導讀：上一期談到地暖混水裝置是一種應用廣泛的工況轉換設備，在供暖系統方案的構建中具有重要的作用，而用好混水裝置能夠讓很多復雜的問題簡單化，但是我們談的混水裝置只是一個概念中的理想產品，在實際使用中不同的產品具有不同的特性，也有著不同的適用范圍。

 

兩年前，我在貴州做培訓，講到多層別墅客戶的地暖系統方案如何做時，一個學員對我說，他做了一套壁掛爐帶三層別墅的地暖系統，每層都安裝了一套混水裝置，但使用的時候發現總有一層不熱：正常情況下三樓會不熱，只有把一樓或者二樓關閉后三樓才會熱；或者三樓熱了一樓和二樓不熱，一直達不到供暖設計要求。

 

其實他用的方案和我講的差不多，但為什么不好用呢？

 

通過溝通后發現原來是他選擇的混水裝置不合適而導致的，因此我就建議他更換合適的混水裝置。

 

記得當時他還問我：“市場上有這么多品牌和型號的混水裝置，怎么選擇最適合的產品呢？”

 

我相信這個問題也是很多人的困惑，對于應用普遍的混水裝置目前也沒有正式的產品標準和檢測手段，甚至連選擇依據的參數指標都沒有，根本無從下手，也正是因為這個原因導致混水裝置的應用受到了很大的局限。

 

那么面對各種各樣的混水裝置如何判斷其性能呢？如何根據不同的應用情況選擇合適的產品呢？今天我們就來深入探討這兩個問題。

 

混水裝置需要具備什么樣的性能指標？

 

對于這個問題我們不從混水裝置本身出發，而是從用戶在使用混水裝置時希望達到的目的出發，從這一點上可以歸結到下面幾個方面的要求：

 

1、水溫穩定性

 

首先混水裝置的基本功能是用于將高溫供水進行降溫，獲得穩定的所需水溫，比如將80℃的熱水降到40℃，當獲得40℃水溫后需要穩定這個溫度，不能一會高一會低，因此我們需要混水裝置具備第一個特性：水溫穩定性。
 

 

圖1 A混水系統運行特性曲線

 

水溫穩定性是混水裝置最基本的要求，其他性能指標都是建立在這個基礎上的。如果混水溫度在外部工況穩定的時候仍然大幅度波動，這就意味著混水裝置的調節裝置不穩定，在工作時高溫進水流量就會忽高忽低。如果將這個混水裝置與壁掛爐直接連接，則壁掛爐的出水量也會忽大忽小。而且低于壁掛爐的最小所需流量則會“超溫停爐”甚至導致高溫故障報警，使供暖系統無法正常工作。

 

如圖1所示，這臺混水裝置的水溫穩定性很好，當上面第一條一次水溫在基本穩定的情況下，混水裝置的出水溫度不論設定在多少度都能保持穩定，波動范圍小于±1℃。
 

 

圖2 C混水系統運行特性曲線

 

圖2中這臺混水裝置的水溫則明顯不穩定，在一次水溫基本穩定的情況下，混水溫度呈現出大幅度的變化，波動范圍達到近60℃，這種混水裝置會對供暖管道等造成非常嚴重的影響，不能和壁掛爐系統配合。我有一個朋友幾年前在長沙就銷售過這種混水裝置，而且銷售了一千多臺，但第二年就全部拆除了。

 

水溫穩定性的簡易判斷方法：

 

上面的數據是通過專業測試平臺測試出來的，在我們沒有條件進行專業測試的時候，有一種簡單的判斷方法：保持一個穩定的進水溫度，對集中供熱用戶而言不是問題，但對于壁掛爐用戶來說建議設定出水溫度在60℃左右，末端負荷全開，這樣相對壁掛爐系統能有一個穩定的水溫。將混水裝置的出水溫度設定為40℃，然后觀察混水溫度表的變化，連續觀察10分鐘～20分鐘，其最低值和最高值之差就是混水溫度波動范圍。

 

但是對于一些采用溫控器控制的混水裝置，可能會在溫度顯示器方面動手腳，而最好的方法是用手摸一下分水器表面的溫度，感受溫度的變化情況，或者用一個外加溫度計檢測溫度波動。

 

個人認為，一個良好的混水裝置在外部工況穩定情況下，混水溫度的波動范圍應該在±1℃之內。

 

2、水溫適應性

 

