導(dǎo)讀：隨著大家對(duì)系統(tǒng)的重視，越來越多暖通公司在給客戶設(shè)計(jì)采暖系統(tǒng)時(shí)，不再簡單地將壁掛爐和末端連接在一起，而是開始注重系統(tǒng)方案。
在壁掛爐帶地暖的方案中，越來越普遍地用到去耦罐進(jìn)行去耦，或者通過混水系統(tǒng)進(jìn)行隔離。很多朋友認(rèn)為兩者作用類似，并且去耦罐相對(duì)成本更低，因此采用去耦方式的很多，那么這兩者方式究竟有何不同呢？
導(dǎo)讀：隨著大家對(duì)系統(tǒng)的重視，越來越多暖通公司在給客戶設(shè)計(jì)采暖系統(tǒng)時(shí)，不再簡單地將壁掛爐和末端連接在一起，而是開始注重系統(tǒng)方案。 在壁掛爐帶地暖的方案中，越來越普遍地用到去耦罐進(jìn)行去耦，或者通過混水系統(tǒng)進(jìn)行隔離。很多朋友認(rèn)為兩者作用類似，并且去耦罐相對(duì)成本更低，因此采用去耦方式的很多，那么這兩者方式究竟有何不同呢？ ◎名詞解釋：去耦和混水 在解答引言中的問題前，我們先來了解一下去耦和混水是什么。這是兩個(gè)完全不同的概念，兩者作用完全不同，不可相互替代。 去耦的概念是“消除耦合”，對(duì)應(yīng)去耦罐的作用就是解決系統(tǒng)“耦合”造成的問題，而對(duì)應(yīng)的概念就叫耦合。 所謂耦合，是指兩個(gè)事物之間存在相互影響、相互作用的關(guān)系，當(dāng)一個(gè)因素變化時(shí)必然導(dǎo)致另外一個(gè)因素產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的變化。 從定義可以看出，耦合在采暖系統(tǒng)中就是熱源與末端之間的相互影響和作用，當(dāng)這種影響帶來不利的影響時(shí)，可以用去耦的方式解決。 在采暖系統(tǒng)中的耦合關(guān)系并不局限于一種，主要有流量耦合、功率耦合、水溫耦合、壓差耦合等關(guān)系，一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性往往是涉及到這些多種耦合關(guān)系的原因。 耦合關(guān)系對(duì)系統(tǒng)的影響，主要體現(xiàn)在末端與熱源之間需求不匹配的沖突，從而導(dǎo)致壁掛爐等熱源工作失常。 熱源壁掛爐需要的工況： 常規(guī)壁掛爐是一種針對(duì)散熱器高溫度、高溫差、小流量特性而設(shè)計(jì)的采暖設(shè)備，正常情況下其流量特性能夠滿足在15℃～25℃溫差時(shí)輸出額定功率。同時(shí)，由于燃燒系統(tǒng)特性的限制，其最小輸出功率一般在30%以上，如一臺(tái)輸出功率為24kW的壁掛爐，最小輸出功率為7.2kW。 為了及時(shí)將這些熱量帶走避免換熱器出水超溫，壁掛爐都有最低流量限制，低于這個(gè)流量會(huì)出現(xiàn)超溫保護(hù)故障，水流大概在200kg～300kg左右。此外，由于內(nèi)置水泵的功率限制和換熱器管道等阻力的限制，壁掛爐的最大輸出流量也是有限的，比如24kW的壁掛爐通常水流最大在700kg～1000kg左右。 散熱器采暖系統(tǒng)需要的工況： 對(duì)于散熱器來說，由于工作在高溫差、小流量的情況下，水溫越高越好，壁掛爐75℃～85℃的水溫是很合適散熱器的。 通常每臺(tái)散熱器需要的流量只有幾十千克到一百多千克，因此一臺(tái)壁掛爐帶上十來組散熱器是沒有問題的，實(shí)際流量在進(jìn)行系統(tǒng)平衡調(diào)試的時(shí)候會(huì)由溫控閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。 地暖采暖系統(tǒng)需要的工況： 地暖更適合低溫水，一般在35℃～45℃即可，溫差較小，只有5℃～10℃，所以相對(duì)來說，對(duì)流量的要求更大。 對(duì)于地暖來說，常用的“20管道”理論上每根管道流量在180kg左右比較合適，每120m2大概需要1t流量，如果采暖面積更大，則流量也需要更大，甚至?xí)霰趻鞝t的供水能力，導(dǎo)致雖然功率足夠但是地暖采暖依舊不熱。 壁掛爐和末端耦合狀態(tài)下的工況： 由上圖可以看出，壁掛爐的出水通過管道直接供給到末端散熱器。