一种散热器和地板辐射供暖环路级联换热站系统及热量梯级利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及散热器和地板辐射供暖环路级联换热站系统及热量梯级利用方法。
【背景技术】
[0002] 随着人民生活水平的提高和对室内环境舒适度的高要求，地板辐射供暖的应用越 来越广泛，供热系统中同一换热站内既有散热器供暖用户又有地板辐射供暖用户的现象愈 加普遍。我国《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定地板辐射供暖系统的供水温 度不超过60°C，供回水温差不宜大于KTC ;散热器供暖的供水温度不宜超过85°C，供回水 温差不宜小于20°C。由于两种供暖用户设计与运行参数的差异，二者共存于同一换热站时 往往采用如图1和图2所示的两种方式。图1中二级网的散热器供暖环路与地板辐射供暖 环路并联。二级网供水温度根据散热器供暖系统设计和调节，而地板辐射供暖环路通过混 水栗抽引地板辐射供暖环路的回水至供水管，与较高温度的二级网供水混合后达到地板辐 射供暖环路的供水温度要求。图2中换热站内设置两套换热器系统分别向散热器供暖环路 和地板辐射供暖环路供热。两种系统各有特点，但是均未有效利用热媒温度，即二级网回水 温度较高，且图2所示的两套换热器的换热站系统投资过高。
[0003] 另一方面，从供热系统节能的角度考虑，热源和供热管网均要求适当降低热媒温 度。通过降低热媒温度，供热系统可利用的热源种类更广泛，那些品位较低的热能资源，如 低品位地热能和低品位工业余热等均可得到有效利用。既有热电厂为了提高供热量和能源 利用效率，常进行低真空运行改造和增加热栗机组的改造。这些改造项目均要求较低的供 热系统回水温度，否则将可能危害热电循环或大大降低热栗机组效率。采用低温热媒，供热 管网在热媒输送过程中的沿途散热损失将得到有效降低，同时也减少了由于管网泄漏造成 的热量损失。因此，降低供热系统的回水温度成为目前供热系统寻求节能高效运行的关键 课题之一。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有散热器供暖与地板辐射供暖二级网并联换热站系 统和散热器供暖与地板辐射供暖换热器并联换热站系统均未有效利用热媒温度，即二级网 回水温度较高，且散热器供暖与地板辐射供暖换热器并联换热站系统的投资过高的问题， 而提出的一种散热器和地板辐射供暖环路级联换热站系统及热量梯级利用方法。
[0005] 上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种散热器和地板辐射供暖环路级联换热站系统包括换热器单元HEX、二级网循 环水栗单元PU二级网循环水栗单元P2、混水栗单元P3、控制阀单元F1、控制阀单元F2和 控制阀单元F3 ;如图3 ;
[0007] 换热器单元供水管cc'的一端c连接换热器单元HEX，换热器单元供水管cc'的另 一端c'分别连接散热器供暖环路的供水管和地板辐射供暖环路的供水管ee' ；
[0008] 其中，换热器单元供水管cc'的另一端c'通过控制阀单元F2连接地板辐射供暖 环路的供水管ee' ；
[0009] 散热器供暖环路的供水管通过散热器供暖用户Us连接散热器供暖环路的回水管 节点d，散热器供暖环路的回水管节点d分成2路，其中一个通过控制阀单元Fl连接换热器 单元回水管a" a ;另一个通过控制阀单元F3连接地板辐射供暖环路的供水管ee'，地板辐 射供暖环路的供水管ee'的e'端通过二级网循环水栗单元P2连接地板辐射供暖环路的供 水管节点f，地板辐射供暖环路的供水管节点f通过地板辐射供暖用户Ud后连接地板辐射 供暖环路的回水管节点a'，地板辐射供暖环路的回水管节点a'分成2路，其中一个通过混 水栗单元P3连接地板辐射供暖环路的供水管节点e'，另一个连接换热器单元回水管a" a， 换热器单元回水管a"a的a端通过二级网循环水栗单元Pl连接换热器单元回水管节点b， 换热器单元回水管节点b连接换热器单元HEX。
