山東地區暖通設計概覽

李向東

(山東省建筑設計研究院有限公司,濟南)

0 引言

暖通空調是一個較為復雜的綜合性專業,既需要數學、物理、化學等基礎科學知識,流體力學、傳熱學等專業基礎知識,供暖通風、制冷制熱、空調凈化等專業知識,又與節能、綠色、健康等領域密切相關。隨著國民經濟的發展,建筑體量越來越大,建筑功能越來越復雜,同時國家對建筑節能的重視程度越來越高,暖通空調的重要性也越來越顯著,而“雙碳”戰略的提出,則進一步凸顯了這種重要性。

我國是一個超大型國家,各地地理特點、氣候特征、人文環境迥異,經濟發展、社會發展不平衡,因此建筑設計存在一定的差異是可以理解、可以接受的,暖通專業的情況亦然。山東是一個建筑大省,供暖供冷需求基本平衡。兼具沿海與內陸2種氣候特征使山東地區的暖通設計內容極為豐富、暖通行業較為發達。本文對山東地區暖通設計中遇到的政策與規范執行情況、設計做法及經常遇到的問題進行了歸納整理,希望能為在山東地區從事暖通設計的人員提供參考。對于各地市存在差別的部分能源價格,文中僅給出了濟南地區的當前價格,供大家參考。能源政策及能源價格是動態變化的,設計人員應隨時關注當地當時的能源情況,把握大的趨勢,在進行建筑能源供應方案比較時方才不致出現偏差。

1 山東地區地域特征分析

1.1 概況

山東地區位于中國東部沿海、黃河下游,北緯34°22.9′～38°24.01′、東經114°47.5′～122°42.3′之間。

山東地區氣候屬暖溫帶季風氣候類型,降水集中,雨熱同季,春秋短暫,冬夏較長。從全省氣溫差異上看,東西差異顯著大于南北差異。西部、西南部年平均氣溫多在13 ℃以上,典型如濟南年平均氣溫在14 ℃以上,膠東半島、黃河三角洲多在11～12 ℃以下。

按大行政區劃分,山東地區屬于華東地區,與華北的河北,華中的河南、湖北毗鄰;按熱工分區,山東地區屬于寒冷地區,根據供暖和空調度日數進行氣候子區劃分,又分為寒冷A區和寒冷B區(見表1)。

表1 山東地區城市氣候子區

1.2 氣候特征及其對暖通設計的影響

山東境域分為內陸地區與沿海地區,這種劃分方式既考慮了地理位置,又兼顧了歷史文化、經濟發展水平因素,同時也有氣候氣象方面的原因。本文僅考慮氣候方面的因素。東部沿海地區主要指青(島)煙(臺)威(海)地區與日照市,濱州、東營地區雖然也屬于沿海城市,但由于其鄰近渤海灣,氣候特征更接近內陸地區。

內陸地區屬于溫帶季風氣候,季風明顯,四季分明,春季干旱少雨,夏季溫熱多雨,秋季涼爽干燥,冬季寒冷少雪。對暖通專業的影響主要表現在:冬季供暖、夏季供冷需求均較為明顯,供暖時間較長;夏季氣溫波動較大,最熱月高溫高濕特征明顯,冷負荷尖峰突出。

沿海地區屬于海洋性氣候,空氣濕潤,雨量充沛,溫度適中,四季分明。春季氣溫回升緩慢,較內陸延遲1個月左右;夏季濕熱多雨,但無酷暑;秋季天高氣爽,降水少、蒸發強;冬季風力大,氣溫低,持續時間較長。煙臺、威海冬季多雪。對暖通專業的影響主要表現在:冬季供暖需求較為明顯,供暖時間較長;夏季氣溫波動較小,顯熱負荷小,除濕需求明顯。

根據文獻[1]提供的全年逐時氣象參數,對某辦公樓標準層(見圖1)分別按內陸、沿海2個代表性地區——濟南和威海進行全年逐時負荷計算,結果見圖2、3。

圖3 威海地區某辦公樓標準層全年逐時負荷

2 相關政策要求

2.1 綠色建筑

主要包括2個政府文件:一是2019年1月12日山東省政府第29次常務會議通過的《山東省綠色建筑促進辦法》(省政府第323號);二是2021年11月10日施行的《山東省綠色建筑標識管理辦法》。與本專業設計相關的規定主要有:

1) 政府投資或者以政府投資為主的公共建筑及其他大型公共建筑,應當按照二星級以上綠色建筑標準進行建設。

2) 可行性研究報告或者項目申請報告應當明確綠色建筑等級要求。

3) 當地施工圖審查機構對施工圖設計文件是否符合綠色建筑等級和標準進行審查。

4) 施工圖設計文件中應編制綠色建筑專篇,明確材料、構件、設備的技術指標要求及采取的綠色技術措施等內容。

5) 政府投資或者以政府投資為主的公共建筑及其他大型公共建筑在交付前,建設單位應當對空調通風、電氣和智能控制、給排水等系統進行綜合效能調適。

6) 水、電、燃氣、供暖和空調系統應能實現分戶、分項計量,并具有自動監控、數據記錄及遠程讀數功能。

7) 政府投資的公共建筑項目應當優先使用淺層地熱能進行供暖、供冷,鼓勵其他建筑項目使用淺層地熱能進行供暖、供冷。

8) 省住房和城鄉建設主管部門負責全省綠色建筑標識管理工作,認定二星級綠色建筑并授予標識;各設區市住房和城鄉建設主管部門負責本地區一星級綠色建筑認定和標識授予工作。二星級、一星級標識認定執行DB37/T 5097《綠色建筑評價標準》。

9) 新建民用建筑三星級標識認定執行GB/T 50378《綠色建筑評價標準》,由住房和城鄉建設部認定并授予標識。

10) 工業建筑星級標識認定執行GB/T 50878《綠色工業建筑評價標準》。既有建筑改造星級標識認定執行GB/T 51141《既有建筑綠色改造評價標準》。

11) 綠色建筑星級認定和標識授予為依申請政務服務事項,不向申報單位收取費用。

2.2 供熱

2021年12月3日山東省第十三屆人民代表大會常務委員會第三十二次會議通過了《山東省供熱條例》第二次修訂,本次修訂刪除了原第14條:“新建住宅小區內的供熱經營設施(包括供熱管道、換熱系統和用熱計量裝置),由供熱企業負責投資、設計、建設。房地產開發企業應當協調配合供熱經營設施的施工,并承擔相關管溝、設備用房等土建工程的配套建設。供熱經營設施的建設資金,并入城市基礎設施配套費,由房地產開發企業按照規定繳納,專項用于供熱經營設施的投資建設。”

修訂稿的發布,標志著新建項目將不再收取供熱配套費,同時供熱設施不再由供熱企業負責設計、建設,而是由開發企業自行設計(實際由承接房屋建筑設計的設計單位負責)、建設,并執行修訂稿“第十四條:供熱工程竣工后,供熱企業、房地產開發企業等建設單位應當組織竣工驗收。”“第十五條:供熱企業應當實行熱源、管網、換熱站經營管理一體化”。基于該條例修訂稿,山東省住房和城鄉建設廳正在組織編制省標《住宅小區供熱設施建設標準》,明年即將發布實施。

2.3 環保

目前與環保相關的標準為DB37/ 2374—2018《鍋爐大氣污染物排放標準》、DB37/ 2376—2019《區域性大氣污染物綜合排放標準》,控制對象主要包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等。以氮氧化物為例,上述2個標準對于核心控制區、重點控制區的控制限值一致,分別為50、100 mg/m3。對于一般控制區,2個標準略有不同:DB37/ 2376—2019中的限值為200 mg/m3;DB37/ 2374—2018規定濟南、青島、淄博、濰坊、日照五市所有燃煤鍋爐,其他區市2016年9月20日起通過環評審批的燃煤鍋爐項目限值為100 mg/m3,除此之外的限值為200 mg/m3。

2.4 能源價格

2.4.1配套費

城市基礎設施配套費影響水、電、氣、熱等能源應用的成本,各地不同,不同時期也不同,設計前應進行充分調研。濟南市目前執行2018年12月25日濟南市人民政府發布的《濟南市城市基礎設施配套費征收使用管理辦法》(濟政發〔2018〕33號)。