這時(shí)候，由于整個(gè)采暖系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng)，壁掛爐的流量等于末端所有散熱器的總流量之和，如果散熱器部分關(guān)閉或者通過恒溫閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用導(dǎo)致其流量變化，則壁掛爐流量隨著變化。 這樣將導(dǎo)致兩個(gè)問題： 第一，如果末端因?yàn)殚_關(guān)調(diào)節(jié)等原因?qū)е铝髁拷档?，壁掛爐流量將隨之降低，當(dāng)流量低于最低流量后導(dǎo)致壁掛爐不能正常工作，或者雖然能工作但頻繁啟停，運(yùn)行效率大幅度降低。 第二，當(dāng)末端需要的流量大于壁掛爐供給能力時(shí)，壁掛爐無法滿足末端流量需求，會(huì)導(dǎo)致末端散熱器沒有足夠流量而無法正常工作。 從以上分析可以看出，因?yàn)楸趻鞝t和末端具有流量耦合關(guān)系，導(dǎo)致壁掛爐工況受到末端工況變化的影響，可能導(dǎo)致壁掛爐無法正常工作，或者末端受壁掛爐流量影響只能承受較小面積的采暖。 ◎如何解決流量需求不同的矛盾？ 去耦，就是解決這個(gè)問題的。 要解決這個(gè)問題，我們可以在壁掛爐和末端之間設(shè)置一個(gè)去耦罐，二次側(cè)再增加一個(gè)循環(huán)泵，就構(gòu)成二次系統(tǒng)。 去耦罐就是一個(gè)較粗的連通器，在正常過流情況下，一次側(cè)和二次側(cè)兩邊的進(jìn)回水端口壓差都接近于零，于是壁掛爐和去耦罐形成一個(gè)一次水流循環(huán)系統(tǒng)，去耦罐和末端形成二次水流循環(huán)系統(tǒng)。這樣一來，壁掛爐的水流經(jīng)過去耦罐直接回到回水中，其流量不受二次側(cè)流量需求和變化的影響。同樣，二次側(cè)需要的流量由獨(dú)立的水泵驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過去耦罐后直接構(gòu)成循環(huán)，這也和一次側(cè)流量沒有關(guān)系，兩者互不影響，也就是將相互影響的耦合關(guān)系消除了，故稱之為去耦。 當(dāng)壁掛爐采暖系統(tǒng)中采用去耦罐后，可以解決兩者對(duì)水流需求不同的矛盾，帶來的好處是無論末端流量大或者小，壁掛爐不會(huì)出現(xiàn)“供血”不足或者由于流量過小熄火罷工。也正是這個(gè)好處，讓去耦罐在壁掛爐采暖中得以大放光彩，甚至成了“萬能靈藥”，好像只要在壁掛爐采暖中加上一個(gè)去耦罐，就是在給客戶做系統(tǒng)了。 需要明確的是，工況的匹配不僅僅只有流量問題，還有溫度耦合造成的問題以及功率失衡造成的問題沒有解決。 對(duì)于溫度問題，很多人表示壁掛爐可以設(shè)定水溫35℃～85℃，因此可以直接將水溫設(shè)定到低溫區(qū)域即可，然而事實(shí)上，對(duì)于普通壁掛爐來說并不合適長期低溫運(yùn)行。 因?yàn)榛厮疁囟鹊陀?5℃的時(shí)候?qū)?huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器表面結(jié)露，產(chǎn)生冷凝水，從而腐蝕換熱器和燃燒器，這種情況造成壁掛爐損壞和壽命降低的案例很多，因此常規(guī)壁掛爐對(duì)于水溫的要求是高溫供水，并且回水溫度不要低于55℃是最好的。 還有朋友認(rèn)為，對(duì)于地暖末端來說，采暖面積大的時(shí)候可以通過在去耦罐后面增加一個(gè)更大的水泵，讓流量增加，并且當(dāng)二次流量比較大的時(shí)候，回水將與進(jìn)水混水，從而具有混水降溫的作用，這樣也可以解決壁掛爐水溫高而地暖需要水溫低的問題。 這個(gè)說法沒錯(cuò)，但是不夠全面。 如果二次流量一直大于一次流量，那么確實(shí)可以通過混水方式降低二次供水溫度，但問題在于這種水溫是不可控的。 二次水溫隨著一次水溫和二次回水溫度及二次流量而改變，當(dāng)二次流量小于一次流量時(shí)，一次供水的高溫直接進(jìn)入地暖管道，造成地暖超溫帶來安全隱患，因此去耦罐雖然在某種特定情況下可以混水降溫，但是并不能被當(dāng)作混水降溫裝置來解決水溫不匹配的問題。 另外還有一個(gè)問題是，壁掛爐的最小功率很可能大于末端散熱量，因此壁掛爐實(shí)際工作時(shí)必然是在間斷啟停狀態(tài)下的。 