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「供暖系統漫談」冷凝壁挂爐與常規壁挂爐的區别及應用(三)

時間:2019-07-16    來源:博容節能    閱讀數:次

 
所謂系統是指工況的合理匹配,從而讓熱源和末端都能在适宜的工況下發揮最佳性能,因此探讨應用問題首先要根據各自工況特性進行分析。
 
常規壁挂爐的工況特性:适合70℃~80℃的高溫水輸出,回水溫度高于55℃;供回水溫差在15℃~25℃;24kW的壁挂爐循環流量700kg~1000kg,最小穩定工作流量300kg以上;最小輸出功率7kW~9kW左右。
 
 
常規壁挂爐與散熱器末端的匹配
 
常規壁挂爐基于以上幾點特點,特别适合應用于散熱器采暖系統,因為兩者工況匹配性較好,可以直連工作。
 
一台常規24kW壁挂爐在水力平衡狀态較好的情況下,可以直連10~15組散熱器,滿足200m2~300m2的采暖面積需求。
 
在設計相關方案時需注意以下幾個方面問題:
 
(1)常規壁挂爐直連散熱器,可以采用雙管異程并聯或者章魚式連接方式。當用于雙管異程并聯時,要特别注意各組散熱器的水力平衡問題,推薦采用虎牢關溫控閥等具有流量調節特性的手動閥,如此更容易實現系統平衡;當使用章魚式連接時,同樣推薦采用流量調節閥,用于平衡不同房間、不同散熱器對散熱量和流量需求的不同,水力平衡是做好散熱器系統的基礎。
 
 
(2)推薦設定壁挂爐的出水溫度為75℃~80℃,通過調整流量閥回水溫度保持在55℃~60℃,散熱器表面的平均水溫70℃左右,可以讓散熱器散發出更多的熱量,同時也避免了回水溫度過低造成換熱器的結露現象。
 
(3)壁挂爐直帶散熱器不建議配置散熱器恒溫閥,因為恒溫閥流量的調節比較容易導緻流量大幅度變化,甚至低于壁挂爐最低穩定工作流量,反而造成工作異常;恒溫閥系統适合采用二次系統的散熱器,一般在國内使用較少。
 
(4)從節能和系統穩定角度推薦手動比例調節閥調整好後,配置一個無線溫控器,當房間溫度達到設定後關閉壁挂爐,在避免室溫過高造成不适與能耗增加之餘,由于室溫變化速度較慢,相較于根據回水溫度啟停的方式,能大幅度降低壁挂爐的啟停頻率,進一步提高壁挂爐效率。
 
(5)溫控閥不推薦選擇回水平衡的方式,因為回水調節用戶不便于操作。當用戶隻開啟部分房間采暖時,由于回水流量限制,很容易出現流量過低,壁挂爐頻繁啟停的情況。采用虎牢關這種通過進水閥調節流量平衡的方式,當開啟房間數量少的時候,用戶全開進水閥,從而保證壁挂爐最小流量,提高系統穩定性和效率。
 
(6)由于常規壁挂爐最小功率較大,要盡可能地避免末端隻開啟一個房間的情況。因為即使通過溫控閥保證了最小流量滿足要求,壁挂爐也會比較頻繁的啟停導緻能耗增加。建議用戶即使晚上隻有一個房間采暖,也保持兩個房間以上開啟,增加壁挂爐工作的穩定性。
 
(7)如果有條件,推薦增加并聯蓄能水箱,通過二次泵的方式為散熱器供熱,則可以在二次側采用散熱器恒溫閥等控制方式。
 
 
(8)采用章魚式連接方式直連也不推薦設置分室溫控系統,道理同上,可以另外配置一個無線溫控器進行室溫控制。
 
常規壁挂爐與地暖末端的匹配
 
從采暖功率上來說,一台24kW的壁挂爐帶300m2地暖都是足夠的,但事實上,在使用過程中,大家發現其帶100多平方米就已經很吃力了,這是因為地暖需要的流量大,100m2大概需要1t流量,
 
而壁挂爐無法滿足更大面積采暖的流量需求,所以無法帶動更大的地暖面積。
 
有的朋友說,當地暖采暖面積較小的時候,可以直連壁挂爐。比如實鋪面積隻有幾十平方米,用壁挂爐是可以将其帶熱的,但這裡能“熱起來”和“合理的采暖系統”是兩個不同的概念。
 
與此同時,實際問題還不僅僅涉及到流量,常規壁挂爐供回水溫度的需求也與地暖不符:地暖要求低溫供水、低溫回水的低溫差大流量工作特性,對于家用地暖來說一般進水溫度在35℃~45
 
℃就能提供足夠的熱量,這種情況下回水溫度可能隻有30℃~40℃,低溫水遠遠低于煙氣中的露點溫度,很容易導緻換熱器表面結露腐蝕,甚至影響到壁挂爐的安全性和使用壽命。
 
因此,任何情況下都不推薦采用常規壁挂爐直連地暖的方式,而需要在兩者之間增加一個工況轉換設備,最常用的就是混水裝置。
 
 
裝上混水裝置就行麼?
 