城市基礎設施配套費包括城建綜合配套費和專項配套費。城建綜合配套費是用于建設項目規劃紅線以外的市政道路、橋梁、環衛、綠化、排水等城市基礎設施建設的專項資金;專項配套費是用于建設項目規劃紅線以外的供水、供氣、供熱等專業設施建設的專項資金。城市基礎設施配套費按照房屋建設項目總建筑面積計收,征收標準為246元/m2,其中城建綜合配套費為122元/m2,專項配套費為124元/m2(包含供水26元/m2、供氣20元/m2、供熱78元/m2)。

供熱配套費用于建設紅線以外的供熱管網,無論項目是否接駁集中供熱均要收取。項目如接駁集中供熱,供熱企業尚需收取48元/m2的紅線范圍內的配套工程費(俗稱小配套費),包括一次供熱管網、換熱站設備、二次供熱管網、單元入戶裝置、樓內立管及分支管、分戶鎖閉閥。可根據工程安裝建設規模,在基準價上下浮動,浮動幅度為5%(濟南市物價局、濟南市市政公用事業局《關于繼續執行濟南市居民住宅小區規劃紅線內供氣、供熱、供水設施設備配套工程費收費標準的通知》(濟價費字〔2013〕71號))。熱計量建筑尚需收取供熱計量裝置費用,居住建筑按2 450元/戶收取,主要包括分戶供熱計量裝置、溫控裝置數據采集及遠傳裝置等設計、購置、安裝、檢測、維修更換等費用。公共建筑按建筑面積累進法分擋計費,收費標準為建筑面積在1萬(含1萬)m2以下的,為6元/m2;1萬～5萬(含5萬)m2的,為4元/m2;5萬～10萬(含10萬)m2的,為3元/m2;10萬m2以上的,為2元/m2(濟南市人民政府《關于推進供熱計量改革與既有建筑節能改造的實施意見》(濟政發〔2011〕37號))。

2.4.2電價

山東省是一個電力相對富余的地區,一般情況下不收取電力增容費,執行峰谷分時電價。電價政策變化比較快,最新的電價政策文件為《國網山東省電力公司關于2023年工商業分時電價公告》。以常用的10 kV商業用電為例,分時電價峰谷系數取值分別為:峰系數1.7、尖峰系數2.0、谷系數0.3、深谷系數0.1、平時段系數1.0(見圖4)。新的電價政策具有以下特點:

圖4 山東地區全年電力峰谷時段分布

1) 除了夏季電價低谷時段集中在夜間,其他季節的夜間都屬于電力平價時段,完全顛覆了常規認識的夜間即低谷的概念。

2) 低谷時段相對較短,冬、夏季均為6 h,其他季節為5 h。

3) 增加了尖峰時段,除了夏季外其他季節在低谷時段內增加了深谷時段。

4) 一般來說,山東地區內陸各地市自5月份起即陸續開始進入制冷季,至10月份制冷結束,制冷時間跨越3個電價時段,各時段的電價峰谷與空調負荷特性均呈現明顯的差異。

隨著光伏、風電等可再生能源發電量在總發電量中的占比越來越高,負荷側的供電政策已經有了較大調整,對空調供暖冷熱源形式的選擇影響較大。新的電價政策有利于建筑的電氣化,適應“雙碳”戰略,對熱泵供暖更為友好,尤其對于與辦公建筑類似的以日間負荷為主的系統,其用能高峰時間大部分處于電力低谷、深谷時段,對降低運行費用極為有利。圖5給出了圖1所示辦公樓標準層冬季設計日逐時熱負荷。

