大空間區(qū)域采暖系統(tǒng)方式的實(shí)例探究

葉齊歡

YE Qi-huan

（上海民航新時(shí)代機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)研究院有限公司）

(Shanghai Civil Aviation New Era Airport Design and Research Institute Co., Ltd.)

1 引言

大空間車庫(kù)建筑與普通建筑相比，其具有跨度大、門窗面積大、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)大等特點(diǎn)，按照《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中的要求，規(guī)范規(guī)定要保證車庫(kù)區(qū)域冬季汽車啟動(dòng)和車庫(kù)內(nèi)各種管道不被凍壞，車庫(kù)區(qū)域需要保證一定的供暖設(shè)計(jì)溫度。

散熱器是采暖系統(tǒng)末端的一種常規(guī)形式，以對(duì)流散熱方式進(jìn)行供暖[1]，具有舒適、節(jié)能、安裝、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。熱風(fēng)采暖是全空氣系統(tǒng)的一種末端設(shè)備，特點(diǎn)是通風(fēng)效率高、制熱速度快，能夠很好解決制冷供熱、通風(fēng)換氣的需要[2]。輻射采暖是一種以輻射和對(duì)流進(jìn)行的供暖方式，工作媒介為熱水、蒸汽或燃?xì)猓椛涿婵砂惭b在地面、頂棚或墻面上。

工程實(shí)踐中，大空間車庫(kù)采用的采暖主要有三種，即散熱器結(jié)合暖風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨椛涔┡⑸崞?低溫?zé)崴椛浒濉?/p>

基于特種車庫(kù)的工藝特點(diǎn)和使用需求，探討適合大空間區(qū)域的“散熱器+低溫?zé)崴椛浒濉钡牟膳绞剑?yōu)化采暖系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，借此為大空間區(qū)域的采暖提供工程實(shí)踐。

2 大空間區(qū)域采暖系統(tǒng)的工作原理

2.1 散熱器結(jié)合暖風(fēng)機(jī)

通過(guò)鍋爐內(nèi)燃料的燃燒，將其能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽^而將其熱量傳遞給熱媒，最后由輸送系統(tǒng)將熱媒送至散熱器和末端設(shè)備供暖。

2.2 燃?xì)廨椛涔┡?/h3>

利用可燃?xì)怏w在發(fā)生器中的燃燒，如天然氣、液化石油氣，產(chǎn)生各種波長(zhǎng)的紅外線，通過(guò)紅外線的的吸收和反射，對(duì)室內(nèi)物體和人員進(jìn)行供暖。2.3 散熱器+低溫?zé)崴椛浒?/p>

鍋爐產(chǎn)生低溫?zé)崴峁崦剑蹴斴椛浒遄鳛椴膳到y(tǒng)的末端設(shè)備，進(jìn)行熱輻射，被輻射加熱升溫后的地面及物體接受輻射熱后，也會(huì)向上散出熱量，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行供暖。

3 大空間特種車庫(kù)的采暖

特種車庫(kù)含有車庫(kù)、辦公及配套用房，車庫(kù)區(qū)域有8個(gè)升降平臺(tái)車位、8個(gè)行李傳送車停車位。工藝要求：車庫(kù)高5.7m，庫(kù)長(zhǎng)70.2m，庫(kù)寬20m，檢修作業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單，車位間距小。采暖設(shè)計(jì)要求：車庫(kù)設(shè)計(jì)工作采暖溫度設(shè)計(jì)為10℃，針對(duì)車庫(kù)區(qū)域的工藝特點(diǎn)，分析三種采暖方式，并確定適合的采暖系統(tǒng)方案。

3.1 散熱器結(jié)合暖風(fēng)機(jī)

布置散熱器位置時(shí)宜靠近結(jié)構(gòu)的柱間或墻邊。這種采暖方式具有散熱量相對(duì)均勻、熱舒適性較好、設(shè)備更換成本低、安全性能高的眾多優(yōu)點(diǎn)[3]。用此系統(tǒng)，有以下問(wèn)題：

1)散熱器供暖是以對(duì)流散熱方式進(jìn)行供暖，容易形成室內(nèi)垂直溫差過(guò)大，產(chǎn)生無(wú)效的熱量損失，容易出現(xiàn)工作區(qū)溫度低，上部溫度高的現(xiàn)象[4]。