 

 
如上圖所示,圖中采用的是常見的三通混水裝置,經過混水裝置之後,能夠将常規壁挂爐所提供的70℃~80℃的高溫水,降低到40℃甚至更低後送入地暖,地暖回水溫度大概30℃~35℃。
 
這時候問題就來了,裝了混水裝置後,好像并沒有解決回水溫度過低的問題,換熱器還是會結露,這個問題怎麼解決呢?
 
誠然,如上面這種簡單安裝混水裝置的方式,确實不一定能夠解決問題,甚至可能制造出更多的問題,除了回水溫度過低之外,還有一次流量問題和工況波動問題。
 
大家都知道混水裝置具有流量轉換作用,可以将高溫差的一次流量,轉換成低溫差的二次流量。這個轉換過程中,二次流量可能放大好幾倍,或者換種說法,可能讓一次流量降低好幾倍。
 
比如對于一個100m2的采暖面積來說,正常循環流量在1t左右,一次進水溫度80℃,混水溫度35℃,回水溫度30℃,則一次溫差50℃,二次溫差5℃,一次流量隻有二次流量的十分之一,就是
 
100kg,這種情況甚至會導緻壁挂爐根本無法正常工作,且增加耗氣量與售後、降低客戶滿意度。
 
因此,絕不是簡單地加上混水裝置就能解決問題,這也是如今很多朋友越來越不願意用或不敢用混水裝置的原因。
 
怎樣正确的應用混水裝置呢?
 
首先,壁挂爐帶地暖需要的混水裝置是有特殊要求的,并不是任何混水裝置都能滿足。搭配合适的混水裝置能夠實現理想的工況轉換,否則可能适得其反。
 
 


 
 
上圖中的混水裝置裝上後,壁挂爐工作異常,啟動後工作一段時間出現超溫故障,手動啟動後重複出現同樣情況,因此如果壁挂爐配這種混水裝置将導緻無法正常工作。
 


 
 
上圖是常規壁挂爐配合壁挂爐專用混水裝置的工況測試圖,從圖中可以看出,壁挂爐的出水溫度在70℃~80℃之間波動,混水溫度45℃左右,回水溫度50℃~63℃之間波動,一次流量500kg,二次流量1000kg,這是符合相關需求的。
 
壁挂爐選擇混水需要具備以下幾個特性:
 
(1)需要混水裝置的控制性能穩定可靠,具體表現為混水溫度穩定,一次流量穩定。
 
(2)需要保障一次流量最小值不低于壁挂爐需要的最小流量。
 
(3)要以措施有效提高一次回水溫度到55℃以上,避免壁挂爐出現結露現象。
 
(4)二次流量要達到1000kg以上,滿足實鋪120m2或者說8路分水器的用水需求。
 
在市場上選擇産品的建議:
 
(1)兩通混水或者直接的三通混水不能用。
 
(2)四通混水可以選擇,但是最好對控制性能有所了解。
 
(3)電動球閥的混水裝置很難穩定精确控制,不推薦使用。由于對其他品牌産品不太了解,推薦選擇博容BH660壁挂爐專用混水,可以良好配套。
 
另外,建議配置無線溫控器控制實現定時、定溫控制,不推薦分室溫控裝置,除非其配置有緩沖蓄能水箱。
 
如果地暖面積較大,比如客戶是三層别墅,每層100m2,建議每層配置一台壁挂爐專用混水裝置和一台無線溫控器,無線溫控器控制本層混水裝置的水泵,并通過中央控制器聯動壁挂爐,任何一層需要采暖的時候給水泵供電即可,當所有樓層都不需要采暖時聯動關閉壁挂爐。
 
 
 
冷凝爐應用方案
 
大氣式冷凝爐和全預混冷凝爐最大的區别在于最低負荷不同。大氣式最低功率和常規壁挂爐相似約額定功率的30%~40%,而全預混最小功率可以做到額定功率的10%~15%,這是兩者應用中需要注意的不同。
 
