住宅建筑供熱系統(tǒng)方案的布局與優(yōu)化分析

【摘要】本文以某市既有居住建筑供熱系統(tǒng)節(jié)能改造工程設(shè)計為研究對象，在論證了某市既有居住建筑各種供熱方式的優(yōu)缺點基礎(chǔ)上，提出了相對應(yīng)的供熱節(jié)能設(shè)計改造方案，詳細(xì)分析了各種改造方案的特點、適用范圍和不足，定性分析了改造效果，并對熱源系統(tǒng)與供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計提出了具體要求。

【關(guān)鍵詞】建筑供熱系統(tǒng)；節(jié)能；供熱

哥本哈根全球氣候變化大會的召開把人類對氣候變暖和碳排放量的關(guān)注提高到前所未有的高度，“低碳”一詞從此被莊嚴(yán)地搬上了世界時代的舞臺?！暗吞肌币辉~解說眾多，但簡單地說，就是人類在工作及生活中要盡量減少所耗用的能量，從而降低二氧化碳的排放量[1]。近幾年來，建設(shè)部不斷推出加強(qiáng)城鎮(zhèn)供熱體制改革的指導(dǎo)意見。首先提出城鎮(zhèn)住宅供熱系統(tǒng)實施分戶計量分室溫控制，實施分戶計量收費的重大舉措。改革用熱制度，停止福利供熱，實行用熱商品化，計量供熱，提高熱效率。供熱體制改革應(yīng)以科學(xué)合理供熱，滿足人們的需求為目的，以供熱收費制度改革為核心，堅持環(huán)保節(jié)能的原則，強(qiáng)化節(jié)約意識，大力推動建筑節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能，減低能源消耗，完善供熱價格形成機(jī)制，逐步推進(jìn)供熱商品化、貨幣化，培育和完善供熱市場。

1、某住宅建筑供熱系統(tǒng)分析

業(yè)主是進(jìn)行既有建筑節(jié)能改造工程的主體，業(yè)主采取的改造策略對社會上其他企業(yè)或居民的福利存在直接的外部經(jīng)濟(jì)影響。按照改造主體和具體影響的不同，可以為：企業(yè)不采取改造行為的負(fù)的外部經(jīng)濟(jì)、企業(yè)采取改造行為的正的外部經(jīng)濟(jì)、居民不采取改造行為的負(fù)的外部經(jīng)濟(jì)、居民采取改造行為的正的外部經(jīng)濟(jì)。如何讓業(yè)主了解供熱系統(tǒng)改造工作，除了國家政府宏觀調(diào)控外，還應(yīng)為業(yè)主算好經(jīng)濟(jì)賬。如采用節(jié)能技術(shù)后，每個冬天可以節(jié)約多少取暖費，這樣一來，讓老百姓心里有本節(jié)能賬，才有動力支持既有建筑節(jié)能改造的進(jìn)行。熱源與用戶的連接方式有直接連接、間接連接和混合連接等。對城市集中供熱，一般采用間接連接。同一住宅建筑內(nèi)既有散熱器供熱用戶，又有地暖供熱用戶。對此，供熱系統(tǒng)有兩種設(shè)計方案：

1.1熱站內(nèi)設(shè)置1臺換熱機(jī)組，以散熱器供熱為主要熱用戶，有少量地暖熱用戶，二級網(wǎng)按照散熱器用戶設(shè)計，設(shè)置2管制，散熱器的回水作為地暖熱用戶的供水。當(dāng)散熱器熱用戶回水壓力不能滿足地暖熱用戶的要求時，在地暖熱用戶入口處采用水—水噴射泵；當(dāng)水—水噴射泵不能滿足使用要求時，采用設(shè)混水泵的連接方法。

1.2地暖用戶和散熱器用戶相當(dāng)，換熱站內(nèi)設(shè)置2臺換熱機(jī)組，設(shè)置4管制分別供給各類熱用戶。

2、住宅建筑供熱工程參數(shù)的計算

根據(jù)各熱用戶用熱情況，計算出各熱用戶的熱負(fù)荷，本文采用面積熱指標(biāo)法計算熱負(fù)荷。根據(jù)公式計算各熱用戶供熱負(fù)荷，其計算公式為：

式中：

——供熱面積，面積m2

q——供熱面積熱指標(biāo)，W/m2

供熱負(fù)荷計算以E單元為例：一層的車庫和儲藏室不供熱，二至四層每層為一戶，每戶建筑而積155m2；五、六層為躍層，兩層為一戶，建筑而積212.4m2。E單元總供熱建筑而積677m2，經(jīng)計算總供熱負(fù)荷為29.25kW，單位供熱而積的熱負(fù)荷為43.2W/m2，小于某市的規(guī)定值45 W/m2。

在達(dá)到相同效果的情況下，量調(diào)較質(zhì)調(diào)相比可節(jié)約大量電能，但只有量和質(zhì)的綜合調(diào)節(jié)才能達(dá)到預(yù)期理想效果，所以在集中供熱系統(tǒng)的設(shè)計中，考慮到環(huán)境溫度的變化，選擇采用氣候補(bǔ)償器及燃煤鍋爐節(jié)能運行專用技術(shù)量調(diào)與質(zhì)調(diào)相結(jié)合的方式來調(diào)節(jié)全部的供熱負(fù)荷。

