大空間區(qū)域采暖系統(tǒng)方式的實例探究

葉齊歡

YE Qi-huan

（上海民航新時代機場設(shè)計研究院有限公司）

(Shanghai Civil Aviation New Era Airport Design and Research Institute Co., Ltd.)

1 引言

大空間車庫建筑與普通建筑相比，其具有跨度大、門窗面積大、圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)大等特點，按照《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》中的要求，規(guī)范規(guī)定要保證車庫區(qū)域冬季汽車啟動和車庫內(nèi)各種管道不被凍壞，車庫區(qū)域需要保證一定的供暖設(shè)計溫度。

散熱器是采暖系統(tǒng)末端的一種常規(guī)形式，以對流散熱方式進行供暖[1]，具有舒適、節(jié)能、安裝、運行成本低的特點。熱風(fēng)采暖是全空氣系統(tǒng)的一種末端設(shè)備，特點是通風(fēng)效率高、制熱速度快，能夠很好解決制冷供熱、通風(fēng)換氣的需要[2]。輻射采暖是一種以輻射和對流進行的供暖方式，工作媒介為熱水、蒸汽或燃?xì)猓椛涿婵砂惭b在地面、頂棚或墻面上。

工程實踐中，大空間車庫采用的采暖主要有三種，即散熱器結(jié)合暖風(fēng)機、燃?xì)廨椛涔┡?、散熱?低溫?zé)崴椛浒濉?/p>

基于特種車庫的工藝特點和使用需求，探討適合大空間區(qū)域的“散熱器+低溫?zé)崴椛浒濉钡牟膳绞?，并?yōu)化采暖系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，借此為大空間區(qū)域的采暖提供工程實踐。

2 大空間區(qū)域采暖系統(tǒng)的工作原理

2.1 散熱器結(jié)合暖風(fēng)機

通過鍋爐內(nèi)燃料的燃燒，將其能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽^而將其熱量傳遞給熱媒，最后由輸送系統(tǒng)將熱媒送至散熱器和末端設(shè)備供暖。

2.2 燃?xì)廨椛涔┡?/h3>

利用可燃?xì)怏w在發(fā)生器中的燃燒，如天然氣、液化石油氣，產(chǎn)生各種波長的紅外線，通過紅外線的的吸收和反射，對室內(nèi)物體和人員進行供暖。2.3 散熱器+低溫?zé)崴椛浒?/p>

鍋爐產(chǎn)生低溫?zé)崴峁崦剑蹴斴椛浒遄鳛椴膳到y(tǒng)的末端設(shè)備，進行熱輻射，被輻射加熱升溫后的地面及物體接受輻射熱后，也會向上散出熱量，對室內(nèi)進行供暖。

3 大空間特種車庫的采暖

特種車庫含有車庫、辦公及配套用房，車庫區(qū)域有8個升降平臺車位、8個行李傳送車停車位。工藝要求：車庫高5.7m，庫長70.2m，庫寬20m，檢修作業(yè)相對簡單，車位間距小。采暖設(shè)計要求：車庫設(shè)計工作采暖溫度設(shè)計為10℃，針對車庫區(qū)域的工藝特點，分析三種采暖方式，并確定適合的采暖系統(tǒng)方案。

3.1 散熱器結(jié)合暖風(fēng)機

布置散熱器位置時宜靠近結(jié)構(gòu)的柱間或墻邊。這種采暖方式具有散熱量相對均勻、熱舒適性較好、設(shè)備更換成本低、安全性能高的眾多優(yōu)點[3]。用此系統(tǒng)，有以下問題：

1)散熱器供暖是以對流散熱方式進行供暖，容易形成室內(nèi)垂直溫差過大，產(chǎn)生無效的熱量損失，容易出現(xiàn)工作區(qū)溫度低，上部溫度高的現(xiàn)象[4]。

2)散熱器一般安裝在窗下，本車庫兩側(cè)都是卷簾門，且平時處于開敞狀態(tài)，散熱器布置較困難。

圖1 車庫采暖系統(tǒng)平面圖

3.2 燃?xì)廨椛洳膳?/h3>

在目前的大空間建筑中，燃?xì)廨椛洳膳绞綉?yīng)用較多[5]，且在某些項目中已有應(yīng)用實例。燃?xì)廨椛涔芡ǔ＞及惭b在距地面5m～7m處，其運行費用較低；且可根據(jù)工藝特點分區(qū)管理，獨立控制開關(guān)，管理較為方便。

