承壓鍋爐、真空鍋爐、常壓鍋爐及蒸汽鍋爐在民用建筑暖通空調設計中優劣勢的探討

孫寶紅

【摘要】在民用建筑暖通空調設計中，不同建筑類型所選擇的自建熱源形式不同，羅列出各種常見鍋爐的優缺點及適用的建筑類型。

【關鍵詞】民用建筑;暖通空調;鍋爐;熱源

在社會經濟高速發展的背景下，業主越來越追求高品質的生活質量，在居住上更是享受舒適安全的居住環境，因此在民用建筑上有了對暖通空調的使用。在開展民用建筑暖通空調的設計時，不僅滿足用戶的需求，在設計理念上也要符合國家倡導的環保綠色理念，讓暖通空調的實用性、低耗能、環保性等目標得以實現，其次依照對暖通空調設計的標準及要求嚴格把關，處理好存在的各種隱患問題，為居民提供一個安全舒適的居住空間。

民用建筑中商業、辦公、酒店、公寓及住宅等業態采用自建鍋爐房熱源采暖方案時，使用的鍋爐一般為常壓鍋爐、真空鍋爐、承壓鍋爐及蒸汽鍋爐等四種常見鍋爐。如果涉及空調供暖、衛生熱水、泳池、可以選用真空熱水鍋爐、常壓鍋爐或承壓鋼爐。

1、承壓熱水鍋爐

品牌酒店一般要求選用承壓鍋爐。如果酒店有洗衣房及廚房業態時可以選用蒸汽鍋爐，若本項目有空調加濕要求，則加濕系統可以直接采用蒸汽加濕方式，一舉多得。其中承壓鍋爐屬于特種設備，需要年檢。

承壓鍋爐與常壓鍋爐及真空鍋爐相比最大優勢：

（1）鍋爐出水溫度高，一般為80℃～95℃;

（2）系統運行安全可靠;

（3）使用壽命長，正常維保情況下使用壽命可達20～25年;

（4）建安及運行成本不高;

（5）品牌常見，品牌選擇多，進口、合資、國產品牌均能提供本類型產品。

其突出缺點為需要年檢，需持證人員上崗操作。

2、真空熱水鍋爐

真空鍋爐工作原理：利用水在低壓情況下沸點低的特性，快速加熱封密的爐體內填裝的熱媒水，使熱媒水沸騰蒸發出高溫水蒸汽，水蒸汽凝結在換熱管上加熱換熱管內的冷水，達到供應熱水的目的。真空鍋爐啟動后，燃料（燃油或燃氣）燃燒產生的大量熱能傳遞給爐內的熱媒體，使爐水在爐內蒸發成蒸汽，這些蒸汽與熱交換器在真空室內進行熱交換后，凝結成水再回到熱媒中繼續吸熱，依此往復進行。

3、真空鍋爐的優勢

（1）真空熱水機組始終在負壓狀態下低溫運行，具有常壓和承壓鍋爐所無法相比的安全性、可靠性;

（2）內置式換熱器，換熱效率高，對承載水質無任何污染，爐水采用高純水，爐體內部不結垢、不腐蝕，保證真空鍋爐的真空度是保證其使用壽命的重要因素;

（3）在鍋爐本體內進行熱交換，整機效率高達91%以上，啟動后2-3分鐘內可提供70-80℃熱水，出水迅速;

（4）煙管多采用螺旋管，增強傳熱， 多回程結構，動態加熱，換熱充分，提高鍋爐運行效率，降低運行成本，減少能耗;

（5）鍋爐與換熱器的一體化設計，節省空間，大大減少鍋爐房的使用面積;

其突出缺點為鍋爐出水溫度低，一般皆不高于80℃，運行穩定性略差，若運行過程中真空度不能得到很好的控制，鍋爐出力隨時間衰減較大。

真空熱水鍋爐的使用范圍：由于真空鍋爐低溫運行出水溫度低的特點，其對采用中央空調、地暖以及低溫熱水采暖的用戶特別適用，并由于自帶一體換熱器可直接免去換熱站的設計。對需要用生活熱水的用戶，如酒店、賓館、學校、企事業單位均能適用。既需要采暖又需要生活熱水的用戶可能采用兩個或更多的換熱器來實現一爐多用的功效。

