采暖基礎(chǔ)知識

1、采暖基礎(chǔ)知識1. 基本概念：采暖系統(tǒng)：冬季向室內(nèi)供熱保持室內(nèi)所需溫度的建筑設(shè)備叫做采暖系統(tǒng)。采暖系統(tǒng)由熱源或供熱裝置、散熱設(shè)備及供熱管道組成。輸送熱量的物質(zhì)或帶熱體叫做熱媒，一般采用水和蒸氣做為熱媒。熱媒在熱源獲得熱量通過供熱管道輸配到各個用戶或散熱設(shè)備，由散熱設(shè)備把熱量發(fā)散到室內(nèi)。圍護結(jié)構(gòu)：建筑物及房間各面的圍擋物，如墻體、屋頂、地板和門窗等。分內(nèi)、外圍護結(jié)構(gòu)兩類。采暖熱負荷：為維持采暖房間室內(nèi)溫度達到設(shè)計要求標準時，根據(jù)采暖房間圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量和得熱量的平衡計算結(jié)果，需要采暖系統(tǒng)供給的熱流量。2. 基本計算：1）采暖設(shè)計溫度參數(shù)選擇：a）采暖室外計算溫度t:各地區(qū)采用不同計算溫度，參見規(guī)范

2、規(guī)定。Wb）采暖室內(nèi)計算溫度t:臥室18.C或20.C；衛(wèi)生間（帶浴室）25.C；廚n房14.C或16.C。c）采暖系統(tǒng)供回水溫度：對于壁掛爐采暖系統(tǒng)，根據(jù)散熱設(shè)備不同，采取不同供回水溫度。散熱器系統(tǒng):供水溫度（t）85.C或80.C,回水溫度（t）65.C或60.Cgh地板輻射系統(tǒng)：供水溫度（t）W60.C，供回水溫差宜小于或等于10.C。g風機盤管系統(tǒng)：供水溫度（t）65.C或60.C,回水溫度（t）55.C或50.Cgh2）常用工程單位換算（見熱工基礎(chǔ)知識部分）根據(jù)不同地區(qū)采暖室外計算溫度t及不同功能房間的采暖室內(nèi)計算溫度Wt，采暖熱負荷可以由采暖面積平均熱指標及采暖面積進行估算。同時要

3、考慮n采暖房間外圍護結(jié)構(gòu)的朝向及墻體的節(jié)能保溫情況。當采暖室外計算溫度低，房間采暖室內(nèi)計算溫度高，外墻朝向為北向且保溫性能差時，需采取較大的采暖面積平均熱指標。根據(jù)民用建筑節(jié)能管理規(guī)定，新建居住建筑外圍護結(jié)構(gòu)已考慮節(jié)能保溫措施，不同地區(qū)采暖面積平均熱指標須根據(jù)當?shù)貧庀髼l件確定。對于北方地區(qū)主導風向為西北，南向及外墻少的房間熱指標較小，東向房間稍多，西北向及外墻多的房間最大。簡化計算公式：采暖熱負荷Q(W)二采暖面積(m2)x面積熱指標(W/m2)。3) 采暖系統(tǒng)水流量計算：G=0.86Q/AtG流量kg/hQ熱負荷wt供回水溫差t-t.Cgh4) 采暖系統(tǒng)阻力計算：水系統(tǒng)中阻力損失包含局部阻力

4、損失及沿程阻力損失兩部分，簡化公式為：P=(1+a)APmZlP管段總阻力損失Pa;Pm沿程阻力損失Pa/m;工l最不利環(huán)路長度m;a局部阻力占沿程阻力的百分數(shù)機械循環(huán)熱水系統(tǒng)中，室內(nèi)采暖管道沿程阻力損失取80120Pa/m，局部阻力百分數(shù)取0.51,散熱器系統(tǒng)與風機盤管系相比較局部阻力百分數(shù)取值較小，具體數(shù)值視系統(tǒng)復(fù)雜情況而定。低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)的阻力應(yīng)計算確定，詳見后文。3. 采暖系統(tǒng)形式及管道布置：壁掛爐采暖系統(tǒng)中以燃氣壁掛爐為熱源，熱水作為熱媒，通過不同管道布置形式連接散熱器、地板輻射加熱管或風機盤管等散熱設(shè)備。壁掛爐內(nèi)水泵作為機械循環(huán)的強制動力。1）散熱器系統(tǒng):a）主要系統(tǒng)連接

