家庭采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工及設(shè)備選型

彭天禮

【摘 要】采暖已不局限于北方地區(qū)。燃?xì)獠膳仩t的不斷普及，散熱器的個性化選擇，要求家庭采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工在滿足住戶個性化裝修的同時，必須要符合采暖規(guī)范的要求。房間熱負(fù)荷的計(jì)算是確定鍋爐供熱功率、散熱器規(guī)格型號的基本參數(shù)。家庭采暖系統(tǒng)的管道敷設(shè)要按規(guī)范進(jìn)行，散熱器材質(zhì)的選擇要考慮采暖形式和水質(zhì)的差異。住戶必須要了解和掌握供暖設(shè)施設(shè)備的性能及使用要求，做到節(jié)能高效運(yùn)行，創(chuàng)造安全舒適的室內(nèi)居住環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】采暖；個性化需求；熱負(fù)荷；燃?xì)忮仩t；散熱器

【Abstract】Heating system is no longer exclusive for northern areas. Gas heating boilers are getting popular as well as customized radiators. The installation of residential heating system must obey related regulations and take individualized design into consideration. The key to calculate room heating load is boiler heating power output and the specifications of radiator. Heating method and water quality needs to be considered when it comes to the selection of radiator material. Meanwhile， duct layout should also follow regulations. Residents may learn and aware the specification and operating requirements of the heating system equipment in order to achieve high-efficiency and to create a safe enjoyable indoor living environment.

【Key words】Heating Individualize； Heating Load； Gas Boiler； Radiator

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高，供暖設(shè)施已不再局限于北方地區(qū)。最近幾年，華東地區(qū)、西南地區(qū)的很多新建小區(qū)要么配套集中供暖，要么則安裝小型家用鍋爐進(jìn)行采暖等等，不少老舊小區(qū)也有很多進(jìn)行了供暖改造。供暖對大多數(shù)南方居民來說是個新鮮事物，暖氣設(shè)施的設(shè)計(jì)安裝需要一定的專業(yè)知識并按規(guī)范進(jìn)行，本文旨在為安裝家庭采暖設(shè)施的住戶提供幫助。

1 裝修與采暖的個性化

現(xiàn)在的商品住宅一般住戶在購房后都要進(jìn)行裝修，這就要求家庭采暖設(shè)施的設(shè)計(jì)安裝在滿足功能需求的同時也要滿足個性化的裝修。個性化的裝修必然是暖氣設(shè)施設(shè)備安裝的個性化，現(xiàn)在的住宅采暖既有集中供暖，也有分散的獨(dú)立的家用小鍋爐采暖。對于不同裝修風(fēng)格的住戶來說，房間里的散熱器的選擇也必然是個性化的，在市場上銷售的散熱器不再是傳統(tǒng)的幾款鑄鐵散熱器，而是各種款式琳瑯滿目，應(yīng)有盡有；家具擺放位置的變化要求散熱器的安裝方式和位置也要與之相適應(yīng)，采暖管道的管道的設(shè)計(jì)安裝也必須要與之相統(tǒng)一。但是，采暖設(shè)施設(shè)備的設(shè)計(jì)又必須遵循其自身的規(guī)律和嚴(yán)格的規(guī)范，否則既達(dá)不到采暖的基本要求，還有可能給未來的運(yùn)行和使用帶來很大的隱患和遺憾。因此，住戶在個性裝修的同時必要對采暖設(shè)施的設(shè)計(jì)安裝有一個基本的了解。

2 熱負(fù)荷及采暖設(shè)備的選型計(jì)算

2.1 熱負(fù)荷的計(jì)算

要想家里冬天溫暖如春，室內(nèi)就必須安裝一定數(shù)量的散熱片，散熱片的多少由冬季條件下住戶房間的熱負(fù)荷決定。

暖通設(shè)計(jì)師計(jì)算熱負(fù)荷的幾個重要參數(shù)：

A.室外計(jì)算溫度 華東地區(qū)可取-3℃

B.室內(nèi)起居室設(shè)計(jì)計(jì)算溫度 15℃—18℃

C.室內(nèi)衛(wèi)生間設(shè)計(jì)計(jì)算溫度 18℃—22℃

設(shè)計(jì)師一般根據(jù)住戶房屋的保溫、結(jié)構(gòu)、朝向、層高、窗墻比（窗墻面積比）等等，再使用上述各參數(shù)，計(jì)算出某住戶各個房間的熱負(fù)荷，然后將熱負(fù)荷的數(shù)值與某一型號的散熱器的選型計(jì)算表相對照，既可得出各房間所需散熱器的規(guī)格和數(shù)量。

