民用建筑供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

郭楠 臧玉昆

摘要：本文主要針對(duì)幾種采暖系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行了探討，有效提出民用建筑在采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的節(jié)能措施。合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)民用建筑的供暖系統(tǒng)，不但可以滿足系統(tǒng)控制與計(jì)量功能的要求，還能夠降低能源不必要的浪費(fèi)，在很大程度上可以提高供熱的實(shí)際社會(huì)效益和自身經(jīng)濟(jì)效益，適時(shí)為民用建筑的采暖提供強(qiáng)有力的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：民用建筑；采暖供熱系統(tǒng)

1傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)的主要形式與其優(yōu)缺點(diǎn)

近代，我國(guó)民用建筑采暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上大多會(huì)使用單雙管垂直（垂直單管居多，教學(xué)、辦公場(chǎng)所）系統(tǒng)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方法具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、采暖性能良好、造價(jià)成本低和施工便利等多方面優(yōu)點(diǎn)，但同樣也存在著一定弊端，主要是不利于用戶根據(jù)自己的需求實(shí)行局部調(diào)節(jié)工作，致使得能源造成不必要的浪費(fèi)[1]。而物業(yè)管理提出的要求以及能源結(jié)構(gòu)發(fā)生的改變，該弊端也日漸突顯出來(lái)，導(dǎo)致此種供暖系統(tǒng)逐漸被取代。在過(guò)去傳統(tǒng)觀念的影響下，大多是依照建筑面積來(lái)結(jié)算收費(fèi)，這種方式不但欠缺科學(xué)性與合理性，還無(wú)法與我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系的需求相適應(yīng)，應(yīng)采取按熱量計(jì)量收費(fèi)的革新措施。長(zhǎng)期以來(lái)都是熱用戶主動(dòng)向供熱企業(yè)繳納相應(yīng)熱費(fèi)，所以用戶尤其是自購(gòu)住宅的用戶開(kāi)始高度重視供熱系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題，使得傳統(tǒng)住宅單管垂直采暖系統(tǒng)的缺點(diǎn)日益明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1沒(méi)有個(gè)體調(diào)節(jié)能力

在民用建筑中應(yīng)用單管垂直采暖系統(tǒng)，非常不利于實(shí)行局部調(diào)節(jié)工作，沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)與改善熱用戶對(duì)熱舒適性的具體要求。而且因?yàn)樵撓到y(tǒng)的運(yùn)行是先把熱水供應(yīng)到建筑物的頂層，接著按照次序向下劃分給每個(gè)用戶，從客觀的角度上看該系統(tǒng)的運(yùn)行由于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的誤差、供水溫度的高低、水泵的性能等原因造成每個(gè)樓層熱用戶在熱分配上的不均等，以至于出現(xiàn)頂層溫度高，底層溫度低，冷熱分布不均現(xiàn)象。頂層用戶在溫度過(guò)熱時(shí)，僅能把門(mén)窗打開(kāi)來(lái)驅(qū)散熱量，使室內(nèi)溫度得到降低，這樣就導(dǎo)致能源出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)[2]。若通過(guò)熱水流量的調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到降溫效果，就會(huì)促使以下各層出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象。此外，該系統(tǒng)也不能單獨(dú)調(diào)節(jié)每個(gè)房間的室內(nèi)溫度，進(jìn)一步浪費(fèi)了大量能源。

1.2維修過(guò)程能源的浪費(fèi)

單管垂直采暖系統(tǒng)屬于一個(gè)整體性的熱水循環(huán)系統(tǒng)，一旦設(shè)施發(fā)生堵塞與漏水情況，就會(huì)給自頂層到底層的一串房間或整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)流水不通，多戶全冷或多戶維修的影響。情況嚴(yán)重時(shí)極有可能使整個(gè)建筑物產(chǎn)生停供現(xiàn)象。而設(shè)施在維修過(guò)程中會(huì)直接浪費(fèi)掉大量熱水，若在寒冷地區(qū)極有可能發(fā)生供水管凍裂等多方面問(wèn)題，引起各項(xiàng)事故的產(chǎn)生，致使人們的日常生活受到影響。

1.3住宅閑置浪費(fèi)能源

在民用建筑中采用單管串聯(lián)式的采暖系統(tǒng)，這就要求每個(gè)住宅用戶都一定要用熱，否則該系統(tǒng)就不能進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。若部分用戶不想用熱或是長(zhǎng)時(shí)間閑置住宅的狀況時(shí)，“強(qiáng)迫”供熱就會(huì)造成能源的浪費(fèi)?，F(xiàn)階段，在部分非采暖而又在發(fā)展建筑物采暖的地區(qū)，這種狀況非常突出。

