閱讀 4433 次 民用建筑分戶計量采暖系統(tǒng)設(shè)計

 

 

    目前，我國社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展面臨能源和環(huán)境兩個瓶頸，怎樣在滿足經(jīng)濟增長和人民生活水平提高的前提下，降低能源消耗，減少污染，是當(dāng)務(wù)之急。建筑節(jié)能是節(jié)能減排的三大領(lǐng)域之一，而供熱空調(diào)系統(tǒng)的能耗是建筑運行能耗的主要組成部分，也是建筑節(jié)能的重點之一。多年前暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計和運行的核心任務(wù)是保證運行的工藝參數(shù)，滿足建筑物的使用要求；今天，在保證參數(shù)的同時降低能耗已經(jīng)成核心任務(wù)。有部門統(tǒng)計，如果在保溫性能相同的維護結(jié)構(gòu)條件下如果室內(nèi)溫度高出標準1℃就會增加12%的能耗。所以合理的采暖系統(tǒng)和高效的運行管理以及提高居民的節(jié)能意識將會大大降低能源的消耗和不必要的浪費。

 

    1.1．戶內(nèi)采暖系統(tǒng)形式

    1.1.1. 散熱器采暖

    水平雙管下供下回式，水平單管跨越式，放射雙管式。

    1.1.2. 低溫地板輻射采暖系統(tǒng)

    低溫地板輻射采暖系統(tǒng)，以其室內(nèi)溫度均勻性好，舒適性好，溫度梯度小，符合人體生理要求及不影響室內(nèi)使用面積等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于別墅、住宅、賓館大堂、游泳池館等場所，尤其別墅和住宅使用更為普遍。

 

    設(shè)計工作中應(yīng)注意以下幾個問題：

    1．布管方式

    采暖熱水沿加熱管水流方向，水溫逐漸降低。從便于施工和滿足室內(nèi)溫度均勻的前提下盡可能的采用回折型布置，同時在靠近外圍護結(jié)構(gòu)的地方加密管間距。

 

    2．流速

    加熱管內(nèi)水的流速不應(yīng)小于0.25m/s，不超過0.5m/s。值得特別重視，因為盤管為無坡度敷設(shè)，容易集氣，影響采暖效果。　

　

    分戶計量采暖系統(tǒng)耗熱量計算按照規(guī)范^②的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。但是應(yīng)該注意以下幾點：

    2.1. 在確定分戶熱計量采暖系統(tǒng)的戶內(nèi)采暖設(shè)備容量和計算戶內(nèi)管道時，應(yīng)計入向鄰戶傳熱引起的耗熱量附加，但所附加的耗熱量不應(yīng)該統(tǒng)計在采暖系統(tǒng)的總熱負荷內(nèi)。

    2.2.戶間傳熱負荷計算方法1^⑤

    2.2.1.應(yīng)計算通過戶間樓板和隔墻的傳熱量；

    2.2.2與鄰戶的溫差，宜取5～6℃；

    2.2.3.計算得出的戶間傳熱量，不宜大于按規(guī)范^①的有關(guān)規(guī)定計算出的設(shè)計采暖負荷的50%。

    2.3.戶間傳熱負荷計算方法2^⑤

    2.3.1.以戶內(nèi)各房間傳熱量取適當(dāng)比例的總和，作為戶間總傳熱負荷。該比例應(yīng)根據(jù)住宅入

    住率情況、建筑圍護結(jié)構(gòu)狀況及其具體采暖方式等綜合考慮。建議對中間層房間取30%-50%，對頂層、底層和端部房間取50-80%。

    2.4.需要特別注明的是地板輻射采暖負荷的計算應(yīng)注意：

    2.4.1全面采暖時應(yīng)在規(guī)范^②的計算基礎(chǔ)上乘以0.9~0.95的系數(shù)（寒冷地區(qū)0.9，嚴寒地區(qū)0.95）或在室內(nèi)計算溫度取值降低2℃

    2.4.2.同時應(yīng)綜合考慮家具形式，擺放位置，遮擋比例綜合考慮增加附加系數(shù)。

    2.4.3在施工圖設(shè)計過程中，應(yīng)該結(jié)合項目實際，落實室內(nèi)面層形式，無法確定時應(yīng)該在施工說明中指明設(shè)計計算時所擬定的面層材料；或者在設(shè)計圖紙中注明各房間的計算熱負荷，待甲方自行解決。

 