所謂“熱負(fù)荷”就是在冬季室外計(jì)算溫度條件下，如-3℃時，為了保持各個室內(nèi)房間設(shè)計(jì)溫度所需的熱量。熱負(fù)荷的計(jì)算過程較為復(fù)雜，準(zhǔn)確的計(jì)算一般是由暖通設(shè)計(jì)工程師計(jì)算完成。作為不太專業(yè)的住戶，一般用估算法，公式如下：

熱負(fù)荷Q=建筑面積S×熱指標(biāo)q

q取值范圍：住宅47W/M2—70W/M2，窗面積小、墻體保溫好取下限，反之取上限。

就華東地區(qū)而言，推薦熱指標(biāo)10層以上的取60W/M2，10層以下的取50W/M2，頂層取70W/M2，一層取65W/M2，東西兩頭有外墻的房間取70W/M2。日照條件較好或有外墻保溫的住宅，可適當(dāng)降低熱指標(biāo)，以便節(jié)省投資費(fèi)用。

比如頂樓某戶型只有一面南外墻的客廳31.72M2，公攤按75%，則S=42.3M2，q取70 W/M2，則該戶客廳的熱負(fù)荷Q=42.3×70=2960W。

2.2 燃?xì)忮仩t的選型

按照前述熱負(fù)荷估算方法，將住戶所有房間的熱負(fù)荷Qi進(jìn)行累加，即可得出住戶總的采暖熱負(fù)荷Q，對于不是集中供暖的住戶，根據(jù)Q的數(shù)值大小，住戶就可從鍋爐生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品選型樣本選擇一款合適功率的燃?xì)鉅t。

現(xiàn)在市場上流行的家用燃?xì)忮仩t一般既能采暖又能同時供應(yīng)生活洗浴熱水。一般燃?xì)忮仩t生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品選型樣本上也會標(biāo)注每款型號的鍋爐所能擔(dān)負(fù)的水龍頭和洗浴設(shè)備的數(shù)量。住戶在選擇鍋爐時，既要考慮采暖熱負(fù)荷又要考慮生活熱水熱負(fù)荷，鍋爐的供熱能力（功率）應(yīng)按以上兩種熱負(fù)荷中的較大值進(jìn)行選擇。

2.3 散熱器的選型計(jì)算

根據(jù)前述熱負(fù)荷的計(jì)算示例，某住戶客廳的熱負(fù)荷Q=2960W，若該住戶客廳選擇安裝河北圣春牌四柱813型鑄鐵散熱器，由廠家選型計(jì)算表可知，該型散熱器的散熱量256W/片，則需散熱器的片數(shù)=2960/256=12片。即在熱力站或家用鍋爐（標(biāo)準(zhǔn)工況）供水95℃、回水70℃，冬季室外溫度為-3℃時，要使客廳的溫度達(dá)到15℃—18℃，須安裝一組12片的四柱813型鑄鐵散熱器。以上過程學(xué)名叫“散熱器的選型計(jì)算”。

按照上述方法可得出住戶各房間散熱器的片數(shù)或規(guī)格。如住戶想選用其他廠家的散熱器，可用求得的各房間的熱負(fù)荷經(jīng)同樣步驟簡單計(jì)算或查對選型表也可確定所需散熱器的規(guī)格和數(shù)量。

3 散熱器的選型比較與安裝

目前散熱器市場個性飛揚(yáng)，鋼制散熱器、銅鋁散熱器、裝飾型散熱器等以及國外的各種品牌，不一而足，異彩紛呈。面對著這么多琳瑯滿目的散熱器產(chǎn)品該如何選擇呢？選用散熱器一般遵循一下幾條原則：

