器采暖需要較高的二次網設計供水溫度（一般應在80℃以上，供、回水設計溫差為20-25℃）；而地板輻射采暖為了達到舒適、節(jié)能、安全的需求，防止地板采暖發(fā)生室溫過高、能源浪費、爆管泄露等情況，供水溫度最高也不能超過60℃，二次網供、回水溫度以45-50/35-40℃為宜。

試驗項目樓宇供暖是兩種供暖方式并存，民用為地板采暖，配套公建為散熱器采暖。為了滿足多種供暖方式供暖的需求，在換熱站內設置一臺換熱器同時為民用和公建供熱，并在民用每棟樓熱力入口處設置混水機組。

市政供熱管網的一次供水與二次供水在熱力站的換熱機組中進行換熱，二次供水由52.2℃加熱至80℃供給用戶采暖，進入樓棟的二次熱水管網在樓棟前分為兩路，一路直接進入公建用戶進行散熱器供暖，另一路則通過混水機組進入民用樓棟為地板采暖供熱。在混水機組中， 80℃的二次供水與二次回水混合成50℃的二次供水進入用戶家進行地板供暖，釋放熱量變成溫度為40℃的二次回水，繼續(xù)與80℃的二次供水混合供熱，如此循環(huán)。民用樓棟40℃的二次回水與公建60℃的二次回水混合，形成一路52.2℃的二次回水回到換熱站進行換熱。endprint

樓宇混水機組通過ECL控制器及電動調節(jié)閥對一次供水流量進行調節(jié)，控制器根據室外溫度傳感器獲取的數據自動計算所需的室內供水溫度（二次側供水溫度），同時把二次回水溫度和末端用戶室內溫度作為前饋控制值及溫度控制限制值，引入本控制系統(tǒng)組成串級前饋控制系統(tǒng)，控制電動調節(jié)閥的開度，通過電動調節(jié)閥控制供水流量，真正實現對用戶室內溫度的調節(jié)。

ECL控制器同時還要實現對混水泵的遠程及就地控制，同時為了實現對混水機組耗電量的統(tǒng)計與考核，本控制系統(tǒng)還要采集機組耗電量數據并上傳。建議在監(jiān)控中心設置耗電量統(tǒng)計和分析數據庫，同時為實現試驗工程的耗電比較，建議設置電耗比較數據庫。

民用住宅和配套公建的二次管線總管為同一管路，根據用戶流量確定二次側管網管徑。根據式1可計算得出二次網流量。

民用熱負荷為1391.7kW，公建熱負荷為1077.6kW，則民用和配套公建總熱負荷為2469.3kW，二次供回水溫度為80/52.2℃，則由公式計算可得管網設計流量為76.1t/h，考慮裕量系數，故循環(huán)泵設計流量選92t/h。揚程經計算選為22m，由流量和揚程可確定循環(huán)泵的選型。

民用樓宇混水機組一次側設計溫度為80/40℃，混水機組二次側設計溫度為50/40℃，這樣就實現了用80℃的高溫二次水來為50/40℃的地板采暖裝置供熱的目的?；焖畽C組選用型號DSM-50-80（說明：一次側管道口徑DN50，二次側管道口徑DN80）。

二次管線從站內一路出線為民用住宅和配套公建供熱。管網管徑DN200-DN50，路由長度合計約0.7km，鋼管重約16t，工程費用約56.67萬元。

混水機組安裝在每棟樓的地下車庫熱力入口處，接近管井位置。每個機組柜子尺寸1650*600*910（第一組稍小，為1450*580*834）。每個混水機組的控制柜功率為1.25KW（第一組為稍小，為0.82KW），考慮到表計電源，每個樓棟需提供一路220V/3KW工頻電源。電源位置就近選取。

樓宇混水機組控制系統(tǒng)由混水機組本身提供，但滿足氣候補償功能、室內溫度控制功能及遠調、遠控功能，因此需要對混水機組的標準控制系統(tǒng)進行適當的調整和修改，同時考慮到室外溫度測點安裝的不便性，室外溫度采取由生產調度監(jiān)控中心下發(fā)的數據進行控制；考慮到室內溫度采集點安裝的方便及美觀性，因此一般室內溫度測點通過無線傳輸至室外，因此考慮室內溫度也采用由生產調度監(jiān)控中心下發(fā)數據的方式。