當進水溫度保持穩定的同時混水溫度也穩定時，不等于當進水溫度波動的時候混水溫度還能維持穩定，因為后者對調節系統的要求更高。水溫適應性對于壁掛爐供暖非常重要：當壁掛爐通過混水裝置帶地暖的時候，壁掛爐通常處于間斷的工作狀態，出水溫度可能有20℃～30℃的波動，如果混水裝置不能保持出水溫度的穩定，則地暖管、分水器、連接件等地方都會長期處于熱脹冷縮的工況下，承受熱應力的影響，從而降低了供暖系統的使用壽命，甚至導致松動脫管等問題的發生。

 

當然，我們很難實現當進水溫度大幅度波動時混水溫度依然能保持絕對穩定，但是要盡可能降低影響，這對于供暖系統的穩定性具有重要的意義。
 

 

圖3 A混水溫度適應性曲線

 

從圖3中可以看出，這臺混水裝置設定的出水溫度是35℃，當進水溫度從30℃升高到70℃時，出水溫度在30℃～37℃之間變化；當水溫在40℃～70℃變化時混水溫度則從34℃升至37℃，只有3℃的變化，特別注意當一次水溫低于混水裝置設定的出水溫度時，混水溫度基本等于一次水溫，這點在集中供熱低溫供水時很重要。

 

水溫適應性簡單判斷方法：

 

集中供熱用戶由于無法調整熱源溫度，因此這個測試無法進行。對于壁掛爐用戶而言，末端分水器要保持開啟四路，設定混水溫度為40℃，壁掛爐為75℃，注意觀察壁掛爐的水溫變化。當水溫達到80℃并且壁掛爐停爐時，記錄混水裝置的出水溫度，然后觀察壁掛爐出水溫度的變化，每降低5℃記錄一次混水溫度，直到壁掛爐再次點火時記錄最后一個溫度，第一個溫度和最后一個溫度之差如果在5℃～6℃之內，而壁掛爐最高出水溫度與最低出水溫度差異在25℃～30℃之間，則調節特性可以視為合格。

 

個人認為，良好的混水裝置應該能夠在進水溫度波動在30℃時，混水溫度波動范圍在±3℃之內。（當然，進水溫度波動的低溫點必須高于混水裝置的設定溫度。）

 

3、壓差適應性

 

當混水裝置連接到供暖系統中時，一次壓差可能有比較大的變化。比如用于多層大系統或者集中供熱時，不同用戶和不同位置的一次壓差可能變化較大，低的時候可能只有0.1kgf/c㎡，或者更低，高的時候可能高于1kgf/c㎡，甚至更高。即使在同一個系統中，當末端負荷變化的時候也會影響到一次壓差，因此我們希望混水裝置可以適應盡量大的壓差范圍，不會因為壓差的變化對混水溫度有太大的影響。
 

 

圖4 A混水壓差適應性測試曲線

 

從圖4中可以看出，這臺混水裝置的壓差適應性很好，在一次壓差在0～2kgf/c㎡之間，出水溫度在38℃～35℃之間變化時，基本保持穩定。
 

 

圖5 B混水壓差適應性測試曲線

 

圖5是另外一臺混水裝置的測試結果，可以看出當一次壓差高于1.2kgf/c㎡后出水溫度處于失控狀態，失去了混水裝置降溫的作用，在集中供熱中可能會造成嚴重的超溫不適現象。

 

壓差適應性簡單判斷方法：

 

對于集中供熱用戶來說，壓差難以控制，因此不能做此項測試。而對于壁掛爐用戶來說，可以進行“野蠻”測試：當壁掛爐的出水溫度為75℃時，混水裝置的出水溫度調整到35℃，然后直接對壁掛爐進行斷電，讓其內部水泵停止工作，觀察斷電前后1分鐘內混水裝置的出水溫度變化，范圍不超過5℃為好。如果混水裝置的工況良好，那么這種測試將不會對壁掛爐造成太大影響，因為壁掛爐停電后雖然水泵也會停止轉動，但是在混水內置泵的作用下換熱器仍然有水流通過，以帶走換熱器的熱量，不會對壁掛爐造成過熱故障等損害。

 

個人認為，一個良好的混水裝置需要在一次壓差為0的時候能正常工作，在一次壓差為1.5kgf/c㎡時也能正常工作，同時當壓差在0.2kgf/c㎡～1.0kgf/c㎡之間變化時，混水溫度波動范圍要在±3℃之內。

 

4、流量適應性

 

