關(guān)于散熱器熱水采暖系統(tǒng)熱媒設(shè)計溫度的商榷

PAGEPAGE4刊于《暖通空調(diào)調(diào)》2006年11期關(guān)于散熱器熱水水水采暖系系統(tǒng)熱熱媒設(shè)計計溫度度的商榷榷北京市建筑設(shè)計計計研究院張錫虎提要《居住住住建筑節(jié)節(jié)能設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)》（征征求意見見稿）中中關(guān)于散散熱器器熱水采采暖系系統(tǒng)熱媒媒設(shè)計計溫度的的規(guī)定定，涉及到到采采暖系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計計的基本本參數(shù)數(shù)，也涉涉及到到對塑料料類管管道耐熱熱特性性的認(rèn)識識和理理解，本文文針針對這些些規(guī)定定，提出了了若若干需要要進(jìn)一一步商榷榷的問問題，以以供討討論。關(guān)鍵詞散熱器熱熱熱水采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)熱媒設(shè)計計溫溫度商榷國家標(biāo)準(zhǔn)《居住住住建筑節(jié)節(jié)能設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)》正正在編制制過程程中，其“征求意見見稿”的5.3..66條提出：：采用用散熱器器的集集中采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)的供水水溫度度，應(yīng)符符合以以下規(guī)定定：1嚴(yán)寒地區(qū)采采用用金屬管道道道輸送熱熱水時時，t≤95℃；供回水水溫溫差△t≥25℃；2嚴(yán)寒/寒冷冷地區(qū)采用鋁鋁鋁塑（PE-X或PE-RRT）復(fù)合管管輸輸送熱水水時，t≤90℃；供回水水溫差△t≥25℃；3嚴(yán)寒/寒冷冷地區(qū)采用熱熱熱塑性塑料料管管輸送熱熱水時時，t≤80℃；供回水水溫溫差△t≥20℃；4寒冷地區(qū)采采用用金屬管材材材輸送熱熱水時時，t≤90℃；供回水水溫溫差△t≥25℃；5夏熱冬冷地地區(qū)區(qū)，t≤80℃；供回水水溫溫差△t≥20℃。對于上述規(guī)定，該該征求意見稿稿的“條文說明”作如下解釋釋：“對于不同氣氣候和不同材材料管道，提提出不同的設(shè)設(shè)計供水溫度度。對于以熱熱水鍋爐作為為直接供暖的的熱源設(shè)備來來說，降低供供水溫度對于于降低鍋爐排排煙溫度、提提高傳熱溫差差具有較好的的影響，使得得鍋爐的熱效效率得以提高高。采用換熱熱器作為采暖暖熱源時，降降低換熱器二二次水供水溫溫度可以在保保證同樣的換換熱量情況下下減少換熱面面積，節(jié)省投投資。由于目目前的一些建建筑存在大流流量、小溫差差運(yùn)行的情況況，因此本標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采暖暖工會水溫差差不應(yīng)小于20℃。在有可能能的條件下，設(shè)設(shè)計時應(yīng)盡量量提高設(shè)計溫溫差。”上述規(guī)定涉及到到到采暖系系統(tǒng)設(shè)設(shè)計的基基本參參數(shù)，也也涉及及到對塑塑料類類管道耐耐熱特特性的認(rèn)認(rèn)識和和理解，存存在在以下需需要商商榷的問問題：：1對建筑節(jié)能能的的綜合影響響響程度有有待進(jìn)進(jìn)一步論論證散熱器熱水采暖暖暖系統(tǒng)熱熱媒設(shè)設(shè)計溫度度，應(yīng)應(yīng)根據(jù)熱熱舒適適度要求求、系系統(tǒng)運(yùn)行行的安安全性和和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性等原原則確確定。