民用建筑采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計方式

展妍婷

寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 寧夏 銀川 750021

最近幾年，我國進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)發(fā)展快車道，人們的日常生活水平顯著提升，愈加注重自身居住條件，因而采暖系統(tǒng)也就被大量應(yīng)用于民用建筑中，但其供熱情況卻暴露出了諸多問題。所以，在舊建筑物的改造中，應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際情況對相應(yīng)的供暖系統(tǒng)做出選擇，并運(yùn)用，促使按戶計量熱費(fèi)的要求順利實(shí)現(xiàn)。針對節(jié)能問題，要對能源利用前的處理引起重視，即在規(guī)劃設(shè)計供暖系統(tǒng)時，不僅要思考這一系統(tǒng)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，還應(yīng)充分考慮到其具體節(jié)能前景。

1 民用建筑采暖供熱系統(tǒng)的組成

1.1 建筑供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備

散熱設(shè)備在供暖房間中同時發(fā)揮著放散熱的作用，由帶熱體負(fù)責(zé)釋放熱量，增加室內(nèi)溫度。針對散熱器而言，國家做出了明確規(guī)定：應(yīng)運(yùn)用體型緊湊、使用壽命比鋼管長、清掃方便的散熱器。現(xiàn)階段，市場中擁有諸多散熱器品種，市場競爭激烈，但也要注意在使用散熱器時，會出現(xiàn)各種問題。一個產(chǎn)品，要想具有較強(qiáng)的生命力，促進(jìn)其與客觀條件相適應(yīng)的性能提升，才是其優(yōu)化方向[1]。當(dāng)前，幾種使用頻率較高的散熱器有柱型散熱器、板式散熱器、扁管式散熱器、鋼串片對流散熱器等。

1.2 建筑供暖系統(tǒng)的管網(wǎng)

管網(wǎng)簡單來說就是閉式循環(huán)管道網(wǎng)絡(luò)，其由熱源把熱媒輸送到用熱單元中，在散熱冷卻后返回?zé)嵩础?/p>

1.3 建筑供暖系統(tǒng)的熱源

我國建筑供熱采暖普遍是集中供暖，熱暖包括區(qū)域鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)。集中供熱，即借助管網(wǎng)將由集中熱源形成的蒸汽、熱水的方式，為需要采暖提供所需熱量的方式[2]。集中供熱提供的熱源具有一定的可靠性和穩(wěn)定性，品質(zhì)較好，同時可以使能源得到有效節(jié)省，以免污染城市環(huán)境，社會效益、經(jīng)濟(jì)效益較高。最近幾年，由于能源構(gòu)成改變比較大，因而在一定程度上也豐富了住宅供熱采暖系統(tǒng)，天然氣走進(jìn)千家萬戶，獨(dú)立的分散式采暖設(shè)備、系統(tǒng)也得到運(yùn)用。因?yàn)榇讼到y(tǒng)規(guī)模不大，可以將室溫冷熱不均勻的問題有效解決，同時防止浪費(fèi)能源，計量也更加簡便，如此便使供熱收費(fèi)難度大的難題得到了解決，為此設(shè)備的良好發(fā)展提供了重要保障。

2 傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)的主要形式和優(yōu)缺點(diǎn)

過去主要通過鍋爐房來為民用建筑供暖，采用的是單管上下回式采暖系統(tǒng)，采暖范圍不包括住宅樓梯間[3]。盡管此系統(tǒng)在排氣方面比較方便，但在運(yùn)行和管理方面仍存在諸多缺點(diǎn)。第一，并未統(tǒng)一規(guī)定樓梯和相鄰房之間的熱負(fù)荷，散熱器并未均勻分布。同時住戶在裝修過程中，用各種方式將管路形式改變，把散熱器片數(shù)減少或增多，對整個系統(tǒng)的平衡性造成了破壞。嚴(yán)重的跑冒滴漏現(xiàn)象經(jīng)常讓居民怨聲載道。第二，一般來說，和住宅情況相比，公共建筑的供熱情況和使用性質(zhì)有所區(qū)別，無法單獨(dú)控制。一些建設(shè)單位為了在造價方面節(jié)約資金，經(jīng)常是一個控翩裝置用于多個建筑中，進(jìn)而難以平衡外網(wǎng)。讓包燒費(fèi)、取暖費(fèi)無法統(tǒng)一收取，且集中管理的難度也很大。為有效解決由以上問題造成的不良后果，可采用以下方法：由供暖系統(tǒng)實(shí)行不間斷供暖，用戶單獨(dú)進(jìn)行控制、計量與循環(huán)。在設(shè)計上可對單雙管垂直系統(tǒng)予以采用。此設(shè)計方法均有諸多優(yōu)點(diǎn)，如造價成本低、采暖性能良好、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)橛脩粢宰陨硇枨鬄榛A(chǔ)開展局部調(diào)節(jié)工作也存在一些不足，浪費(fèi)能源。但隨著居民生活水平不斷提高，很多自購住宅用戶紛紛將關(guān)注點(diǎn)放在了供熱系統(tǒng)的節(jié)能上，由此也愈加凸顯傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)的弊端，詳細(xì)而言，主要表現(xiàn)在下述幾點(diǎn)。