A.散熱性能優(yōu)良；

B.結(jié)構(gòu)簡單，體形緊湊，便于清潔清掃；

C.承壓能力強(qiáng)，使用時要充分保證安全；

D.耐腐蝕性能優(yōu)良，有較長的使用壽命；

E.美觀漂亮，要滿足裝飾效果。

為方便大家選用起見，現(xiàn)僅從材質(zhì)方面予以介紹。

3.1 鑄鐵散熱器

鑄鐵散熱器在我國已有100多年的歷史。該種散熱器散熱性能優(yōu)良，水容量大，熱穩(wěn)定性好，有很好的耐腐蝕性能。天津小白樓地區(qū)現(xiàn)在還有民國時期的鑄鐵散熱器在繼續(xù)使用，可見其優(yōu)良的耐腐蝕性能是其他散熱器所無法比擬的。過去人們普遍人為其外觀較為粗笨，品種單一，加上銀粉漆凃裝，顯得既老氣又土氣，由于其制造過程的高能耗高污染，國家也不太鼓勵使用。但隨著生產(chǎn)及凃裝技術(shù)的發(fā)展，新穎美觀的仿古、噴塑鑄鐵散熱器受到廣大北方地區(qū)用戶和房地產(chǎn)商的歡迎（價格低廉），且大量出口。在國外，鑄鐵散熱器是高檔奢侈品，也經(jīng)常用做饋贈的禮品。

鑄鐵散熱器是分片對絲組裝而成，承壓能力較低，工作壓力不高于0.8MPa，高層住戶的供熱低區(qū)住戶請慎重選用。詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見廠家的樣本。

3.2 鋼制柱式/板式散熱器

鋼制柱式散熱器是森德散熱器公司1998年在中國首先推出的一種新型散熱器。該種散熱器用薄壁鋼板沖壓成型后再組焊而成，有較高的耐壓性能，工作壓力可達(dá)1.0MPa以上，可用于高層建筑。其產(chǎn)品因色彩豐富、造型多樣、外形美觀、易于清潔而風(fēng)靡全國。但由于我國集中供熱的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)低于歐洲，停止供暖時散熱器也是常常處于無水保護(hù)狀態(tài)，造成該種散熱器在實(shí)際使用時經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕滲漏，加之該種散熱器的制作門坎較低，大量的粗制濫造產(chǎn)品充斥市場，使用伊始即給整個散熱器行業(yè)帶來了幾乎災(zāi)難性的影響。在我國的供暖體制和水質(zhì)條件下，鋼制散熱器的耐腐蝕性能顯得較差。近年來，實(shí)力強(qiáng)大的廠家采取了一定的內(nèi)凃裝防腐，有的還采取犧牲陽極的措施，但國內(nèi)工程應(yīng)用時仍有很多漏水事故發(fā)生，國際知名廠商為此在說明書里提出了極其嚴(yán)格的水質(zhì)使用條件。但對于獨(dú)立的家用小鍋爐采暖，由于循環(huán)水封閉且無放水現(xiàn)象，鋼制散熱器一般可放心使用，不會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

同種材質(zhì)的還有現(xiàn)在比較流行的鋼制板式散熱器，它是有兩片薄鋼板模壓成形再壓焊而成，外觀為長方形。其散熱性能和鋼制柱式散熱器接近，由于它采用內(nèi)壁預(yù)凃裝和壓力焊接技術(shù)，抗腐蝕性能較鋼制柱式散熱器有較大提高，但仍不如鑄鐵散熱器。承壓性能亦不如鋼制柱式散熱器，且造型單一，價格也較為昂貴。以上兩種鋼制散熱器散熱性能都較好，但都不如鑄鐵散熱器。熱工指標(biāo)：鋼制柱式—W/柱，鋼制板式—W/米，詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見廠家樣本。

3.3 鋁合金柱式散熱器

20世紀(jì)80年代開發(fā)的產(chǎn)品，鋁材擠壓成型，多柱形結(jié)構(gòu)，管柱為翅片狀，各柱上下用鋁質(zhì)橫管焊接而成。散熱性能非常優(yōu)異，重量輕，安裝方便，外形比較美觀，價格極其低廉，但造型變化不多，強(qiáng)度及耐壓性能較低，既不耐堿又不耐酸，供暖水質(zhì)必須是中性，抗腐蝕性能略優(yōu)于鋼制散熱器，其腐蝕破壞為突然斷裂，容易造成大的漏水事故。該種散熱器集中供暖不宜使用，但可用于壁掛爐小型戶式供暖系統(tǒng)。新近有鑄鋁散熱器面世，綜合性能優(yōu)于鋁合金柱式散熱器，但仍不如鑄鐵散熱器，宜慎重選用。熱工指標(biāo)：W/柱。