    值得說明的是：主立管采用下供下回異程式系統(tǒng)可以消除由于采暖水形成的自然作用壓力的不利因素，利于各戶內(nèi)系統(tǒng)水力平衡。但是通過實際計算我們發(fā)現(xiàn)，不是所有分戶計量采暖系統(tǒng)均可以使用的。在供回水溫差為25℃，立管中水流速在0.35m/s左右時，立管比摩阻選用30~35Pa/m（此值也比較接近采暖系統(tǒng)經(jīng)濟比摩阻）時可以完全消除采暖水形成的自然作用壓力；但是當(dāng)采用低溫?zé)崴�地板供暖時由于水溫機溫差較小，經(jīng)核算此時的水溫降形成的自然壓力太小（8Pa左右）此值遠小于采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟比摩阻，此時系統(tǒng)平衡應(yīng)該以控制立管阻力不平衡為主，系統(tǒng)形式最好為同程式系統(tǒng)（即下供下回同程式或者上供下回同程式）。其具體計算方法本文不再詳述。

 

    3.1. 散熱器采暖系統(tǒng)（水平雙管下供下回式，水平單管跨越式，放射雙管式）

    針對以上分析，對散熱器采暖系統(tǒng)(采暖供回水溫度為：80~60（℃））應(yīng)該采用下供下回異程式系統(tǒng)。

 

    3.2．低溫?zé)崴�地板輻射采暖系統(tǒng)

    對于地板輻射采暖系統(tǒng)(采暖供回水溫度為：50~40（℃）），主立管應(yīng)該采用同程式系統(tǒng)。

 

    4.1. 熱量表選用

    熱量表由：流量傳感器，溫度傳感器，積分儀三部分組成。按照流量傳感器的測量原理分為：機械式，超聲波式，電磁式。其具體設(shè)計選用應(yīng)注意事項如下：

 

   4.1.1機械式

    1.熱量表前要保證6~12倍的公稱直徑的直管段的距離。

    2.熱量表安裝在回水管上可以延長使用壽命。

    3.熱量表前安裝過濾器。

    4.當(dāng)流量超過其額定流量時會損傷熱表。

    5.流體中者含有氣體會影響測量精度。

 

    4.1.2超聲波式

    1.熱量表前要保證20~30倍的公稱直徑的直管段，表后10倍直管段的距離。

    2.安裝時應(yīng)有良好的排氣措施。

    3.熱量表安裝在供水回水管上均可以。

    4.在最大和最小流量運行不會影響測量精度。

    5.表面無可動部件使用壽命長。

 

    4.1.3電磁式

    1. 熱量表前要保證不小于10倍的公稱直徑的直管段，表后不小于5倍直管段的距離。

    2. 安裝時應(yīng)嚴格保證密封墊不得 突入管道內(nèi)，口徑縮小1mm會引起1%的誤差。

    3. 安裝時應(yīng)保證有排氣裝置。

    4. 應(yīng)遠離有電磁干擾的場所。

    5. 表面無可動部件使用壽命長。

    總之熱量表的選型應(yīng)綜合考慮：系統(tǒng)的壓力損耗、介質(zhì)溫度、流量大小及波動范圍；精度要求；安裝空間的大小來確定熱表的具體型號和規(guī)格。

 

    4.2．溫控閥選用

    溫控閥是用于供暖系統(tǒng)散熱器的流量調(diào)節(jié)。其具體設(shè)計選用應(yīng)注意事項如下：

    4.2.1. 調(diào)節(jié)溫度范圍為：8~28℃最大工作壓力為1Mpa,最大壓差為0.1Mpa。

    4.2.2. 應(yīng)根據(jù)接管工程直徑選擇溫控閥口徑然后通過其壓降校核。

          K_v=G/(△P)^0.5 

其中：K_v——閥門阻力系數(shù)；G­——通過流量（m³/h）; △P——閥前后壓差（Mpa）。

    4.2.3. 戶內(nèi)為雙管系統(tǒng)時應(yīng)采用兩通高阻閥；戶內(nèi)為單管跨越系統(tǒng)時，當(dāng)設(shè)在散熱器供水支管上時應(yīng)采用兩通低阻閥，當(dāng)設(shè)在三通處時應(yīng)采用三通低阻閥。