混水裝置在使用時所帶分水器的使用路數不同，或者同一個分水器會出現部分房間關閉的情況，這時混水裝置的流量將會發生很大的變化，這種情況下混水裝置能穩定工作的能力就是流量適應性。

 

由于供暖系統為了控制室溫或者節能，末端經常會出現變流量工況的情況，特別是采用分室溫控的用戶，混水裝置的流量適應性將是非常重要的指標。適應性不好的混水裝置會出現部分房間關閉后系統工作不穩定的情況，從而影響到熱源的穩定性，導致發生各種供暖故障。

 

流量適應性不好的混水裝置，當大流量工作時其出水溫度會降低；當小流量工作時其出水溫度波動將加大，甚至出現不能穩定溫度的狀況，特別是對于分室溫控供暖或者用戶可能需要關閉部分房間的情況而言非常重要。
 

 

圖6 A混水變流量負荷測試曲線

 

從圖6中可以看出，當這臺混水裝置的二次流量在200kg/h～1000kg/h之間變化時，混水裝置的出水溫度幾乎保持不變，這就說明混水裝置的流量適應性非常突出。

 

對比圖7，你會發現圖7這臺混水裝置的流量適應性就很差：當二次流量降低到500kg/h的時候，混水溫度波動逐步加大，無法維持穩定的工作，如果和壁掛爐連接將導致壁掛爐工作失常，致使房間不熱或者耗氣量大增。
 

 

圖7 B混水變流量負荷測試曲線

 

流量適應性判斷方法：

 

保持進水溫度穩定，當混水裝置的出水溫度低于進水溫度20℃左右時，末端分水器全開，記錄混水溫度，然后逐路關閉分水器，每關閉一路就測量一次混水溫度，直到剩下一路開啟為止，這時比較混水溫度的變化幅度，在5℃以內為佳。

 

個人認為，良好的混水裝置必須滿足流量低于200kg（一路地暖管開啟）時穩定工作的要求，最大流量能滿足1000kg/h（實鋪100㎡以上流量需求）穩定工作，并且在設定值不變的情況下，流量變化帶來的水溫變化低于±3℃。

 

5、負荷適應性

 

散熱量是一個變化的數值，當天氣變化或者末端房間關閉時實際散熱負荷將發生變化，混水的控制裝置則需要維持混水溫度的穩定，特別是低負荷的時候高溫進水量很小，少量的一次水量變化就會導致出水溫度有較大的變化，這對于混水裝置的控制部分提出了很高的要求，很多混水裝置在常規負荷時能穩定工作，但在低負荷時則會出現較大的波動。

 

負荷適應性參看圖6，無論負荷在20kW、10kW、5kW還是2kW，混水裝置的出水溫度都能保持穩定。

 

對于水溫穩定性或者水溫適應性都無法達到要求的混水裝置，不用測試負荷適應性，因為肯定不好，不能應用于上述場合。

 

負荷適應性測試方法：

 

在用戶家里其實很難快速改變負荷，那么我們用關閉部分管路的方法來實現負荷變化。測試方法同流量適應性測試方式一樣，其實上面這個測試已經同時反映了兩個因素變化的疊加，通過上述測試的混水裝置的負荷適應性也沒問題。

 

個人認為，良好的混水裝置是當末端負荷從1kW～20kW時都能穩定工作，對于更專業的測試只能在專用測試平臺上體現出來。

 

6、一次阻力特性

 

當混水裝置內一次水溫較低的時候需要大量的一次水進入循環才能滿足地暖用水需求，因此調節閥一次進水通道阻力對這種情況下混水裝置的正常工作有著重要影響，特別是針對集中供熱或者冷凝壁掛爐、熱泵等可能低溫供熱的工況下更是如此。有些混水裝置供水通道阻力太大，很容易出現低溫時降低混水溫度，或者高負荷時無法滿足應用需求。

 

阻力特性測試方法：

 

阻力特性在用戶那里很難測試準確，只能憑感覺判斷。對于集中供熱用戶，需降低混水溫度并設置到高于進水溫度值，而且把末端分水器全部打開，等待1個小時后用手摸一下各個分水器的回水管道，感覺溫差大小，如果有一些管路回水很涼說明水量嚴重不足；如果回水溫度差不多，則說明一次流量充足，應該能夠滿足要求。

 

對于壁掛爐用戶來說，可以將壁掛爐供水溫度設置為40℃，將混水溫度設定為55℃，然后用同樣的方式判斷回水溫度是否均勻，再進行粗略的判斷。

 

