我國北方企業冬季供暖合理方案探討

卓鵬

摘? 要：我國北方地區中小型企業冬季取暖，多采用空調制熱取暖方式，能耗高，用電成本大，且取暖效果較差，急需一種安全、結構簡單、投資小、易操作的集中供暖采暖方案，本文提出采用共燃燃燒技術的燃燒爐為中小企業辦公樓、宿舍樓、浴室提供熱源的采暖方式。供暖循環方式選用常壓熱水鍋爐加循環泵和回水啟閉閥組合，安全可靠，檢修方便快捷。

關鍵詞：共燃技術? 循環水量? 常壓熱水鍋爐? 辦公室供暖系統? 供暖原理

中圖分類號：F293? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（b）-0092-03

Abstract： Small and medium-sized enterprises in northern China often use air-conditioning heating in winter， which has high energy consumption， high electricity cost and poor heating effect. Therefore， a safe， simple structure， small investment and easy operation central heating heating scheme is urgently needed. In this paper， a combustion furnace with CO combustion technology is proposed to provide heat source for office building， dormitory building and bathroom of small and medium-sized enterprises Methods. The heating circulation mode adopts the combination of atmospheric pressure hot water boiler， circulating pump and return water opening and closing valve， which is safe and reliable， and convenient for maintenance.

Key Words： CO combustion technology; Circulating water volume; Atmospheric hot water boiler; Office heating system; Heating principle

我國北方地區范圍較大，一般指的是秦嶺-淮河以北的地區，包括黑龍江、吉林、遼寧、河北、北京市、天津市、安徽、山東、江蘇淮北地區、陜西、甘肅、寧夏、新疆等省（市區）。在這些地區，冬季氣溫較低，為了順利過冬，北方地區居民小區采用集中供暖的方式。北方地區多數中小型企業辦公室冬季采暖，大多依靠空調制熱來取暖。

空調取暖存在一些弊端，比如：（1）耗能較高，空調制熱效率相較于空調制冷效率低很多，因此采用空調制熱能耗方面不經濟。（2）用電成本較高，企業用電費用一般比家庭用電費用高出50%左右，采用電取暖的方式不合理。（3）取暖效果差，相較于傳統集中供暖方式，空調制熱效果差，在-15℃度以下時，室外機結霜嚴重，嚴重影響制熱。換句話說，當室外溫度越冷、濕度越大時，空調制熱效果越差，而此時恰恰是人們最需要暖風的時候，因此空調制熱在北方不能被大量采用。

為了解決以上問題，本文提出了一種北方企業冬季取暖的合理方案進行探討。方案采用共燃燃燒技術的燃燒爐，為中小企業辦公樓、宿舍樓、浴室提供熱源的采暖方式。采用共燃技術燃煤鍋爐，燃燒充分，一氧化碳、VOCs等有機污染物排放，可以達到大氣本底水平，完全可以實現清潔燃燒。

本文以一家技術類中型企業為例，對該企業利用共燃技術燃煤鍋爐，冬季集中供暖方案進行詳細探討。

1? 基本情況介紹

企業人數200人左右，其中80人左右在辦公室工作，辦公室20間，企業宿舍15間，一間浴室。供暖區域辦公樓三層，宿舍樓兩層，浴室在宿舍樓一層。

辦公室取暖面積總和618m2，宿舍樓取暖面積265m2。供暖使用時間為，白天辦公室供暖，晚上宿舍樓供暖，浴室24h供暖。

2? 供暖方案設計

2.1 鍋爐選用

常用鍋爐可分為常壓熱水鍋爐和承壓熱水鍋爐，兩者的區別是，常壓熱水鍋爐是鍋爐的頂部與大氣相通，不承受供熱系統的水壓力，不論任何情況下，在鍋爐水位線處表壓力都為零。而承壓熱水鍋爐由密閉的水冷壁和管道組成，隨著水溫提高，鍋爐內壓強升高，屬于壓力鍋爐。在此方案中，一般企業供暖應該優選，安全、結構簡單、投資小、易操作的常壓熱水鍋爐。

2.2 暖氣片選用

市場上暖氣片從材料上可分為鋼制系列、鋼鋁復合、銅鋁復合、鋁制系列、鑄鐵系列。從耐用性、防腐性、美觀、性價比等方面，本方案優選鋼鋁復合暖氣片。

2.3 供暖原理

該企業共燃技術常壓熱水鍋爐供暖系統，包括辦公樓區域，宿舍樓區域，水泵、回水啟閉閥系統，浴室區域。具體原理見圖1，具體運行方式為。

（1）白天辦公樓供暖時，水泵2運行時，向辦公樓供暖，此時水泵1停止，水泵3停止。

（2）宿舍樓供暖時，水泵2停止，水泵1工作，目的是防止辦公樓管道因夜晚氣溫低，導致辦公樓供暖管道結冰，造成漏水事故。水泵3運行，向宿舍供暖。

（3）浴室供暖時，根據具體使用時間，浴室可以分時運行，也可24h運行。浴室使用時應提前3～4h啟動水泵4，給浴室水箱加熱。

2.4 供暖參數、設備型號選用

以宿舍樓供暖系統為例，計算具體供暖參數。

（1）取暖面積。

一樓：5間3.05m×4.5m，單間面積13.7m2;2間6.36m×4.5m，單間面積28.6m2;

