高層住宅采暖技術(shù)分析

劉天宇

摘 要：結(jié)合工作實(shí)際，介紹了高層住宅采暖的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：高層住宅;采暖;技術(shù)

一、熱媒設(shè)計(jì)溫度

散熱器熱水采暖系統(tǒng)的熱媒設(shè)計(jì)溫度，一般根據(jù)熱舒適度要求、系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性等原則確定。供水溫度不超過95℃，可確保熱媒在常壓條件下不發(fā)生汽化;適當(dāng)降低熱媒溫度，有利于提高舒適度，但要相應(yīng)增加散熱器數(shù)量。所以一般經(jīng)常采用95/70℃，例如：作為散熱器“標(biāo)準(zhǔn)工況”的64.5℃，就是水溫95/70℃的平均值與室溫18℃的傳熱溫差。許多采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算資料，也按此條件編制。

當(dāng)然，熱媒設(shè)計(jì)溫度也要符合熱源條件的可能性和考慮其它因素。例如：以較低溫度的一次熱媒進(jìn)行換熱所得的二次熱媒，或采用戶式燃?xì)鉄崴膳癄t的水溫有限制，或采用塑料類管材為提高其耐用性時(shí)，也有采用85/60℃作為設(shè)計(jì)參數(shù)的。但是，再進(jìn)一步降低散熱器采暖的熱媒設(shè)計(jì)參數(shù)，顯然是不合理的。以95/70℃為比較基礎(chǔ)，熱媒平均溫度每降低10℃，散熱器數(shù)量約增加20% .

為何實(shí)際運(yùn)行水溫遠(yuǎn)低于熱媒?jīng)]計(jì)溫度時(shí)，也可達(dá)到設(shè)計(jì)室溫？主要是由于實(shí)際配置的散熱面積，均不同程度地偏大于理論所需散熱面積。根據(jù)理論推導(dǎo)和實(shí)際工程運(yùn)行驗(yàn)證，對于設(shè)計(jì)水溫95/70℃的系統(tǒng)，當(dāng)散熱面積偏大10%時(shí)，運(yùn)行水溫約可為90/65℃;當(dāng)偏大20%時(shí)，運(yùn)行水溫約可為85/60℃;當(dāng)偏大30%時(shí)，運(yùn)行水溫約可為82.5/57.5℃;當(dāng)偏大40%時(shí)，運(yùn)行水溫約可為80/55℃。由于設(shè)計(jì)保守等各種因素，一般系統(tǒng)的散熱面積均會偏大30%以上。

二、 系統(tǒng)補(bǔ)水

如某供暖建筑面積22萬多m2的居住小區(qū)，存在水力失調(diào)的室內(nèi)系統(tǒng)末端底層住戶，出現(xiàn)以下奇怪的現(xiàn)象：每到晚上八九點(diǎn)鐘后散熱器就開始降溫，到半夜就完全不熱，而次日早晨又會逐漸熱起來。據(jù)深入調(diào)查，重新熱起來是由于頂層住戶在每晚臨睡前和次日早晨起床后進(jìn)行了手動(dòng)放風(fēng)所致。經(jīng)改裝了質(zhì)量較好的自動(dòng)排氣閥后有所緩解，但系統(tǒng)中還是經(jīng)常因有空氣存在。顯然，應(yīng)徹底解決系統(tǒng)進(jìn)入空氣的問題。

據(jù)查，系統(tǒng)未設(shè)置膨脹水箱，也未設(shè)置氣壓水罐等膨脹容積，只是依靠功率較大的補(bǔ)水泵進(jìn)行補(bǔ)水定壓，而補(bǔ)水泵則由電接點(diǎn)壓力表控制啟停，當(dāng)降至下限值時(shí)水泵啟動(dòng)，達(dá)到上限值時(shí)停泵。由于設(shè)置在管路上的壓力表，指針會發(fā)生抖動(dòng)，上下限值的整定間距不能很小，因此，停泵后重新啟動(dòng)必然會有較長的時(shí)間間隔。在此時(shí)段內(nèi)，由于水的不可壓縮性和不可避免的系統(tǒng)泄漏，總會有空氣進(jìn)入系統(tǒng)，并積存于流量較小的系統(tǒng)末端頂點(diǎn)。