供供水溫溫度不超超過95℃，可確保保熱熱媒在常常壓條條件下不不發(fā)生生汽化；；適當(dāng)當(dāng)降低熱熱媒溫溫度，則則有利利于提高高舒適適度，但但要相相應(yīng)增加加散熱熱器數(shù)量量。長長期以來來，一一般采用用供水水溫度95℃、供回水水溫溫差25℃。例如，作作作為散熱熱器“標(biāo)準(zhǔn)工況”的64.5℃，就是水水溫95/770℃的平均值值與與室溫18℃的傳熱溫溫差差。許多多采暖暖系統(tǒng)的的設(shè)計計計算資資料，也也按此條條件編編制。當(dāng)當(dāng)然，熱熱媒設(shè)計計溫度度也要符符合熱熱源條件件和考考慮其它它因素素。例如如：以以較低溫溫度的的一次熱熱媒進(jìn)進(jìn)行換熱熱所得得的二次次熱媒媒，或采采用戶戶式燃?xì)鈿鉄崴膳癄t爐受產(chǎn)產(chǎn)品性能能限制制，或采采用塑塑料類管管材為為延長其其使用用壽命，也也有有采用85/660℃作為設(shè)計計參參數(shù)的?！罢髑笠庖姼濉睂ι崞鳠釤釤崴膳到y(tǒng)統(tǒng)熱媒設(shè)設(shè)計溫溫度和供供回水水溫差的的規(guī)定定，與傳傳統(tǒng)的的設(shè)計參參數(shù)相相比，降降低了了除嚴(yán)寒寒地區(qū)區(qū)以外的的廣大大采暖地地區(qū)（尤尤其是夏夏熱冬冬冷地區(qū)區(qū)）、特特別是降降低了了采用塑塑料類類管材系系統(tǒng)的的熱媒設(shè)設(shè)計溫溫度，無無疑將將增加散散熱器器數(shù)量，也也將將因供回回水溫溫差減小小而增增加循環(huán)環(huán)水泵泵動力消消耗。熱媒設(shè)計溫度，只只是實際運(yùn)行行過程中對應(yīng)應(yīng)于最不利室室外氣象條件件的一個狀態(tài)態(tài)點，在全采采暖期內(nèi)，需需要隨室外氣氣象條件變化化進(jìn)行熱媒溫溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)節(jié)。例如：按按照熱媒溫度度95/70℃（或85/60℃）設(shè)計的系系統(tǒng)，真正需需要供水溫度度達(dá)到95℃（或85℃）的時間，從從理論上講是是十分短暫的的，在實際運(yùn)運(yùn)行過程中，則則幾乎從未發(fā)發(fā)生過。因此此，增加散熱熱器數(shù)量和循循環(huán)水泵動力力消耗等對節(jié)節(jié)能的負(fù)面影影響，能否可可以從條文說說明提出的“降低供水溫溫度……使得鍋爐的的熱效率得以以提高”中得到補(bǔ)償償？而采用換換熱器作為采采暖熱源時，“降低換熱器二次水供水溫度可以……減少換熱面積”與增加散熱器兩者之間孰輕孰重？都有待進(jìn)一步論證。2應(yīng)該正視當(dāng)前前前過多降低低散散熱器采采暖熱熱媒設(shè)計計參數(shù)數(shù)的普遍遍傾向向重新確定散熱器器器熱水采采暖系系統(tǒng)的熱熱媒設(shè)設(shè)計溫度度，應(yīng)應(yīng)該正視視采暖暖系統(tǒng)設(shè)設(shè)計的的現(xiàn)狀。多多年年以來，一一直直存在著著不適適當(dāng)?shù)剡^過多降降低散熱熱器采采暖熱媒媒設(shè)計計參數(shù)的的傾向向。