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科普丨燃气壁挂炉应用于地暖系统中的常见问题及优化方案分析
作者:管理员    发布于:2015-10-20 19:38:46    文字:【】【】【

燃气壁挂炉应用于地暖系统中的常见问题

 

1)壁挂炉出力不足问题:

 

常见的热源与末端直供的地暖系统,设置出水温度低,而地暖循环流量大,进回水温差小,使得壁挂炉换热效率下降,锅炉频繁启动、间歇燃烧,热输出能力下降。

 

2)壁挂炉循环不足、频繁点火问题:

 

常见的壁挂炉应用于地暖系统都是采用类似于壁挂炉应用于散热器采暖的方式,由壁挂炉直供,壁挂炉内置循环泵作为系统循环动能。由于地暖系统阻力损失大,壁挂炉驱动力不足,造成系统循环不足,系统循环流量小,炉膛升温快,锅炉过热停机保护。温降后锅炉再次点火,迅速过热停机,周而复始,频繁点火。

 

3)壁挂炉进回水温差大问题:

 

在壁挂炉直供地暖系统中,由于系统阻力损失大,如地暖盘管过长、地盘管管径过小,以及阀门配置不当或管路系统施工不合理等,都会造成系统阻力损失过大。而壁挂炉循环动能不足,使得系统流量过小,造成壁挂炉进回水温差过大,回水温度过低易产生冷凝现象,影响壁挂炉使用寿命。地暖的进回水温差过大也会造成地暖的舒适度下降。

 

4)地暖局部不热问题:

 

这在壁挂炉直供地暖末端系统中是很常见的现象,比如两层建筑,分别给每层供热都可以升温,而全部供暖时则会有一层不热,或者是整体供暖时有局部不热。这主要还是循环不足,或者水力失调,造成局部循环不畅,无法将热量带到需要升温的空间。

 

5)地暖升温慢问题:

 

通常大家会说“地暖升温慢”,但过慢也是不正常的。地暖升温慢的主要原因就是系统循环不足造成的壁挂炉出力不够,影响了输出功率。

 

如重庆地区常用的壁挂炉地暖系统,通常配置的壁挂炉的输出功率远远大于末端输入功率的需要,如100平方采暖面积配置24KW壁挂炉,单位负荷已经达到240W/㎡,如果地暖系统匹配合理,升温是很快的,90分钟就会有明显的温感了。

 

6)系统能耗高问题:

 

循环不足、频繁启停,以及壁挂炉长期运行在低负荷状态下都会造成壁挂炉消耗的燃气不能转化为有效热量,能源利用率低、能耗高。另外热源与末端匹配不好,水力失调,局部过流、局部欠流也是造成热源“热量”不能有效传递到末端“热量”的问题,热量通过排烟损失或传输损失,也是造成系统能耗高的重要原因。

 

7)壁挂炉故障率高:

 

在壁挂炉地暖系统的应用中,施工单位调试中发现系统运行情况不佳,通常采用增加外置循环泵的方法,如果还是循环效果不佳,就更换高扬程水泵强行驱动。

 

当满足了地暖末端“大流量、小温差”的工况条件后,壁挂炉主热交换器内则流速过高,换热效率下降,锅炉排烟温度升高,造成能源浪费;

 

如果外置泵与壁挂炉内置泵参数不同还易造成水泵冲突,影响壁挂炉内置泵使用寿命;

 

过高的串联水泵扬程还会造成三通切换阀工作压差增大,三通阀会出现啸叫、振动等问题,三通阀故障率增加;

 

如果是分室控温地暖,或是客户部分区域使用,只开一个或两个末端环路的情况下,环路水阀两端压差过大,易产生共振、啸叫等问题,阀门也容易出现的故障。

 

8)壁挂炉效率低:

 

常见的热源与末端直供的地暖系统,为了满足地暖的“低温热水供暖”需要,通常是直接调低壁挂炉出水温度,如设置出水50度。由于壁挂炉自身循环流量小,地暖进回水温差小,就使得壁挂炉长期工作在低负荷(部分负荷)状态下,运行效率低。