為實現混水機組的遠程監(jiān)控功能，混水機組通訊方式采用有線和無線兩種通訊方式中的一種，根據現場的實際情況采取相應得通訊方式進行數據傳輸。

采用無線傳輸的通訊方式即GPRS APN虛擬專網的通訊方式，無線DTU安裝位置根據現場無線信號覆蓋情況確定是安裝在混水機組處或通過管道井安裝在樓頂。此時由于每個樓棟都需要加裝1個無線遠傳DTU裝置，會對后期的通訊費用產生較大的增長，但較容易實施。

采用有線方式，則在一個供熱區(qū)域內設置一臺信號遠傳集中器，配置1臺無線遠傳DTU裝置用于信號傳輸。由于一般的控制器都具備MODBUS通訊方式，因此建議采用MODBUS通訊方式，通過敷設光纖，在供熱區(qū)域的中心設置信號遠傳集中器，各混水機組控制器通過光纖連接至信號遠傳集中器，通過集中器統(tǒng)一上傳回生產調度中心。

在本方案中建議采用有線連接的方式進行數據傳遞，并接受上位指令進行相應的控制操作。

5 方案技術和經濟性分析

傳統(tǒng)方案中，民用換熱機組的循環(huán)泵設計流量為144t/h，公建為56t/h，流量合計為200 t/h，供熱溫差最大的為公建的80/60℃供回水產生的20℃。而試驗方案中，民用住宅和配套公建的換熱機組循環(huán)泵設計流量為92t/h，供熱溫差為80/52.2℃供回水產生的27.8℃，故采用試驗方案供熱方式二次管網可實現“小流量大溫差”供熱。

5.1 初期投資

試驗方案與傳統(tǒng)方案比較，減少了1套換熱機組和7套民用住宅樓口的壓差控制器（混水機組本身帶有壓力平衡裝置），減少一路二次管網，增加了7套樓宇混水機組。

設備投資包括換熱機組、混水機組、壓差控制器等的投資，采用混水供熱系統(tǒng)的試驗方案，由于民用和公建通過同一換熱機組和同一管路供熱，減少了1臺換熱機組和民用樓棟的7臺壓差控制器，在民用樓宇前增加了7臺樓宇混水機組，使得設備投資由傳統(tǒng)方案的154萬變?yōu)樵囼灧桨傅?57萬，設備投資基本持平。

試驗方案的混水系統(tǒng)采用“小流量大溫差”供熱，使得供熱管徑縮小，且減少了一臺換熱機組和一路二次管網，雖然增加了7臺樓宇混水機組，但工程投資仍可以減少37萬元。

5.2 運行期間節(jié)能效果

兩種方案在運行期間所產生的節(jié)能主要包括用電方面和用熱方面。

5.2.1 電能

二次管網可實現“小流量大溫差”供熱，結合循環(huán)泵變頻功能，與傳統(tǒng)大型換熱站相比可節(jié)約水泵電耗。根據理論設計，對兩個方案的電耗進行對比，對比情況見表1。

采用試驗方案額定電功率降低了15%，每年減少電費約8600元。

5.2.2 熱能

傳統(tǒng)方案的樓前加裝了平衡閥，造成了系統(tǒng)節(jié)流損失，試驗方案不需要安裝平衡閥；樓宇混水機組通過對流量的自動調節(jié)，解決了二級管網的水力失調問題，實現按需供熱，避免冷熱不均，可實現更精確調節(jié)，因此可減少采暖系統(tǒng)在二次管網的熱損失和冷熱不均造成的能源浪費。

根據應用實例的相關數據顯示，節(jié)熱量可達15-20%。本項目采暖負荷1391.7KW，按傳統(tǒng)供熱方式，年耗熱量10822GJ。而采用樓宇混水機組后，節(jié)熱量暫按15%估算，年節(jié)熱量1623GJ。按熱價55元/GJ計算，年節(jié)約熱費約9萬元。

減少的能源消耗相當于每年節(jié)約標準煤4噸，減少CO2排放10噸，減少SO2排放0.03噸，對環(huán)境改善起到積極的作用。

6 結論

通過對傳統(tǒng)供熱方案和新的混水系統(tǒng)供熱方案的對比和分析，我們可以看到，混水供熱系統(tǒng)在工程投資、節(jié)電、節(jié)能、供熱調節(jié)等多方面呈現出優(yōu)勢，設備投資雖然增加3萬（約占設備投資費用的2%），但是每年節(jié)約電能和熱能的費用大約10萬元。混水供熱系統(tǒng)實現了按需取熱，避免冷熱不均，實現更精細化調節(jié)，提高熱用戶的舒適度。

