換熱站設計要點（二級）
在我國暖通設計中，換熱站在供暖系統中起做舉足輕重的環節，設計好換熱站以及製作好換熱站是關係到民生大事。首先使用效果好達到供暖供熱要求，二是運行費用控制的好達到節能運行的目的，三是在運行中與系統的匹配性最佳，做到檢修方便維護成本低，那麼整個系統運行壽命長。設計好而達到上述的幾點要求結合本人的經驗所得分享下列重要幾個環節。
一、規模和站房的選擇
1、換熱站的位置儘量選擇供熱區域的中心，供熱半徑不大於400m，單個區域系統不宜大於10-15萬方的供暖面積。
2、目前由於房價的高昂，最佳選擇在地下室設置換熱站，必須預留檢修空間，佈局合理。那麼在設計時充分考慮熱源以及採暖型式對換熱器的合理選擇，換熱站的大小由供熱站設備決定，換熱站機房高度最佳值4.5m，最低3.5m，設備相互預留空間0.8m-1.5m。
3、需考慮設備出入口、通道，方便進入換熱設備。
二、換熱設備的選擇
1、板式換熱器，板式換熱器的換熱效率是換熱器當中換熱效率最高、缺點是不能耐受高溫高壓，板式換熱器檢修方便、故該設備適用於水-水換熱系統，溫度不宜超過160℃，壓力不宜超過2.0MPa。當然板式換熱器也有特殊的換熱器，例如有激光半焊式，可結合實際情況而選用。
2、管殼式換熱器，有的廠家命名為螺紋管式、螺旋管式、波節管式、等離子式，等等，只是在管殼式換熱器中的細節進行深化而提高換熱效率，但由於管殼式換熱器的特點，總的換熱效率比不過板式換熱器，優點是耐受高溫高壓，故適用於汽水換熱系統（高溫高壓系統），設計人員可結合實際情況二合理選用。
3、水水板式換熱器設備及參數選用
單套大系統宜採用雙板換，循環水泵多數使用3臺，二用一備，配置相關閥門、儀表、溫度控制、電氣控制櫃，結合暖通手冊合理選用符合指標，結合流量、流速、溫差選用板式換熱器、水泵的參數，尤其板式換熱器需要有專業的選型軟件進行詳細模擬選型，給出換熱器的換熱係數、汙垢係數、版型匹配、混裝版型的傳熱係數變化、對數平均溫差、流量流速、換熱餘量、管口大小等等。舉例高溫水水板式換熱器的選型：
quotation: 03 position: 1 周延順
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t h e r m o w a v e - plate heatexchanger: TL 500
--------------------------------------------------------------------------
media 1 / media 2 : WATER WATER
inlet temperature [℃]: 50.0 95.0
outlet temperature [℃]: 75.0 55.0
mass flow rate [kg/h]: 107379.6 67008.2
flow rate [l/h]: 109369.3 68742.5
--------------------------------------------------------------------------
density [t/m³: 0.982 0.975
heat capacity [kJ/kgK]: 4.184 4.190
conductivity [W/mK]: 0.656 0.667
dynamic viscosity [cP]: 0.445 0.375
--------------------------------------------------------------------------
heat load [kW]: 3120.000
no. of plates / surface [m²: 99 / 46.6
k foul. [W/m²]: 6193.1
excess surface [%]: 0.6
fouling resist.[10^-4*m²/W]: 0.009
--------------------------------------------------------------------------
connection [-]: 100 100
pressure drop [bar]: 0.588 0.239
max.oper./test pressure[bar]: 16.00 / 20.00 16.00 / 20.00
oper.temp. min. / max. [℃]: 0.0 / 100.0
content [l]: 78.9 78.9
--------------------------------------------------------------------------
plate material : 1.4301
ring gasket : EPDM-HT EPDM-HT
field gasket : EPDM-HT EPDM-HT
gasket fixing : clip on / glueless clip on / glueless
--------------------------------------------------------------------------
connection types : see sketch
frame type : K / bolted / painted RAL 5018
design code : AD-Merkblatt 2000 / PED 97/23/EC Modul H1
--------------------------------------------------------------------------
total weight (empty)[kg]: 976.1 over. dimensions (lxwxh)[mm]: 1000.0 x 550.0 x 1745.0
--------------------------------------------------------------------------
connections
media pos. connection type DIN type DN PN material
1 out K1: STUD BOLTS 2501 100 16 1.4571
2 in K2: STUD BOLTS 2501 100 16 1.4571
2 out K3: STUD BOLTS 2501 100 16 1.4571
1 in K4: STUD BOLTS 2501 100 16 1.4571
plate heatexchangers date: 01.10.2020
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customer:
project :
curr.no.: 03 position: 1 version: 1 section: AUS
remarks :
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WATER : 50.0 ℃ ===> 75.0 ℃ NTU: 2.31
10.82 ℃
WATER : 55.0 ℃ <=== 95.0 ℃ NTU: 3.70
heat load [kW]: 3120.000
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medium : WATER WATER
flow rate [l/h]: 109369.3 68742.5
mass flow rate [kg/h]: 107379.6 67008.2
density [t/m³: 0.982 0.975
heat capacity [kJ/kgK]: 4.184 4.190
conductivity [W/mK]: 0.656 0.667
dynamic viscosity [cP]: 0.445 0.375
-----------------------------------------------------------------------
dp-port [bar]: 0.039 0.014
dp-plate [bar]: 0.549 0.224
dp-total [bar]: 0.588 0.239
-----------------------------------------------------------------------
connection [-]: 100 100
plate material : 1.4301
thickness [mm] / reinf.: 0.50 / - 0.50 / -