2)散熱器一般安裝在窗下，本車庫(kù)兩側(cè)都是卷簾門，且平時(shí)處于開(kāi)敞狀態(tài)，散熱器布置較困難。

圖1 車庫(kù)采暖系統(tǒng)平面圖

3.2 燃?xì)廨椛洳膳?/h3>

在目前的大空間建筑中，燃?xì)廨椛洳膳绞綉?yīng)用較多[5]，且在某些項(xiàng)目中已有應(yīng)用實(shí)例。燃?xì)廨椛涔芡ǔ＞及惭b在距地面5m～7m處，其運(yùn)行費(fèi)用較低；且可根據(jù)工藝特點(diǎn)分區(qū)管理，獨(dú)立控制開(kāi)關(guān)，管理較為方便。

因本車庫(kù)主要是停放升降平臺(tái)車和行李傳送車，高度僅為5.7m，對(duì)此高度，若安裝燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)，易導(dǎo)致局部溫度較高，底部區(qū)域溫度較低；由于車庫(kù)高度較低，采用此采暖方式，其輻射采暖效果不太好。

3.3 散熱器+低溫?zé)崴椛浒宀膳?/h3>

車庫(kù)區(qū)域采用低溫吊頂熱水輻射板進(jìn)行供暖，辦公和配套用房采用散熱器供暖，這種采暖方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)與熱空氣采暖系統(tǒng)相比，熱水供水溫度可降低3℃，具有較好的節(jié)能效果。

2)吊頂輻射板由多根15mm×0.8mm的不銹鋼管嵌入特制的鋁合金面板中，然后和兩端的匯管采用卡壓連接組合在一起，輻射板吊頂在頂棚上，節(jié)省了地面布置空間。

3)運(yùn)營(yíng)成本低。輻射板沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，幾乎沒(méi)有維護(hù)費(fèi)用。

其缺點(diǎn)在于金屬輻射板與散熱器設(shè)備造價(jià)相比會(huì)高一點(diǎn)。

因此，經(jīng)綜合比較，本車庫(kù)選擇“散熱器+低溫?zé)崴椛浒濉钡牟膳绞剑噹?kù)區(qū)域采用低溫吊頂熱水輻射板進(jìn)行供暖，辦公和配套用房采用散熱器供暖。

4 采暖設(shè)備的設(shè)計(jì)選擇計(jì)算

4.1 散熱器

式中：Q為熱負(fù)荷，W；tpj為熱媒平均溫度，℃；tn為供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，℃；K為散熱器傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；β1為散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；β2為散熱器支管連接方式修正系數(shù)；β3為散熱器安裝形式修正系數(shù)；β4為進(jìn)入散熱器組的流量修正系數(shù)；

熱媒平均溫度

式中：tsg、tsh為散熱器進(jìn)、出水溫度，℃

傳熱系數(shù)

式中：a、b為系數(shù)；Δt—熱媒溫度與室內(nèi)空氣的平均溫差，Δt=tpj－tn；

經(jīng)計(jì)算，散熱器選擇鋼制管柱（三柱）散熱器，高度為666mm，其系數(shù)a=0.6009，b=1.243，單片散熱量84.9W，工作壓力P=1.0MPa。

4.2 熱水吊頂輻射板

1）選擇雙板輻射板，板寬W=704mm；管數(shù) DN15mm×8；

2）根據(jù)熱媒與室內(nèi)空氣的平均溫差，查輻射板散熱量表（w/m2），根據(jù)車庫(kù)區(qū)域熱負(fù)荷計(jì)算輻射板長(zhǎng)度。

經(jīng)計(jì)算，車庫(kù)區(qū)域采用9組221m、1組212m兩種類型的吊頂輻射板，具體采暖圖紙見(jiàn)圖1。

5 結(jié)論

通過(guò)以上分析，對(duì)大空間車庫(kù)區(qū)域結(jié)合其工藝使用特點(diǎn)，采用了散熱器+熱水輻射板的采暖方式，不僅安全舒適而且采暖效果良好，因安裝在樓板下，節(jié)省了室內(nèi)設(shè)備空間，且對(duì)不利的垂直溫度熱分層問(wèn)題有所削弱，具有較好的節(jié)能效果。

大空間類建筑是較為特殊的一種形式，目前對(duì)這類建筑的采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究相對(duì)較少，需對(duì)其進(jìn)行研究探討，不斷優(yōu)化其形式和設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大空間類建筑的供暖設(shè)計(jì)需求。

[1] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)2版[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.50-52

[2] 楊秀娟.高大空間地鐵車庫(kù)供暖方式分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012:110-113

[3] 朱世偉.大跨度大空間新型采暖節(jié)能方式設(shè)計(jì)探究[J].山西建筑，2012，38（34）：219-220

[4] 林立春，黃思怡，馮良.大空間建筑燃?xì)饧t外輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].上海煤氣，2016（2）：32-35

[5] 閆征.大空間建筑采暖管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].建筑技術(shù)研究，2012（12）：65-67