上世紀(jì)紀(jì)八八十年代代，北北京地區(qū)區(qū)就曾曾進(jìn)行過過實態(tài)態(tài)調(diào)查測測定，結(jié)結(jié)果表明明：多多數(shù)由城城市熱熱網(wǎng)或小小區(qū)集集中鍋爐爐房供供暖的住住宅，即即使設(shè)計計水溫溫為95/770℃，當(dāng)達(dá)到到設(shè)設(shè)計室外外溫度度時，運(yùn)運(yùn)行平平均水溫溫一般般也只要70℃左右,即可保證證設(shè)設(shè)計室內(nèi)內(nèi)溫度度。其他他采暖暖地區(qū)的的實際際運(yùn)行情情況也也基本如如此。為何實際運(yùn)行水水水溫遠(yuǎn)低低于熱熱媒?jīng)]計計溫度度時，也也可達(dá)達(dá)到設(shè)計計室溫溫？主要要是由由于實際際配置置的散熱熱面積積（包括括散熱熱器和室室內(nèi)不不保溫的的管道道），均均不同同程度地地偏大大于理論論所需需散熱面面積。根根據(jù)理論論推導(dǎo)導(dǎo)和實際際工程程運(yùn)行驗驗證，對對于設(shè)計計水溫溫95/770℃的系統(tǒng)，當(dāng)當(dāng)當(dāng)散熱面面積偏偏大10％時，運(yùn)運(yùn)行行水溫約約可為為90/665℃；當(dāng)偏大20％時，運(yùn)運(yùn)行行水溫約約可為為85/660℃；當(dāng)偏大30％時，運(yùn)運(yùn)行行水溫約約可為為82.5/57..55℃；當(dāng)偏大40％時，運(yùn)運(yùn)行行水溫約約可為為80/55℃。由于必必要要的安全全裕量量和設(shè)計計保守守等各種種因素素，一般般系統(tǒng)統(tǒng)的散熱熱面積積均會偏偏大30％以上。[[11]近年以來的情況況況有過之之而無無不及，原原因因是常將將熱源源實際運(yùn)運(yùn)行熱熱媒參數(shù)數(shù)作為為設(shè)計條條件。例例如：接接受設(shè)設(shè)計任務(wù)務(wù)去調(diào)調(diào)查現(xiàn)狀狀時，會會告訴你你供水水溫度只只有70℃。如不加加深深入分析析，就就直接采采用這這樣的低低溫參參數(shù)進(jìn)行行設(shè)計計計算，散散熱熱器數(shù)量量又增增加了很很多，實實際運(yùn)行行水溫溫又可以以進(jìn)一一步降低低，以以致陷入入了惡惡性循環(huán)環(huán)的怪怪圈。這這種惡惡性循環(huán)環(huán)更加加劇了系系統(tǒng)的的失調(diào)度度。“征求意見稿”對對散熱器熱熱熱水采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)熱媒設(shè)設(shè)計溫溫度和供供回水水溫差的的規(guī)定定，會更更加劇劇這種傾傾向。3關(guān)于塑料類類管管材對輸送送送介質(zhì)溫溫度的的適應(yīng)性性塑料類管材的應(yīng)應(yīng)應(yīng)用歷史史，比比起金屬屬管來來要短得得多，因因而，存存在對對塑料類類管材材特性認(rèn)識識的的較多誤區(qū)區(qū)。例例如：200004年以建設(shè)設(shè)部部名義發(fā)發(fā)布的的《推廣應(yīng)用用和和限制禁禁止使使用技術(shù)術(shù)》218號公告中中，有有兩項涉涉及塑塑料類管管材，即即：第89項“建筑生活活熱熱水塑料料管道道系統(tǒng)”和92項“建筑地面面輻輻射采暖暖塑料料管道系系統(tǒng)”。其中有“設(shè)計溫度度不不得高于70℃”的說法，由由由于“公告”涉及的以以上上兩個場場合（生生活熱水水和地地面輻射射采暖暖）的熱熱媒溫溫度根本本不會會高于70℃，因此與與相相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)并無無矛盾。