浅析基于四通混水器的热网连接型式

浅析基于四通混水器的热网连接型式

李百利张丽丽王陆廷

中国核电工程有限公司北京市100840

摘要：四通混水器是适应供水分栋可调要求而产生的新型的热网连接设备，具有压力解耦及双向混水的特性。本文对四通混水器连接形式进行了探讨，阐明四通混水器应用于建筑入口和热力站的两种热网连接型式。

关键词：分栋可调；四通混水器

一、引言

供暖按热量计量收费是建筑节能的有效途径，是提高公民节能意识的重要手段，是实现“行为节能”和市场经济的必然结果[1]。集中供暖分户计量是先进计量技术,实行供热计量收费可节能15%～30%，建设部已将集中供热的热表计量收费列入全国建筑节能2010年规划发展目标[2]。分户计量供热系统适应了用户自主调节室温和节能的要求，但同时也导致整个系统流量的随机变化，所以该系统是典型的变流量系统。为适应这一变化采用新的热网连接方式进行调节，解决发展中遇到的问题势在必行。

采用混水方式，可以有效调节楼内供水温度，同时实现楼内的大流量、小温差和低水温运行方式，同时可以通过平衡阀控制热网的水力平衡。

目前常用的混水装置有五种连接形式:（1）装有喷射器的直接连接；（2）装有混水泵的直接连接；（3）三通混水阀混水直接连接；（4）电动二通阀混水直接连接方式；（5）设置均压罐的连接方式，此外，还有利用新型连接设备—双向混水器的连接方式。四通混水器是在均压罐或者是共同管（盈亏管）的基础上设计出的一种可以调节混水工况的新型供热设备，是适应目前热网调节要求的新型连接设备，与均压罐最大的区别就是在罐内加入了导流叶片，其分水比与导流板角度一一对应，实现供水温度可调。

四通混水器的主体为封闭的罐体，内部设有可调节的导流叶片，其两侧分别与供热管道相连接。四通混水器连接供热系统是一种新型的热水网路系统型式，四通混水器可应用于一、二级网的连接处，替代换热器，也可以应用于建筑入口，分隔供热管网与热用户系统。由于四通混水器具有压力解耦、热传递效率高的特点，在管网调节和运行方面有着不可比拟的优点。

二、四通混水器应用于建筑入口

应用于建筑入口的四通混水器连接，混水器两侧分别与二级热网和用户系统的供回水管道相连接。二级热网的供水可以同时向用户系统的供水管及二级热网的回水管流动，用户的回水可以同时向二级热网的回水管及用户的供水管流动，通过四通混水器内水的双向流动的混合实现供水温度调控，如图2-1所示。

图2-1设置四通混水器的间接连结供热系统

设置四通混水器的间接连结供热系统由热源输出的高温水通过一级网路与换热器连接，而被加热热媒通过二级网路与四通混水器连接，二级热网热媒与热用户系统热媒在混水器内掺混。供热系统应用四通混水器，实现双向混水。当二级热网的供水温度满足用户需求或高于用户供热系统的供水温度时，均可以采用这种系统。当二级网的供水温度与用户供热系统的供水温度相同时，二级网的水直接供给用户供热系统使用；当二级网的供水温度高于用户供热系统的供水温度时，二级热网的供水与来自用户供热系统的回水在四通混水器内混合，达到用户要求的供水温度之后，供给热用户[3]。

整个热网可分成三个回路，管网的调节应根据每个回路系统的特点和供热需求有针对性地进行调节。用户供热系统与一、二级热网需要分别设置循环水泵，用户侧使用恒速泵，一、二级网路采用调速泵。这种连接的供热系统有如下的优点：

（1）供水温度分栋可调，可以适应热网中同时采用散热器、地板辐射等不同采暖方式对供水温度的要求；

（2）在用户个体或群体调节时，通过用户的流量改变，流经混水器的流量和混水比例也相应地变化，而经过四通混水器的水头损失没有显著变化，对热网而言用户阻力不变，热网稳定性大大提高；