混水供熱系統(tǒng)供熱方式靈活，可實現一臺換熱器同時為地板采暖用戶和散熱器采暖用戶供熱，滿足了不同采暖方式的供熱需求。但由于設備分散，增加了巡視和檢修的工作量，對日常管理水平也提出了更高的要求。綜上，混水系統(tǒng)供熱項目在技術和經濟上具有可行性。

參考文獻：

1.高奉春 寧景發(fā).混水連接方式在供熱系統(tǒng)的應用.煤氣與熱力.2008.5

2.李志平 翁志.混水直連供熱系統(tǒng)的節(jié)能分析.河北電力技術.2004.4

作者簡介：

楊帆，就職于天津市熱電設計院有限公司，從事市政供熱設計工作。endprint

樓宇混水機組通過ECL控制器及電動調節(jié)閥對一次供水流量進行調節(jié)，控制器根據室外溫度傳感器獲取的數據自動計算所需的室內供水溫度（二次側供水溫度），同時把二次回水溫度和末端用戶室內溫度作為前饋控制值及溫度控制限制值，引入本控制系統(tǒng)組成串級前饋控制系統(tǒng)，控制電動調節(jié)閥的開度，通過電動調節(jié)閥控制供水流量，真正實現對用戶室內溫度的調節(jié)。

ECL控制器同時還要實現對混水泵的遠程及就地控制，同時為了實現對混水機組耗電量的統(tǒng)計與考核，本控制系統(tǒng)還要采集機組耗電量數據并上傳。建議在監(jiān)控中心設置耗電量統(tǒng)計和分析數據庫，同時為實現試驗工程的耗電比較，建議設置電耗比較數據庫。

民用住宅和配套公建的二次管線總管為同一管路，根據用戶流量確定二次側管網管徑。根據式1可計算得出二次網流量。

民用熱負荷為1391.7kW，公建熱負荷為1077.6kW，則民用和配套公建總熱負荷為2469.3kW，二次供回水溫度為80/52.2℃，則由公式計算可得管網設計流量為76.1t/h，考慮裕量系數，故循環(huán)泵設計流量選92t/h。揚程經計算選為22m，由流量和揚程可確定循環(huán)泵的選型。

民用樓宇混水機組一次側設計溫度為80/40℃，混水機組二次側設計溫度為50/40℃，這樣就實現了用80℃的高溫二次水來為50/40℃的地板采暖裝置供熱的目的?；焖畽C組選用型號DSM-50-80（說明：一次側管道口徑DN50，二次側管道口徑DN80）。

二次管線從站內一路出線為民用住宅和配套公建供熱。管網管徑DN200-DN50，路由長度合計約0.7km，鋼管重約16t，工程費用約56.67萬元。

混水機組安裝在每棟樓的地下車庫熱力入口處，接近管井位置。每個機組柜子尺寸1650*600*910（第一組稍小，為1450*580*834）。每個混水機組的控制柜功率為1.25KW（第一組為稍小，為0.82KW），考慮到表計電源，每個樓棟需提供一路220V/3KW工頻電源。電源位置就近選取。

樓宇混水機組控制系統(tǒng)由混水機組本身提供，但滿足氣候補償功能、室內溫度控制功能及遠調、遠控功能，因此需要對混水機組的標準控制系統(tǒng)進行適當的調整和修改，同時考慮到室外溫度測點安裝的不便性，室外溫度采取由生產調度監(jiān)控中心下發(fā)的數據進行控制；考慮到室內溫度采集點安裝的方便及美觀性，因此一般室內溫度測點通過無線傳輸至室外，因此考慮室內溫度也采用由生產調度監(jiān)控中心下發(fā)數據的方式。

為實現混水機組的遠程監(jiān)控功能，混水機組通訊方式采用有線和無線兩種通訊方式中的一種，根據現場的實際情況采取相應得通訊方式進行數據傳輸。

采用無線傳輸的通訊方式即GPRS APN虛擬專網的通訊方式，無線DTU安裝位置根據現場無線信號覆蓋情況確定是安裝在混水機組處或通過管道井安裝在樓頂。此時由于每個樓棟都需要加裝1個無線遠傳DTU裝置，會對后期的通訊費用產生較大的增長，但較容易實施。