2智能供熱與收費(fèi)系統(tǒng)的使用

2.1供熱計(jì)量與收費(fèi)系統(tǒng) 該系統(tǒng)針對(duì)國(guó)內(nèi)供熱計(jì)量與收費(fèi)工作的特性而設(shè)計(jì)，采用國(guó)際先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，將超聲波熱能表或戶用熱分配表所測(cè)量的用戶用熱數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)到計(jì)量監(jiān)控中心，并應(yīng)用計(jì)費(fèi)軟件記錄、分析集中供熱計(jì)量的所有數(shù)據(jù)，生成收費(fèi)依據(jù)。系統(tǒng)功能：（1）應(yīng)用自動(dòng)抄表系統(tǒng)，一個(gè)中等城市的熱表抄表工作可以在十幾分鐘內(nèi)抄完，抄表成本降低90%。（2）提高抄表準(zhǔn)確率，準(zhǔn)確率達(dá)99%以上。（3）杜絕不利于社會(huì)安定的因素自動(dòng)抄表對(duì)用戶正常生活的無(wú)任何干擾。（4）有利于供熱管理精細(xì)化系統(tǒng)可以對(duì)用戶、樓棟、小區(qū)、管線按任一時(shí)間周期進(jìn)行分析并形成相應(yīng)的曲線，為供熱公司提供實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)作為決策依據(jù)。（5）實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于及時(shí)排障、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每只熱量表、熱分配表的工作狀態(tài)，對(duì)于因外界某些因素的損壞而造成的熱計(jì)量故障，可以及時(shí)派維修人員進(jìn)行檢修。

2.2 供熱管網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)節(jié)系統(tǒng) 該系統(tǒng)引入智能分時(shí)段供熱負(fù)荷控制、閥門(mén)遠(yuǎn)程調(diào)控等技術(shù)將整個(gè)供暖系統(tǒng)中分散在不同區(qū)域的所有供熱管網(wǎng)集成為一個(gè)集中監(jiān)控系統(tǒng)。很好的解決了供熱計(jì)費(fèi)條件下管網(wǎng)調(diào)控的技術(shù)難題。此外，該系統(tǒng)對(duì)大型共建筑等分時(shí)段用熱特點(diǎn)十分鮮明的建筑實(shí)現(xiàn)了智能分時(shí)段供熱。在建筑回水管道安裝分時(shí)段控制智能電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)建筑需要多少熱能管網(wǎng)供應(yīng)多少熱量。只有這樣系統(tǒng)才能在保證供熱質(zhì)量的前提下，減少熱量的供應(yīng)達(dá)到節(jié)能目的。智能分時(shí)分區(qū)供熱控制實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的分時(shí)分區(qū)智能控制的同時(shí)，還會(huì)將熱負(fù)荷的變化反應(yīng)到熱源的熱功率輸出上，做到熱源的熱功率輸出與熱負(fù)荷熱量需求的精確匹配，大大節(jié)約熱能。

3、熱源及換熱站運(yùn)行優(yōu)化控制系統(tǒng) 熱源及換熱站運(yùn)行優(yōu)化控制系統(tǒng)是一套面向集中供熱領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的全網(wǎng)級(jí)集散型控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)氣候變化調(diào)節(jié)熱源熱功率輸出，同時(shí)能夠根據(jù)熱負(fù)荷變化調(diào)節(jié)熱源熱功率輸出，在自動(dòng)化控制上實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，完全達(dá)到了集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度的目的，從而有效地解決了現(xiàn)有供熱系統(tǒng)能效低、自動(dòng)化程度不高等問(wèn)題。該系統(tǒng)把通過(guò)技術(shù)改造節(jié)約的熱能和熱用戶的行為節(jié)能落實(shí)到了熱源少耗能上，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)真正節(jié)能。

3民用建筑采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改善

針對(duì)上述所說(shuō)的能源浪費(fèi)問(wèn)題，可正確選擇運(yùn)用現(xiàn)代化分戶計(jì)量采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以單獨(dú)控制各采暖用戶，也就是各熱用戶單獨(dú)使用一個(gè)供回水體系，實(shí)行一戶一表制，能夠單獨(dú)對(duì)用戶實(shí)施計(jì)量、調(diào)節(jié)和關(guān)斷等工作，并且不會(huì)對(duì)其他用戶造成影響。分戶計(jì)量采暖系統(tǒng)可劃分為單管制采暖系統(tǒng)和雙管制采暖系統(tǒng)[3]。