5、方式有：按供回水干管位置上供下回式、下供上回式、下供下回式。按各環(huán)路路程異程式（各環(huán)路路程不同）、同程式（各環(huán)路路程相同）。按連接散熱器立管的數(shù)量雙管系統(tǒng)、單管系統(tǒng)。按散熱器在立管中連接方式順流式、跨越式。實際工程應(yīng)用中，上述各種連接方式可有不同組合，見下圖示：圖2上供下回單管異程式上供下回單管同程式圖1圖3下供上回單管異程式圖4下供下回雙管異程式供水回水I為順流式、II為跨越式圖5水平單管系統(tǒng)圖6下供下回雙管同程式由于同程式系統(tǒng)中每環(huán)路路程一致，系統(tǒng)易平衡；同時雙管系統(tǒng)可保證每組散熱器進出口水溫相同，因此布置采暖系統(tǒng)時，盡量采用雙管同程式。此系統(tǒng)不足在于比較浪費管材，需要多一段同程管道。采暖

6、爐分戶系統(tǒng)中，每戶單獨為一系統(tǒng)，目前工程中散熱器連接多采用圖示中后三種方式，即下供下回雙管同程式、水平單管系統(tǒng)、下供下回雙管異程式。這些方式同樣適用復(fù)式住宅采暖系統(tǒng)布置，兩層或三層共用一組立管，各層分環(huán)路布置。這組立管可設(shè)置在設(shè)備管道井中，并加以保溫，減少立管熱損失。這種布局的優(yōu)點是房間內(nèi)無立管通過，水平管道可暗裝敷設(shè)在墻內(nèi)和地板內(nèi)，使居室更加美觀。此系統(tǒng)每組散熱器均需設(shè)排氣裝置。為達到分室溫控，節(jié)約能源，推薦使用散熱器溫控閥或溫控器連鎖電動閥。見下圖示：水平單管跨越式!11|J!IPI|IJ雙管同程式雙管異程式圖7使用散熱器溫控閥的系統(tǒng)室溫控制器I8°C圖8使用溫控器連鎖電動閥的系

7、統(tǒng)根據(jù)歐洲多年的成功經(jīng)驗，在系統(tǒng)中每一環(huán)路供回水總管處安裝分水器、集水器來保證系統(tǒng)的阻力平衡。這種系統(tǒng)中，每組供回水支管接一組或兩組散熱器，有利于每組散熱器單獨調(diào)節(jié)且系統(tǒng)平衡好，即使是異程系統(tǒng)也能保證較好的平衡。系統(tǒng)同樣需使用溫控器連鎖電動閥或散熱器溫控閥。每組分水器的分支路不宜多于8個，總供回水管和每一供回水分支路應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥門。此系統(tǒng)可根據(jù)不同溫度要求分室溫控，同時保證埋地管段無接點。雖然管材消耗較大，管路布置復(fù)雜，但舒適節(jié)能，系統(tǒng)運行中的滲漏隱患減少，長期運行安全可靠。特別適用于別墅等對居住標準要求較高的建筑。見圖9示：b)散熱器選擇及安裝注意事項：選擇散熱器時，每個采暖房間的熱負荷作為

8、每組散熱器計算基數(shù)。多數(shù)的散熱器樣本中提供的標準散熱量是基于T=95.C,T=70.C,T=18.C的標準下得ghroom到的，并且我們采用算術(shù)平均溫差進行計算，即Tn=(95+70)/2-18=64.5C對于采暖爐分戶系統(tǒng)，采用散熱器時一般為T=80.C,T=60.C,T=18.C條件ghroom下，Tn=52.C.選擇散熱器時應(yīng)特別注意不同的溫度條件，滿足不同的熱負荷需要。每種散熱器樣本都提供了不同供回水溫度及不同室溫下散熱器的散熱量我們可以通過相應(yīng)圖表很簡便地查取選用。散熱器接管方式通常有以下幾種方式：上進下出同側(cè)連接，散熱器的標準散熱量即根據(jù)此方式測得，此方式散熱量最大；上進下出異側(cè)連

9、接，當散熱器長度較長時采用此方式可保證散熱器整個有效散熱長度內(nèi)溫度分布均勻，其散熱量與前者基本相當；下進下出同側(cè)連接及異側(cè)連接，由于散熱器表面平均溫度降低，會導致減小，但有利于管道暗裝于墻內(nèi)和地板內(nèi)。除此之外，散熱器安裝形式、組裝片數(shù)、熱水流量及表面涂層等因素同樣會影響散熱器散熱量。計算散熱器數(shù)量時，須參考專業(yè)設(shè)計手冊進行修正。散熱器安裝時宜明裝，使用暖氣罩會嚴重影響散熱器的散熱量，降低能量使用率。安裝不同類型的暖氣罩的散熱量損失見圖10。同時散熱器溫控閥（除遙控型溫度傳感器）也會因此不能感測到室內(nèi)的真實溫度，從而有可能產(chǎn)生不適當?shù)臏囟日{(diào)節(jié)。因此暗裝時應(yīng)有合理的氣流通道、足夠的通道面積并方便維

