談采暖設計中的一些問題

劉 鵬

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

1 熱媒設計溫度的影響

1.1 熱媒設計溫度對散熱器系統(tǒng)的影響

散熱器熱水采暖系統(tǒng)的熱媒設計溫度是根據(jù)不同氣候地區(qū)和不同材料管道而確定的，而且還要綜合考慮系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和安全性，以及用戶舒適性等原則，還要符合熱源的實際條件。文獻［1］規(guī)定了不同管材的室內(nèi)采暖系統(tǒng)的熱媒設計溫度及溫差。采用金屬管道輸送熱水時，過去均采用95℃/70℃的設計供回水溫度。為了減少熱損失，節(jié)能并節(jié)省投資，降低了供水溫度，所以現(xiàn)在均采用85℃/60℃的設計供回水溫度，也相應的提高了舒適性。在實際設計過程中，在無法獲取熱源溫度的情況下，不論是集中供熱還是區(qū)域鍋爐房供熱，散熱器采暖系統(tǒng)均按照85℃/60℃的供回水溫度進行設計。但是區(qū)域鍋爐房和集中供熱在實際運行中的熱媒溫度在最冷的時候也達不到85℃/60℃?，F(xiàn)在城市建設速度快，熱網(wǎng)規(guī)劃和建設規(guī)劃不協(xié)調(diào)，部分小區(qū)的熱媒供水溫度僅僅60℃，溫差也達不到25℃。因此，實際運行參數(shù)無法達到設計要求，室內(nèi)熱舒適性難以保證。表1以四柱813型散熱器為例，給出了室內(nèi)設計溫度在18℃時，不同熱媒供回水溫度下散熱器的散熱量。從表1中可以看出，隨著供水溫度的降低，每片散熱器的散熱量下降了30%～50%，下降幅度很大，只有增加散熱器片數(shù)，才能保證房間舒適性。反過來，散熱器面積的增加會導致運行水溫的繼續(xù)降低，形成惡性循環(huán)。民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》 第5.3.1規(guī)定:散熱器集中供暖系統(tǒng)宜按熱媒溫度為75℃/50℃或85℃/60℃連續(xù)供暖進行設計(見表1)。國內(nèi)也開始了低溫連續(xù)供熱，因此在設計中應當考慮實際運行情況，在不影響室內(nèi)熱舒適性的前提下，采用較低供水溫度進行設計，或者改變采暖方式采用低溫熱水地板輻射采暖，盡可能滿足使用要求。

表1 不同熱媒設計溫度下的散熱器散熱量

1.2 熱媒設計溫度對管道比摩阻的影響

管道單位長度的摩擦阻力稱為比摩阻［3］。合理確定比摩阻的大小對系統(tǒng)運行及運行費用有重要意義，民用建筑室內(nèi)熱水采暖系統(tǒng)經(jīng)濟比摩阻取值一般為60 Pa/m～120 Pa/m。式(1)中，Rm為管道比摩阻，λ為管道摩擦阻力系數(shù)，由此可知比摩阻的大小不僅與管道內(nèi)壁面粗糙度、流速有關，而且受熱媒溫度的影響。

某小區(qū)冬季采暖熱負荷為1 000 kW，熱媒設計溫差Δt=25℃，流量Q=34 m3/h，按80℃查水力計算表，選擇主管管徑為DN125 mm，對應 Rm=43.68 Pa/m，管內(nèi)流速為 0.72 m/s，滿足設計要求。實際供水溫度60℃時，溫差Δt=10℃，流量Q=86 m3/h，DN125的主管道內(nèi)，比摩阻為236 Pa/m，管內(nèi)流速1.68 m/s，遠遠不能滿足設計要求，不僅外網(wǎng)阻力是設計要求的好幾倍，而且導致末端系統(tǒng)阻力增大，管路水力平衡困難，這樣運行也必然導致系統(tǒng)以大流量小溫差的方式運行。為了調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使末端達到設計要求，須加大循環(huán)水泵揚程，則導致電機功率很大，耗電增加，形成惡性循環(huán)。

2 “凹”形建筑凹槽內(nèi)的東西向房間的朝向修正

如圖1所示，建筑外側(cè)東(西)向房間在冬季上午(或下午)能有陽光照射，但是“凹”形建筑位于凹槽內(nèi)的東西向房間則不一樣，頂層房間還好些，低層的房間和北向房間一樣，無陽光照射，房間熱負荷如果按照東西向修正系數(shù)進行計算，則熱負荷偏小，熱舒適性較差，因此建議類似朝向位置的房間按照北向修正系數(shù)進行熱負荷修正。

圖1 “凹”形建筑平面圖

3 內(nèi)區(qū)房間的合理設計

當建筑單層面積很大時，通常將其按照功能分為內(nèi)外區(qū)，內(nèi)區(qū)房間通常作為辦公或休息室。當對內(nèi)區(qū)房間進行采暖熱負荷計算時，房間無圍護結(jié)構(gòu)熱負荷，也沒有冷風侵入和冷風滲透，因此可以不設置散熱器。然而在實際使用過程中，內(nèi)區(qū)房間的熱舒適性還是較差，特別是對于大空間的內(nèi)區(qū)更為明顯，有陰冷的感覺。因此建議此類房間在進行室內(nèi)熱水采暖系統(tǒng)設計時，還是布置一定量的散熱器，以滿足房間熱舒適性要求。

4 戶間傳熱量的影響

現(xiàn)在建筑均為節(jié)能建筑，外圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)很小，室內(nèi)隔墻傳熱系數(shù)卻較大，相鄰房間溫差傳熱和總熱負荷比起來影響就較大?！睹裼媒ㄖ┡L與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》條文解釋5.2.4敘述“當隔墻或樓板的傳熱熱阻太小，傳熱面積很大，或其傳熱量大于該房間熱負荷的10%時，也應將其傳熱量計入該房間的熱負荷內(nèi)”，但人們一直有過去根深蒂固的印象，溫差小于5℃的鄰室溫差傳熱可以忽略，而從不比較傳熱量是否大于該房間熱負荷的10%，也就從不考慮這部分散熱。因此在今后設計中建議此項不再忽略計算。

5 結(jié)語

1)熱媒溫度是散熱器熱水采暖系統(tǒng)設計的重要參數(shù)，在實際運行過程中，熱媒溫度的降低不僅影響房間內(nèi)熱舒適性，而且會增加系統(tǒng)運行阻力，進一步惡化系統(tǒng)運行效果。因此在設計中應當充分考慮實際運行情況，適當降低供水溫度進行設計，在不影響室內(nèi)熱舒適性的前提下，盡可能降低供熱系統(tǒng)的運行費用，并實現(xiàn)節(jié)能。2)對于位置和功能特殊的房間應當根據(jù)具體情況進行合理設計，保證所有房間的熱舒適性都滿足要求。

［1］JGJ 26-2010，嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準［S］.

［2］GB 50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范［S］.

［3］付祥釗.流體輸配管網(wǎng)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001:43-44.