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　　間接式地?zé)峁嵯到y(tǒng)與直接式不同,地?zé)崴恢苯油ㄟ^熱用戶散熱器,而是通過換熱站,將熱量傳遞給供熱管網(wǎng)循環(huán)水,溫度降低后的地?zé)崴毓嗷蚺欧诺?。由于地?zé)崴唤?jīng)過供熱管網(wǎng),熱用戶中只是循環(huán)水,散熱器的腐蝕性保護比較容易做到。同時,供熱管網(wǎng)的循環(huán)泵由于主要是為了克服循環(huán)系統(tǒng)的沿程阻力,系統(tǒng)壓力也比較穩(wěn)定,在大規(guī)模集中地?zé)峁嶂型扑]采用間接式供熱系統(tǒng)。缺點是由于增加了換熱站,循環(huán)水進入熱用戶的溫度會比地?zé)崴某鏊疁囟鹊?。兩者之間的溫度差反應(yīng)換熱站的溫度損失,在循環(huán)水被地?zé)崴訜嶂罂梢栽偻ㄟ^鍋爐加熱或熱泵用于調(diào)峰,如圖8-8所示。
　　圖8-8 地?zé)衢g接式供熱系統(tǒng)
　　由于在地?zé)峋蜔嵊脩羯崞髦g多了一個換熱站,因此在熱力計算上比直接式供熱系統(tǒng)復(fù)雜。
　　1.熱力參數(shù)設(shè)計
　　間接式供熱系統(tǒng)的供熱參數(shù)方程可以表示如下:
　　沉積盆地型地?zé)崽锟辈殚_發(fā)與利用
　　其中常數(shù)C3,C4為
　　沉積盆地型地?zé)崽锟辈殚_發(fā)與利用
　　式中:
　　,其他的參數(shù)物理意義如下:Gh,Gc為地?zé)崴凸峁芫W(wǎng)循環(huán)水流量(kg/s);Ar,A為用戶終端散熱器和換熱站的傳熱面積(m2);K為換熱站的總傳熱系數(shù)(W/(m2℃));α,β為終端散熱器的散熱性能經(jīng)驗系數(shù);F為換熱站對1-1逆流流程的修正系數(shù)(可以查換熱器設(shè)計表或圖)。
　　間接式供熱系統(tǒng)的供熱量Qid可以通過求解方程式8-16的根得到,然后根據(jù)如下兩式求解熱用戶的熱水入口溫度和回水溫度:
　　沉積盆地型地?zé)崽锟辈殚_發(fā)與利用
　　舉一個設(shè)計例子來說明以上公式。設(shè)計參數(shù)如表8-7。
　　表8-7 間接式地?zé)峁嵩O(shè)計例參數(shù)
　　通過建立熱平衡方程式,包括建筑物熱損失、建筑物內(nèi)散熱器散熱、管網(wǎng)循環(huán)水和換熱站4部分的熱量守恒方程,即可以得到關(guān)于有{Ts,Tb,Tr,Q}或者Tr固定不變{Ts,Tb,Tr,Gh}4個未知數(shù)的熱量守恒方程式。如果是4個未知數(shù),可以通過式8-15至式8-19求解得到,結(jié)果如圖8-9a所示,地?zé)崴髁縂h不變,隨著循環(huán)水流量的增加供熱負荷有最大值出現(xiàn),另外回水溫度增加,室內(nèi)溫度Tr基本保持不變。如果Tr固定不變,可以計算在不同室外溫度條件下需要的地?zé)崴钚×髁?Gh)min。此時,計算方法是首先根據(jù)建筑物的熱指標(式8-3)計算得到供熱負荷Q。然后由式8-15至式8-17計算得到不同循環(huán)水Gc所需最小流量Gh。圖8-9b給出了在地?zé)崴髁縂h不變的條件下,改變循環(huán)水流量時的最大供熱負荷(對應(yīng)最小的地?zé)崴髁?,如果最大供熱負荷點對應(yīng)的是設(shè)計室溫,那么在其他循環(huán)水流量下,室溫會隨著偏離最佳運行點而有所下降,但由圖89a可知室溫變化不大。
　　圖8-9 熱力參數(shù)隨循環(huán)水流量的變化
　　2.間接式地?zé)峁嵯到y(tǒng)的熱力調(diào)節(jié)
　　由于間接式供熱系統(tǒng)有4個變量,即{Ts,Tb,Tr,Q}或者Tr固定時{Ts,Tb,Tr,Gh}之間相互耦合,因此調(diào)節(jié)方法與設(shè)計方案密切相關(guān),并且間接式供熱系統(tǒng)也有一些規(guī)律或者說原則性問題值得注意。
　　與直接式供熱方式相同,間接式供熱系統(tǒng)可以采用控制供熱管網(wǎng)的入口溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)方法,也可以采用控制循環(huán)水流量的量調(diào)節(jié)方法。但是,值得指出的是間接式供熱系統(tǒng)的量調(diào)節(jié)不能靠直接改變循環(huán)水流量得到,二次循環(huán)水流量Gc的改變也會導(dǎo)致供熱管網(wǎng)的入口溫度Ts的改變。換熱站的存在使供熱管網(wǎng)的入口水溫低于地?zé)崴疁?。一般情況下,換熱器循環(huán)水通過換熱站被地?zé)崴訜岷蟮某鏊疁囟萒s及換熱量Q隨循環(huán)水流量Gc的變化關(guān)系如圖8-10所示。圖中標示出的地?zé)崴畟?cè)流量Gh保持不變。換熱器的傳熱學(xué)分析表明循環(huán)水流量Gc應(yīng)當(dāng)運行在大于地?zé)崴髁縂h的范圍內(nèi)比較合理。文獻給出了不同換熱器傳熱性能條件下的換熱器優(yōu)化設(shè)計和控制調(diào)節(jié)方法,具體分析過程可參考該文獻。在地?zé)崴髁抗潭?獲取最大熱量的最佳條件是:
　　沉積盆地型地?zé)崽锟辈殚_發(fā)與利用
　　式中:R2為Gh/Gc,
　　,
　　;Ph,Pc為以地?zé)崴脱h(huán)水側(cè)定義的換熱器溫度效率;Ntuh為以地?zé)崴畟?cè)定義的傳熱單元數(shù);
　　,r為換熱器的污垢熱阻;αh為地?zé)崴畟?cè)的傳熱系數(shù);
　　為循環(huán)水側(cè)與地?zé)崴畟?cè)單通道橫截面積比的m次冪,如果是等截面通道板式換熱器,
　　=1則是板式換熱器傳熱準則式Nu=CRemPrn中的經(jīng)驗指數(shù)。
　　求解式8-21是一個較繁瑣的過程,這里僅給出幾點結(jié)論:
　　1)一般對于等截面板式換熱器,R2≈0.8,即Gh=0.8Gc為最佳運行條件。
　　2)污垢熱阻增加后,要獲得最佳運行需要增加循環(huán)水的流量,即R2＜0.8。
　　3)板片傳熱性能的強化,即m的增加對應(yīng)的最佳運行條件R2＞0.8。
　　4)采用不等截面板式換熱器時,最佳運行條件基本上可以認為是流量與流通截面的面積呈比例關(guān)系,較大截面面積側(cè)為循環(huán)水側(cè)。
　　圖8-10 地?zé)崴?jīng)過中間換熱站的換熱量和出口溫度隨循環(huán)水流量的變化
　　圖8-11和圖8-12分別給出了間接式地?zé)峁釙r的質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)示意曲線,值得指出的為了保持循環(huán)水側(cè)管網(wǎng)入口溫度Ts(圖8-12)保持不變需調(diào)節(jié)地?zé)崴髁縂h。
　　圖8-11 間接式地?zé)峁釙r的質(zhì)調(diào)節(jié)示意曲線
　　圖8-12 間接式地?zé)峁釙r的量調(diào)節(jié)示意曲線
　　3.直接與間接式供熱系統(tǒng)的熱特性比較
　　間接式供熱系統(tǒng)的熱利用效率要比直接式供熱系統(tǒng)的低,它們熱利用效率的差別也關(guān)系到其經(jīng)濟效益的對比和供熱方案的選擇。充分的可行性方案論證之前,應(yīng)當(dāng)對直接式供熱系統(tǒng)和間接式供熱系統(tǒng)的熱性能區(qū)別有所了解。
　　以下我們給出兩個定義:相對熱效率η、相對最佳熱效率ηopt。相對最佳熱效率是指相同供熱負荷條件下直接式供熱系統(tǒng)所需的地?zé)崴髁颗c在最佳運行條件下間接式供熱系統(tǒng)所需的地?zé)崴髁康谋取Ｈ绻g接式供熱系統(tǒng)不是運行在最佳狀態(tài)下,那么相對于最佳狀態(tài)有個相對效率,記為ηid。相對熱效率是指直接式供熱系統(tǒng)所需的地?zé)崴髁颗c間接式供熱系統(tǒng)所需的地?zé)崴髁勘?間接式供熱系統(tǒng)可能不是工作在最佳狀態(tài)下。因此,相對熱效率η與相對最佳熱效率ηopt存在如下關(guān)系:
　　沉積盆地型地?zé)崽锟辈殚_發(fā)與利用
　　式中:角標“id”為間接式;“d”為直接式;上角標*為地?zé)崴畟?cè)。
　　圖8-13給出了在不同室外溫度下,直接式供熱和間接式供熱需要的地?zé)崴髁?。間接式供熱系統(tǒng)是在最佳狀態(tài)下運行的?？梢娫诘?zé)峋疁囟?br>　　固定的條件下,直接供熱和間接供熱的相對差別在
　　,由于直接供熱系統(tǒng)的排水溫度低,在相同的熱負荷下所需的地?zé)崴髁可佟Ｈ绻O(shè)計的熱負荷小于實際的熱負荷,那么會使間接式供熱系統(tǒng)的運行效率降低,在環(huán)境溫度降低時,直接式與間接式供熱系統(tǒng)的差別越大。圖8-14給出了在設(shè)計室外溫度(-9℃)時改變供熱面積(或熱負荷Cq)條件下,相對熱效率η隨循環(huán)水流量的變化趨勢。在設(shè)計熱負荷下(Cq=1.0)的相對熱效率可以達到80%,但如果熱負荷增加(如Cq=1.2)相對熱效率會下降,相反如果熱負荷降低(如Cq=0.8)相對熱效率會增加。同時圖中還顯示出在熱負荷增加的情況下,循環(huán)水流量應(yīng)隨之增加以保證間接式供熱系統(tǒng)運行在較佳的工作狀態(tài),了解這一點對調(diào)節(jié)和控制間接式供熱系統(tǒng)非常重要。
　　圖8-13 不同室外溫度下供熱需要的地?zé)崴髁?br>　　圖8-14 相對熱效率η隨循環(huán)水流量的變化趨勢
　　間接式供熱系統(tǒng)的保守設(shè)計將使其運行在較高的相對熱效率下,保守的設(shè)計意味著同時增加終端散熱器的面積和換熱站換熱器的面積,單純地增加一方的面積帶來的收益不大,優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)換熱面積的方法可見參考文獻。