供熱行業,我們聽的最多的一個詞,就是溫度,供水溫度、回水溫度、室內溫度、平均溫度、采暖溫度等等,供熱行業的工作,跟溫度緊密聯系,今天讓我們來了解一下供熱系統中的一次網和二次網。
供熱系統中熱量的輸送
一次網
為了保證熱量長距離輸送效果會保持一種高溫高壓的工作狀態,用戶室內的采暖系統無法承受這種高溫高壓的工作參數,而且高的水溫更易引發燙傷等傷害事故,存在很大的安全隱患,所以供熱用一次網水不可直接供給用戶。
二次網
直接為用戶室內提供所需熱量,溫度、壓力較一次網低,是用戶室內系統可承受的工作參數。
一次網:
我們知道一次管網設計溫度為130/70℃,意思就是供水設計溫度130℃,回水設計溫度70℃,那為何很多熱力公司都不敢高溫運行,甚至有的超過100℃都不可以呢?實際上這不是熱力公司為了節約成本不愿意升高溫度,而是因為熱力公司害怕一次網供水溫度過高會出現很多問題。
(1)在最初升溫系統運行時管網熱水溫度每升溫到40℃以上后,小時的升溫不超過1~2℃;
(2)第一個供暖期的末期即3~4月停暖前,將管網升溫至設計溫度,就好像新車磨合一樣,使得鋼管拉伸一次,補償器也膨脹到設計量,這樣經歷了一次,今后的運行都是在設計溫度以下,就不用擔心了。
至于可能造成聚氨酯保溫層碳化變黑,保溫效果惡化確實是有可能發生的,聚氨酯保溫材料的耐溫在130℃以下,所以管網的設計溫度就定在130℃了。但是目前國內也有過一次網供水溫度運行到140℃左右的情況,這就跟保溫管所采用的材料密切相關了。
供水溫度的上限確定了,一定的管徑就確定了所輸送的流量,如果不能增加溫差,供熱能力就成了固定的,目前供熱行業最大的管徑是DN1400mm,對于常規的供回水溫差130/70℃所帶的最大供熱面積也就2500萬平方米。
目前大部分熱力公司一次網供回水溫差在20℃~30℃,優良的:40℃~60℃,最好的采用吸收式熱泵技術的130/25℃供回水溫差已經達到105℃。
單位供熱面積一次網的循環水流量一般為1.0~2 kg/(h.m2);優良:0.5~1.0kg/(h.m2);最好的采用了吸收式熱泵技術的一次網流量已經在0.2~0.3kg/(h.m2),一萬平方米的一次網僅需要2~3t/h的循環水量,那樣DN1400的管網所帶的供熱面積就達到了5000~6000萬平方米以上。
二次網:在集中供熱的過程中,二次網溫度是一個比較有意思的存在。
教材上寫二次網的設計溫度是95/70℃(暖氣片系統,下同),現在已經改為80/60℃,可在實際運行中很少見到80/60℃,更談不是95/70℃,一般都是55/45℃,這是為什么呢?
這是因為95/70℃的設計供回水溫度是上個世紀50年代我們學習蘇聯集中供熱系統時定的,95/70℃是基于上世紀50年代初投資和運行費用等因素優化的結果,再加上當時特殊的歷史時期,鋼材短缺,只能在盡量減少暖氣片的前提下,提高溫度。
現在隨著時代的發展,技術的進步,室內暖氣片比設計增加40%以上,現在的二次網系統的循環流量也比設計多了40%以上。
這兩種情況下如果還按照原來的95/70℃或現在的設計條件80/60℃,那室內就會太熱,需要全部開窗,這樣既不舒服,而且還非常浪費熱量。因此,不管設計溫度是多少,在實際供暖過程中,只要室溫達標,滿足舒適性的供熱效果即可,可以預見的未來二次網供熱系統的供水溫度還會降低的。
二次網回水溫差:
目前的供暖設計中,二次網的供水溫度設計是60-65℃,回水溫度設計是45-50℃,溫差是15℃-20℃。在供熱運行中很多地區都能達到15-20℃的回水溫差設計的指標。
然而,到目前為止,仍然有不少地區,其最大供回水溫差小于15℃,最高只能達到12℃左右,在供熱的初末寒期,供回水溫差只有7°左右。造成這一現狀的原因是,大流量運行,大流量運行使得熱源送出的熱水在用戶散熱器里面停留的時間過短,即流速過快,熱量還沒有散發完,就被循環泵給強行拽了回來。
但如果降低循環泵的流量,減小循環水的流速,就會出現兩種情況:一是當供熱系統的前端用戶溫度達標,供熱系統的末端用戶供熱效果差溫度不達標;二是當滿足末端用戶的供熱溫度時,近端用戶的溫度就會過高,造成很多住戶開窗戶的現象,造成熱量的大量浪費。
這種情況的產生根本的原因是水力不平衡,管網缺乏有效的平衡手段。按照《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》規定,散熱器供暖系統應采用熱水作為熱媒;散熱器集中供暖系統宜按熱媒溫度為75/50℃或85/60℃連續供暖進行設計(供回溫差設計值為20℃)。熱水地面輻射供暖系統供水溫度不應超過60℃,供水溫度宜采用35~45℃,供回溫差不宜大于10℃。
二次網流量:
一次網的溫差加大,減小了單位供熱面積所需要的循環流量,因為一次網不存在垂直失調,僅有水平失調(也就是各換熱站之間的流量分配不均),不用擔心循環流量減小,可以這么說流量越小越好,它輸送的是熱量,只要熱量相等,溫差越大,流量越小,電耗就越少。
但是二次網就不同了,二次網不僅存在水平失調,還存在垂直失調,這是不同溫度的水密度不同,高溫水密度低,自然往高處流,低溫水密度大,往低處流。
所以一般樓內普遍會出現頂層溫度高,底層溫度低的狀況。在目前沒有進行每戶室溫控制的情況下,二次網的垂直失調還是非常難以克服的,因此二次網的流量不是越小越好,流量小勢必會造成垂直失調。