2.1 缺乏個體調(diào)節(jié)能力

通過將單管垂直采暖系統(tǒng)應(yīng)用于民用建筑中，最明顯的一個弊端就是不能單獨(dú)調(diào)節(jié)房內(nèi)溫度，進(jìn)而導(dǎo)致大量資源被浪費(fèi)。這一系統(tǒng)不利于進(jìn)行小范圍的調(diào)節(jié)，法使用戶的舒適度得到改善[4]。站在客觀角度而言，此系統(tǒng)的施工人員，因?yàn)榧夹g(shù)和素質(zhì)不達(dá)標(biāo)，所有用戶不能均勻分配用熱，導(dǎo)致底層和頂層冷熱不均，浪費(fèi)諸多資源。

2.2 維修過程能源的浪費(fèi)

作為一種整套采暖系統(tǒng)，單管采暖垂直系統(tǒng)由上而下密切相連。只要其中一家發(fā)生問題，那么就會波及整個系統(tǒng)，使之運(yùn)行受阻，嚴(yán)重的話還會導(dǎo)致整棟樓無法采暖，顯著提高了維修成本。如果在寒冷天氣還會出現(xiàn)供水管斷裂等問題，嚴(yán)重影響了人們的生活。

2.3 住宅閑置浪費(fèi)能源

通過將單管串聯(lián)式的采暖系統(tǒng)應(yīng)用于民用建筑中，需要所有住戶均要用熱，不然此系統(tǒng)就無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果用戶不不同用熱又或是住宅很少住人，強(qiáng)制性供熱便會浪費(fèi)能源[5]。當(dāng)前，這一情況普遍存在于一些氣候溫暖但同時又在發(fā)展建筑物采暖的地區(qū)。

2.4 供熱部門管理上難度大

供熱部門因?yàn)閱喂艽怪辈膳到y(tǒng)的應(yīng)用而不能處理用戶拖欠熱費(fèi)情況，對于這一用戶的供暖系統(tǒng)未采取相應(yīng)舉措將其中斷，進(jìn)而就讓整個建筑物甚至多個住宅的供暖都受到影響，長時間下去入不敷出的現(xiàn)象就會在供熱企業(yè)中出現(xiàn)，最終出現(xiàn)虧損問題。

3 民用建筑采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計的改善措施

3.1 單管制采暖系統(tǒng)

單管制采暖系統(tǒng)主要涉及了兩種系統(tǒng)，即單管水平跨越系統(tǒng)、單管水平串聯(lián)系統(tǒng)[6]。兩種采暖系統(tǒng)運(yùn)用的優(yōu)化策略均有所不同。對于單管水平串聯(lián)系統(tǒng)而言，其是一種典型的供暖系統(tǒng)。在整個民用建筑住宅單元上，科學(xué)設(shè)計總體的供回水系統(tǒng)，如此每一層用戶便可獨(dú)立使用系統(tǒng)，總系統(tǒng)控制此獨(dú)立系統(tǒng)。而針對供暖供熱系統(tǒng)浪費(fèi)能源的問題，單管制采暖系統(tǒng)便可以使這一問題得到解決。此系統(tǒng)可以豎向不穿越各樓層的立管，不會影響墻面裝修，將放氣閥設(shè)置在散熱器上，可以使能源浪費(fèi)的問題有效解決。和單管水平串聯(lián)系統(tǒng)相比，單管水平跨越系統(tǒng)具有相似之處，其也需要一個總體的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，即需要對一個總體的供回水系統(tǒng)進(jìn)行裝置，而因?yàn)槭撬娇缭较到y(tǒng)，在管道井中設(shè)計回水立管和供水立管。同回水立管和供水立管進(jìn)行對比，此系統(tǒng)在豎向立管和分管控制問題方面都有所優(yōu)化，具有一定的先進(jìn)性，同時和水平串聯(lián)系統(tǒng)相同，也需要在散熱器上設(shè)置放氣閥。