3.4 銅鋁復(fù)合散熱器

鋼制、鋁制散熱器在使用過程中，腐蝕漏水始終沒有得到徹底解決，雖然生產(chǎn)廠商采取了一定的內(nèi)涂料防腐技術(shù)或犧牲陽極技術(shù)，但都屬于被動防腐。2002年山東暖通界的專家發(fā)明了一種全銅水道的銅鋁復(fù)合散熱器，熱水流經(jīng)銅管，銅管外面脹接鋁合金散熱翅片，這種結(jié)構(gòu)解決了集中供熱系統(tǒng)散熱器的腐蝕問題。其優(yōu)勢如下：

A.銅耐腐蝕，其腐蝕率是鋼的25倍，使用壽命長的多；

B.銅導(dǎo)熱性能優(yōu)良，與鋼相比金屬熱強(qiáng)度（W/kg℃）高出1倍以上，銅管與鋁復(fù)合后雖然增加了接觸熱阻，散熱性能略有降低，但仍高出鋼制散熱器很多；

C.工作壓力高，一般能達(dá)1.6Mpa以上，大大超過現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1.0Mpa，更適合應(yīng)用于高層建筑；

D.銅可回收利用，屬戰(zhàn)略物資，大量使用能儲銅于民。

注：金屬熱強(qiáng)度—1kg某金屬和環(huán)境之間溫差為1℃時向環(huán)境傳遞的熱量。

銅鋁復(fù)合散熱器色彩豐富，美觀漂亮，重量輕，安裝非常方便。由于受結(jié)構(gòu)和制造工藝的限制，與鋼制散熱器相比，不可能加工出千變?nèi)f化的造型。純銅管散熱器則變化多端，色彩豐富，高檔典雅，但價格較貴?？傊?，銅鋁復(fù)合散熱器是一種性價比很高的散熱器。

3.5 鋁（鋼）串片散熱器

一般有集中供暖的單位老舊住宅區(qū)現(xiàn)在使用的多有這種散熱器。該種散熱器散熱性能很好，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于安裝，耐蝕性能和供暖系統(tǒng)管道有相同的壽命。其散熱屬對流傳熱，氣流容易污損墻面；由于串片密布，不利于清潔清掃，外觀一般，須加木制暖器罩，不但影響散熱，且無端耗費(fèi)能源。該種散熱器已屬國家限制使用產(chǎn)品。

3.6 其它供熱產(chǎn)品

不銹鋼散熱器、熱管相變散熱器、門窗框散熱器、電熱膜等。以上產(chǎn)品使用較少，不再詳細(xì)介紹。關(guān)于地面輻射采暖，雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于集中供熱由熱力站提供熱水，熱水溫度按散熱器供暖設(shè)計(jì)，采暖熱水溫度較高，一般住戶不宜采用，若有用戶實(shí)在想嘗試使用，須做較復(fù)雜的二次換熱技術(shù)處理，這里不再介紹。

3.7 散熱器的安裝

散熱器的安裝離墻距離應(yīng)不小于70mm，離地距離不小于150mm。特別提醒的是由于鋼制散熱器重量較大，必須在墻內(nèi)預(yù)制安裝掛鉤，否則極易發(fā)生事故。如無法在墻內(nèi)預(yù)制掛件，則鋼制散熱器必須使用支腿。散熱器安裝完畢必須進(jìn)行水壓試驗(yàn)一次，試驗(yàn)壓力為1.0Mpa，試驗(yàn)要求與管道施壓要求相同，具體見下述“管道的施工”部分。

4 室內(nèi)采暖管道的要求

4.1 管道的設(shè)計(jì)

管道的設(shè)計(jì)包含兩個方面：一是管道的布置形式，俗稱管道的走向；二是管道直徑的大小，俗稱管子的粗細(xì)。

4.1.1 管道的布置

管道布置常見的有三種方式：環(huán)形布置、樹枝狀布置、章魚式布置，每種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。前兩種方式造價較省，但其聯(lián)接接頭太多，施工要求很高，一般現(xiàn)在多采用章魚式敷管。章魚式敷管就是采用分、集水器的管道連接方式，分、集水器一般放在廚房的隱蔽處。集中供熱的小區(qū)一般供暖水從室外的管道井接入每戶的分、集水器，室內(nèi)的每組散熱器再用兩根管子與分、集水器相連接。因該形式象章魚伸開的多個手肢，故稱章魚式敷管。優(yōu)點(diǎn)是埋于地下的管道可以做到無接頭，若管材無質(zhì)量問題，施工時又注意保護(hù)管道不受損傷，則該方式將無漏水之憂。家庭小鍋爐供暖只要將鍋爐的供、回水管與集、分水器相連即可。