10、修。mrnool«U3/無外罩0%上擋板與墻相帶上擋板且前帶上擋板且上帶上擋板且前帶上擋板且前連2-10%面敞開的墻龕下敞開的墻龕部裝有格部裝有細密格6-12%8-10%柵15%柵30%圖10不同類型的暖氣罩對散熱器散熱量的影響依照新編暖通設(shè)計規(guī)范要求，民用建筑宜采用外形美觀、易于清掃散熱器，不宜采用水流通道內(nèi)含有粘砂的散熱器。傳統(tǒng)的鑄鐵散熱器內(nèi)部殘存有大量不易清除的砂粒及鐵銹，顯然不能滿足此要求。而且，其局部阻力較大，同時因美觀性差，安裝時多采用裝飾罩造成熱量損失最多可達30%，能耗大。為保證系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)清潔，防止被雜物堵塞，我們建議選用內(nèi)腔清潔的輕型剛制或鋁制散熱器，不要使用鑄鐵散

11、熱器。另外，散熱器表面不宜涂銀粉漆，否則會造成散熱量降低。同時在采用對流式散熱器時，供回水溫度低時，其散熱量會降低較多，須注意對片數(shù)進行修正。C）管路安裝注意事項：采暖爐分戶系統(tǒng)中，推薦采用鋁塑復(fù)合（PE/AL/PE）管及改性聚丙?。≒P-R）管。這兩種管材具有成本低、耐腐蝕、接口少、不易漏、難結(jié)垢、水阻力小。同時外形美觀，施工方便。塑料管室內(nèi)明設(shè)時，敷設(shè)位置應(yīng)遠離火源，且不宜敷設(shè)陽光直設(shè)處；公稱外徑大于32mm的管道不可直接暗設(shè)，應(yīng)在管道井或管槽內(nèi)明設(shè)；PP-R管明設(shè)時一定要用固定卡，具體方式參見相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)說明。鋁塑復(fù)合（PE/AL/PE）管道暗設(shè)時，埋設(shè)在混凝土板內(nèi)的管道不能使用管件，埋

12、地管道接頭是系統(tǒng)滲漏的隱患。水系統(tǒng)的運行中，要特別重視空氣的排放。當管道中有空氣積存時，會影響熱水的正常循環(huán)，造成散熱器不熱的情況。因此管道系統(tǒng)安裝時，要注意高處放氣，低處泄水。2）地板輻射采暖：地板輻射采暖系統(tǒng)一般由采暖爐、供回水干管、分水器、集水器、供回水路組成。帶有熱媒集配裝置和溫控裝置的低溫地板輻射系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢，目前推廣不夠是出于建筑層高的限制及造價方面的約束。這種系統(tǒng)同樣可達到分室溫控。與散熱器系統(tǒng)比，還具有供熱均勻，熱舒適度好，溫度梯度由下至上，符合人體需要，明顯改善居住衛(wèi)生環(huán)境；系統(tǒng)阻力易控制，高效節(jié)能；安全可靠埋地管道部分無接頭以免滲漏，使用壽命長，維護運行費用低；節(jié)省散熱

13、器占地面積，便于室內(nèi)布置與裝修，節(jié)省暖氣罩及管道裝修費用等諸多優(yōu)越性；不足之處在于室內(nèi)有效采暖面積不易確定，廚衛(wèi)管道難布置；對設(shè)計施工技術(shù)水平要求高，地面裝修有可能損害管路，一旦破損極難維修；造價相對較高，但管材國產(chǎn)化會逐步降低材料價格。綜合技術(shù)經(jīng)濟各方面的因素，低溫地板輻射系統(tǒng)與壁掛爐的結(jié)合，兩者相得益彰，最大體現(xiàn)出采暖方式的先進性，是戶式壁掛爐系統(tǒng)最佳選擇。供回水環(huán)路一般采用交聯(lián)聚乙烯（PEX）管，其在0.C95.C和0.6Mpa壓力下長期使用，壽命可達五十年。a）熱負荷及系統(tǒng)阻力設(shè)計：壁掛爐戶式地板輻射供暖熱媒溫度、流量和可資用壓頭等參數(shù)，都應(yīng)和壁掛爐技術(shù)參數(shù)相匹配，并設(shè)置可靠的控制裝置