采用有線方式，則在一個供熱區(qū)域內設置一臺信號遠傳集中器，配置1臺無線遠傳DTU裝置用于信號傳輸。由于一般的控制器都具備MODBUS通訊方式，因此建議采用MODBUS通訊方式，通過敷設光纖，在供熱區(qū)域的中心設置信號遠傳集中器，各混水機組控制器通過光纖連接至信號遠傳集中器，通過集中器統(tǒng)一上傳回生產調度中心。

在本方案中建議采用有線連接的方式進行數據傳遞，并接受上位指令進行相應的控制操作。

5 方案技術和經濟性分析

傳統(tǒng)方案中，民用換熱機組的循環(huán)泵設計流量為144t/h，公建為56t/h，流量合計為200 t/h，供熱溫差最大的為公建的80/60℃供回水產生的20℃。而試驗方案中，民用住宅和配套公建的換熱機組循環(huán)泵設計流量為92t/h，供熱溫差為80/52.2℃供回水產生的27.8℃，故采用試驗方案供熱方式二次管網可實現“小流量大溫差”供熱。

5.1 初期投資

試驗方案與傳統(tǒng)方案比較，減少了1套換熱機組和7套民用住宅樓口的壓差控制器（混水機組本身帶有壓力平衡裝置），減少一路二次管網，增加了7套樓宇混水機組。

設備投資包括換熱機組、混水機組、壓差控制器等的投資，采用混水供熱系統(tǒng)的試驗方案，由于民用和公建通過同一換熱機組和同一管路供熱，減少了1臺換熱機組和民用樓棟的7臺壓差控制器，在民用樓宇前增加了7臺樓宇混水機組，使得設備投資由傳統(tǒng)方案的154萬變?yōu)樵囼灧桨傅?57萬，設備投資基本持平。

試驗方案的混水系統(tǒng)采用“小流量大溫差”供熱，使得供熱管徑縮小，且減少了一臺換熱機組和一路二次管網，雖然增加了7臺樓宇混水機組，但工程投資仍可以減少37萬元。

5.2 運行期間節(jié)能效果

兩種方案在運行期間所產生的節(jié)能主要包括用電方面和用熱方面。

5.2.1 電能

二次管網可實現“小流量大溫差”供熱，結合循環(huán)泵變頻功能，與傳統(tǒng)大型換熱站相比可節(jié)約水泵電耗。根據理論設計，對兩個方案的電耗進行對比，對比情況見表1。

采用試驗方案額定電功率降低了15%，每年減少電費約8600元。

5.2.2 熱能

傳統(tǒng)方案的樓前加裝了平衡閥，造成了系統(tǒng)節(jié)流損失，試驗方案不需要安裝平衡閥；樓宇混水機組通過對流量的自動調節(jié)，解決了二級管網的水力失調問題，實現按需供熱，避免冷熱不均，可實現更精確調節(jié)，因此可減少采暖系統(tǒng)在二次管網的熱損失和冷熱不均造成的能源浪費。

根據應用實例的相關數據顯示，節(jié)熱量可達15-20%。本項目采暖負荷1391.7KW，按傳統(tǒng)供熱方式，年耗熱量10822GJ。而采用樓宇混水機組后，節(jié)熱量暫按15%估算，年節(jié)熱量1623GJ。按熱價55元/GJ計算，年節(jié)約熱費約9萬元。

減少的能源消耗相當于每年節(jié)約標準煤4噸，減少CO2排放10噸，減少SO2排放0.03噸，對環(huán)境改善起到積極的作用。

6 結論

通過對傳統(tǒng)供熱方案和新的混水系統(tǒng)供熱方案的對比和分析，我們可以看到，混水供熱系統(tǒng)在工程投資、節(jié)電、節(jié)能、供熱調節(jié)等多方面呈現出優(yōu)勢，設備投資雖然增加3萬（約占設備投資費用的2%），但是每年節(jié)約電能和熱能的費用大約10萬元?；焖嵯到y(tǒng)實現了按需取熱，避免冷熱不均，實現更精細化調節(jié)，提高熱用戶的舒適度。

混水供熱系統(tǒng)供熱方式靈活，可實現一臺換熱器同時為地板采暖用戶和散熱器采暖用戶供熱，滿足了不同采暖方式的供熱需求。但由于設備分散，增加了巡視和檢修的工作量，對日常管理水平也提出了更高的要求。綜上，混水系統(tǒng)供熱項目在技術和經濟上具有可行性。