gasket material :D / M-EPDM-HT D / M-EPDM-HT
max.oper./test press.[bar]: 16.00 / 20.00 16.00 / 20.00
max. oper.temperature [℃]: 0.0 100.0
-----------------------------------------------------------------------
k clean [W/m²]: 6228.1 excess surface [%]: 0.6
k foul. [W/m²]: 6193.1 fouling [10^-4*m²/W]: 0.009
heat transfer area[m²: 46.6 r-factor [-]: 0.984
-----------------------------------------------------------------------
99 plates TL 500
cold: 1 x ( 16 SH . 33 SH)
----------------------------------------------------------
hot: 1 x ( 16 PH . 33 SH)
+ 1 endplate
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cold side hot side
w(port) [m/s] content [l] w(port) [m/s] content [l]
3.37 78.9 2.12 78.9
nl. w [m/s] Re a [W/m²] nl. w [m/s] Re a [W/m²]
SH 0.30 4165 17786.7 PH 0.19 3101 12867.5
SH 0.51 7109 19502.8 SH 0.32 5256 14112.2
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t h e r m o w a v e - plate heatexchanger: TL 500
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media 1 / media 2 : WATER WATER
inlet temperature [℃]: 50.0 95.0
outlet temperature [℃]: 75.0 55.0
mass flow rate [kg/h]: 107379.6 67008.2
flow rate [l/h]: 109369.3 68742.5
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density [t/m³: 0.982 0.975
heat capacity [kJ/kgK]: 4.184 4.190
conductivity [W/mK]: 0.656 0.667
dynamic viscosity [cP]: 0.445 0.375
--------------------------------------------------------------------------
heat load [kW]: 3120.000
no. of plates / surface [m²: 99 / 46.6
k foul. [W/m²]: 6193.1
excess surface [%]: 0.6
fouling resist. [10^-4*m²/W]: 0.009
--------------------------------------------------------------------------
connections diameter [-]: 100 100
pressure drop [bar]: 0.588 0.239
working pressure [bara]: 10.00 10.00
max.oper./test pressure[barg]: 16.00 / 20.00 16.00 / 20.00
oper. temp. min/max [℃]: 0.0 / 100.0
content [l]: 78.9 78.9
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plate material : 1.4301
plate thickness [mm]: 0.50
ring gasket : EPDM-HT EPDM-HT
field gasket : EPDM-HT EPDM-HT
gasket fixing : clip on / glueless clip on / glueless
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connections : see sketch
frame type : K / bolted / painted RAL 5018
design code : AD-Merkbl鋞ter 2000 / PED 97/23/EC
total weight (empty)[kg]: 976.1
over. dimensions (lxwxh)[mm]:1000.0 x 550.0 x 1745.0
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Please check the resistance of the chosen materials!
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plate arrangement 99 plates TL 500 KCGL
cold: 1 x ( 16 SH . 33 SH)
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hot: 1 x ( 16 PH . 33 SH)
+ 1 end plate
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connections
media pos. connection type DIN type DN PN material
1 out K1: STUD BOLTS 2501 100 16 1.4571
2 in K2: STUD BOLTS 2501 100 16 1.4571
2 out K3: STUD BOLTS 2501 100 16 1.4571
1 in K4: STUD BOLTS 2501 100 16 1.4571
由上可得，換熱器的計算較為複雜，由實力的廠家均有自己的實驗數據可設計出優質的換熱器，上述板換的結構參數中最大的優勢是混裝版型，有83張SH版型，16張PH版型，這種混裝模式傳熱係數高達6193.1W/m²]，換熱面積只需46.6㎡。給出了各種數據均，極大的給了客戶以安全感。選用板式換熱器時充分考慮最大工作壓力和溫度因素。
4、循環水泵的選擇
每個獨立系統應設置1臺備用泵，循環水泵的並聯臺數應能滿足系統的運行調節的需要，並聯臺數一般不宜超過3臺，而且參數一致，循環水泵的總量應大於設計流量，計算方法為設計的流量乘以1.1的係數，
4.1循環泵的揚程等於：H=K（H1+H2+H3）,H1為室外管網壓損；H2為最不利用戶壓損和個別主管網因地理位置的條件額外增加的阻力；H3為板式換熱器的壓降，K為餘量的係數，一般為1.05-1.1。
4.2大系統水泵宜採用變頻運行。充分考慮工作溫度和壓力。考慮計算耗電輸出熱量比。
5、補水泵的選型
揚程：揚程選用高於最高補水點的0.2MPa，補水考慮系統的靜壓和動壓。
流量選擇：正常補水量為總流量的1%，實際補水量應該為正常補水量的4倍。補水泵宜採用穩壓運行。
6、控制櫃
溫度控制較為關鍵的環節，控制櫃是節能運行的重要指標之一，要求控制溫度準確，必須為比例性調節，根據末端負荷的變化而變化、同時恆定壓力，誤差小，可依據負荷變化而變化流量，設置監控運行參數，做到以數據為依據。
7、其他附屬設備
軟水器，軟水器通過離bai子交換樹脂去除水中的鈣、鎂離子，降低水質硬度；把水中游離的鈣、鎂、碳酸氫根離子打包成納米級的晶體，從而阻止遊離離子生成水垢。延長整個系統的使用壽命，軟水量等於或略小於補水泵的流量。
水箱，採用不鏽鋼水箱用於存儲軟水的容量，供補水泵補水使用，水箱容量等於或略小於補水泵的流量。
武漢威孚熱工技術有限公司