14、。系統(tǒng)設(shè)計時，特別要注意校核循環(huán)水泵的流量和揚程。對于人員經(jīng)常停留的地面，其采暖輻射體表面平均溫度宜采用2426.C，最高上限值不超過28.C。采暖供、回水溫度應(yīng)計算確定，出于地板輻射采暖系統(tǒng)的安全舒適及壽命方面考慮，民用建筑的供水溫度不應(yīng)超過60.C，供、回水溫差宜小于或等于10.C，同一熱源應(yīng)按相同的水溫計算。考慮衛(wèi)生舒適的要求，在條件允許情況下應(yīng)盡量采用較低的溫度，歐洲一般采用35/28.C，可供借鑒。熱負荷計算時，與常規(guī)對流式供暖方式熱負荷計算有所不同。不計算敷設(shè)有加熱管道的供熱負荷，同時由于地板輻射方式具有更好的熱舒適度，在同等熱舒適條件下的室溫可比對流采暖時的室內(nèi)計算溫度降低2.C

15、或取常規(guī)計算供暖熱負荷的0.90.95（寒冷地區(qū)取0.9，嚴寒地區(qū)取0.95）。系統(tǒng)阻力應(yīng)計算確定，加熱管內(nèi)的水流速不應(yīng)小于時0.25m/s,同一集配裝置的每個環(huán)路加熱管長度應(yīng)盡量接近，并不宜超過120m。對于采暖爐分戶系統(tǒng),采用12/16管建議每環(huán)控制在70-80米之間，16/20管建議每環(huán)控制在100米之下。在民用住宅中，不同房間和住宅的各主要房間，宜分別設(shè)計分支環(huán)路。每個環(huán)路的阻力不宜超過30kPa。否則會由于管路過長或流速過快使系統(tǒng)阻力超過壁掛爐。同時應(yīng)校核系統(tǒng)總水量以滿足壁掛爐循環(huán)水泵的要求。詳細計算方法參見相關(guān)技術(shù)規(guī)程。b）系統(tǒng)及管路布置：每組集配裝置的分支路不宜多于8個，總供回水

16、管和每一供回水分支路應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥門；集配裝置的直徑，應(yīng)大于總供回水管的直徑；集配裝置應(yīng)高于地板加熱管，并設(shè)放氣閥；系統(tǒng)分水器前應(yīng)設(shè)及過濾器。加熱管以整根管用特殊方式雙向循環(huán)，按一定間距（100-300mm不等）用夾子固定在保溫層上，整根管在結(jié)構(gòu)層內(nèi)無接口，杜絕了隱蔽管道漏水的可能性。加熱管的間距，不宜大于300mm。應(yīng)根據(jù)房間熱工特性及室內(nèi)設(shè)施、地面覆蓋物等的不同情況，以保證溫度均勻為原則，分別采用旋轉(zhuǎn)形、往復(fù)形或直列形等布管方式。熱損失明顯不均勻的房間，宜采用將高溫管段優(yōu)先布置于房間熱損失較大的外窗或外墻側(cè)的方式。考慮到室內(nèi)設(shè)備及地面覆蓋物對有效散熱量的影響，加熱管道盡量布置在通道及有門的墻

17、面等處，地面上的固定設(shè)備和衛(wèi)生器具下，不應(yīng)布置加熱管道。為保證分室溫控，每個房間宜設(shè)置室溫控制器，同時與每一分支環(huán)路回水往復(fù)型旋轉(zhuǎn)型直列型圖11低溫地板輻射采暖系統(tǒng)圖12地板加熱管的布管方式采用交聯(lián)聚乙烯（PEX）管做加熱管時，彎曲半徑不宜小于5倍管外徑。3）風機盤管采暖系統(tǒng)：此系統(tǒng)方式多用于與分戶空調(diào)水系統(tǒng)中，一般采用作為末端設(shè)備，夏季用冷水制冷，冬季以采暖爐為熱源，提供采暖熱水。由于風機盤管具有較大的局部阻力系數(shù)，當系統(tǒng)環(huán)路較復(fù)雜時，整個系統(tǒng)的流量和都會較大。因此進行系統(tǒng)設(shè)計時，要盡量采用阻力小且易平衡的布管方式，并設(shè)置可靠的控制裝置。建議采用雙管同程式系統(tǒng)且采用室溫控制器及電動直通閥，室