二樓：6間3.05m×4.5m，單間面積13.7m2;2間6.36m×4.5m，單間面積28.6m2;

總取暖面積：265m2。

（2）熱量參數計算。

①供暖量。根據經驗我國北方地區一般性樓房，樓房首層、頂層或單層平房單位面積供熱量：80～105W/m2。我們取值為100W/m2計算，總供暖量：Q=100×265=26.5kW

②燃煤量。爐子燃煤量：mL=3600×Q/（n×c×M）=6.5kg/h，其中：n為鍋爐熱效率，取70%，C為水的比熱容，取4186J/kcal，M為使用煤的低位發熱值，取5000kcal/kg。設計煤種為硬質煤。最大燃煤量m2=1.5*mL=9.75kg/h（為了需要供暖時，使暖氣片盡快升溫）

③循環水量。設計采暖爐爐子出水溫度80℃，回水溫度60℃

循環水量S=3600Q/（C*（t1-t2））=3600×26500/（4186×（80-60））=1.2t/h

（3）材料選擇。

①循環泵。采用暖氣屏蔽循環泵，流量4m3/h;揚程15m;功率0.32kW;②管路材料。主干管DN32鍍鋅管，支管DN20鍍鋅管;③暖氣片。影響暖氣片傳熱系數的最主要因素是熱媒平均溫度與室內空氣溫度的溫差△T，而暖氣片的材質、幾何尺寸、結構形式、表面噴涂、熱媒溫度、流量、室內空氣溫度、安裝方式、片數等條件也會影響傳熱系數的大小。

本方案，采用性價比較高的鋼鋁復合80/80，中心距600mm;每柱標準散熱量為146W/柱（△t=64.5℃）。（這里的（△t=64.5℃），是指散熱器性能檢測標準工況下：熱媒進口溫度95℃，出口溫度70℃，空氣基準溫度18℃，）

本方案中，設定房屋供暖溫度為18℃～20℃。當室溫18℃，暖氣片進水80℃，出水60℃時，△t=52℃;每柱實際散熱量h1=146×52/64.5=117.7W，房間需要柱數b1=13.7×100/117.7=11.9柱，實際每間暖氣片：14柱/間。

（4）辦公室取暖系統參數、材料選用。

以宿舍樓相同的計算方法，計算辦公室取暖系統參數：

需要燃煤量為：13.9kg/h;循環水量為3.17t/h;暖氣片33片，共702柱。

考慮沿程阻力，循環泵選用：熱水循環泵50～160A，流量11t/h，揚程28m，功率2.2kw。

防止管道結冰，內循環水泵選用：暖氣屏蔽循環泵，流量4m3/h，揚程15m，功率0.32kW。

（5）浴室水泵選用。

由于浴室到鍋爐距離較短，無需考慮沿程阻力問題，選擇水泵為暖氣屏蔽循環泵，流量4m3/h，揚程15m，功率0.32kW。

2.5 供暖各系統搭建

整個供暖系統分為以下幾部分。

（1）水泵、回水啟閉閥水路系統。

水泵與回水啟閉閥系統是整個供暖系統的核心組成部分，它關系到整個系統能否正常持續工作。圖2為具體系統布置圖。當水泵運行時，水泵壓力通過先導管到達回水啟閉閥，將啟閉閥打開，正常回水;當水泵關閉時，水泵壓力消失，回水啟閉閥關閉和進水管止回閥關閉，避免辦公室供暖系統存水回流至鍋爐，保持鍋爐表壓力為零。

（2）辦公室供暖部分。

辦公室供暖系統，重點是排氣閥位置的設定，一般放置在每一層的最高點，便于排氣，避免暖氣片內存有空氣 ，減少人工排氣操作，具體如圖3。辦公室供暖在夜晚處于停止狀態，為避免夜晚辦公室內供暖管道結冰，需在停止供暖后，開啟內循環水泵。

（3）宿舍供暖部分。

宿舍供暖系統，主要考慮補水水箱和鍋爐頂部大氣排空管位置的優化設置，如圖4所示，將大氣排空管出口設置到補水水箱上方，如果鍋爐水泵異常停止工作，鍋爐沸騰后可將蒸汽排入補水水箱，確保鍋爐運行安全。

（4）浴室部分。

浴室系統主要考慮加熱水箱水容量，確保能滿足30人左右的洗浴用水;其次是水箱加熱方式的選擇。本方案水箱容積為1.2t左右，加熱溫度設定在60℃;加熱方式為熱水管加翅片。

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