地暖全自动混水降温节能装置

摘要：
　  微电脑控制器根据高温供水、混合水温、回水水温，采用PID调节，通过内部计算程序控制电动阀的运行，调整高温供水量，低温回水的补充流量也相应自动变化，达到自由动态平衡，得到精确的理想水温,从而在满足地暖供水系统设计要求的同时最大程度地节省高温供水能源消耗。
关键词：
　  微电脑控制器、电动阀、循环泵、节能效益、系统压力、理想水温。

　  在地暖热管与传统散热器共存的集中供热系统中，供水主干管水温大都在80℃以上，为保证地暖使用寿命，单元系统需要60℃以下的水温，因此必须对高温供水进行降温和恒温处理。本装置满足单元地暖控温供水需求，解决地暖安装公司比较棘手的问题。同时可大大节省能源，用户乐于接受分户计量供热。
特点：
　  1.安装简单，使用方便，不需任何调试，全自动运行，是地暖最先进的主流温控换热系统。
　  2.节能显著。通过实验和计算得知，当集中供热水温80℃时，可节 能50％，如分户计量，用户一个采暖期可收回本装置的成本。
　  3.采用“恩诺吉”自动温度控制器，智能化程控，用户根据需要和爱好可选择自己的理想温度，既能保证进入地热管的水恒温，亦可控制室温。
　  4.微电脑控制器面板数码显示高温供水温度、混水温度、设定的理想温度，直观明白。
　  5.微电脑控制器根据高温供水、混合水温、回水水温，通过内部计算程序，控制电动阀的运行。电动阀从完全关闭到完全开启之间大范围柔性调整，控温精确。
　  地暖全自动混水降温节能装置主要由“恩诺吉”自动温度控制器、电动执行球阀、循环泵、止回阀及相关管件组成。见下图：

工作原理：
　  微电脑控制器的供水温度传感器置于电动执行球阀前边的测温室插孔中，用于测量主管道过来的高温供水的温度，微电脑控制器左窗口显示供水温度，并根据供水温度的高低控制循环泵的运行。当供水温度低于理想温度时，循环泵不运转，供水可直接进入地热管系统，既减轻了循环泵的能耗，又充分利用了热源 ；当主管道停止供热时，循环泵亦不工作；当供水温度高于理想温度时，循环泵运转。本装置采用XRS40/6—130屏蔽静音循环泵，杨程6米,流量每小时6.5立方米。当循环泵不运转时，混水点A和循环泵两端B、C点及回水管D点的水压相等，都等于集中供热系统的工作压力 ；当循环泵运转时，B、C点产生0.6kg的压差，即B点压力高于C点0.6kg, 混水点A通过地热管和循环泵的C点直通，压力相等，即低于B点压力0.6kg，D点和循环泵B点直通，压力相同，都高于A点，所以回水首先通过止回阀流入混水点，同高温供水混合。混合水温度传感器置于电动阀和分水器之间的测温室插孔中，测量高温供水同低温回水的混合水温度，混合水温即是进入地热管的水的温度，微电脑控制器右窗口显示混合水温。操作微电脑自动控制器面板上的按键，设定所需的混水温度，（即微电脑控制器中间窗口显示的理想温度）。理想温度可在35℃—58℃之间根据具体情况兼顾室温设定。当供水温度超过理想温度时，低温回水同高温供水混合降低水温。微电脑控制器根据高温供水、混合水温、回水水温，通过内部计算程序，控制电动阀的运行。电动阀从完全关闭到完全开启之间可大范围柔性调整，改变电动阀的开启角度，调整高温供水流量，低温回水的补充流量也相应自动变化，达到自由动态平衡，得到精确的理想水温。
　  地热管内的水满负荷运行，高温供水通过电动阀控制，流入了多少高温水，有相同量的回水流入回水主干管。
节能效益分析：
　  使用本全自动混水降温节能装置，节能效果特别显著，当集中供热施行分户热计量时，更有利于用户。
　  如：集中供热水温80℃，我们设定的理想混水温度50℃时，根据《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142—2004的3.1.1规定，供水温度宜采用35℃—50℃，供回水温差不宜大于10℃，回水水温最低应为40℃。因此，若能计算出供水在混水中的百分比，即 可得知装置得节能参数。
　  基本原理：
　  m₁质量流量的40℃水升温到50℃得到的能量＝m₂质量流量的80℃水降温到50度失去的能量,即：
　  m₁质量流量的40℃水升温到50℃得到的能量＝m₂质量流量的80℃水降温到50度失去的能量,即：
　                     
　                
　  式中：
　  m₁是 40℃水的总质量流量;
　  m₂是 80℃水的总质量流量;
　  m是 50℃水的总质量流量;
　  45℃水（40 和50的混合温度）的比热为：
　                     
　  65℃水（50 和80的混合温度）的比热为：
　                     
　  Cp₁和Cp₂的差别可以忽略不计。则：
　                      　 

    即，40℃水的总质量流量是80℃水的总质量流量的3倍，与50℃水的总质量流量m无关。
　  所以80℃供水的总质量流量占混水的总质量流量25%, 40℃回水的总质量流量占混水的总质量流量75%，即理论节能可达到75％。但在实际运行当中，由于回水温度有时达不到40℃，高温供水温度也是波动的，考虑环境损耗，实际节能可达到50％左右。
问题探讨：
　  在实际运行中，供水和回水的温度不是恒定的，而是时刻变化的，尤其是供水温度有时突变量很大，有人简单的用机械恒温阀来调整高温水流量，岂不知液体或石蜡膨胀自力式恒温阀由于阀芯动作间隙过小，灵敏度低而无法达精确大范围控制调整水温之目的，根本不能有效应用。还有人在止回阀处再加上一个阀门，同时控制回水流量，主观地认为控制更精确，岂不知水往低处流，，低温回水的补充流量自动跟随高温供水的流量相应变化，达到自由动态平衡，如果把两个量都控制住了，能保证混合水温吗？还能保证地热管内的水满负荷吗？地热管内的水流量是不允许减小或随意调整的。
　  当火车发明的初期，人们在火车头安装了一个大齿轮，在火车两条道轨中间安装齿条来拖动火车，结果是速度上不去，齿条还不耐用。后来去掉了齿轮齿条，火车才成为火车！

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