個人認為，一次側在壓差為0.2kgf/c㎡的情況下，流量能達到1000kg/h左右最好，這樣即使集中供熱中供水溫度較低的時候也可以滿足地暖所需溫度，對于壁掛爐則流量需要達到500kg/h～700kg/h，才能滿足要求。

 

不同系統如何選擇合適的混水裝置

 

上面講了混水裝置的各種性能指標，主要用來指導我們在做系統設計時如何選擇合適的混水裝置，下面針對幾種常用的情況給出選擇建議：

 

1、壁掛爐帶地暖

 

高溫壁掛爐通過混水裝置直接帶地暖，想要壁掛爐穩定工作需要幾個條件：

 

第一，混水裝置的溫度特性要穩定，避免調節不穩定造成壁掛爐流量的大幅度波動，導致壁掛爐工作不穩定。

 

如圖8所示，該臺混水裝置在工作的時候出水溫度上下波動，導致進入一次水流量同步波動（最下面黃色線），這樣壁掛爐工作流量波動則會導致耗氣量高甚至工作異常。
 

 

圖8 B混水系統運行特性曲線

 

第二，混水裝置的溫度適應性要好，壁掛爐在工作的時候處于間歇工作狀態，出水溫度會有數十度的波動，通過混水裝置要將送到地暖的溫度穩定到盡可能小的波動，有利于提高地暖的舒適度和加熱管的使用壽命。
 

 

圖9 660混水旁通調節性能測試

 

從圖9中可以得出，當壁掛爐的出水溫度在50℃～80℃之間時，波動范圍為30℃，然后經過混水系統后水溫則在43℃～48℃之間，波動只有5℃。

 

第三，混水裝置的流量要足，不能小于壁掛爐最低工作流量，大概在200kg/h～300kg/h之間，否則會出現壁掛爐頻繁啟停的問題。

 

另外，在測試中我們得出一次流量在第一個小時內，大概保持在400kg/h～500kg/h之間波動時，壁掛爐處于均勻的間歇工作狀態。但之后當一次流量變成在200kg/h～500kg/h之間波動時，壁掛爐就會開始出現頻繁啟停，系統工況惡化，耗氣量也會隨著大幅度增加。

 

根據測試結果得出，對于配合壁掛爐使用的混水裝置有較高的要求，最好是采用針對壁掛爐特性設計的專用混水裝置，否則在混水裝置性能不能滿足要求的情況下，會導致壁掛爐工作失常，既不能為客戶提供滿意的體驗，也會大幅度提升系統故障率。

 

因此，推薦采用自力式控制閥的混水裝置，遠傳或者恒溫混水閥，但是混水裝置的混水控制功能要好，要有針對壁掛爐優化設計的結構。特別是自力式遠傳混水裝置，具有針對壁掛爐設計的保護功能。

 

2、如何選擇集中供熱帶地暖的混水裝置

 

集中供熱與壁掛爐獨立系統相比，其供水工況變化更大，水溫一般在40℃～80℃，一次壓差在0～2kgf/c㎡之間，甚至更高，還有水質情況不確定時，也很容易出現雜質卡澀或者結垢問題，因此選擇集中供熱帶地暖的混水裝置需要注意以下問題：

 

第一，產品壓差適應性要好，最好高壓在2kgf/c㎡時還能正常工作，否則新小區很容易出現水溫失控的現象。

 

第二，調節裝置阻力要小，一次流量要足夠大，這樣在低溫的時候有足夠的水能夠進入地暖，避免因流量不足而導致供暖不熱的情況發生。

 

第三，溫度適應性要好，特別是低溫的時候能夠很好地封堵回水，避免水溫進一步降低。

 

第四，閥芯結構要能夠適應惡劣的水質，不容易被水垢卡澀。

 

第五，缺水保護、水泵保護功能要全面，避免燒泵。

 

集中供熱不推薦恒溫混水閥結構，因為容易卡澀。推薦自力式遠傳混水閥結構，但內部要有針對高壓差和大流量設計的混水閥，同時盡可能考慮降低水垢雜質對混水穩定性的影響。

 

有部分國外品牌產品是針對獨立供暖設計的，性能雖然非常優良但容易卡澀，并且壓差大的時候容易失控，不適合集中供熱使用。遠傳自力式控制，具有2kgf/c㎡的高壓差適應性和防止水垢的特色，比較適合集中供熱使用。
 

本文由博容總經理申國強先生原創，首發于《地暖月刊》！