4、常壓熱水鍋爐

常壓熱水鍋爐是指鍋爐本體開孔或者用連通管與大氣相通，在任何情況下，鍋爐本體項部表壓為零的鍋爐。常壓熱水鍋爐可以理解為不能承壓的開式熱水器，最初用作加熱集中生活熱水的熱源，因為集中生活熱水系統一般需要設置熱交換設備，鍋爐僅需提供一定溫度的一次熱媒而無需承壓。當常壓熱水鍋爐應用于采暖系統時，最主要的優勢是出于安全的考慮，對承壓鍋爐的設置，相關規范特別是地標都有不同程度的嚴格規定。

例如《建筑設計防火規范》（GB50016-2006） [2]，雖然取消了原GBJ16-87在民用建筑內設置鍋爐房時對鍋爐總蒸發量及單臺鍋爐蒸發量的限制要求，但在5.4.2條中仍規定：“燃油和燃氣鍋爐房……受條件限制必須布置在民用建筑內時，……應設置在首層或地下一層靠外墻部位，但常壓燃油、燃氣鍋爐可設置在地下二層，當常壓燃氣鍋爐距安全出口的距離大于6m時，可設置在屋頂上。”各地的技術監督部門，對承壓鍋爐的設置，做出了比國標更為嚴格的規定。例如，北京市[3]禁止在高層、多層建筑物的頂層和中間層安裝鍋爐;對條件特殊確實無法單獨設置，需要在多層、高層建筑物地下室和半地下室、首層安裝鍋爐的，必須經北京市技術監督局批準。當采用常壓熱水鍋爐時，可以免除受技術監督部門的監管，并據說可節省與監管有關的各種費用。

5、常壓熱水鍋爐的優點

（1）鍋爐常壓運行，無爆炸危險，無需年檢;

（2）系統運行穩定可靠;

（3）建安及運行成本不高;

其突出缺點為理論上運行安全可靠，但實際上由于使用不當，存在常壓鍋爐當承壓鍋爐使用的風險，存在安全隱患。

常壓熱水鍋爐與承壓的采暖系統匹配問題稍顯復雜，原因是采暖系統的工作壓力，應為建筑物高度決定的系統靜壓與系統的動壓（循環阻力）之和。當采暖系統采用常壓熱水鍋爐時，連接方式主要分為間接連接和直接連接，其中前者在工程使用中較為常見。

（1）配置板式換熱器，將不能承壓的開式常壓熱水鍋爐循環側（以下簡稱：一次側）與承壓的建筑物末端閉式采暖側（以下簡稱：二次側）分隔開。一次側采用開式定壓水箱定壓; 二次側另外配置循環水泵和定壓補水裝置;

（2）將不能承壓的常壓熱水鍋爐水循環系統與承壓的建筑物采暖系統直接連接，鍋爐仍采用開式膨脹水箱定壓，二次側又可以分為直接配置和系統回水加裝減壓閥（或其他裝置）的形式， 避免系統“倒空”，且需要在減壓閥前后，設置一個受水泵出口壓力直接控制的“啟閉閥門"或與水泵電路連鎖的電磁閥，使得系統停泵時迅速關閉系統將常壓熱水鍋爐一次側與二次側斷開。間接連接方案雖然配置稍顯復雜，但是具有防止鍋爐低溫運行時冷凝腐蝕的優點，但也有由于需要換熱溫差而使供暖熱媒溫度降低需增加末端散熱設備的缺點。直接連接使系統循環水含氧量增高，影響系統的使用壽命，止回閥間接增加運行能耗。

參考文獻：

[1]《小型和常壓熱水鍋爐安全監察規定》

[2]《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）

[3]張錫虎《關于常壓熱水鍋爐及其系統配置》