    4.2.4.恒溫閥務(wù)必安裝在能代表房間實際溫度的地方，以免出現(xiàn)感溫失誤。

    4.3. 水力平衡閥選用

    4.3.1靜態(tài)平衡閥：包括：平衡閥、手動平衡閥、數(shù)字鎖定平衡閥（常用）等。此類閥門有良好的調(diào)節(jié)，截止功能，但是不能根據(jù)系統(tǒng)壓差的變化改變自身的阻力系數(shù)，需要手動重新調(diào)節(jié)。

    4.3.2 動態(tài)平衡閥：包括：自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥、自力式平衡閥、差壓控制器等。自力式壓差控制閥可以自動恒定系統(tǒng)壓差，有利于被控系統(tǒng)個用戶和各末端裝置的自主調(diào)節(jié)，尤其適用分戶計量供暖系統(tǒng)；自力式流量控制閥可以自動恒定系統(tǒng)流。

 

    總之，具體應(yīng)用時在每個單體熱力入口（或入戶管井處）處安裝較多，其原則為：當(dāng)室內(nèi)為單管跨越式系統(tǒng)時，應(yīng)使用自力式流量控制閥；當(dāng)室內(nèi)采用雙管系統(tǒng)時，應(yīng)使用自力式壓差控制閥。

 

五．散熱器，管材及其附件的選用                                         

    5.1．散熱器選用：

    建設(shè)部在《關(guān)于推廣應(yīng)用住宅建設(shè)新技術(shù)新產(chǎn)品的公告》中提出：“依據(jù)節(jié)能的要求，積極發(fā)展節(jié)能輕型散熱器，提高散熱器的金屬熱強度，散熱效率。注重散熱器使用功能與裝飾效果的統(tǒng)一，增加散熱器的裝飾性”。所以當(dāng)前居住建筑散熱器選用應(yīng)該從“鑄鐵為主，鋼制為輔”的觀念向“輕型為主，鑄鐵為輔”的方向上轉(zhuǎn)變^①。

輕型散熱器主要指產(chǎn)品為薄體輕型結(jié)構(gòu)的，室內(nèi)獨立供暖設(shè)備材質(zhì)可以為鋼，鋁銅以及以上材料的復(fù)合材質(zhì)。

 

    1．鑄鐵散熱器其具有價格低、耐腐蝕等優(yōu)點，但傳統(tǒng)鑄鐵散熱器又有承壓低，體積重，內(nèi)壁含砂、外形粗陋的缺陷。但最近幾年我國已有企業(yè)（河北圣春集團）充分的發(fā)揮了鑄鐵散熱器的長處，揚長避短，科學(xué)創(chuàng)新，開發(fā)了內(nèi)腔無砂的外觀豐富的輕型結(jié)構(gòu)特征的鑄鐵散熱器。
　　

    ２．鋁合金散熱器懼怕堿性水（主要防止堿性和含氯離子的熱水）。目前市場上的鋁制散熱器主要有壓鑄和拉伸鋁合金焊接兩種。由于鋁合金的焊接性能差，焊接型鋁質(zhì)散熱器的焊接點容易被腐蝕造成散熱器漏水。所以不宜用于鍋爐直供的采暖系統(tǒng)，可以用于家用獨立采暖系統(tǒng)和二次水供暖系統(tǒng)。
　　

    ３．銅鋁復(fù)合散熱器主要有銅管鋁串片和銅鋁復(fù)合管，兩者都為銅質(zhì)水道，適合各種供暖系統(tǒng)。其優(yōu)點是銅管的物理性能穩(wěn)定，可抵抗不同水質(zhì)的腐蝕。缺點是導(dǎo)熱性較弱，銅鋁復(fù)合管如果結(jié)合不緊密，熱阻則增大，影響傳熱。銅鋁復(fù)合或純銅等銅水道散熱器，會因單管系統(tǒng)中的熱水流速高，對銅產(chǎn)生物理侵蝕。
　　

    ４．鋼制散熱器（應(yīng)主要氧蝕為主)其優(yōu)點為重量輕、承壓高、生產(chǎn)能耗小，并且外形美觀，表面光滑、具有很好的裝飾效果等優(yōu)點。缺點是鋼制散熱器懼怕酸性水質(zhì)，要求系統(tǒng)水質(zhì)ＰＨ值大于８，怕氧化，所以對供熱系統(tǒng)（水質(zhì)）要求很嚴格，在不安全的系統(tǒng)中會出現(xiàn)腐蝕（腐蝕點大部分在管壁上，而不在焊接部位）；雖然國家對采暖水質(zhì)有相關(guān)規(guī)定，但實際上基本未按標準執(zhí)行。所以此類散熱器應(yīng)該做好內(nèi)防腐處理。
　　

