一次二次系統(tǒng)

現(xiàn)代化供暖方式上的運(yùn)用TheApplicationofPrimary/SecondarySystemsinModernHydronicHeating概述：本章介紹了一次/二次系統(tǒng)在供暖系統(tǒng)上的作用和優(yōu)點(diǎn)，其設(shè)計(jì)、安裝及使用方法，以及實(shí)現(xiàn)一次/二次系統(tǒng)必不可少的元件。關(guān)鍵詞：一次環(huán)路，二次環(huán)路，水力分壓，緊湊型三通，水力分壓器，水力分壓型集分水的要求，敦促設(shè)計(jì)者研究更加靈活，功能范圍更廣的系統(tǒng)。為了滿足上述需求，一次/二次系統(tǒng)的基本理念得到了運(yùn)用并進(jìn)行調(diào)整，新型住宅及小型商用建筑供暖系統(tǒng)上加入了現(xiàn)代化的控制元件。研究開發(fā)出來的非常豐富的布管技術(shù)成圖1一次/圖1一次/二次系統(tǒng)示意圖環(huán)二次循環(huán)泵路緊湊型三通在一次環(huán)路上通常有兩個(gè)或更多的二次環(huán)路。環(huán)二次循環(huán)泵路緊湊型三通在一次環(huán)路上通常有兩個(gè)或更多的二次環(huán)路。二次環(huán)路能適合于眾多不同的熱負(fù)荷，如散熱器采雪等等。這些不同的熱負(fù)荷往往都根據(jù)自己所在區(qū)域的熱需求獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)二次環(huán)路運(yùn)行時(shí)，一次環(huán)路的水泵必須一直運(yùn)行。一次/二次系統(tǒng)布管結(jié)構(gòu)的意圖在于將一次系統(tǒng)循環(huán)泵產(chǎn)生的壓差與任何二次系統(tǒng)循環(huán)泵產(chǎn)地開關(guān)而不會(huì)影響到其它二次系統(tǒng)的流量，或一次系統(tǒng)的流量。就好比系統(tǒng)上每一個(gè)循環(huán)泵都‘想到系統(tǒng)里還有其它的環(huán)路和循環(huán)泵的存在。這種運(yùn)行方式相當(dāng)理想，因?yàn)樗茏屗协h(huán)路穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)消除了不同循環(huán)泵之間相互干擾的可能性。這種多臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)和諧運(yùn)行的方式在以前介紹過的系統(tǒng)諸如單管注流、雙管、同程系統(tǒng)中二次圖1中下部分的循環(huán)系統(tǒng)稱為一次環(huán)路，它的作用是將加熱的水輸送到環(huán)路的一個(gè)或多個(gè)地方，把一部分熱水‘轉(zhuǎn)交’給圖1中上部分的二次環(huán)路是不能完全達(dá)到的。參考圖2，當(dāng)水在圖2中的下部分環(huán)路循環(huán)時(shí)，兩個(gè)三通的連接點(diǎn)A和B參考圖2，當(dāng)水在圖2中的下部分環(huán)路循環(huán)時(shí)，兩個(gè)三通的連接點(diǎn)A和B之間會(huì)產(chǎn)生一定的壓力損失。A點(diǎn)到B點(diǎn)的壓力損失大小取決于兩個(gè)三通之間的長度、管徑以及它們之間的流量。假如兩個(gè)三通相隔的距離在1米以內(nèi)，其兩點(diǎn)之間的壓力損失相對(duì)很小。如此小的壓差所導(dǎo)入的水流有可能沒有能力帶動(dòng)這個(gè)環(huán)路的熱負(fù)荷。