4.1.2 管道直徑確定

管子既不能太細(xì)也不能太粗，管子太細(xì)影響水流量，會造成暖氣不熱或熱的不好；管子太粗，浪費(fèi)銀兩，還會造成各組暖氣片之間冷熱不均，調(diào)節(jié)困難?？傊瑢τ谝欢ǖ墓┡到y(tǒng)，管道的直徑須計(jì)算確定。如室內(nèi)管道采用章魚式敷管，管徑大小的確定可相對簡單，與散熱器相連的管道直徑可統(tǒng)一選用dn20的管子，若散熱器與分、集水器的連接長度超過10米，建議加大一號，即選用dn25的管材。環(huán)形布置、樹枝狀布置因不建議采用，且計(jì)算復(fù)雜，不再詳細(xì)介紹。

4.2 管材選用

采暖管道十分重要，管道材料又五花八門，選擇一種合適的管材確實(shí)傷人腦筋。為便于選擇現(xiàn)僅對適合章魚式敷管的管材略做介紹。

管道連接最好少留接頭，尤其是埋地敷設(shè)的隱蔽管道，為此建議大家使用盤管。材料有紫銅盤管和鋁塑復(fù)合盤管等。紫銅盤管耐蝕性耐壓性能優(yōu)異，但價格昂貴，且紫銅管較軟，施工時一定要注意保護(hù)，以免損傷盤管留下隱患。紫銅管的使用壽命遠(yuǎn)高于建筑物使用年限，常用于高級建筑物的冷熱水系統(tǒng)。鋁塑復(fù)合管有很多種類，常用的有以下幾種：

A.鋁管搭接焊鋁塑復(fù)合管；

B.鋁管對接焊鋁塑復(fù)合管；

C.內(nèi)層熔接型鋁塑復(fù)合管；

D.外層熔接型鋁塑復(fù)合管；

E.無規(guī)共聚聚丙烯鋁塑復(fù)合管。

關(guān)于無規(guī)共聚聚丙烯鋁塑復(fù)合管的分類和選型非常復(fù)雜，安裝時采用熱熔連接，接頭較多，不建議使用，不再介紹，有興趣的可參看CJ/T210—2005標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 管道的施工

埋地管道施工時應(yīng)按以下要求進(jìn)行：

（1）管子敷設(shè)時可與土建配合施工，管槽預(yù)留，貼地磚前下管，墻面管槽深度應(yīng)為保溫管外徑的1.5倍，以免墻體開裂。

（2）管子安裝前應(yīng)檢查、檢驗(yàn)，看是否符合設(shè)計(jì)或合同約定的要求，如管徑、牌號等。

（3）管子必須設(shè)固定管卡，間距不易大于1.5m。

（4）管子埋設(shè)必須彎曲時，彎曲半經(jīng)不得小于管外徑的6倍。

（5）管道必須保溫，建議使用成型的橡塑保溫管材。

（6）管道敷設(shè)完畢應(yīng)沖洗管道，肉眼觀察無雜質(zhì)混濁現(xiàn)象為止。

沖洗結(jié)束后進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為1.5倍工作壓力，但不低于0.6MPa試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力不是越高越好，否則就成了破壞性試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)的時間是2小時內(nèi)壓降不低于0.05MPa，且不滲不漏為合格。管道隱蔽時（貼地磚、粉墻等工序）管道內(nèi)應(yīng)在保持一定的壓力下進(jìn)行，以保護(hù)管道（尤其是紫銅管），管道可按試驗(yàn)壓力進(jìn)行保壓。

5 結(jié)語

由于家庭采暖是一個較為復(fù)雜的熱水供應(yīng)系統(tǒng)，尤其是獨(dú)立的家用小鍋爐采暖是集燃燒、換熱、控制于一體，因此住戶在產(chǎn)品的選擇、施工和使用過程中要嚴(yán)格按照規(guī)范和要求進(jìn)行，在滿足個性化需求的同時要和設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)人員充分溝通，認(rèn)真了解并掌握設(shè)施設(shè)備的性能和使用要求，確保有一個節(jié)能高效的采暖系統(tǒng)，只有這樣也才能有一個安全舒適的室內(nèi)居住環(huán)境。

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[責(zé)任編輯：王楠]