（3）应用四通混水器可以提高热网运行供水温度，增大供回水温差，降低循环水泵单位供热量的电耗，对于已有热网可以增加供热量，进而增大供热面积，对于新设计管网可以降低建设投资。

随着计量供热系统的广泛发展，要求用户必须实现分户控制和调节，应用温控阀是实现该控制的一种普遍手段，用户通过调节温控阀改变用户系统流量，适应自身用热需求。当众多用户改变自己的流量后，整个热网的流量和供热量也将随之变化，使热网流量具有波动性，应用四通混水器连接的供热系统减少了以楼为单位的热用户在调节时相互之间的影响，以及对二级网水力工况的影响，从而提高了热网的稳定性。

三、四通混水器应用于热力站

四通混水器代替换热器应用于热力站，两侧分别与一级网管路和二级网管路相连接，一级网供水通过混水器直接与二级网相连，同时由于四通混水器具有压力解耦的特性，使一、二级网的水力工况分离，增强系统的稳定性，热力站应用四通混水器供热系统即四通混水器连接供热系统如图3-1所示。

高温热媒在热源循环水泵的作用下由热源流出，经过一级网进入四通混水器，在混水器内与二级网回水相混合，达到二级网要求的供水温度，在二级网循环水泵的作用下供给用户使用，系统中四通混水器两侧均可使用变频水泵，当用户的负荷变化时，可以改变二级网的流量使其满足用户需求，同时由于四通混水器的压力解耦作用可保持一级网系统水利工况稳定，也可以选择通过调节混水器，改变二级网供水的混合比例来适应用户的需要，同样保证了整个热网的水力稳定，应用四通混水器的供热系统在热网的调节的方法上更加灵活多样。

四通混水器连接的供热系统相对于以往的连接形势在系统的投资，稳定性及调节方式上有很大的进步，其具体的特点体现在如下几点：

图2-1四通混水器应用于热力站的连接形式

（1）相对于安装换热器热力站，应用四通混水器的热力站二级网与一级网属于直接连接，热交换效率高；

（2）应用四通混水器的热力站可以不安装补水设备及软化水装置，节约热力站占地面积，减小热力站建设投资；

（3）四通混水器的供热系统由于四通混水器压力解耦的特性，可以使一、二级网的水力工况相分离，当二级网根据用户需求改变系统流量时保证一级网的水力工况稳定，大大增加了管路系统的稳定性；

（4）对于四通混水器连接的供热系统一级网采用大温差输送，在混水器处通过混水连接达到用户要求的供水温度，可以减小输送能耗，应用四通混水器不但可以通过二级网流量的改变满足混水要求，也可以利用四通混水器本身的执行机构的作用来实现，增加了系统调节的多样性。

随着用户对舒适性要求的增加，满足用户自主调节的需求对集中供热来说是新的挑战，如何在满足用户波动的条件下实现热网的集中调节已成为新的研究课题，应用四通混水器的供热系统是适应热网发展要求而提出的新型系统形式，四通混水器为其核心装置，利用它的压力解耦特性使一、二级网水力工况相分离，利用其混水比例可变、可控、可调的特性，使热网的的调节方式更加多样，从而实现供水分栋可调。

四、小结

本文介绍了两种四通混水器的热网系统形式，应用四通混水器的热力网是一种全新的系统形式，在实际应用中的经验还很少，充分发挥四通混水器的特性是保证系统稳定运行的重要条件，因此在生产和使用中尤其要注意对四通混水器的维护，同时随着自动控制系统越来越多的应用于现代热网当中，四通混水器应充分发挥其在调节和控制方面的优势，使热网的调节更加精确、智能。

参考文献

[1]郭铁桥.供热系统现状及分户热计量.山西建筑.2006,(11):159~160

[2]江亿.我国供热节能中的问题和解决途径.暖通空调.2006,36(3):37~41

[3]谢鑫.供水温度分栋可调用户入口装置的实验研究.哈尔滨工业大学硕士论文.2008:55~57