北方地區居住建筑供暖系統節能設計

文/高峰 大連理工大學土木建筑設計研究院有限公司 遼寧大連 116000

對于普通建筑工程項目來說，電梯、家用電器、炊事、照明、熱水供應、通風、空調和供暖是建筑能耗的主要來源；對于北方寒冷地區的建筑工程來說，冬季供暖成為建筑能耗的主要來源，從冬季開始到來年的春天，長達四個月的漫長供暖期，成為北方建筑工程的主要能耗內容。伴隨著社會主義現代化中國特色市場經濟的深入發展，城鎮化建設進一步加速，北方地區的建筑工程數量將繼續增多，將加劇北方地區建筑能耗的總和。因此，作為相關企業與設計師應當從實踐出發，提出優化建筑工程供暖系統設計的建議與策略。

建筑工程供暖設計方案中，涉及到供暖系統設計、圍護結構設計兩方面內容。從國內北方建筑供暖系統節能設計的情況來看，熱傳遞數值高，圍護結構保溫性差，成為供暖設計中的薄弱環節；設計單位與設計人員應當注重思考如何提升建筑圍護結構的保溫防寒性能，從而實現建筑能耗數值的降低。從具體實踐經驗來看，改善建筑工程圍護結構的防寒性能，盡管起到了建筑保溫的作用，但是其設計水平受到經濟條件的影響，在現有基礎上起到的節能作用越來越低。設計師應當注重從其他供暖設計環節上，尋找提升建筑項目供暖效果、降低能耗使用率的方法與路徑。

1、優化建筑室內溫度的設計

根據我國《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》中，關于建筑室內供暖設計定的相關規定，北方寒冷地域的建筑工程供暖系統設計，應當確保建筑物室內溫度維持在18℃至24℃之間。如果人們穿著適量的衣物，安靜呆在建筑室內，保持建筑物室內溫度數值在18℃附近，人們感覺不到寒冷；保持建筑物室內溫度數值在20℃附近，人們感覺非常溫暖舒適；如果建筑室內溫度數值低于15℃，人們將感到非常寒冷。因而可歸納為，設計師應當確保供暖系統設計維持室內溫度在固定舒適數值范圍之內，不得隨意改變室內溫度，同時盡量降低建筑供暖所產生的能耗。

2、科學計算供暖系統的熱負荷數值

為了合理選擇供暖設備，管道規格，在施工圖設計時，必須對每個房間進行熱負荷計算，不得采用供暖熱負荷指標進行估算。供暖熱負荷指標是一種統計數據，是供方案、初步設計階段使用的。熱負荷主要由圍護結構耗熱量、加熱由外門、窗縫隙滲人室內的冷空氣耗熱量、加熱由外門開啟時經外門進人室內的冷空氣耗熱量等組成。

3、合理選擇供暖系統的熱源

應優先選用城市熱網提供的熱水作為供暖熱媒，若當地沒有熱電聯產、工業余熱和廢熱可利用，應建設以集中鍋爐房為熱源的供熱系統，新建鍋爐房時，應考慮與城市熱網連接的可能性。除當地電力充足和供電政策支持，或者建筑所在地無法利用其他形式的能源外，不應設計直接電熱采暖。因為電能為高品位能，直接將燃煤發電生產出的高品位電能轉換為低品位的熱能進行供暖，能源利用效率低。

4、設置分戶熱計量

新建建筑及既有建筑的改造必須設置熱計量裝置，并具備室溫調控功能。居住建筑應以樓棟為對象設置熱量表。當樓棟為熱量結算點時，目前的分戶計量方式主要有散熱器熱分配計法、流量溫度法、通斷時間面積法、戶用熱量表法。

4.1 散熱器熱分配計法

此種計量方式適用于新建和改造的各種散熱器供暖系統，不適用于地面輻射供暖系統，其工作原理是利用散熱器熱分配計所測量的每組散熱器的散熱量比例關系，來對建筑的總供熱量進行分攤。此種熱計量方式只是分攤計算用熱量，不具備室溫調控功能。

4.2 流量溫度的計量方法

在擁有水平單管、共用立管的循環分戶供暖系統、垂直單管的跨越式供暖系統中，供水流量的比例是穩定的，因此可以準確測量出管道中的流量數值和比例系數。該種流量溫度的計算方法，能夠計算出分攤的熱量數值，不能對室內的溫度數值形成調控作用。

4.3 通斷時間面積的計量方法

在地面輻射供暖系統、單管水平跨越式供暖系統和水平串聯式、循環分戶的供暖系統中，可以采用通短時間面積的計量方法，起到調節分戶室內溫度、分攤熱量的作用。該種計量方法，以戶為單位實現整體性溫度控制和調節。

4.4 熱量表的計量方法

樓棟熱量表和戶用熱量表，共同組成了分戶熱計量的供暖系統；將用戶熱量表（包括計算器、溫度傳感器、流量傳感器）安裝在供暖環路系統中，測量每個住戶的供暖熱能耗數值。熱量表的類型劃分為：電磁熱量表、超聲波熱量表和機械熱量表。

5、自動控溫閥的設計與安裝

采用分戶熱計量的供暖方法，可以實現室內溫度的自動調控，為居民提供健康、舒適的室內生活環境。

如果供暖系統中安裝了散熱器，則應當在進水支管上安裝自動控溫閥。

如果供暖系統采用水平或者垂直的雙管，則應當安裝高阻力的自動控溫閥；當樓層超過五層，應當安裝有調節阻力作用的自動控溫閥，從而避免垂直供暖失調。

如果供暖系統采用跨越式的單管，則應當安裝2-3通低阻力的自動控溫閥。

如果供暖系統采用地面輻射設計方案，可以選擇環路或者總體自動控溫兩種方式——環路控制系統中，應當為每個環路配備單獨的自動控溫閥，實現每個環路的單獨控溫；總體控制系統中，應當在總回水管或者總供水管上配備自動控溫閥，實現總體的溫度控制。

自動控溫閥的類型 包括：自力式自動控溫閥、熱電式自動控溫閥。

結語：

綜上所述，在我國北方寒冷地區的建筑工程供暖系統設計中，設計師應當樹立節能降耗設計意識，精確計算熱負荷的數值，將建筑室內溫度控制在合理范圍內，科學安裝自動控溫閥，提升供暖系統的設計質量，促進我國建筑產業健康蓬勃發展。