圖5 辦公建筑冬季設計日逐時負荷

現行規范將電直接供暖列為嚴禁使用的供暖方式,僅允許電熱設備在低谷時段蓄熱運行,平、峰時段通過釋熱滿足負荷需要。常規蓄能系統的設計、運行策略基于夜間為用電低谷、空調冷熱負荷與電力負荷基本吻合的條件,新的電價政策下該做法已不太適合。筆者認為,對于一般辦公建筑,基于新電價政策與清潔能源應用要求,冬季熱源可采用熱泵承擔基礎負荷,適當配置一定容量的電鍋爐的方案。運行策略應綜合考慮熱泵能效、電價條件,以運行費最低作為優化運行的目標。低負荷時熱泵直供運行或蓄能運行;隨著氣溫降低、負荷加大,逐漸增大電鍋爐蓄能比例;嚴寒季節,當熱泵直供加蓄能系統釋熱不滿足負荷需要時,可在深谷時段投入電鍋爐短時直供運行。該方案兼顧了初投資和運行費用,可能是新電價政策下較為適宜的方案。山東省DB37/ 5026—2022《居住建筑節能設計標準》規定:利用蓄熱式電熱設備在低谷電時段進行供暖或蓄熱,且不在用電高峰和平段時間啟用,并經技術經濟比較合理時,允許采用電直接加熱設備作為集中供暖、空調的熱源。該規定不再要求低谷時段為夜間時段,且并未排除深谷時段直供的可能。設計時,可結合具體工程的負荷特性,經充分技術經濟分析,并提前與相關審查人員溝通確定最佳能源供應方案。

2.4.3熱力

各地市熱力收費政策及熱力價格均不相同,以濟南市為例,居民供熱與非居民供熱均有按面積收費和按熱量收費2種模式,表2給出了濟南市現行的供熱收費價格。

表2 濟南市現行的供熱收費價格

隨著城市建設規模的迅速發展,濟南、青島等城市的部分地段出現了供熱能力不足的現象,為保障居民供熱,商業、辦公等公共建筑接駁集中供熱的難度增加,設計工作開始前,需做好充分的調研工作,必要時應考慮設置燃氣、熱泵、蓄能等自備熱源措施。

2.4.4燃氣

目前,山東燃氣一部分來自中亞,一部分為來自東南亞的印度尼西亞和大洋洲的澳大利亞的液化天然氣(LNG)。另有少部分來自中海油的海上油氣田,為煙臺、威海地區供應天然氣,勝利油田和中原油田為東營、菏澤的部分地區供應天然氣。

由于氣源不同、成本不一致,各地燃氣價格差異較大,并且調整頻率越來越快,氣價越來越貴。目前濟南市非居民燃氣價格為4.248元/m3(濟發改價格〔2022〕14號)。

2.4.5自來水

各地水價不同,差異明顯,目前濟南市非居民用水價格為6.05元/m3。

2.5 政府獎補

地源熱泵、太陽能、蓄能、既有建筑改造、綠色建筑等,都曾經階段性有過政府資金補助,目前政策層面都沒有了。

根據《濟南市人民政府關于全面推進綠色建筑高質量發展的實施意見》(濟政發〔2021〕3號),當前濟南市對二星級及以上的綠色建筑和健康建筑、被動式超低能耗建筑等給予容積率2%～5%的獎勵,同時對不接入市政供熱管網、采用可再生能源供暖的項目,給予不超過配套費相應額度(78元/m2)的資金獎補。青島市對超低能耗建筑示范項目給予200元/m2的補貼(青建辦字〔2018〕117號)。

2.6 設計審查

2.6.1初步設計審查

政府投資的工程建設項目,需進行初步設計審查。初步設計審查分2個過程:技術性審查由當地住房和城鄉建設部門負責;投資性審查由當地發展和改革部門負責。

2.6.2施工圖數字化聯合審查

各地施行施工圖設計文件數字化聯審制度,消防、人防審查均合并至施工圖中,實現“同步設計、網上申報、一窗受理、并聯審查、一次辦好、結果互認、依法監管”。

3 地方標準與規定

3.1 地方標準

山東省地方標準較為完善,各項指標也一直處于全國前列,與暖通專業相關、幾個主要的山東省地方標準見表3,相關標準可在山東省住房和城鄉建設廳官方網站下載(http:∥zjt.shandong.gov.cn/art/2022/2/21/art_119935_10303757.html)。