參考文獻：

1.高奉春 寧景發(fā).混水連接方式在供熱系統(tǒng)的應用.煤氣與熱力.2008.5

2.李志平 翁志.混水直連供熱系統(tǒng)的節(jié)能分析.河北電力技術.2004.4

作者簡介：

楊帆，就職于天津市熱電設計院有限公司，從事市政供熱設計工作。endprint

樓宇混水機組通過ECL控制器及電動調節(jié)閥對一次供水流量進行調節(jié)，控制器根據室外溫度傳感器獲取的數據自動計算所需的室內供水溫度（二次側供水溫度），同時把二次回水溫度和末端用戶室內溫度作為前饋控制值及溫度控制限制值，引入本控制系統(tǒng)組成串級前饋控制系統(tǒng)，控制電動調節(jié)閥的開度，通過電動調節(jié)閥控制供水流量，真正實現對用戶室內溫度的調節(jié)。

ECL控制器同時還要實現對混水泵的遠程及就地控制，同時為了實現對混水機組耗電量的統(tǒng)計與考核，本控制系統(tǒng)還要采集機組耗電量數據并上傳。建議在監(jiān)控中心設置耗電量統(tǒng)計和分析數據庫，同時為實現試驗工程的耗電比較，建議設置電耗比較數據庫。

民用住宅和配套公建的二次管線總管為同一管路，根據用戶流量確定二次側管網管徑。根據式1可計算得出二次網流量。

民用熱負荷為1391.7kW，公建熱負荷為1077.6kW，則民用和配套公建總熱負荷為2469.3kW，二次供回水溫度為80/52.2℃，則由公式計算可得管網設計流量為76.1t/h，考慮裕量系數，故循環(huán)泵設計流量選92t/h。揚程經計算選為22m，由流量和揚程可確定循環(huán)泵的選型。

民用樓宇混水機組一次側設計溫度為80/40℃，混水機組二次側設計溫度為50/40℃，這樣就實現了用80℃的高溫二次水來為50/40℃的地板采暖裝置供熱的目的?；焖畽C組選用型號DSM-50-80（說明：一次側管道口徑DN50，二次側管道口徑DN80）。

二次管線從站內一路出線為民用住宅和配套公建供熱。管網管徑DN200-DN50，路由長度合計約0.7km，鋼管重約16t，工程費用約56.67萬元。

混水機組安裝在每棟樓的地下車庫熱力入口處，接近管井位置。每個機組柜子尺寸1650*600*910（第一組稍小，為1450*580*834）。每個混水機組的控制柜功率為1.25KW（第一組為稍小，為0.82KW），考慮到表計電源，每個樓棟需提供一路220V/3KW工頻電源。電源位置就近選取。

樓宇混水機組控制系統(tǒng)由混水機組本身提供，但滿足氣候補償功能、室內溫度控制功能及遠調、遠控功能，因此需要對混水機組的標準控制系統(tǒng)進行適當的調整和修改，同時考慮到室外溫度測點安裝的不便性，室外溫度采取由生產調度監(jiān)控中心下發(fā)的數據進行控制；考慮到室內溫度采集點安裝的方便及美觀性，因此一般室內溫度測點通過無線傳輸至室外，因此考慮室內溫度也采用由生產調度監(jiān)控中心下發(fā)數據的方式。

為實現混水機組的遠程監(jiān)控功能，混水機組通訊方式采用有線和無線兩種通訊方式中的一種，根據現場的實際情況采取相應得通訊方式進行數據傳輸。

采用無線傳輸的通訊方式即GPRS APN虛擬專網的通訊方式，無線DTU安裝位置根據現場無線信號覆蓋情況確定是安裝在混水機組處或通過管道井安裝在樓頂。此時由于每個樓棟都需要加裝1個無線遠傳DTU裝置，會對后期的通訊費用產生較大的增長，但較容易實施。

采用有線方式，則在一個供熱區(qū)域內設置一臺信號遠傳集中器，配置1臺無線遠傳DTU裝置用于信號傳輸。由于一般的控制器都具備MODBUS通訊方式，因此建議采用MODBUS通訊方式，通過敷設光纖，在供熱區(qū)域的中心設置信號遠傳集中器，各混水機組控制器通過光纖連接至信號遠傳集中器，通過集中器統(tǒng)一上傳回生產調度中心。