[0010] 一种散热器和地板辐射供暖环路级联换热站系统的热量梯级利用方法具体过程 为：
[0011] -、当散热器供暖环路的流量&等于地板辐射供暖环路的流量G ,时，分为3种情 况：
[0012] I. 1)当散热器供暖环路的回水温度ts2等于地板辐射供暖环路的供水温度t dl;具 体过程为：
[0013] 二级网供水通过换热器单元HEX到达换热器单元供水管节点c，从换热器单元供 水管节点C到达换热器单元供水管节点C'，从换热器单元供水管节点C'流到散热器供暖环 路的供水管，散热器供暖环路的供水温度为tsl;从换热器单元供水管节点C'通过散热器供 暖用户Us到达散热器供暖环路的回水管节点d，散热器供暖环路的回水温度为ts2;散热器 供暖环路的回水通过控制阀单元F3全部流向地板辐射供暖环路的供水管节点e，地板辐射 供暖环路的供水温度为tdl，tdl= t s2，从地板辐射供暖环路的供水管节点e流向地板辐射供 暖环路的供水管节点e'，通过二级网循环水栗单元P2到达地板辐射供暖环路的供水管节 点f，从地板辐射供暖环路的供水管节点f通过地板辐射供暖用户Ud到达地板辐射供暖环 路的回水管节点a'，地板辐射供暖环路的回水温度为td2，从地板辐射供暖环路的回水管节 点a'流向换热器单元回水管节点a"，从换热器单元回水管节点a"'流向换热器单元回水 管节点a，通过二级网循环水栗单元Pl到达换热器单元回水管节点b，从换热器单元回水管 节点b'流向换热器单元HEX，被重新加热至温度tsl到达换热器单元供水管节点c ;
[0014] 1. 2)当散热器供暖环路的回水温度ts2大于地板辐射供暖环路的供水温度t dl;具 体过程为：
[0015] 二级网供水通过换热器单元HEX到达换热器单元供水管节点c，从换热器单元供 水管节点C到达换热器单元供水管节点C'，从换热器单元供水管节点C'流到散热器供暖环 路的供水管，散热器供暖环路的供水温度为tsl，通过散热器供暖用户Us后到达散热器供暖 环路的回水管节点d，散热器供暖环路的回水管节点d分成2个流向，散热器供暖环路的回 水温度为ts2，其中一个流向通过控制阀单元F3到达地板辐射供暖环路的供水管节点e，流 量为Gs2d;
[0016] 另一个流向通过控制阀单元Fl到达换热器单元回水管节点a"，流量为Gs- Gs2d;
[0017] 从地板辐射供暖环路的供水管节点e流到地板辐射供暖环路的供水管节点e'，流 量为Gs2d;
[0018] 从换热器单元回水管节点a"流到地板辐射供暖环路的回水管节点a'，通过混水 栗单元P3流到地板辐射供暖环路的供水管节点e'，流量为&一 G s2d;
[0019] 流到地板辐射供暖环路的供水管节点e'的二级网供水混合后通过二级网循环水 栗单元P2到达地板辐射供暖环路的供水管节点f，地板辐射供暖环路的供水温度为tdl，从 地板辐射供暖环路的供水管节点f经过地板辐射供暖用户Ud后到达地板辐射供暖环路的 回水管节点a'，地板辐射供暖环路的回水管节点a'分成2个流向，地板辐射供暖环路的回 水温度为td2，
[0020] 其中一个流向从地板辐射供暖环路的回水管节点a'通过混水栗单元P3流到地板 辐射供暖环路的供水管节点e'，流量为&一 Gs2d;另一个流向从地板辐射供暖环路的回水 管节点a'流向换热器单元回水管节点a"，流量为Gs2d，与从散热器供暖环路的回水管节点 d通过控制阀单元Fl到达换热器单元回水管节点a"的二级网供水汇合于换热器单元回水 管节点a"，汇合后流量为Gs，从换热器单元回水管节点a"流向换热器单元回水管节点a，换 热器单元回水管节点a通过二级网循环水栗单元Pl到达换热器单元回水管节点b，从换热 器单元回水管节点b到达换热器单元HEX，被重新加热至温度tsl到达换热器单元供水管节 占 C .