表3 與暖通專業相關、幾個主要的山東省地方標準

3.2 消防設計

根據《建設工程消防設計審查驗收管理暫行規定》(住房和城鄉建設部令51號),山東省住房和城鄉建設廳負責指導和監督本省建設工程消防設計審查驗收工作,山東省建設工程消防技術服務中心為山東省住房和城鄉建設廳所屬事業單位,承擔建設工程消防技術研究、政策咨詢和技術服務,參與制定建設工程消防技術標準等工作。近幾年,在山東省建設工程消防技術服務中心的領導下,山東省消防設計、審查、驗收工作逐漸形成了“1+2+N”的技術體系,即:

1個“細則”——《山東省建設工程消防設計審查驗收實施細則(暫行)》,2021年8月18日實施。

2個“導則”——《山東省建設工程消防設計審查技術導則》(含《消防設計技術文件范本》),2021年7月實施;《山東省建設工程消防驗收技術導則》,2021年8月實施。

N個“技術指南”——《山東省建設工程消防設計審查驗收技術指南(疑難解析)》,2022年5月25日實施;《山東省建設工程消防設計審查驗收技術指南(電氣)》,2022年1月25日實施;《山東省建設工程消防設計審查驗收技術指南(暖通空調)》,2022年10月20日實施;《山東省建設工程消防設計審查驗收技術指南(消防給水與滅火設施)》,2022年12月8日實施;《山東省建設工程消防設計審查驗收技術指南(建筑、結構)》,2022年12月27日實施。

《山東省建筑工程消防設計部分非強制性條文適用指引》為山東省住房和城鄉建設廳聯合山東省消防救援總隊于2020年11月發布的,該文件的內容仍然適用,當相關條文與上述“技術指南”沖突時,應以最新發布的“技術指南”為準。

山東省住房和城鄉建設廳正在組織編制兩部消防設計相關標準,分別為《建設工程消防設計審查技術標準》《建設工程消防設計文件編制標準》。

4 供暖系統設計

4.1 熱源設計

4.1.1集中供熱現狀及存在的問題

山東省集中供熱發展較為完善,住房和城鄉建設部發布的《2021年中國城市建設狀況公報》顯示,截至2021年末,全國城市集中供熱面積為106.03億m2,其中山東省為17.29億m2,位居全國第一。清潔供暖發展迅速,截至2021年10月底,山東全省已全部淘汰35 t/h及以下燃煤鍋爐(政策依據為山東省生態環境廳 山東省住房和城鄉建設廳 山東省能源局2021年8月12日《關于印發全省35蒸噸/小時及以下燃煤鍋爐煤改氣保供工作實施方案的通知》(魯環字〔2021〕191號))。燃氣、熱泵等新能源供暖形式均得到較大程度的發展。

從設計的角度看,目前的集中供熱存在如下問題:

1) 隨著城市建設的迅速發展,部分新建小區集中供熱管網暫時無法到達,部分區域的公共建筑項目難以接入市政供熱,需自行解決供暖熱源。

2) 二次網實際運行工況存在供水溫度越來越低、供回水溫差越來越小的趨勢。

3) 供熱管網受管材、施工、管理等因素影響,安全運行壽命較短,跑冒滴漏嚴重,故障率較高。

4) 水力平衡調試重視不夠,水力失調問題普遍,這也是二次網大流量、小溫差運行的原因之一。

4.1.2供暖熱源設計要點

在進行供暖系統設計時,一般情況下居住建筑應優先選擇市政集中供熱,部分偏僻地段或有特殊要求時,可采用地源熱泵、空氣源熱泵、電蓄熱、燃氣鍋爐等清潔能源,具體項目需要與建設單位、當地熱力公司溝通協商確定。

供暖熱源設計一般應注意以下問題:

1) 對于住宅和公共建筑混建的地塊,公共建筑部分宜設置獨立的換熱站,包括住宅地塊配套建設的中小學校、幼兒園等。

2) 目前山東省大部分地市仍要求集中供熱的一次網、換熱站、至住宅入戶裝置前的二次網均由熱力公司實施,建筑設計院一般預留換熱站位置,紅線內的一次網及全部二次網均設計到位,后期熱力公司在此基礎上進行二次深化設計,驗收時需原建筑設計單位對熱力公司的二次深化設計圖紙簽字認可。部分地市要求建筑設計院需完成換熱站的工藝設計。