然而，經(jīng)驗(yàn)表明，即便很小的流量也會(huì)帶來足夠的熱量導(dǎo)致所在區(qū)域在停止供暖或氣候溫暖的情況下被動(dòng)過熱。二次回水管一次環(huán)路二供緊湊型三通制圖用兩個(gè)點(diǎn)表示緊湊型三通點(diǎn)的壓減小導(dǎo)流可能性的一個(gè)辦法便是讓兩個(gè)三通之間的壓力損失盡可能小。這通過將兩個(gè)三通緊湊地安裝在一起來實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。由于兩個(gè)三通之間的壓差近乎為零，一次系的壓差。對(duì)所有的一次/二次系統(tǒng)來說，緊湊型三通的運(yùn)用可以大大減小二次系統(tǒng)的導(dǎo)流發(fā)生。其一準(zhǔn)則是兩個(gè)三通的中心距不能超過一次系統(tǒng)管徑的4倍。同時(shí)為了避免緊湊型三通的上下游形成湍流，還需要將緊湊型三通安裝在距上一個(gè)緊湊型三通4倍于管徑的直線距離以上的下游部分，下一個(gè)緊湊型三通8倍于管徑的直線距離以上的上游部分(見圖4)。圖3在緊湊型三通之間壓損極小的情況下二次系統(tǒng)不會(huì)流動(dòng)在一次/二次系統(tǒng)中需要防止熱水被動(dòng)遷移并流過沒有運(yùn)行的二次系統(tǒng)(即二次系統(tǒng)的循環(huán)泵沒有開啟時(shí))。有兩個(gè)導(dǎo)致熱水被動(dòng)遷移并流過二次系統(tǒng)的因素：冷水從回水端下降形成環(huán)路流動(dòng)。閉時(shí)的遷移。圖5列出了幾種防止熱水被動(dòng)遷移到不工作時(shí)的二次系統(tǒng)的方式。一種方法是在二次系統(tǒng)的供回水部分均安裝止回閥，止回閥的開啟壓力約為2kPa，這就足以防止二次系統(tǒng)由于水的密度差異造成的流動(dòng)。彈簧式閥芯的止回閥很適合于這種情況。其它兩種方法只涉及到二次系統(tǒng)的回水部分。一是在回水端安裝至少5米長的下懸式‘念頭’；另外一個(gè)辦法是在回水管上安裝旋啟式止回閥。需要注意的是這兩種方法只能避免在安裝一次/二次系統(tǒng)的設(shè)備間里，盡量將一次環(huán)路的位置安裝高于二次環(huán)路，這是非常有意義的。盡管二次環(huán)路的管道從設(shè)備間出來后會(huì)高于一次環(huán)路，但自然形成的U型熱力曲頸管則能有效防止熱水被動(dòng)的遷移。帶帶止回閥的循環(huán)泵(供水端)供水止回閥下懸式熱力曲頸管一次環(huán)路低于一次環(huán)路的二次環(huán)路供水止回閥(回水由熱力下懸自然防止回流)一次循環(huán)泵回水止回閥目前最普遍的一次/二次系統(tǒng)的安裝方式是將二次環(huán)路延一次環(huán)路串聯(lián)，如圖6所示。這種安裝方式通常被稱為串聯(lián)式一次環(huán)路。一次環(huán)路需要通過混合裝置提供低溫輻射地板采暖系統(tǒng)更低的水溫。當(dāng)二次系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)路需要相等的水溫時(shí)，最好使用并聯(lián)式一次環(huán)路，如圖7所示。方式保障了到達(dá)每一個(gè)二次環(huán)路的水溫一致。每個(gè)跨越管上應(yīng)該安裝一個(gè)平衡閥用于平衡跨越管之間的流量。在供暖系統(tǒng)上它同樣有效，特別是針對(duì)低溫供暖系統(tǒng)。緊湊型三通二次環(huán)路一次環(huán)路圖示。每個(gè)二次環(huán)路的供水溫度相等上面曾經(jīng)說到，在一次/二次系統(tǒng)里面，每個(gè)水泵就如同安裝在完全隔絕的環(huán)路里。