在本方案中建議采用有線連接的方式進行數據傳遞，并接受上位指令進行相應的控制操作。

5 方案技術和經濟性分析

傳統(tǒng)方案中，民用換熱機組的循環(huán)泵設計流量為144t/h，公建為56t/h，流量合計為200 t/h，供熱溫差最大的為公建的80/60℃供回水產生的20℃。而試驗方案中，民用住宅和配套公建的換熱機組循環(huán)泵設計流量為92t/h，供熱溫差為80/52.2℃供回水產生的27.8℃，故采用試驗方案供熱方式二次管網可實現“小流量大溫差”供熱。

5.1 初期投資

試驗方案與傳統(tǒng)方案比較，減少了1套換熱機組和7套民用住宅樓口的壓差控制器（混水機組本身帶有壓力平衡裝置），減少一路二次管網，增加了7套樓宇混水機組。

設備投資包括換熱機組、混水機組、壓差控制器等的投資，采用混水供熱系統(tǒng)的試驗方案，由于民用和公建通過同一換熱機組和同一管路供熱，減少了1臺換熱機組和民用樓棟的7臺壓差控制器，在民用樓宇前增加了7臺樓宇混水機組，使得設備投資由傳統(tǒng)方案的154萬變?yōu)樵囼灧桨傅?57萬，設備投資基本持平。

試驗方案的混水系統(tǒng)采用“小流量大溫差”供熱，使得供熱管徑縮小，且減少了一臺換熱機組和一路二次管網，雖然增加了7臺樓宇混水機組，但工程投資仍可以減少37萬元。

5.2 運行期間節(jié)能效果

兩種方案在運行期間所產生的節(jié)能主要包括用電方面和用熱方面。

5.2.1 電能

二次管網可實現“小流量大溫差”供熱，結合循環(huán)泵變頻功能，與傳統(tǒng)大型換熱站相比可節(jié)約水泵電耗。根據理論設計，對兩個方案的電耗進行對比，對比情況見表1。

采用試驗方案額定電功率降低了15%，每年減少電費約8600元。

5.2.2 熱能

傳統(tǒng)方案的樓前加裝了平衡閥，造成了系統(tǒng)節(jié)流損失，試驗方案不需要安裝平衡閥；樓宇混水機組通過對流量的自動調節(jié)，解決了二級管網的水力失調問題，實現按需供熱，避免冷熱不均，可實現更精確調節(jié)，因此可減少采暖系統(tǒng)在二次管網的熱損失和冷熱不均造成的能源浪費。

根據應用實例的相關數據顯示，節(jié)熱量可達15-20%。本項目采暖負荷1391.7KW，按傳統(tǒng)供熱方式，年耗熱量10822GJ。而采用樓宇混水機組后，節(jié)熱量暫按15%估算，年節(jié)熱量1623GJ。按熱價55元/GJ計算，年節(jié)約熱費約9萬元。

減少的能源消耗相當于每年節(jié)約標準煤4噸，減少CO2排放10噸，減少SO2排放0.03噸，對環(huán)境改善起到積極的作用。

6 結論

通過對傳統(tǒng)供熱方案和新的混水系統(tǒng)供熱方案的對比和分析，我們可以看到，混水供熱系統(tǒng)在工程投資、節(jié)電、節(jié)能、供熱調節(jié)等多方面呈現出優(yōu)勢，設備投資雖然增加3萬（約占設備投資費用的2%），但是每年節(jié)約電能和熱能的費用大約10萬元?；焖嵯到y(tǒng)實現了按需取熱，避免冷熱不均，實現更精細化調節(jié)，提高熱用戶的舒適度。

混水供熱系統(tǒng)供熱方式靈活，可實現一臺換熱器同時為地板采暖用戶和散熱器采暖用戶供熱，滿足了不同采暖方式的供熱需求。但由于設備分散，增加了巡視和檢修的工作量，對日常管理水平也提出了更高的要求。綜上，混水系統(tǒng)供熱項目在技術和經濟上具有可行性。

參考文獻：

1.高奉春 寧景發(fā).混水連接方式在供熱系統(tǒng)的應用.煤氣與熱力.2008.5

2.李志平 翁志.混水直連供熱系統(tǒng)的節(jié)能分析.河北電力技術.2004.4

作者簡介：

楊帆，就職于天津市熱電設計院有限公司，從事市政供熱設計工作。endprint