由于該工程已無條件增設(shè)膨脹水箱和足夠容積的氣壓水罐，采取了增設(shè)一臺略大于系統(tǒng)泄漏量的小功率補(bǔ)水泵（0.75kW）的方法，使之連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)流量大于系統(tǒng)泄漏量時(shí)，通過限壓閥回流至軟水箱，基本上解決了問題。由此可得到啟示：用合理容積的膨脹水箱或氣壓水罐進(jìn)行定壓，是十分必要的，如無條件設(shè)置，則應(yīng)采用不間斷運(yùn)行的變頻補(bǔ)水泵，或像本工程所采取的簡易方法。

三、豎向壓力分區(qū)與“分環(huán)”

《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.9條規(guī)定：“建筑物的熱水采暖系統(tǒng)高度超過50m時(shí)，宜豎向分區(qū)設(shè)置”。條文說明作如下解釋：其主要目的是為了減小散熱器及配件所承受的壓力，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。暖通規(guī)范作上述限定十分必要。近年以來，高層建筑（尤其是高層住宅）的熱水采暖系統(tǒng)因滲漏而使家裝破壞的事故，時(shí)有發(fā)生。除散熱器或其它構(gòu)件的質(zhì)量和施工安裝隊(duì)伍素質(zhì)等因素外，主要由于承壓過高。

如某二十五層高層住宅，原室內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系是按豎向分區(qū)設(shè)置的，但由另一單位設(shè)計(jì)的熱源，卻為同一系統(tǒng)。在第一個(gè)采暖季，開發(fā)建設(shè)單位就因滲漏向住戶賠償家裝破壞損失的費(fèi)用高達(dá)十幾萬元，不得不進(jìn)行了困難的改造。

有些設(shè)計(jì)在熱源處設(shè)置分集水器，對高低環(huán)分別接出供回水管路，將“分環(huán)”當(dāng)作豎向壓力分區(qū)，這是概念上的錯(cuò)誤。“分環(huán)”可能有利于水力平衡和調(diào)節(jié)，但不可能對高區(qū)和低區(qū)分別實(shí)施定壓，并不能克服低區(qū)所承受的較高靜水壓力。

豎向壓力分區(qū)最好能從熱源上就分別設(shè)置。不宜分設(shè)時(shí)，一般采用間接換熱的方法。間接換熱雖比較穩(wěn)妥，但換熱后二次水的溫度將有所降低，致使散熱器數(shù)量增加。

因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，也有采用加壓和減壓的方法，即：熱源系統(tǒng)按低區(qū)定壓。高區(qū)系統(tǒng)供水經(jīng)加壓進(jìn)入，回水則減壓接回低區(qū)系統(tǒng)。從理論上分析，高區(qū)熱媒循環(huán)水泵的工作揚(yáng)程，要附加高低區(qū)系統(tǒng)的幾何高差，不利于節(jié)能，但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合分析，可能仍有可取之處。但采用此種方法，要特別注意減壓閥的“動(dòng)靜壓差特性”，即：當(dāng)高區(qū)系統(tǒng)水泵停止時(shí)，減壓閥后的設(shè)定壓力會升高一個(gè)動(dòng)靜壓差值，此值在閥的額定流量條件下約為5m，造成低區(qū)開式膨脹水箱的溢流，并同時(shí)使高區(qū)系統(tǒng)虧水和空氣進(jìn)入。雖然性能較好的減壓閥動(dòng)靜壓差較小，但最好還是采用閉式膨脹水箱，或采用不間斷運(yùn)行的變頻補(bǔ)水泵定壓。