有有些些地方的的建設(shè)設(shè)工程質(zhì)質(zhì)量監(jiān)監(jiān)督部門門，則則居然以以此為為依據(jù)，擴(kuò)擴(kuò)大大到認(rèn)為為散熱熱器采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)使用塑塑料類類管材，也也應(yīng)應(yīng)“設(shè)計溫度度不不得高于70℃”。為了澄澄清清這種模模糊認(rèn)認(rèn)識，配配合正正確貫徹218號公告，由由由中國建建筑標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計計研究究院主持持編制制的《全國民用用建建筑工程程設(shè)計計技術(shù)措措施——建筑產(chǎn)品品選選用技術(shù)·專集》[2]，在TC10011-1005頁中，對對此此已做了了詳細(xì)細(xì)說明。塑料類管材與金金金屬管材材特性性的一個個顯著著區(qū)別，是是輸輸送介質(zhì)質(zhì)的溫溫度對金金屬管管材使用用壽命命影響甚甚微，而而決定塑塑料類類管材使使用壽壽命的主主要因因素，則則是輸輸送介質(zhì)質(zhì)溫度度的“綜合熱作作用”。無疑，降降降低輸送送介質(zhì)質(zhì)溫度，對對延延長塑料料類管管材使用用壽命命有利。但但是是，應(yīng)該該有一一個合理理的“度”。在此，使用了“綜合熱作作用”、而不是是使使用單一一作用用溫度的的概念念，是因因為在在采暖系系統(tǒng)中中，塑料料類管管材在總總設(shè)計計使用周周期內(nèi)內(nèi)，并非非始終終處在同同一溫溫度作用用條件件下,必然存在在不不同溫度度的時時間分布布。例例如:在非供暖暖期期內(nèi)的熱熱作用用溫度會會近似似于室溫,即使在供供暖暖期內(nèi)，也也會會因進(jìn)行行質(zhì)調(diào)調(diào)節(jié)而受受不同同溫度的的熱作作用。因因此,不能用一一個個單一溫溫度值值直接作作為設(shè)設(shè)計選用用的依依據(jù)，需需要先先按不同同使用用條件的的溫度度作用頻頻率，確確定使用用條件件分級。按按照照國際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)ISO//1105008::19995推薦的方方法,對總設(shè)計計使使用周期期為50年,根據(jù)奧、德德德、法地地區(qū)典典型使用用條件件,統(tǒng)一劃分分的的使用條條件分分級,如表1[2]]。:表1歐洲對熱熱塑性性塑料管管的使用條條件件分級使用條件等級設(shè)計溫度最高設(shè)計溫度故障溫度℃時間(a)℃時間(a)℃時間(h)16049801951002704980195100330402025.5504.56510042040602.52025702.51001005206080142510901100100使用條件分級體體體現(xiàn)了“綜合熱作作用”（即“設(shè)計溫度度”和“最高設(shè)計計溫溫度”作用周期期的的總和）的的概概念。上表表中中的使用用條件件等級5級，就是是針針對散熱熱器采采暖系統(tǒng)統(tǒng)的。其“使用條件”是：在總總壽命期中中，60℃熱作用25年，80℃熱作用10年，20℃熱作用14年，90℃熱作用1年，各種種不同溫度度熱作用周周期的總和和是50年。而且且，還允許許100℃的“故障溫度”熱作用不不超過100小時?？煽梢钥闯?，歐歐洲這些地地區(qū)典型使使用條件的的特點是采采暖期很長長、熱媒溫溫度較低?？偪傇O(shè)計使用用周期的50年中，只只有14年（即28﹪、平均每每年3.4個月）是是非采暖期期。上述分分級應(yīng)用于于我國大多多數(shù)采暖地地區(qū)，是比比較安全的的。