[0021] 1. 3)当散热器供暖环路的回水温度ts2小于地板辐射供暖环路的供水温度t dl，但 是大于地板辐射供暖环路的回水温度td2;具体过程为：
[0022] 二级网供水通过换热器单元HEX到达换热器单元供水管节点c，从换热器单元供 水管节点C到达换热器单元供水管节点C'，换热器单元供水管节点C'分成2个流向，其中 一个流向散热器供暖环路的供水管，散热器供暖环路的供水温度为tsl，流量为Gs;
[0023] 另一个流向通过控制阀单元F2流到地板辐射供暖环路的供水管节点e，流量为 GH2d;从散热器供暖环路的供水管经过散热器供暖用户Us后到达散热器供暖环路的回水管 节点d，散热器供暖环路的回水管节点d分成2个流向，散热器供暖环路的回水温度为ts2， 其中一个流向通过控制阀单元Fl到达换热器单元回水管节点a"，流量为GH2d;另一个流向 通过控制阀单元F3到达地板辐射供暖环路的供水管节点e，流量为&一 G H2d;
[0024] 从换热器单元供水管节点c'通过控制阀单元F2流到地板辐射供暖环路的供水管 节点e的二级网供水与从散热器供暖环路的回水管节点d通过控制阀单元F3到达地板辐 射供暖环路的供水管节点e的二级网供水混合至地板辐射供暖环路的供水管节点e，板辐 射供暖环路的供水温度为tdl;从地板辐射供暖环路的供水管节点e流到地板辐射供暖环路 的供水管节点e'，通过二级网循环水栗单元P2到达地板辐射供暖环路的供水管节点f，从 地板辐射供暖环路的供水管节点f经过地板辐射供暖用户Ud后到达地板辐射供暖环路的 回水管节点a'，地板辐射供暖环路的回水温度为td2，从地板辐射供暖环路的回水管节点a' 到达换热器单元回水管节点a"，流量为Gs;与从散热器供暖环路的回水管节点d通过控制 阀单元Fl到达换热器单元回水管节点a"的二级网供水汇合于换热器单元回水管节点a"， 汇合后流量为Gs+GH2d;
[0025] 从换热器单元回水管节点a"到达换热器单元回水管节点a，通过二级网循环水栗 单元Pl到达换热器单元回水管节点b，从换热器单元回水管节点b到达换热器单元HEX，被 重新加热至温度tsl到达换热器单元供水管节点c ;
[0026] 二、当散热器供暖环路的流量G/j、于地板辐射供暖环路的流量G ,时，分为3种情 况：
[0027] 2. 1)当散热器供暖环路的回水温度ts2等于地板辐射供暖环路的供水温度t dl;具 体过程为：
[0028] 二级网供水通过换热器单元HEX到达换热器单元供水管节点c，从换热器单元供 水管节点C到达换热器单元供水管节点C'，换热器单元供水管节点C'分成2个流向，其中 一个流向通过控制阀单元F2流到地板辐射供暖环路的供水管节点e，流量为GH2d;
[0029] 另一个流向到达散热器供暖环路的供水管，散热器供暖环路的供水温度为tsl，流 量为Gs;从散热器供暖环路的供水管通过散热器供暖用户Us到达散热器供暖环路的回水 管节点d，散热器供暖环路的回水温度为ts2;从散热器供暖环路的回水管节点d通过控制阀 单元F3到达地板辐射供暖环路的供水管节点e，与换热器单元供水管节点c'通过控制阀单 元F2流到地板辐射供暖环路的供水管节点e的水流混合，混合后流量为Gs+GH2d;
[0030] 从地板辐射供暖环路的供水管节点e流到地板辐射供暖环路的供水管节点e' ；
[0031] 从地板辐射供暖环路的供水管节点e流到到地板辐射供暖环路的供水管节点e' 的二级网供水与从地板辐射供暖环路的回水管节点a'通过混水栗单元P3到达地板辐射供 暖环路的回水管节点e'的二级网供水混合至地板辐射供暖环路的供水管节点e'，地板辐 射供暖环路的供水温度为tdl，流量为Gd;