因本車庫主要是停放升降平臺車和行李傳送車，高度僅為5.7m，對此高度，若安裝燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)，易導(dǎo)致局部溫度較高，底部區(qū)域溫度較低；由于車庫高度較低，采用此采暖方式，其輻射采暖效果不太好。

3.3 散熱器+低溫?zé)崴椛浒宀膳?/h3>

車庫區(qū)域采用低溫吊頂熱水輻射板進行供暖，辦公和配套用房采用散熱器供暖，這種采暖方式具有以下優(yōu)點：

1)與熱空氣采暖系統(tǒng)相比，熱水供水溫度可降低3℃，具有較好的節(jié)能效果。

2)吊頂輻射板由多根15mm×0.8mm的不銹鋼管嵌入特制的鋁合金面板中，然后和兩端的匯管采用卡壓連接組合在一起，輻射板吊頂在頂棚上，節(jié)省了地面布置空間。

3)運營成本低。輻射板沒有運動部件，幾乎沒有維護費用。

其缺點在于金屬輻射板與散熱器設(shè)備造價相比會高一點。

因此，經(jīng)綜合比較，本車庫選擇“散熱器+低溫?zé)崴椛浒濉钡牟膳绞剑噹靺^(qū)域采用低溫吊頂熱水輻射板進行供暖，辦公和配套用房采用散熱器供暖。

4 采暖設(shè)備的設(shè)計選擇計算

4.1 散熱器

式中：Q為熱負(fù)荷，W；tpj為熱媒平均溫度，℃；tn為供暖室內(nèi)計算溫度，℃；K為散熱器傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；β1為散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；β2為散熱器支管連接方式修正系數(shù)；β3為散熱器安裝形式修正系數(shù)；β4為進入散熱器組的流量修正系數(shù)；

熱媒平均溫度

式中：tsg、tsh為散熱器進、出水溫度，℃

傳熱系數(shù)

式中：a、b為系數(shù)；Δt—熱媒溫度與室內(nèi)空氣的平均溫差，Δt=tpj－tn；

經(jīng)計算，散熱器選擇鋼制管柱（三柱）散熱器，高度為666mm，其系數(shù)a=0.6009，b=1.243，單片散熱量84.9W，工作壓力P=1.0MPa。

4.2 熱水吊頂輻射板

1）選擇雙板輻射板，板寬W=704mm；管數(shù) DN15mm×8；

2）根據(jù)熱媒與室內(nèi)空氣的平均溫差，查輻射板散熱量表（w/m2），根據(jù)車庫區(qū)域熱負(fù)荷計算輻射板長度。

經(jīng)計算，車庫區(qū)域采用9組221m、1組212m兩種類型的吊頂輻射板，具體采暖圖紙見圖1。

5 結(jié)論

通過以上分析，對大空間車庫區(qū)域結(jié)合其工藝使用特點，采用了散熱器+熱水輻射板的采暖方式，不僅安全舒適而且采暖效果良好，因安裝在樓板下，節(jié)省了室內(nèi)設(shè)備空間，且對不利的垂直溫度熱分層問題有所削弱，具有較好的節(jié)能效果。

大空間類建筑是較為特殊的一種形式，目前對這類建筑的采暖系統(tǒng)設(shè)計研究相對較少，需對其進行研究探討，不斷優(yōu)化其形式和設(shè)計參數(shù)，進而實現(xiàn)大空間類建筑的供暖設(shè)計需求。

[1] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊2版[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.50-52

[2] 楊秀娟.高大空間地鐵車庫供暖方式分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012:110-113

[3] 朱世偉.大跨度大空間新型采暖節(jié)能方式設(shè)計探究[J].山西建筑，2012，38（34）：219-220

[4] 林立春，黃思怡，馮良.大空間建筑燃?xì)饧t外輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計研究[J].上海煤氣，2016（2）：32-35

[5] 閆征.大空間建筑采暖管路系統(tǒng)設(shè)計探討[J].建筑技術(shù)研究，2012（12）：65-67