2.1供熱系統(tǒng)設(shè)計

依據(jù)某市《集中供熱住宅計量供熱設(shè)計規(guī)程》，目前某市住宅分戶計量供熱系統(tǒng)形式一般設(shè)計為：戶外共用供回水立管，戶內(nèi)供熱系統(tǒng)入口裝置（如熱計量表、鎖閉閥等）均設(shè)于樓梯間管道井內(nèi)。共用立管采用下分式雙管異程式系統(tǒng)；戶內(nèi)供熱系統(tǒng)采用下分雙管同程式系統(tǒng)或放射式系統(tǒng)[3]。初調(diào)節(jié)后，由于熱水供應(yīng)系統(tǒng)中熱用戶的熱負(fù)荷不是恒定的，如采暖通風(fēng)熱負(fù)荷隨室外條件變化，熱水供應(yīng)和生產(chǎn)工藝用熱隨使用條件因素變化等，要保證供熱質(zhì)量和滿足熱用戶需求，并使熱能制備和輸送經(jīng)濟(jì)合理，這就需要對系統(tǒng)進(jìn)行運行調(diào)節(jié)，這就叫做供熱調(diào)節(jié)。熱水供暖系統(tǒng)對建筑物供熱時，運行調(diào)節(jié)的目的在于使用戶的散熱設(shè)備散熱量與熱負(fù)荷變化相適應(yīng)，以防止熱用戶出現(xiàn)室溫過高或過低的現(xiàn)象。

本住宅建筑工程甲方要求供熱系統(tǒng)需以每一個樓棟口為一集中管理單元，且首層全部是車庫和儲藏間，根據(jù)以上特點供熱系統(tǒng)采用了兩級放射的系統(tǒng)形式。進(jìn)出建筑物的供熱供回水干管敷設(shè)于首層地面下，在首層設(shè)集中管理抄表間。建筑物熱力入口裝置包括：供水管上安裝孔徑為3 mm和40目的Y型過濾器、壓力表、溫度計及球形閥；回水管上安裝自力式壓差控制器、壓力表、溫度計及球閥；在供回水之間安裝旁通管及球形閥。一級集分配器供回水管上安裝球形閥，戶內(nèi)供熱系統(tǒng)入口裝置、供水管上安裝鎖閉調(diào)節(jié)閥、60目過濾器、熱計量表；回水管上安裝球閥。以上裝置全部設(shè)于抄表間內(nèi)，表后供熱管道經(jīng)管道豎井引至樓上每戶的熱分配器（集、分水器）再分別接至每組散熱器。每戶獨立成環(huán)，完成一級放射。

3、某住宅建筑供熱系統(tǒng)各方案二級網(wǎng)的布局優(yōu)化

供熱二級網(wǎng)布置形式以及供熱管線在平面位置的確定，是供熱二級網(wǎng)布置的兩個內(nèi)容，某住宅建筑內(nèi)的供熱二級網(wǎng)采用的是枝狀二級網(wǎng)。

供熱二級網(wǎng)的布置原則：應(yīng)在某住宅建筑規(guī)劃的指導(dǎo)下，考慮熱負(fù)荷分布，換熱站布置，與各種管道及建筑的關(guān)系，水文地質(zhì)條件等多種因素，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。供熱管線平面位置的確定，應(yīng)遵守以下原則。

3.1經(jīng)濟(jì)上合理。主干線力求短直，主干線盡量走熱負(fù)荷集中區(qū)。要注意管線上的閥門、補(bǔ)償器和某些管道的附件（如放氣，放水，疏水等裝置）的合理布置，因為這將涉及檢查室（或操作平臺）的位置和數(shù)量，盡可能使其數(shù)量減少；

3.2技術(shù)上可靠。供熱管線盡量避開采空區(qū)，土質(zhì)松軟區(qū)，地震斷裂帶，滑坡危險地帶以及地下水位高等不利地段；

3.3對周圍環(huán)境影響小且協(xié)調(diào)。供熱管線少穿主要交通線，一般平行于道路中心線并盡量敷設(shè)在車行道以外的地方；當(dāng)必須設(shè)置在車行道下時，宜將檢查小室人孔引至車行道外；供熱管線和建筑物，構(gòu)筑物或其他管線的最小水平凈距和最小垂直凈距，可見《供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。

換熱器設(shè)備的確定，換熱機(jī)組的容量和臺數(shù)，應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷選擇，一般不設(shè)備用。但當(dāng)其中任何一臺換熱機(jī)組停止工作時，其余的換熱器應(yīng)能滿足60%-75%的熱負(fù)荷的需求。

結(jié)論

節(jié)能是我國一項長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針。由于以往的住宅供暖按面積收取熱費，存在很大的不合理性，且不便于用戶進(jìn)行局部調(diào)節(jié)，造成供熱用熱浪費很大。本文通過采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價方法中的動態(tài)法建立某住宅建筑供熱系統(tǒng)年計算費用模型，換熱站設(shè)置四機(jī)組二級網(wǎng)八管制的供熱方式。通過對住宅建筑供熱系統(tǒng)方案的布局與優(yōu)化分析，對于實際工程管理具有一定的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張革平. 淺析供熱系統(tǒng)的節(jié)能措施[J]. 管理觀察，2013，21：52-53.

[2]李旭. 北方地區(qū)供熱系統(tǒng)環(huán)保節(jié)能設(shè)計探索——分戶計量供熱系統(tǒng)的研究[J]. 現(xiàn)代營銷（學(xué)苑版），2013，02：122.

[3]王智領(lǐng)，張棟. 探討民用建筑熱水集中采暖與供熱系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計方法[J]. 河南科技，2013，11：162.

[4]王收永. 談高層建筑在低層供熱系統(tǒng)中的采暖設(shè)計[J]. 山西建筑，2013，14：105-106.