一水按設(shè)計(jì)的溫差延環(huán)路輸送，熱水到了與二次系統(tǒng)連接的地方被二次系統(tǒng)‘取走’而已。二次系統(tǒng)上的二接方式二次系統(tǒng)上的二接方式的選型可按以下公式：G=Q/△T其中:G=一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量(升/每小時(shí))Q=熱源輸出熱量(千卡/每小時(shí))△T=溫差(℃)范例:一次系統(tǒng)上的鍋爐設(shè)計(jì)輸出熱量為27,000千卡/每小時(shí),設(shè)計(jì)溫差為15℃,計(jì)算計(jì)算:運(yùn)用公式1:G=Q/△T,G=27,000/15=1800升/每小時(shí)。阻力及管道的阻力相加就得出了一次系統(tǒng)的阻力總和。在已知流量和阻力的情況下則可以根據(jù)流量曲線圖選擇適合的水泵。在一次/二次系統(tǒng)上連接儲(chǔ)熱式水箱有兩個(gè)基本的方式：這樣能讓系統(tǒng)最熱的水流過儲(chǔ)熱水箱的熱交換器迅速提高生活熱水溫度，見示意圖8。最后需要注意的是，跟其它一次/二次系統(tǒng)一樣，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱工作時(shí)，一次環(huán)路的水泵及其所在的二次環(huán)路的水泵都需要開啟，這樣才能加熱儲(chǔ)熱水箱。整個(gè)循環(huán)起來。圖圖9儲(chǔ)熱式水箱與一次環(huán)路并聯(lián)安儲(chǔ)熱水箱防止水箱熱水被動(dòng)遷移到一次環(huán)路在緊湊型三通的一次/二次系統(tǒng)進(jìn)行注水、清洗、排污時(shí)，一次系統(tǒng)的水不會(huì)注入二次的溫度可以通過公式2計(jì)算：TTXG1+T2X(G2-G1)]/G2T2T3G2G2G2-G1其中：T3=二次系統(tǒng)供水溫度(℃)T1=一次系統(tǒng)供水溫度(℃)T2=二次系統(tǒng)回水溫度(℃)G1=一次系統(tǒng)流量(升/每小時(shí))G2=二次系統(tǒng)流量(升/每小時(shí))的反向水流示意圖T3=[T1XG1+T2X(G2-G1)]/G2=[80X100+40X(400-100)]/400=50℃T3(二次系統(tǒng)供水溫度)=[T1XG1+T2X(G2-G1)]/G2=[80X100+40X(400-100)]/400=50℃Q1(二次系統(tǒng)熱量)=(80-40)X100=4000kcal/hQ2(一次系統(tǒng)熱量)=(50-40)X400=4000kcal/h符合熱力學(xué)的第一定律(即能量在其轉(zhuǎn)換過程中不會(huì)被創(chuàng)造也不會(huì)消失)。這個(gè)定律同樣適合于進(jìn)入第一個(gè)三通的流量等于流出第二個(gè)三通的流量。這些基本的概念對(duì)于水暖系統(tǒng)溫度及流量的轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。水溫度，而范例中40℃的回水溫度對(duì)傳統(tǒng)的鍋爐顯然會(huì)造成冷凝。在這種情況下需要增加防冷凝管等相應(yīng)措施提高回水溫度。串聯(lián)及并聯(lián)式一次環(huán)路都具有可長或可短鋪設(shè)的靈活性。比如說，一次環(huán)路可以鋪設(shè)在安裝距離要求受到了限制。另外一種方法是將一次環(huán)路沿整個(gè)建筑物內(nèi)鋪設(shè)，二次環(huán)路只在其所處區(qū)域內(nèi)與一次環(huán)路連接。