四、關(guān)于分室溫度控制

無論是實(shí)施分戶熱計(jì)量的住宅戶內(nèi)采暖系統(tǒng)，還是其它建筑傳統(tǒng)的垂直單管或雙管系統(tǒng)，從節(jié)能和提高熱舒適度出發(fā)，分室溫度控制都是十分必要的。分室溫度控制可以是自動(dòng)的，也可以是手動(dòng)的。在這方面的商業(yè)誤導(dǎo)表現(xiàn)為：將分室溫度控制等同于采用散熱器恒溫閥，并認(rèn)為采用恒溫閥就無需進(jìn)行水力平衡計(jì)算。這種誤導(dǎo)造成了一些系統(tǒng)的失調(diào)和對恒溫閥的負(fù)面影響。

采用質(zhì)量較好的手動(dòng)兩通或三通調(diào)節(jié)閥實(shí)施分室溫度控制，可能更適合于投資條件受限和供暖不足的普遍實(shí)際情況。即使有條件采用恒溫閥時(shí)，也應(yīng)該在弄清楚其水力特性基礎(chǔ)上，正確地加以應(yīng)用。

散熱器兩通恒溫閥的高阻水力特性，適合于雙管系統(tǒng)。為適應(yīng)我國市場的需要，國外又推出了針對單管系統(tǒng)的三通恒溫閥和低阻兩通恒溫閥。因此，我們要面對三類恒溫閥，而不是不加區(qū)別。

用于雙管系統(tǒng)的高阻兩通恒溫閥，又按不同的預(yù)置設(shè)定功能分成若干型號，其口徑一般情況下應(yīng)采用DN15，少量需采用DN20，無區(qū)別地采用較大口徑不利于水力平衡。而用于單管系統(tǒng)的三通恒溫閥和低阻兩通恒溫閥，則必須有DN15、DN20、DN25甚至更大的口徑，以根據(jù)串接散熱器的負(fù)荷適當(dāng)選配。

雙管系統(tǒng)高阻兩通恒溫閥應(yīng)用中的主要問題是極易堵塞，因此對總體供熱不足和運(yùn)行管理粗放的系統(tǒng)，似利少弊多。

恒溫閥在單管系統(tǒng)中應(yīng)用，則發(fā)生問題較多，最突出的是采用兩通恒溫閥加跨越管的做法時(shí)，不適當(dāng)?shù)赜昧烁咦韬銣亻y。

單管系統(tǒng)即使采用低阻兩通恒溫閥加跨越管的做法，也應(yīng)該核算散熱器的進(jìn)流系數(shù)。散熱器的進(jìn)流系數(shù)，取決于散熱器通路和跨越管通路的阻力比，與恒溫閥、散熱器和兩個(gè)通路的管徑匹配有關(guān)，有一個(gè)較為復(fù)雜的計(jì)算過程。有些工程因散熱器的進(jìn)流量過小，不得不在跨越管段上再加閥門，這是一種很不合理的處置。

五、 戶式熱源的匹配水泵問題

在采暖能耗得以嚴(yán)格控制的節(jié)能住宅中，采用燃?xì)饣螂姛崴膳癄t等，作為戶式采暖系統(tǒng)的熱源，采暖費(fèi)用甚至有可能低于燃?xì)饣螂姛岬募泄┡到y(tǒng)，本采暖季是暖冬，與北京市集中供暖上調(diào)后的集中供暖采暖費(fèi)相比，更顯示出其實(shí)際采暖費(fèi)用低的優(yōu)勢，因而是一種可行的方案，會具有較大的發(fā)展空間。戶式采暖系統(tǒng)存在問題之一，是循環(huán)水泵與系統(tǒng)的配合。對于燃?xì)饣螂姛崴膳癄t所配帶的水泵，筆者曾詢問過許多生產(chǎn)廠家，例如：流量、與流量相關(guān)的爐外剩余水頭、排煙溫度等，大都提不出明確的技術(shù)指標(biāo)。由于住宅單戶的套型面積和采暖負(fù)荷會相差較大，在同一容量循環(huán)水泵的作用下，會出現(xiàn)與設(shè)計(jì)條件不同的運(yùn)行工況而造成失調(diào)。尤其是當(dāng)采用地板輻射供暖或作為空調(diào)器的熱源時(shí)，更容易發(fā)生流量不足而影響采暖效果。因此，應(yīng)深入地協(xié)調(diào)系統(tǒng)、戶式采暖爐和配帶水泵的匹配問題。