3) 當采用清潔能源供熱時,濟南地區基本由熱力公司負責實施,采用與市政熱源相同的收費與管理政策。

4) 各地基本都要求換熱站設于地上,對換熱站的面積、層高等有一定的要求。

5) 對于獨立建設的公共建筑項目,供暖熱源是否接駁市政熱源,需提前對接熱力公司,越是大城市、繁華地段越可能不允許接駁市政熱源。接駁市政熱源時,換熱站的位置要根據具體項目確定,面積盡量滿足熱力公司要求,一般需獨立設置、獨立計量、設置獨立的值班室,換熱站不應跟空調制冷機房合并設置。

6) 濟南地區正在推廣基于吸收式換熱技術的一次網大溫差供熱系統,相應的熱力站房的面積、高度應滿足吸收式換熱機組的要求,設計時應與熱力公司做好前期對接。

4.2 住宅供暖系統設計應注意的問題

4.2.1系統形式選擇

新建住宅應采用共用立管分戶獨立循環系統,戶內供暖系統形式以地暖為主,濟南地區政府投資的回遷安置房以散熱器供暖為主。

熱計量形式以樓棟計量加戶用熱量表計量分配方式為主,采用其他計量分配方式需與建設單位及當地熱力公司溝通后進行。目前實施熱計量的部分住宅,熱力公司直接采用戶用熱量表作為貿易結算表,原則上來說,該種計量方式忽視了熱量傳遞的特殊性,對于不利樓層、邊角戶型等極不合理。相信隨著“雙碳”戰略的深入實施,熱計量作為供熱系統節能的重要手段,定會回歸其合理的地位,設計人員應對各種熱計量方式,如溫度面積法、通斷時間面積法等的優缺點加以了解,引導甲方采用更加科學合理的形式。

4.2.2熱力入口設計

1) 原則上,應按樓棟設置熱力入口,但部分地市的熱力公司要求按單元設置熱力入口,設計時需提前溝通,否則后期儲藏室出售后,再變更增加熱力入口難度極大。當采用按單元設置熱力入口、需要進行按樓計量時,可將該棟樓所有單元熱力入口熱量表的讀數之和作為貿易結算及熱量分配的依據。

2) 熱表間尺寸不宜小于3.0 m×2.5 m,凈高不應低于2.0 m,熱表前操作檢修距離不應小于0.8 m;熱表間應設置排水設施,集水坑尺寸宜采用1.0 m×1.0 m×1.0 m,一般配置1臺排水泵即可,排水泵應選擇熱水泵。

3) 熱力入口結算熱表應采用超聲波熱量表,并應具備數據通訊和遠傳功能,電氣專業應將強弱電設計到位。熱量表的規格不宜直接按接管口徑確定,可按最接近熱量表公稱流量(或常用流量)且不小于系統設計流量確定口徑。設計時,系統流量要按熱力公司實際經常運行的溫差進行復核。

4) 熱力入口應設置靜態水力平衡閥,不建議大量采用動態壓差調節閥。

5) 應按山東省DB37/ 5026—2022《居住建筑節能設計標準》的要求,在熱力入口部位標注熱負荷、單位面積熱指標、供回水溫度、額定流量、額定壓力損失等設計參數。

4.2.3地暖系統設計

1) 對于裝配式住宅,根據裝配化率要求,當需要采用干式工法樓地面時,地暖系統應采用干式地暖。干式地暖設計時,應注意避免地暖管道與冷熱水給水管道的交叉,原則上,干式工法樓地面做法中,不允許有濕作業存在,當廚房、衛生間必須采用濕式地暖時,對于干濕結合部位的管道接頭應加強施工管理,并做好標記以便于維修。

2) 地暖分集水器大部分布置在廚房灶臺或水盆下,優點是不同戶型的位置統一、易于隱蔽,同時兼顧了廚房的供暖需求,缺點是不便于檢修、容易與燃氣等管道沖突、容易引起廚房溫度偏高等,有條件時可考慮在儲藏室、衣帽間、玄關等部位布置。