在這種方式下，一次環(huán)路管道需要很好的保溫以防止熱量的損失。幾乎所有的可以直接與鍋爐或其它熱源連接的環(huán)路都能與一次環(huán)路通過緊湊型三通連從圖上可以看出，二次系統(tǒng)可以是一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)、雙管系統(tǒng)、同程系統(tǒng)、三通/四通混合低溫系統(tǒng)、變頻泵注流系統(tǒng)。一次系統(tǒng)二一次系統(tǒng)二次系統(tǒng)四通混合閥二次系統(tǒng)各種供暖方式作為二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)通過緊湊型三通連接，水力分壓器它實(shí)際上是從緊湊型三通演變而來：將一次環(huán)路的供回水做90°旋轉(zhuǎn)，其水流方向從以前的一次/二次垂直方向變成了水平方向。這種產(chǎn)品被稱作水力分壓器(或耦合罐)。以下是水力分壓器在一次/二次系統(tǒng)上各種情況下流量及溫度的情況。圖圖15一次流量等于二次流量，一次供水溫度等于二次供水溫度，一次回水溫度等于二次回水溫第一種情況(圖15)，即一次流量等于二次流量時(shí)，水力分壓器中間部分的水沒有任何第二種情況(圖16)，一次流量小于二次流量，水力分壓器中間一部分一次供水與二次T1QT3=T4+△T二次=T2+△T二次第三種情況(圖17)，一次流量大于二次流量，水力分壓器中間一部分一次供水與二次T1Q為了防止鍋爐回水溫度過低造成鍋爐冷凝，可以按設(shè)定的回水溫度計(jì)算一次環(huán)路的流T1T2Q，在此基礎(chǔ)上計(jì)算所需流量：G一次=Q/△T一次二次-T1=80℃(一次熱水水溫)-每臺(tái)鍋爐特征Qc=27,000千卡/每小時(shí)Gc=1,600升/每小時(shí)(水泵最大流量)-儲(chǔ)水換熱循環(huán)系統(tǒng)特征Qb=22,000千卡/每小時(shí)(熱量)Gb=2,200升/每小時(shí))-散熱器循環(huán)系統(tǒng)特征Qr=6,000千卡/每小時(shí)(熱量)Gr=600升/每小時(shí)-空氣預(yù)熱循環(huán)系統(tǒng)特征Qa=22,000千卡/每小時(shí)(熱量)Ga=4,400升/每小時(shí)-風(fēng)機(jī)盤管循環(huán)系統(tǒng)特征Qv=27,000千卡/每小時(shí)(熱量)Gv=5,400升/每小時(shí)計(jì)算步驟環(huán)水量小于二次循環(huán)水量。系統(tǒng)總熱量：將每一路循環(huán)系統(tǒng)的熱量相加：Q=Qb+Qr+Qa+Qv=77,000千卡/每一次循環(huán)水量：假設(shè)鍋爐與分水器之間連接的循環(huán)系統(tǒng)壓力損失小(比如延長壓力損失為:r=5毫米水柱/每米),根據(jù)以上假設(shè),一次循環(huán)水量為所有鍋爐的水泵可提供最大流量總和,由此得出:G一次=3X1,600=4,800升/每小時(shí)G二次=Gb+Gr+Gv+Ga=12,600升/每小時(shí)△T一次=Q/G一次=77,000/4,800=16℃△T二次=Q/G二次=77,000/12,600=6℃TTT0-16=64℃T3=T4+△T二次=T2+△T二次T3=64+6=70℃這個(gè)溫度即是設(shè)計(jì)儲(chǔ)水熱水器盤管,散熱器,風(fēng)機(jī)盤管及空氣預(yù)熱機(jī)組所需最高水溫的基礎(chǔ)。二次系二次系統(tǒng)供水溫度一次流量4,800升/每小時(shí)二次流量水力分壓器在采暖及制冷上的運(yùn)用圖示請(qǐng)參考圖20，21。