這意味著壁掛爐本身供水溫度是不穩(wěn)定的，這種不穩(wěn)定的水溫也會(huì)同步傳遞到二次側(cè)，導(dǎo)致二次水溫上下波動(dòng)，以致于管道和分水器、連接件等頻繁熱脹冷縮，最終帶來漏水隱患。 從上面的分析可以看出，在壁掛爐和地暖之間加上去耦罐并不能解決兩者之間關(guān)于溫度和負(fù)荷的矛盾。也就是說，去耦罐只能對(duì)流量矛盾去耦脫敏，卻無法對(duì)水溫和負(fù)荷問題去耦脫敏，并不是一個(gè)合理的解決之道。 ◎簡單采用混水裝置所帶來的問題 說完了去耦罐，再說說混水裝置。 混水裝置是一種通過將二次相對(duì)較低溫度的回水與一次高溫進(jìn)水進(jìn)行混合，從而獲得需要的二次供水溫度的裝置，其核心作用是對(duì)“水溫”進(jìn)行去耦脫敏，讓壁掛爐可以在高溫狀態(tài)工作，地暖在適合的低溫狀態(tài)工作。 那么，是否在壁掛爐和地暖之間安裝一個(gè)混水裝置就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)合理呢？ 上圖是一個(gè)實(shí)測的運(yùn)行狀態(tài)圖，25分鐘之前是安裝普通三通混水裝置，從圖中可以看到，加裝混水裝置之后可以設(shè)定二次水溫，但壁掛爐工作狀態(tài)不穩(wěn)定，一次回水溫度低的時(shí)候周在40℃左右；25分鐘之后將混水設(shè)置在壁掛爐混水模式下，系統(tǒng)工作很穩(wěn)定，壁掛爐在均勻的啟停工作，高溫供水回水的溫度也相對(duì)較高，而地暖的供回水溫度都較低，同時(shí)滿足兩者對(duì)水溫的需求。 但是如果簡單的采用這種方式也會(huì)帶來兩個(gè)嚴(yán)重問題： 第一，通過混水裝置供應(yīng)地暖時(shí)，如果地暖需要的散熱量較小，混水只從壁掛爐索取少量的高溫水即可滿足對(duì)功率的需求，則必然導(dǎo)致壁掛爐流量更低，造成壁掛爐的工作異常，上圖中的前面部分狀態(tài)就是這樣的。 第二，采用混水裝置之后，地暖回水直接進(jìn)入壁掛爐中，而由于地暖回水溫度較低，一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于55℃的結(jié)露點(diǎn)，因此壁掛爐必然工作在高溫輸出供水、低溫回水的狀態(tài)，并不能滿足壁掛爐對(duì)回水溫度的需求。 ◎如何同時(shí)解決上述問題？ 當(dāng)然，現(xiàn)在已經(jīng)有人采用在去耦罐之后加混水裝置的方式，同時(shí)解決流量去耦和溫度去耦的問題。這種方式是可行的，一部分高溫水將通過去耦罐回到壁掛爐，與混水裝置的低溫回水混合，從而提高了壁掛爐回水溫度，滿足壁掛爐對(duì)水溫的需求。 不過這種方案的問題在于成本較高。 另外一種方式就是采用壁掛爐專用的混水裝置，壁掛爐出水在滿足混水裝置需求的同時(shí)，有控制地讓一部分高溫水直接進(jìn)入回水，從而提高壁掛爐回水溫度，實(shí)現(xiàn)解決上述問題的目的。 上面這個(gè)方案中還有一個(gè)問題沒有得到解決，那就是功率匹配問題。 如果想要真正地解決功率的匹配問題，最好的方式是增加一個(gè)蓄能水箱，將水溫作為壁掛爐的負(fù)荷，同時(shí)水箱也是末端的熱源，這樣一來，末端需要多少熱量從水箱中取得即可，壁掛爐工作的時(shí)候可以穩(wěn)定工作。 但是這也會(huì)帶來一個(gè)問題，就是很多情況下用戶家里沒有充足的地方去安裝水箱，或者是用戶不愿意掏錢買水箱。不過對(duì)地暖來說，可以利用地暖本身的蓄熱能力進(jìn)行緩沖，使那些暫時(shí)用不了的熱量存儲(chǔ)在蓄熱層中。從這個(gè)角度來說，濕式地暖更容易做得比較穩(wěn)定、節(jié)能。 對(duì)于散熱器來說，選擇容水量更大的散熱器，會(huì)減少壁掛爐的頻繁啟停，也是有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能的。 總結(jié)： 去耦罐的方式雖然應(yīng)用很多，但對(duì)于普通地暖來說也不是“萬能靈藥”，相對(duì)而言從壁掛爐專用混水裝置能夠同時(shí)解決水流去耦和溫度去耦的問題，個(gè)人更為推薦。 http://www.supervms.com/
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