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第26期 | 散热器系统的平衡与调试


来源:微信交流会 | 第26期

作者:王煦茂

编辑:木又寸(ID:54474323)

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上一期

第25期 | 散热器末端系统的设计、选型与安装

(点击查看↑)


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本期嘉宾


  • 1994年,毕业于南华大学供热通风与空气调节专业。

  • 1994~2002年,在核工业第二研究设计院担任暖通空调设计师及专业负责人。

  • 2002至今,服务于芬兰瑞特格ICC集团,瑞特格(中国)有限公司,任中国区销售总监一职。


2

瑞特格简介


瑞特格集团是一家芬兰的家族性跨国公司,距今已有240多年的商业史。集团目前主要业务集中在供暖领域(包括热水和电气采暖,地板采暖以及室内气候舒适调节等)、船运和矿业。2014年底,集团拥有4000名员工,年产值为9亿欧元。

瑞特格室内气候舒适集团(Rettig ICC)是欧洲散热设备行业最大的企业,欧洲领先的散热器和系统的供应商集团在全球11个国家的18家生产厂。作为欧洲最大的散热器制造商生产的散热产品品种齐全,包括钢制板式散热器、柱型散热器(激光焊接制造)、毛巾杆散热器、电气散热器、新风散热器、地板采暖管道、分集水器、温控阀、平衡阀等等。

瑞特格ICC集团每年生产和销售的各类散热器达1000多万件欧洲排行第一。旗下品牌众多,目前进入中国的品牌有玻玛PurmoV&N,迪诺DiaNormRadson UKMMA


3


散热器系统

平衡与调试


—— 王煦茂


目录

1、 分户采暖如何解决水力平衡

2、 散热器的流量计算

3、 章鱼式系统的水力平衡

4、 双管异程式系统

5、 调试与运行


一、 户式采暖如何解决水力平衡

散热器系统有水力平衡问题吗?当然有,跟地板采暖一样,水力不平衡,有可能导致某些房间的散热器不热。在集中供暖系统中,由于水力不平衡导致的散热器不热的现象时有发生。壁挂炉系统中水力平衡比集中供暖简单得多,而且散热器的水力平衡也不需要特别精确。我们只要记住以下五点,就能很好解决散热器系统的水力平衡问题:


1、最简单的方式是选择CV型散热器-内置带预设定功能的恒温控制阀。


2、如果使用普通散热器,则优先选择带预设定功能的恒温控制阀。调研发现很多商家常常为了经济利益忘了这个神器,导致最终在调试上费很大的劲,耽误时间和精力。目前市场也出现带流量限制的恒温阀,值得关注。


3、如果恒温阀没有预设定功能,则可以使用回水锁闭阀来调节系统平衡。


4、应该使用压差旁通阀或压差控制器。带有恒温控制阀的散热器双管系统多数是变流量系统,需要在供回水主管加压差旁通阀或压差控制器恒定系统的压差。对于别墅项目,有条件的最好在各楼层分支处设置静态平衡阀。平衡阀的设计和调试很专业,需要咨询平衡阀专业厂家,否则作用甚微。


5、最重要的是不要把系统设计得过于复杂。简单有效!




二、散热器的流量计算


在散热器选型时,我们都熟悉了散热量的计算公式,也会配置散热器的负荷。然后人们常常忘记:任何一个散热器散热量负荷值都会对应一个不同的流量。在中国设计院的设计师都常常忽略这个重要的参数。


例1:

22-600-1000,散热量公式为Q=12.688 ΔT 1.267。在80/60/20℃时的散热量为1803w,那么在这种情况下,流量是多少呢?很简单 流量=0.86*1803/(80-60)=77.66L/h。也就是说我们必须跟散热器供77.66L/h的循环水,才能达到设计的热负荷值。


如果工况变化了呢?比如70/55/20℃时的散热量为1467w,那么在这种情况下,流量是多少呢?流量=0.86*1467/(70-55)=84.1L/h。


看看:同样一组散热器,在不同的工况下需要的循环水量是不一样的。


那么对于同一种工况,不同尺寸的散热器当然需要的流量也不同,比如22-600-1600需要的循环流量是22-600-800的两倍。


假设 你给不同型号散热器同样流量的水会怎样?就像给周仁智(饭量大)和小郦(饭量小同样量的饭,能行吗?小郦撑着了,周仁智吃不饱。所以必须要做平衡调试。


以下是一个假定的案例:

可以看到一个系统里单组散热器最大的设计流量是108L/h,最小为31L/h,如果不调试,那么有些散热器有可能不热。




我在上一讲的时候提到,在壁挂炉系统设计散热器,我们推荐两种系统:1.章鱼式系统;2.双管异程式系统。


三、章鱼式系统的水力平衡


我在前面提到过,章鱼式系统基本不会出现因为水力不平衡而导致散热器不热。为什么呢?


我用一张图片告诉大家原因:




从这张图我们可以看到:

1) 当散热器流量达到设计流量200%的时候,散热器会过热大约10%,也就是说小周多吃了一倍,可干活只多干了10%。


2) 当流量低于设计流量50%的时候,散热器的散热量还能到达设计散热量的80%。小郦只吃了一半,可也能干80%的工作呢。


所以我们只要控制每组散热器的流量在50%~200%的设计流量区间,散热量就基本会在80%~110%之间。


而我们一般来说,壁挂炉本身就是大马拉小车。而且壁挂炉系统中散热器型号本身就设计偏大的。这么大的一个流量调节区间,基本不会失误。因为如果不调节Kv值的话,章鱼式系统每一个支路的流量可以认为几乎一样。就像刘总永远给他们的饭是富余的,不愁他们不出力了。


3)章鱼式系统,如果散热器都配恒温控制阀,恒温阀最大开度时,Kv值大约0.7(预设定Kv值可以从0.17到0.7)。只要从分水器到每组散热器的管道长度差别不是特别大(散热器系统管道流量比较小,比摩阻也比较小,大约30~120Pa/m),可以假定每一支路的水流量几乎一样。


平均分配流量,吃大锅饭,而且饭富余,大家说怎么样?这是共产主义啊!!绿羽团队人人都出力,当然每组散热器都热啊。


举个栗子:


我们拿一个140平米建筑面积,采暖面积110平米的,3房2厅的公寓做例子。当我们选择24Kw的炉子,额定流量为1000L/h,供回水设计温度80/60度。房间温度20度。




大家看看吃大锅饭的好处——每组散热器都热。


但从专业角度看,我们原来设计的80/60的工况,很多散热器最后不是在这样的温差下工作了,有的80/62有的80/74。虽然小温差工作没有问题。但在冬季绝大多数的部分负荷工况时,调节性能将大打折扣,导致最终室温波动厉害和不节能。所以最好我们用调节Kv值的方法,调整阀门的预设定,把每组散热器的流量调到设计的流量,比较节能一些。


目前从欧洲进口的带内置阀芯的散热器,多数出厂前就按照散热器型号的大小,把Kv值调好了。


对于壁挂炉系统用章鱼式:


1) 由于目前市面上壁挂炉选型主要满足生活热水使用,其供暖的流量基本远大于房间供暖设计所需流量,而且流量几乎平均分配给不同散热器,所有散热器几乎同时热,非常容易满足客户需求。


2) 但从专业的角度看,平均分配流量将导致小的散热器过热严重,而且进出口水温差太小,不利于部分负荷使用时的调节。应该根据散热器的大小预设定恒温控制阀的Kv值,以保证每组散热器的进出口水温基本接近设计值。


说完了大锅饭,我们来看看另一种形式:社会主义初级阶段。



四、双管异程式系统


我把双管异程式系统叫做社会主义初级阶段,是因为我们要发展,也要本着节约的目的。离中央(壁挂炉)近的,往往能吃比较多。


双管并联异程式系统的水力平衡要比章鱼式复杂,但由于明管系统基本都是双管并联异程式系统,所以我们必须掌握其内容。社会主义初级阶段不调配的话,资源就会严重不平衡。


暗管


1) 如果系统的散热器数量小于等于7组,那么可以用一个环路。

2) 如果系统的散热器数量大于7组,则最好变为两个或多个环路。


明管


1) 如果系统的散热器数量小于等于5组,那么可以用一个环路。

2) 如果系统的散热器数量大于5组,则最好变为两个环路。


这样设计的目的是为了:


1) 最大程度缩小主管道的管径。

2) 减低散热器间的不平衡率。


我们以一个极端例子,双管异程系统散热器水力平衡(三室两厅两卫)8组散热器(我们前面建议最多7组),举例:



大家可以看到:


1) 双管并联系统,流量会越来越小;

2) 如果不调节散热器温控阀的Kv值,且要满足最后一组散热器的流量的话,第一组的流量必须达到设计流量的300%;整个系统流量必须达到设计流量的187%;这一切仅仅是为了满足最后一组的流量;

3) 系统总流量为1130, 总压损38Kpa。对24Kw壁挂炉而言,非常紧张;

4) 所以我们建议7组以上的,分两个环路。


但散热器温控阀芯Kv值预设定就会改变这一切。对于前面几组散热器,我们可以把Kv值调小,增大其末端的阻力,则系统就更合理了。对于24Kw的炉子而言,轻松让每组散热器都热。




双管并联异程式系统的水力平衡:


1. 双管异程式系统每个环路带的散热器不要太多(暗管最好不超过7组,明管不要超过5组);

2. 如果超过以上的数量,最好分成两个或多个支路;

3. 把大型号的散热器(比如客餐厅)尽可能放在管路系统的前端,卫生间散热器最好放在最后一组;

4. 离壁挂炉越近的散热器,型号越小的散热器,恒温阀的Kv值调的越小;

5. 不过,由于壁挂炉系统对于目前绝大多数的用户来说,是大马拉小车。7组以内的几乎不会影响散热器效果。实际工程中,散热器恒温阀的Kv值不用精确调节,恒温阀往往有6个刻度,每个刻度对应一个Kv值,请参考温控阀厂家的数据。


瑞特格玻玛散热器CV型带有内置的温控阀,其Kv值如下:

刻度1 KV=0.04

刻度2 KV=0.13

刻度3 KV=0.27

刻度4 KV=0.42

度5 KV=0.56

刻度6 KV=0.7


我们一般使用刻度2~6。目前瑞特格 CV产品出厂前就把Kv值调好了。


顶部不同的颜色代表不同的Kv值。



比如CV22-600-1000的Kv值出厂前设为4刻度,Kv=0.42。



五、调试与运行


1. 明装系统在安装完成以后,需要试压,检查渗漏。一般建议试验压力不小于0.3Mpa,1h的压降不大于0.05 Mpa为合格,且各处不渗不漏。


2. 试压完成后,我们需要清洗1~2次系统,防止系统存在有施工过程留下的杂质。第一次清洗的时候应该将系统中最低的一组散热器的丝堵打开,或者把卫生间的卫浴散热器底部阀门接口出打开,冲洗系统,直至水不浑浊。


当然为了安全起见,用卫生间的卫浴散热器底部泄水比较好。冲洗完成后,将系统密闭,注满水,开启壁挂炉至高温运行几分钟,再冲洗一次。系统冲洗调试期间,温控阀温包是不安装的!切记!


3. 冲洗试压完成后,将系统密闭,并注满水至表压1.5公斤,打开壁挂炉高温运转,对系统进行排气。散热器的排气可以使用排气钥匙。直至系统中基本没用空气。


4. 将系统停止运行,开始做平衡调节,可以使用预设定温控阀,或调节回水锁闭阀来调节平衡。工程实践中我们不用精确计算,如下规律:


4.1 出厂已经设定了KV值的散热器就不用大动作调节了,连接上系统就基本可以使用。


4.2对于外置的温控阀,理论上KV值可以通过计算的流量和压差求得,然后对照厂家的表格调节相应的刻度。但实际工程不用这么麻烦,只需要按照下表进行:


22-600-600以下的,预设定刻度3,不建议调更小的刻度,因为有可能有噪声。Kv值大约在0.27。


22-600-800,1000,1200的,预设定刻度4 , Kv值大约在0.42(如果挨着壁挂炉很近的第一组散热器可以刻度为3)


22-600-1400,1600,预设定刻度5,KV值大约在0.56(如果挨着壁挂炉很近的第一组散热器可以刻度调为4)