18、內(nèi)溫度可由用戶自行確定，超過設(shè)定溫度后，由室溫控制器控制散熱器回水支管處二通閥啟閉。當二通閥斷電后，自動切斷水路。另外在進行水力計算時，需考慮適當?shù)墓┗厮軓剑瑫r需校核系統(tǒng)總阻力。當總阻力較大時，要選配較大的水泵或采取在供水總管上串聯(lián)一臺水泵的方式解決問題。風機盤管系統(tǒng)中，夏季供冷水溫一般取712.C,溫差為5.C；冬季供暖供回水溫度為6555.C或6050.C，溫差宜取10.C。系統(tǒng)管路水力計算以夏季參數(shù)為依據(jù)，冬季采暖水溫差不宜與夏季相差太大。在可能的條件下，應(yīng)盡量提高冷水入口溫度和降低熱水入口溫度。鑒于此系統(tǒng)存在上述特點，同時風機盤管工作時為強制對流的方式，在短時間內(nèi)即可達到室溫要求。

19、在戶式采暖系統(tǒng)中，電動二通閥會頻繁啟閉，由于室溫控制器同時與鍋爐連鎖，也會造成鍋爐的頻繁啟閉，不利于鍋爐工作。因此，我們在考慮戶式供暖形式時，應(yīng)盡量推薦采用上述其它兩種系統(tǒng)形式。當采暖爐切換到衛(wèi)生熱水狀態(tài)，時間持續(xù)20-30分鐘以上，會感到風機盤管有吹冷風之感。此時可通過調(diào)節(jié)風機盤管的三速控制開關(guān)減弱室內(nèi)空氣的對流，以保證居室的熱舒適。4. 水泵基礎(chǔ)知識：1）水泵選用原則：水泵在采暖系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，相當于水路系統(tǒng)的心臟。水泵也是采暖壁掛爐中關(guān)鍵設(shè)備之一。選擇壁掛爐時，許多用戶往往只關(guān)注鍋爐的采暖輸出功率能否滿足熱負荷的需求，而忽略了系統(tǒng)所需的流量和揚程。在實際運行過程，許多系統(tǒng)不熱的

20、情況是由系統(tǒng)設(shè)計不合理，未認真進行系統(tǒng)水力計算，水泵的流量和揚程造成的。所選的水泵應(yīng)滿足系統(tǒng)所需的最大流量和最大揚程（壓力）從而不致于使主要設(shè)備的出力受到限制。同時泵正常運行工況點應(yīng)盡可能靠近它的設(shè)計工況點使水泵處于高效率區(qū)工作，且力求運行安全可靠。貝雷塔壁掛爐提供了UP15-50和UP15-60兩種型號的水泵供選配。如果替換更大型號的循環(huán)水泵，將會影響旁通閥的正常使用。而且會影響爐體內(nèi)部管路系統(tǒng)的水力工況，產(chǎn)生較大的噪音，影響鍋爐工作性能。低溫地板輻射采暖系統(tǒng)及風機盤管采暖系統(tǒng)通常需要較大的系統(tǒng)阻力和流量。須根據(jù)系統(tǒng)需要及鍋爐循環(huán)水泵的流量/動壓曲線圖進行校核。UP15-50型水泵在8001

21、/h時可提供38kPa的動壓頭；UP15-60型水泵在8001/h時可提供48kPa左右的動壓頭。UP15-50UP15-60水泵流量/動壓曲線圖12水泵流量/動壓曲線圖。當系統(tǒng)流量更大時，不能在鍋爐外并聯(lián)另一臺水泵。因此進行系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)同時校核流量和阻力。使系統(tǒng)所需流量與水泵流量相匹配，否則無法保證系統(tǒng)正常工作。當系統(tǒng)阻力更大時且系統(tǒng)設(shè)計已無法修改時，可以在回水總管鍋爐入口處串聯(lián)一臺相同或相近流量的泵，以提高系統(tǒng)的可用壓頭。由于并聯(lián)泵不易與鍋爐連鎖控制，不推薦采用此方法，最好在設(shè)計系統(tǒng)時考慮好與泵的匹配問題。2)水泵并聯(lián)及串聯(lián)原則：當一臺水泵不能滿足流量或壓頭要求時，往往需要用兩臺或兩臺以上并聯(lián)及串聯(lián)工作。a)并聯(lián)：并聯(lián)的目的是在壓頭相同時增加流量為保證并聯(lián)后工作點在性能曲線最高效