[0032] 从地板辐射供暖环路的供水管节点e'通过二级网循环水栗单元P2到达地板辐射 供暖环路的供水管节点f，从地板辐射供暖环路的供水管f通过地板辐射供暖用户Ud到达 地板辐射供暖环路的回水管a'，地板辐射供暖环路的回水管a'分成2个流向，地板辐射供 暖用户Ud的回水温度为td2，其中一个流向通过混水栗单元P3到达地板辐射供暖环路的供 水管e'，流量为Gd- G s- G H2d;
[0033] 另一个流向从地板辐射供暖环路的回水管a'流向换热器单元回水管a"，流量为 Gs+GH2(i，
[0034] 从换热器单元回水管a"到换热器单元回水管a，通过二级网循环水栗单元Pl到 达换热器单元回水管b，从换热器单元供水管b到达换热器单元HEX，被重新加热至温度tsi 到达换热器单元供水管节点c ;
[0035] 2. 2)当散热器供暖环路的回水温度ts2大于地板辐射供暖环路的供水温度t dl;具 体过程为：
[0036] 2. 2. 1)当散热器供暖环路的回水温度
时，具体过程为：
[0037] 二级网供水通过换热器单元HEX到达换热器单元供水管节点c，从换热器单元供 水管节点c到达换热器单元供水管节点c'，换热器单元供水管节点c'流到散热器供暖环路 的供水管，散热器供暖环路的供水温度为tsl，通过散热器供暖用户Us后到达散热器供暖环 路的回水管节点d，散热器供暖环路的回水管节点d分成2个流向，散热器供暖环路的回水 温度为ts2，其中一个流向通过控制阀单元F3到达地板辐射供暖环路的供水管节点e，流量 为 Gs2d;
[0038] 另一个流向通过控制阀单元Fl到达换热器单元回水管节点a"，流量为Gs- Gs2d;
[0039] 有2个流向汇合于地板辐射供暖环路的供水管节点e'，其中一个流向从地板辐射 供暖环路的供水管节点e流到地板辐射供暖环路的供水管节点e'，流量为Gs2d;另一个流向 从地板辐射供暖环路的回水管节点a'通过混水栗单元P3流到地板辐射供暖环路的供水管 节点e'，流量为Gd-Gs2d;
[0040] 水流混合后通过二级网循环水栗单元P2到达地板辐射供暖环路的供水管节点f， 地板辐射供暖环路的供水温度为tdl，地板辐射供暖环路的供水管节点f经过地板辐射供暖 用户Ud后到达地板辐射供暖环路的回水管节点a'分成2个流向，地板辐射供暖环路的回 水温度为td2，其中一个流向从地板辐射供暖环路的回水管节点a'通过混水栗单元P3流到 地板辐射供暖环路的供水管节点e'，流量为匕一 G s2d;另一个流向从地板辐射供暖环路的 回水管节点a'流向换热器单元回水管节点a"，流量为Gs2d，与从散热器供暖环路的回水管 节点d通过控制阀单元Fl到达换热器单元回水管节点a"的流向汇合于换热器单元回水管 节点a"，汇合后流量为Gs，从换热器单元回水管节点a"到换热器单元回水管节点a，换热器 单元回水管节点a通过二级网循环水栗单元Pl到达换热器单元回水管节点b，从换热器单 元回水管节点b到达换热器单元HEX，被重新加热至温度tsl到达换热器单元供水管节点c ;
[0041] 2. 2. 2)当散热器供暖环路的回水温度
时，具体过程为：
[0042] 二级网供水通过换热器单元HEX到达换热器单元供水管节点c，从换热器单元供 水管节点C到达换热器单元供水管节点C'，换热器单元供水管节点C'到达散热器供暖环路 的供水管，散热器供暖环路的供水温度为tsl;散热器供暖环路的供水管通过散热器供暖用 户Us到达散热器供暖环路的回水管节点d，散热器供暖环路的回水温度为ts2;散热器供暖 环路的回水管节点d通过控制阀单元F3到达地板辐射供暖环路的供水管节点e，地板辐射 供暖环路的供水管节点e流到地板辐射供暖环路的供水管节点e' ；
[0043] 地板辐射供暖环路的回水管节点a'通过混水栗单元P3亦到达地板辐射供暖环路 的供水管节点e'，流量为Gd-Gs;