3.2 雙管制采暖系統(tǒng)

雙管制采暖系統(tǒng)主要囊括兩種系統(tǒng)，即水平雙管系統(tǒng)和雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)。第一，設(shè)置水平雙管系統(tǒng)，可預(yù)防垂直失調(diào)的情況，并迎合各熱用戶對獨(dú)立系統(tǒng)的需求，對熱量表裝置工作的開展有利，以順利實(shí)現(xiàn)散熱器的個體調(diào)節(jié)。水平雙管系統(tǒng)可改善上述所提到的情況，對實(shí)際溫度進(jìn)行分室調(diào)節(jié)[7]。現(xiàn)階段，在住宅中經(jīng)常使用水平雙管，水平高普遍選擇設(shè)置在地下，并開展全面測算活動，、針對雙管制供熱管道而言，使用玻璃鋼做保護(hù)層可以節(jié)省25%的工程造價，使用高密度聚乙烯做保護(hù)層可明顯降低成本投入。

除此之外，和單管系統(tǒng)散熱器相比，作為變流量系統(tǒng)的雙管系統(tǒng)更容易調(diào)節(jié)熱量，溫度控制難度小；使用時間更長，并將內(nèi)部水質(zhì)進(jìn)行了有效處理，保溫管道可以使用三十多年。除此之外，施工快、占地少，對保護(hù)環(huán)境有利，同時可以避免干擾民眾。但水平雙管系統(tǒng)促使空間高度降低，管道埋在墊層，坡度制作難度大，對系統(tǒng)泄水、排氣不利；因?yàn)楣┗厮晒苓x擇化學(xué)管材，可在一定程度上降低熱源的供回水溫度，如此便會加大能耗和散熱器數(shù)量。第二，使用雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)的過程中，熱用戶只需要將調(diào)節(jié)閥裝在散熱器支管上，便可以調(diào)節(jié)介質(zhì)流量，可積極迎合用戶對熱舒適性的需求，有效節(jié)省能源。但在使用時，應(yīng)對下述幾個方面引起注意：首先，樓層過多，容易導(dǎo)致垂直失調(diào)，垂直高度應(yīng)小于三層，對此系統(tǒng)的使用性造成了限制。其次，增加了樓層間的立管數(shù)量；最后，安裝熱量分配表便可正常使用。

4 民用建筑采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)

為了方便研究，本文以某建筑工程為例，探討了采暖供熱系統(tǒng)的設(shè)計要點(diǎn)、本工程是民用建筑，總建筑面積1680.8立方米，建筑框架結(jié)構(gòu)主要為混凝土，總共六層，每層兩戶，整個小區(qū)一共有六個單元。下面著重分析了此小區(qū)住宅采暖供熱系統(tǒng)的設(shè)計要點(diǎn)。

4.1 設(shè)計參考資料

本工程所在地區(qū)11月到次年3月的平均溫度如表1所示。

1998年1月1日起試行的《高等學(xué)校會計制度（試行）》文件明確規(guī)定，高校會計核算一般采用收付實(shí)現(xiàn)制，對固定資產(chǎn)不計提折舊，僅反映固定資產(chǎn)原值的增減變動情況。這種不計提折舊的管理制度，無法真實(shí)反映固定資產(chǎn)的實(shí)際價值，也不能真實(shí)體現(xiàn)高校教育成本，在實(shí)際操作過程中顯示出了諸多弊端，如固定資產(chǎn)賬面價值與實(shí)際價格不符、無法補(bǔ)償固定資產(chǎn)的損耗等。2013年1月1日起施行新的《高等學(xué)校會計制度》（財教〔2012〕488號），該文件明確規(guī)定，要求高等學(xué)校按月計提固定資產(chǎn)折舊，并做了相應(yīng)的規(guī)定，這為固定資產(chǎn)折舊工作提供了文件依據(jù)，固定資產(chǎn)的會計核算也必須根據(jù)組織環(huán)境的變化而改變。

表1 工程所在地11月一3月溫度情況

立足于表1確定本次設(shè)計中的設(shè)計數(shù)據(jù)，詳細(xì)如下：室外計算溫度為零下4℃；采暖供熱天數(shù)為152d；最冷月份平均穩(wěn)定為-3.8℃；采暖期平均溫度為0℃。

4.2 采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)