    ５．不銹鋼散熱器有良好的抗腐蝕性，適合各種系統(tǒng)和水質(zhì)。但要注意區(qū)分材質(zhì)，其中316號等材質(zhì)好的鋼材才具備足夠的防腐能力。

實踐證明，對于散熱器的選用應(yīng)該根據(jù)甲方的經(jīng)濟實力，開發(fā)檔次，使用場合，小區(qū)（單體）合理分區(qū)等方面有針對性的選用散熱器，才能最大限度的節(jié)約資源和發(fā)揮散熱器的潛能。例如對衛(wèi)生間，浴室等高濕環(huán)境最好采用鑄鐵散熱器或鋁制散熱器。

 

    5.2. 管材及附件選用^①：

    1、交聯(lián)聚乙烯管（PE-X）：

    2、交聯(lián)聚乙烯鋁塑復(fù)合管（XPAP）：

    3、聚丁烯管（PB）

    4、無規(guī)共聚聚丙烯管（PP-R）

    5、耐熱增強聚乙烯管（PE-RT）

    比較內(nèi)容                                  PB管                  PE-X管                    PE-RT管            PP-R管        XPAP管

    110℃/8760h試驗                   通過                       通過                         通過                通過              ——

    低溫下的韌性                           很好                       很好                         很好                很好              很好

    熱強度                                    很高                         高                          較高                  低               極低

    輸送熱水時的壁厚                      薄                          較薄                        較薄                  厚                 薄

    加工性能                                方便                         方便                       很方便               方便            不方便

    衛(wèi)生性能                                  憂                           憂                            憂                   憂                 憂

    環(huán)保性（回收利用可能性）      差（不可）              差（不可）                 好（可）           好（可）       差（不可）

    氣味                                        有                           有                            無                   無                   有

    熱熔連接                                 不能                        不能                           能                   能                 不能

    變形后的恢復(fù)情況                    能復(fù)原                     能復(fù)原                      能復(fù)原             能復(fù)原              不能

    施工方便程度                           方便                        方便                         最方便             方便                不方便

    小口徑管道材料價格比              >1.0                        <1.0                         1.0                >1.0                >1.0

 

    在實際設(shè)計中，對于新型管材的使用應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工作壓力和使用溫度等選用管材及其壁厚。因此在工程設(shè)計過程中避免大才小用，造成浪費。

 

    在具體應(yīng)用時應(yīng)該注意以下幾個問題：

    1.   戶內(nèi)或采暖總立管采用塑料管材時應(yīng)該注意其線性膨脹系數(shù)比金屬管材大十多倍，安裝時應(yīng)充分注意熱膨脹，國定支架間距等問題。

 

    2.   分戶計量采暖系統(tǒng)的采暖立管宜采用熱鍍鋅鋼管，螺紋連接。避免系統(tǒng)因銹蝕而堵塞熱表

及水力元件。

 

    3.   采暖系統(tǒng)最低點工作壓力的確定：當(dāng)戶內(nèi)系統(tǒng)管道材質(zhì)為金屬時，不宜大0.8MPa；當(dāng)戶內(nèi)系統(tǒng)管道采用塑料管材時，不宜大于0.6MPa；

 

    總之，分戶計量系統(tǒng)要實現(xiàn)按用熱收費，分室控溫的預(yù)期效果，不僅僅要單體系統(tǒng)設(shè)計滿足規(guī)范和相應(yīng)技術(shù)要點的要求外，熱源（鍋爐房，換熱站等），應(yīng)提高控制和管理水平，提高供熱效率，同時滿足供熱要求的水質(zhì)也及其重要。只有從熱源，熱質(zhì)輸配，熱用戶幾個環(huán)節(jié)都做到技術(shù)先進，相輔相成，落實相應(yīng)標準，規(guī)范，樹立能源危機意識，才能讓這項利國利民的舉措真正發(fā)揮效果。

 

依據(jù)標準及參考文獻：

［1］《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》陸耀慶，中國建筑工業(yè)出版社，2007年

［2］國家標準《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003 中國計劃出版社，2003年

［3］ 行業(yè)標準《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程》JGJ142-2004中國建筑工業(yè)出版社，2004年

［4］《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施，暖通空調(diào)·動力》中國計劃出版社，2003年

［5］《城鎮(zhèn)住宅供熱計量技術(shù)指南》徐偉、鄒瑜、萬水娥等