3.1單管制采暖系統(tǒng)

單管制采暖系統(tǒng)包括單管水平串聯(lián)系統(tǒng)與單管水平跨越系統(tǒng)。

3.1.1單管水平串聯(lián)系統(tǒng)屬于較為常見(jiàn)的一種采暖系統(tǒng)，通常會(huì)在各住宅單元裝置上總體的供回水系統(tǒng)，而各層用戶就是一個(gè)單獨(dú)的小系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠豎向無(wú)穿各樓層立管，不會(huì)對(duì)墻面裝修造成影響，缺點(diǎn)是無(wú)法滿足分室控制溫度的要求，且所有散熱器都需要設(shè)置放氣閥。

3.1.2與單管水平串聯(lián)系統(tǒng)一致，單管水平跨越系統(tǒng)同樣要裝置一個(gè)總體的供回水系統(tǒng)，并且可在管道井裝置上該系統(tǒng)的供水立管和回水立管。該系統(tǒng)的應(yīng)用可滿足分室控制溫度的要求，且豎向無(wú)立管，對(duì)墻面裝修無(wú)任何影響，同時(shí)還要將放氣閥設(shè)置在所有散熱器上。

3.2雙管制采暖系統(tǒng)

雙管制采暖系統(tǒng)包括雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)和水平雙管系統(tǒng)。

3.2.1應(yīng)用雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)時(shí)，熱用戶僅需在散熱器支管上裝置調(diào)節(jié)閥就能夠?qū)崿F(xiàn)介質(zhì)流量的調(diào)節(jié)，以滿足各用戶對(duì)熱舒適性的需求，達(dá)到節(jié)能的目的。但使用過(guò)程中，應(yīng)注意三個(gè)問(wèn)題：①樓層過(guò)多易產(chǎn)生垂直失調(diào)，具體垂直高度應(yīng)不大于三層，限制了該系統(tǒng)的實(shí)用性；②增加了穿越各樓層間的立管數(shù)；③系統(tǒng)設(shè)置有熱量分配表才可使用。

3.2.2應(yīng)用水平雙管系統(tǒng)能夠有效防止垂直失調(diào)問(wèn)題的產(chǎn)生，且能夠滿足各熱用戶獨(dú)立系統(tǒng)的要求，有利于實(shí)施熱量表的裝置工作，促使散熱器的個(gè)體調(diào)節(jié)能夠得以實(shí)現(xiàn)[4]。水平雙管系統(tǒng)可以在一定程度上改善供熱系統(tǒng)常發(fā)生的垂直失調(diào)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)分室控制實(shí)際溫度。

水平雙管目前住宅使用的比較普遍，水平管多采用埋地敷設(shè)，據(jù)有關(guān)部門(mén)測(cè)算，雙管制供熱管道，一般情況下可以降低工程造價(jià)的25%（采用玻璃鋼做保護(hù)層）和10%（采用高密度聚乙烯做保護(hù)層）左右；另外雙管系統(tǒng)作為變流量系統(tǒng)較之單管系統(tǒng)散熱器熱量更易調(diào)節(jié)，易控溫，并聯(lián)支路更易達(dá)到平衡，節(jié)能效果更好；使用壽命長(zhǎng)，只要管道內(nèi)部水質(zhì)處理好，保溫管道使用壽命可達(dá)30年，甚至更長(zhǎng)。另外占地少、施工快，有利于環(huán)境保護(hù)和減少施工擾民。水平雙管系統(tǒng)缺點(diǎn)是整體降低了空間高度，管道埋于墊層，難于做出坡度，不利于系統(tǒng)排氣、泄水；由于供回水干管采用化學(xué)管材，需降低熱源的供回水溫度（80℃/60℃～70℃/80℃），能耗及散熱器數(shù)量會(huì)有所增加。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在民用建筑的采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，一定要進(jìn)行合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)，只有這樣才可以獲得良好的系統(tǒng)控制與計(jì)量功能，使能源不必要的浪費(fèi)情況得到有效減少，在提高供熱實(shí)際社會(huì)效益的同時(shí)，也增加了自身的經(jīng)濟(jì)效益。

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