22-600-1800以上,预设定刻度6,KV值大约在0.7(始终全开)有的厂家用KV值钥匙。有的厂家直接可以用手动调节。


4.3 对于调节回水锁闭阀,也可以按照压差和散热器的流量,算出Kv值。实际工程也根据经验调就可以。

回水锁闭阀调节比较粗略,但也有效果。


4.4 对于有流量设定、并保持动态平衡的阀门,调试更方便一些了,直接设定流量。


5. 压差旁通阀或压差控制器一定要设置,在散热器数量少的时候,系统的压力容易比较高,造成第一、二组调试困难产生噪声。压差旁通阀的旁通压差可以设置在25KPa左右。


6. 平衡调试完以后,就可以正常使用系统了。


7. 一定记住,带温控阀的散热器系统是变流量的运行过程。

这就是所谓的“量”调节。


8. 整个冬季来看,我们需要根据室外气候情况设置不同的供水温度,壁挂炉的气候补偿是需要的。这就是所谓的“质”调节。


“质”“量”调节对散热器供暖系统的舒适与节能非常重要。


到现在为止,我的讲座就全部结束了!今天的内容有点枯燥乏味,请大家谅解!再次感谢大家的耐心,感谢绿羽团队!


4


上期问题解答


1
散热片的压损和流量是什么关系,之间怎么计算的?



一般用两种方法计算,见上图。我个人推荐用第一种方法Kv值的方式。22的钢板散热器的Kv值为2.5,假定我们流量G是80L/h, 则散热片本身的压损为:


计算得到为0.1Kpa,查图也可以得到。



2
北方供暖的选型


工程的话需要专业计算。如果是零售,北方供暖按照80~100w/m2进行选型即可。



3
双管同程问题


双管同程在北方的供暖工程实践中出了很多问题。特别是中间一组不热的现象发生频繁。主要原因是由于设备选型中循环泵的流量和扬程超过太多,本来应该小流量大温差的系统变成了大流量小温差系统。解决方案就是改成异程。

这有一篇论文推荐给大家,《分双管同程式采暖系统中的“滞流区”问题》。文章获取地址:http://pan.baidu.com/s/1mg6cqQ8(长按复制)



4
供回水温差


对流散热器测试供回水温差为12.5度是指纯对流散热器(100%对流)。钢制板式散热器属于辐射散热器类,按照25度的温差测试散热量。钢制板式散热器可以大温差小流量运行。只有铜管铝串片和钢制翅片管产品对于流量有特别的要求,需要流速高。板式散热器不需要。

纯对流散热器要求大流量小温差,是因为:对流散热器的散热量会有流速衰减效应,当管内流量小、流速低时,会形成层流,热量就很难散发出来,导致散热量衰减,必须保持管道内部紊流!板式散热器不属于对流散热器,所以不需要大流量,相反小流量使用时的节能效果更好。欧洲测试统一使用75/65的原因是照顾对流器,让辐射器和对流器的测试参数保持一致。国内把它们分开了。欧洲最多的是板式散热器,归到辐射散热器(radiator)。



5
扬程


壁挂炉外串联泵一般只能增加扬程,增加的流量很少。当系统为7组暖气片以上时,建议分成两个或多个回路。外置串联泵的方式会带来很多干扰,不提倡使用。对于别墅等大户型项目,可以有不同的解决方案,比如用两次水系统或者再循环泵。




6
关于阻氧管道


非阻氧管可能导致的问题很多,包括氧腐蚀、微生物腐蚀等等,对寿命的影响很大,常常5年左右就容易出问题。PPR铝塑管安装并不美观,在经验不丰富的初期是可以使用的,但专业的公司一定用铝塑管或铜管来完成安装。热熔技术在国外属于DIY技术,只有个人自己动手才使用,专业暖通公司很少使用。



7
重力循环


重力循环又叫热对流循环,是由于供水回水的温度不同,存在密度差,如果此时存在高差,就会产生驱动压差,就会有自发的重力循环。公式为:


简化公式为:


6.6*h*ΔT

h : 高差

ΔT:供回水温差


当高度差在15m,温降为20K,增加的压差为1980Pa,影响非常大。比如我们地暖常用的3d罐,就是利用了温差环流效应,见图:




5

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