因?yàn)楸敬卧O(shè)計中，采用的是地表水源熱泵供暖系統(tǒng)，同時把污水當(dāng)作低位熱源供暖，因此在設(shè)計過程中，需要解決污水的水質(zhì)問題。

4.2.1 污水源系統(tǒng)的解決方案

污水具體水質(zhì)直接決定了該系統(tǒng)使用效果，對此設(shè)計時，需要運(yùn)用切實(shí)可行的措施將污水水質(zhì)問題有效解決[8]。現(xiàn)階段，在解決污水水質(zhì)問題方面，主要采用下述幾種方法：第一，若是水質(zhì)較好，可將中水或二級出水視為污水源熱泵的熱源。第二，對于污水與水換熱器而言，可選擇使用浸沒式蒸發(fā)器，其操作方便，清潔度高。第三，在污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，換熱設(shè)備極易被腐蝕。當(dāng)前，鋁塑管材、鍍鋁管材、鈦質(zhì)管材和銅質(zhì)管材是一種典型的換熱管材質(zhì)。怎對這些管材開展相關(guān)污水浸泡實(shí)驗(yàn)，得出下述結(jié)論：將原有1/3的管壁留下，以此為標(biāo)準(zhǔn)對管材使用壽命予以確定，銅質(zhì)管材使用時間為兩年半，銅鎳合金管材為三年，鈦質(zhì)管材卻未被腐蝕。對此，該系統(tǒng)最好選擇鋁塑傳熱管、鈦質(zhì)傳熱管。

4.2.2 管材和散熱器的選擇

4.2.3 管道布置

采暖熱力入口要對各種溫度計、壓力表、閥門、平衡閥、水過濾器和熱量表等裝置進(jìn)行設(shè)置，其中熱量表要將額定流量標(biāo)注清楚，為訂貨提供方便。各居民用戶需要對戶用熱表、水過濾器、鎖閉閥等進(jìn)行設(shè)置，同時確保一戶一表。分戶安裝熱表的時候，水平系統(tǒng)的管道過門處理難度較大，如果可以事先在地面中埋設(shè)過門管道，便能合理布置系統(tǒng)管道。實(shí)施安護(hù)熱表計量，增加室內(nèi)管道，如此，既對美觀性造成了影響，同時占有了使用面積，同時會加大家具的布置難度，所以，建筑設(shè)計過程中，應(yīng)采用暗敷設(shè)管道的方式。

4.2.4 供暖方案的選擇

為了能夠確保這一方案中的設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，需做到如下幾點(diǎn)：第一，對三個環(huán)路進(jìn)行設(shè)計，水作為一種中間介質(zhì)，環(huán)路1的作用在于向中間介質(zhì)傳輸污水熱量；環(huán)路2作用在于將熱量傳遞到熱泵，熱泵使得中間介質(zhì)熱量持續(xù)上升，環(huán)路3中的熱媒將熱量接收到之后，為建筑室內(nèi)供暖。第二，在此方案中，利用浸沒式換熱器集成方案一種的蓄水池、水換熱器和污水，這樣能夠讓環(huán)路1的設(shè)置變少，可以節(jié)省前期投資。上述兩種方案中，相較于方案一，方案二的投資和能耗都更少，但它們都是間接換熱方式，但同時也具有諸多缺點(diǎn)，如傳熱管腐蝕、傳熱溫差小、傳熱性能差等。第三，針對污水水源熱泵系統(tǒng)，可以將其設(shè)計成直接式供暖系統(tǒng)，詳細(xì)而言，即：在污水蓄水池中安裝蒸發(fā)器，污水中的熱量被蒸發(fā)器中的制冷劑吸收，展開蒸發(fā)，壓縮機(jī)收集壓縮蒸發(fā)的熱量，送至冷凝器，借助熱煤加熱與傳遞，促使建筑室內(nèi)溫度提升。通過全面分析和考慮，最終決定使用第三種方案。

5 結(jié)語

總而言之，采暖供熱系統(tǒng)的方式多種多樣，當(dāng)然每種方式均有自身的優(yōu)點(diǎn)，同時也有一定的缺點(diǎn)。只使用一種方式無法使全部問題得到解決，在加深對各種采暖供熱系統(tǒng)設(shè)計對象了解的同時，要展開合理設(shè)計與規(guī)劃，在立足于此確保系統(tǒng)功能與控制的良好性，以有效節(jié)省能源，在為居民提供熱舒適性的同時，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益和社會效益提升。