1、冷凝爐與散熱器的結合方案
 
要想讓冷凝爐産生冷凝達到最高的能效,最重要的是保證回水溫度在露點溫度55℃之下,通常維持在50℃甚至45℃會更好;而散熱器需要足夠高的平均水溫才能夠有較好的散熱量,因此供水
 
溫度需要設置高一些,建議進水溫度設置在70℃~80℃,通過調整流量閥控制回水溫度在45℃~50℃,這樣平均水溫能達到60℃左右,起到較好的散熱效果,也能保證冷凝的産生。
 
但是大家在配置散熱器的時候需要注意,與常規壁挂爐平均水溫70℃相比,當室溫都是20℃時,同樣配置的冷凝爐散熱器散熱量比常規壁挂爐要低20%~30%,要在選擇散熱器時适當增大配置。
 
需要注意的是,冷凝爐對流量平衡調節的要求更高,最好能将各組散熱器的回水溫度調整的比較均衡一緻,需要用到比例流量調節的溫控閥。
 
對于大氣式冷凝爐來說,由于最小功率較高,在調節進回水溫差的同時要注意保證系統總流量滿足壁挂爐需求,不能出現流量過低的頻繁啟停問題。
 
另外對于大氣式冷凝爐要注意,雖然煙氣回收部分需要冷凝,回水溫度要低于55℃,但這塊換熱後進入換熱器部分的水溫要高于凝結溫度,否則仍然會在某種程度上損壞換熱器,這就決定了回水溫度不宜太低,推薦45℃~50℃左右。
 
對于全預混冷凝爐來說,其最低功率較低,可以維持較低的流量滿足最小流量要求,但也要注意兩者平衡。同時,全預混冷凝爐輸出功率低的時候效率更高,因此要盡可能保持穩定的低功率的工作狀态,更有利于系統效率的提高。
 
因為冷凝爐對供回水溫差方面要求更高,因此不建議直帶散熱器的系統選擇散熱器恒溫閥,同樣推薦流量調節溫控閥加無線溫控器的方式,而對于南方間歇性供暖的客戶來說,選擇帶有互聯網遠程控制功能的溫控器更加方便。
 
當然,如果客戶有條件設置蓄能水箱,無論是分室溫控還是恒溫閥都會是很好的選擇,能夠有效提高舒适性和節能性。
 
2、冷凝爐與地暖結合方案
 
首先說說流量問題,無論是冷凝爐還是常規壁挂爐,其水泵循環動力相差不大,因此冷凝爐流量滿足散熱器正常工作沒問題,但是如果直接用于地暖同樣存在采暖面積大的時候流量不足的問題,原因參考常規壁挂爐部分。
 
那麼如果地暖采暖面積不大,比如隻有幾十平方米是否可以直連呢?除了流量問題冷凝爐和地暖好像天生一對:地暖需要低溫水,冷凝爐正好也需要低溫回水。
 
但是還不能這樣簡單認為。分開來講,如果冷凝爐是全預混式壁挂爐,由于全預混的工作特性,很适合低溫供水低溫回水低負荷運行的工況,直接帶地暖隻要流量能滿足需求沒有什麼問題,大可直接調整到供水35℃回水30℃的工況,皆大歡喜,因此對于全預混冷凝爐來帶100m2以下地暖可以簡單粗暴地直連運行沒毛病。
 

 
如果希望冷凝爐帶更大的面積,如24kW的冷凝爐帶300m2地暖,流量肯定不能滿足要求,還是推薦前面的方案,每層地暖配置一套分水器與混水裝置進行流量轉換;但要注意這種情況下要将冷凝爐出水溫度适當設高,根據情況在60℃~75℃較好,同時全預混冷凝爐可以直接采用低溫回水,回水溫度可以較低。
 
大氣式冷凝爐直帶地暖要考慮的問題還是比較多的,并不是簡單的設置低溫水就行:首先考慮到經過煙氣回收後的回水不能低于55℃的冷凝溫度,因此混水後的回水溫度要有适當控制,推薦在40℃~50℃;因此如果直帶面積小于100m2地暖需要供水溫度設置較高,比如50℃~55℃,實際這個水溫會讓室内溫度過高,因此必須配置一個溫控器進行室溫控制。采暖面積較大需要配置混水時,也需要注意這個特點,不要讓回水溫度過低。
 

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