 

如何优化燃气壁挂炉与低温热水地面辐射供暖系统

 

1)采用二次系统:

 

为克服壁挂炉与地暖工况的冲突,采用二次系统将系统“分割”成为热源侧和末端侧。这样热源侧壁挂炉可以工作在自身的最佳工况下,通过一、二次侧的循环流量比例调节还可以提高壁挂炉回水温度,克服冷凝造成的主热交换器腐蚀,延长壁挂炉使用寿命;

 

避免壁挂炉长期低负荷(部分负荷)状态下运行,热源侧(一次侧)运行在全负荷(100%负荷)状态下,控制热源侧运行流量不变、进回水温差不变,输出负荷的变化只改变运行时间来实现,杜绝燃气壁挂炉在部分负荷状态下长期运行,有利于发挥壁挂炉热效率。

 

末端侧(二次侧)循环动能可以根据末端计算参数配置,遵循满足设计流量条件下配置最小动能原则,既可以降低水泵功耗,也可以控制过大水泵带来的成本增加和噪音增大等问题。

 

末端侧(二次侧)负荷变化时热源侧(一次侧)只改变工作时长,流量不变、温差不变,这样也有利于延长热源设备寿命。

2)采用混水系统:

 

混水系统可以有效的解决燃气壁挂炉“高温出水”与地暖“低温进水”的矛盾,充分发挥壁挂炉在全负荷状态向运行效率高的优势,又满足了地暖“低温供暖”的需要。所以设计热源侧(一次侧)高温出水、末端侧(二次侧)由混水系统将水温控制在设计进水温度。

3)动力分散系统:

 

在别墅等大面积壁挂炉分户供暖系统中,由于末端侧(二次侧)采暖面积大,需要的循环流量较大。如果配置较大的末端侧(二次侧)循环动能,在用户部分使用或小面积供暖时,就会出现啸叫、共振等噪音,以及局部过流等问题,不利于节能。还会使得水泵电功耗无谓浪费和出现过载的可能。

 

可以将较大的末端侧(二次侧)分解成两个或是多个末端侧(二次侧),分别配置循环动能,水泵选型应遵循“满足设计流量的最小动能”原则。这样当某区域有采暖需求时,区域动能工作,只需满足局部流量需要即可,既降低了水泵电功耗,也克服了水泵噪音和阀头噪音等问题,还降低了部件故障率。

4)总线控制系统:

 

分室控温的地暖系统,设计二次系统和动力分散系统后,系统的智能化控制就非常必要了,我们建议采用总线温控系统。

 

当某个室内空间有采暖需求需要启动时,通过中央控制器将启动信号传递给区域动能和热源,锅炉启动、区域水泵启动、支路阀门执行器打开,房间开始升温;当其他区域也有采暖需求需要启动时,通过中央控制器将启动信号传递给相应的区域动能和热源,锅炉启动、区域水泵启动、支路阀门执行器打开,房间开始升温。

 

当某区域最后一个房间温度达到设定值,或是需要关停时,则其对应的区域动能关停;当所有房间温度达到设定值,或是需要关停时,则所有的区域动能关停、锅炉也关停。

 

室内温控控制可以根据需要设定不同的时间可以运行在不同的温度下,如上班族:上班离开家时间,室温设定在经济温度值;下班回来时,室温设定在舒适温度值;夜晚睡眠时,温度设定在睡眠温度值。如住校学生:住校期间,其房间温度设定在经济温度值;周末回家时,其房间温度设定在舒适温度值。

 

节能在于控制。除了系统要有最佳的优化,控制方案也要合理,很难想象一个没有控制的地暖系统会是舒适和节能的。而当前地暖应用中没有控制的地暖还大行其道,这是很不应该的。

 

二次系统、动力分散及总线控制地暖系统

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