3) 自公共管井至戶內分集水器的供暖干管宜短、直,管徑應通過計算確定。

4) 地暖環路布置時,主要房間應為獨立環路,衛生間可與相鄰房間合并,但不應存在2個以上功能房間串聯布置的情況;各環路長度相差不宜超過15%,單環路長度不應超過100 m、不宜超過80 m。

5) 對于大戶型設計應特別加以注意,入戶干管管徑、熱表口徑均應通過計算適當放大。當管徑大于等于De40時,正常的地面墊層已無法敷設,同時管道施工難度增加,應采用戶內設置2組分集水器,入戶裝置在熱表后分為2路入戶的做法。

6) 對于別墅、躍層住宅等,一般采用分層設置入戶裝置的做法,當戶內面積不大時,也可以設置1個入戶裝置,戶內設置立管連接。

7) 設置地暖的住宅,衛生間多采用衛浴專用散熱器,應注意復核在地暖設計水溫下,衛浴散熱器的散熱量是否滿足室溫不低于18 ℃的熱負荷需求。對于面積較大、外圍護結構較多的衛生間(一般是主衛),當與相鄰房間合并后管路長度較長時,宜采取獨立環路布置。

8) 地暖系統的溫度控制大部分采用集中戶溫控制方式,電動(或電熱)溫控閥設在公共管井內。個別地市要求采用分室溫控方式。

4.2.4散熱器系統設計

1) 根據現行節能設計標準,住宅的戶間樓板均要求設置絕熱層,因此采用散熱器系統的地面做法跟地暖系統基本一致,結構降板高度沒有區別。

2) 當采用散熱器供暖時,GB 50736—2012等規范均規定“散熱器集中供暖系統宜按75 ℃/50 ℃連續供暖進行設計”,但熱力公司的實際運行工況基本都是大流量、小溫差,一般二次水供水溫度不超過60 ℃、供回水溫差不超過10 ℃,設計人員在進行散熱器供暖系統設計時,應根據實際運行工況進行必要的復核調整,如濟南熱力公司即要求按供/回水溫度為55 ℃/40 ℃進行設計校核。

3) 戶內系統一般采用雙管異程式系統,異程式系統較同程式系統更為穩定、易于調節。墊層暗敷管道宜沿墻敷設,宜平、直,遇有剪力墻應預留套管穿墻安裝,不宜繞行過多。管道應標注定位尺寸以便于在填充層預留管槽;管道安裝完畢后,地面上應根據管道定位繪出標記,方便住戶的保護及后期維修。

4) 對于大戶型住宅,散熱器系統較地暖系統更容易出現問題,要參考實際運行工況進行散熱器規格和管道尺寸計算。一般來說,散熱器數量的選擇不容易出現問題,但是管徑偏小狀況較易被忽視,可采取適當放大管徑、兩路干管入戶、戶內采用放射狀布置等措施。

5) 散熱器布置容易出現的問題包括:與空調、家具、電氣插座、配電箱等“打架”;散熱器高度與窗臺高度不符合(寒冷地區北向房間通常采用900 mm的高窗臺,而南向房間基于采光需要通常采用較低窗臺);散熱器安裝空間不足等。

4.2.5公共管井設計

1) 供暖管道與給排水管道宜分別設置獨立的管井,但事實上,絕大部分的工程是水暖合用管井。管井布置時,應做好協調工作,各系統的閥門、水暖表均應便于操作,所有管道均應具備檢修條件。

2) 進行管道布置時,要考慮墻體抹灰厚度、保溫層厚度、適當的檢修距離(當立管上沒有閥門時,管間凈距不應小于50 mm;當立管上設有閥門時,管間凈距不應小于100 mm)。

3) 對于需要豎直分區的系統,高區立管應轉換到低區立管的管位上,保持支管接法一致,便于施工與后期維護管理。

4.3 公共建筑供暖系統設計應注意的問題

山東作為寒冷地區,冬季供暖、夏季供冷需求同時存在。大部分的公共建筑均設置集中空調系統,部分體育場館考慮間歇運行因素需要設置值班供暖;設置獨立供暖系統的基本集中在學校和托幼建筑。公共建筑的供暖系統應注意以下幾點:

1) 在供暖形式的選擇上,地暖、散熱器供暖均有,以散熱器供暖為主。

2) 住宅區中的中小學校、幼兒園基本為房地產公司代建,建設完成后移交給教育部門,應設置獨立換熱站。

3) 一般要求按樓設熱力入口(平面較大的建筑,也可設置多個熱力入口)、按樓計量,熱量表應設置在專用房間內,可設于地下室、首層樓梯間下部、首層獨立房間內等。

4) 散熱器系統應每組設置恒溫閥,根據平面布置情況,地暖系統可采用集中溫控或分環路溫控方式。

5) 系統形式可采用豎直單管跨越式或豎直雙管系統。上供下回系統便于頂層排氣;下供下回雙管系統有利于克服豎直失調,但每組立管均宜設置自動排氣閥。現在絕大多數沒有地下室的工程,均由結構專業設置防水底板,傳統的在首層設置暖氣溝的做法很難實現,多采用供回水干管在1層吊頂內敷設的中供中回式系統。對于這種中供系統,當立管采用四通與水平干管連接時,水流狀況不穩定,易引起首層不熱,建議采用圖6所示的幾種處理方案。

圖6 中供中回供暖系統立管連接方式

5 制冷空調系統設計

山東省是一個空調大省,從制冷空調系統的設備制造到建筑應用的規模均居全國前列。對于制冷空調的系統形式、設計要點等,各種規范、標準、措施等多有論述,以下僅就在山東地區應用的幾個特點作簡要介紹:

1) 從系統形式上,多聯機系統由于兼顧供冷供暖,非常適合山東各地的氣候特征,加之其系統集成度高、運行管理靈活、本地企業發展較好等特點,使得多聯機系統在山東各地均得到大規模的應用;從建筑形式上看,高層、超高層的寫字樓、醫院、學校等建筑中應用較為廣泛。

2) 水系統的集中空調系統以風機盤管加新風系統為主,變風量空調系統、四管制系統應用均較少。

3) 新風熱回收在山東地區應用較為普遍。絕大多數的多聯機系統采用熱回收新風換氣機作為新風供應設備;醫療建筑中應用以乙二醇、離子液體為介質的間接熱回收裝置的較為普遍;沿海地區由于夏季室外高溫天數較少,不太適合顯熱型熱回收裝置,可以考慮采用全熱回收、熱泵型熱回收等方式。

4) 水系統集中空調系統的冷源以電制冷為主,燃氣空調在民用建筑中優勢較小,采用燃氣與電制冷、燃氣與熱泵構成復合冷熱源的形式在部分建筑中有一定應用。

5) 各種形式的地源熱泵均有應用,其中深井地下水式早期應用較多,隨著運行時間的延長,逐漸暴露出回灌困難甚至無法回灌,從而造成水量減少、制冷制熱效果變差等問題,目前已受到限制;污水源熱泵在有條件的地方應用情況良好,節能效果顯著;山東海岸線較長,沿海地區已有近20年應用海水源熱泵的經驗,應用形式也較多,如海底沉箱取水+鈦板板式換熱器+普通機組、海底沉箱取水+海水專用機組、拋管式換熱器+普通機組、海岸井取水+海水專用機組等。

6) 隨著設計方法、施工手段越來越成熟,經驗與教訓逐漸積累總結,地埋管式地源熱泵的社會認可度越來越高,建設單位、能源公司主動要求采取地埋管地源熱泵系統的越來越多。一般來說,采取輔助冷卻、輔助加熱措施的復合式地源熱泵的成功率較高。地埋管系統中,埋管部分的成本受地質條件影響較大,在魯東北黃河三角洲地區應用非常有利。

6 結束語

本文在筆者多年工作實踐的基礎上,總結了山東地區的一些設計做法,有些做法具有普遍性,有些僅供參考。即使在山東地區內,各地市也存在一定的差別。我國當前正處于從傳統化石能源向新能源轉化的過渡時期,設計人員應隨時關注能源條件、能源政策的變化情況,適時調整設計思路,為社會提供更加合理、更加優質的設計項目。