圖20水力分壓器在模塊式鍋爐供暖系統(tǒng)上的冬季運(yùn)行圖示二次環(huán)路分別為儲(chǔ)熱水箱、散熱器采盤管系統(tǒng)采暖(停止運(yùn)行)、空氣除濕、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)水力分壓器的運(yùn)用成功地實(shí)現(xiàn)了一次/二次系統(tǒng)，將供暖發(fā)展為多區(qū)域多功能多種水溫的混合系統(tǒng)。如圖22所示，這是一個(gè)運(yùn)用了水力分壓器的落地鍋爐供暖方式，水力分壓器后面的集分水器將供暖分為4個(gè)二次環(huán)路，每個(gè)環(huán)路都具備自己的循環(huán)泵，水力分壓器的運(yùn)用保證了每個(gè)二次環(huán)路及一次環(huán)路的水泵不會(huì)相互影響。但是在住宅或小型商業(yè)建筑里使用類似的系統(tǒng)在實(shí)際操作中會(huì)有以下缺陷：體積過大：在鍋爐與集分水器之間安裝水力分壓器占據(jù)很大的空間。水力分壓器的隔熱非常困難。不夠美觀：安裝的復(fù)雜程度和隔熱處理使系統(tǒng)外觀較難看，尤其是安裝在居室內(nèi)更不協(xié)溫度過高?；谏鲜鋈秉c(diǎn)，意大利一些公司研發(fā)出了將水力分壓器和集分水器結(jié)合為一體的水力分分水器組合的尺寸。水力分壓型集分水器的左側(cè)為一次/二次系統(tǒng)交匯的區(qū)域，由于它與集分水器的供回水連接口為緊湊型三通的原理，所以在左側(cè)混合艙內(nèi)壓差近乎為零。水力分壓截面面積和每個(gè)接口之間較短的距離保證了每個(gè)二次環(huán)路在分水器部分幾乎沒有壓力水力分壓型集分水器可以安裝在相應(yīng)的箱體內(nèi)嵌墻式安裝，這樣大大減少了安裝空間。水力分壓型集分水器的運(yùn)用為中小型住宅提供了最佳的現(xiàn)代化分區(qū)域多功能供暖方案，一次/二次系統(tǒng)是現(xiàn)代化供暖方式的基礎(chǔ)，通過它才能實(shí)現(xiàn)不同水溫的多種供暖方式在工作時(shí)不會(huì)相互影響，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的獨(dú)立控制，最終達(dá)到供暖的舒適、節(jié)能、自動(dòng)化。水力分壓器、水力分壓型集分水器是實(shí)現(xiàn)一次/二次系統(tǒng)理想的解決方案。二層輻射地板采暖系統(tǒng)二層輻射地板采暖系統(tǒng):運(yùn)用電動(dòng)三通混合溫控中心,帶循環(huán)水泵,水泵由室內(nèi)溫控器或計(jì)時(shí)溫控器控制.首層輻射地板采暖首層輻射地板采暖系統(tǒng):運(yùn)用電動(dòng)三通混合溫控中心,帶循環(huán)水泵,水泵由室內(nèi)溫控器或計(jì)時(shí)溫控器控制.首層及二層散熱器采暖系統(tǒng):散熱器上安裝恒溫控制閥,循環(huán)采用變頻水泵.半地半地下層采暖系統(tǒng):風(fēng)機(jī)盤管及散熱器供暖,散熱器上安裝恒溫控制閥,分機(jī)盤管上帶溫控器.整個(gè)區(qū)域安裝一個(gè)計(jì)時(shí)溫控器控制水泵起停.二層輻射地板采暖系統(tǒng)二層輻射地板采暖系統(tǒng):運(yùn)用氣候補(bǔ)償式溫控中首層輻射地板采暖系統(tǒng)首層輻射地板采暖系統(tǒng):運(yùn)用氣候補(bǔ)償式溫控中制閥,循環(huán)采用變頻水泵.半地下半地下層采暖系統(tǒng):風(fēng)機(jī)盤管及散熱器供暖,散熱器上安裝恒溫控制閥,分機(jī)盤管上帶溫控器.整域