當(dāng)然，應(yīng)應(yīng)該根據(jù)當(dāng)當(dāng)?shù)氐牟膳芷谔攸c點，合理地地加以引用用，最好能能夠逐步編編制各地區(qū)區(qū)自己的使使用條件分分級標(biāo)準(zhǔn)。各種熱塑性塑料料料類管材材滿足足總設(shè)計使使用用周期為50年的設(shè)計計許許用應(yīng)力力，如如表2[3]]。表2熱塑性塑塑塑料管的設(shè)設(shè)計計許用應(yīng)應(yīng)力使用條件分級124520℃/50年年P(guān)B管5.735.045.464.3110.92PE-X管3.853.544.003.247.60PP-R管3.092.133.301.906.93PE-RT管3.062.153.342.027.36表2的數(shù)值，說說明明了綜合熱熱熱作用越越大，設(shè)設(shè)計許用用應(yīng)力力越小，在在強(qiáng)強(qiáng)度計算算時應(yīng)應(yīng)該采用用較大大的壁厚厚。只只有當(dāng)超超過某某種管材材的最最大壁厚厚時，才才排除其其使用用可行性性。另外，國外的設(shè)設(shè)設(shè)計方法法中，不不同溫度度之間間可以概概略地地按照“溫度每提提高10℃、使用壽壽命命約縮短2.5倍”的關(guān)系進(jìn)進(jìn)行行換算。例例如如：可以以把80℃熱作用10年，換算算為90℃熱作用4年，再加加上上原有的90℃熱作用1年，即每每年年平均可可以承承受36.5天90℃的熱作用用；；可以把60℃熱作用25年，換算算為80℃熱作用10年，即每每年年平均可可以承承受73天80℃的熱作用用。這這說明，如如果果采用85/6600℃作為熱媒媒設(shè)設(shè)計參數(shù)數(shù)，對對于北京京地區(qū)區(qū)按照使使用條條件等級5級來選擇擇塑塑料類管管材的的壁厚，再再考考慮管材材生產(chǎn)產(chǎn)和施工工過程程中可能能產(chǎn)生生的缺陷陷，有有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)[44]還規(guī)定定了了管材的的最小小壁厚，形形成成了相當(dāng)當(dāng)大的的裕量，是是足足夠安全全的。確實實并不需要要將熱媒溫溫度再降低低到t≤80℃。4對金屬管道道與塑塑料類管管材的不不同規(guī)規(guī)定實際工工程程中很難難操作作“征求意見稿”對對同一氣候候候分區(qū)、但但對對金屬管道道、鋁鋁塑復(fù)合合管和和熱塑性性塑料料管規(guī)定定了不不同的熱媒媒設(shè)設(shè)計參數(shù)數(shù)。但但是，在在實際際工程中中，由由同一個個熱源源（鍋爐爐房或或換熱站站）供供暖的系系統(tǒng)，常常會采用用多種種管材，而而且且一般在在設(shè)計計階段難難以確確定。即即使計計量供暖暖的住住宅分戶戶系統(tǒng)統(tǒng)地面埋埋設(shè)的的管道需需要采采用塑料類類管管材，也也會在在采用鋁鋁塑復(fù)復(fù)合管或或采用用熱塑性性塑料料管之間間舉棋棋不定。那那將將怎樣執(zhí)執(zhí)行征征求意見見稿中中提出的的規(guī)定定呢？無無非是是：①就低不就高高。只只要系統(tǒng)統(tǒng)中有一一部分分采用了了熱塑塑性塑料料管，一一律按照“t≤80℃、供回水水溫溫差△t≥20℃”作為熱媒媒設(shè)設(shè)計參數(shù)數(shù)，這這對于主主體采采用金屬屬管道道的系統(tǒng)統(tǒng)，會會造成較較大的的浪費(fèi)。②按照采用不不同同管材分別別別設(shè)置系系統(tǒng)?；蚧蚴篃嵩丛椽?dú)立立，或同同一熱熱源采用用換熱熱、混水水等方方式提供供不同同的熱媒媒參數(shù)數(shù)。這不不僅使使系統(tǒng)的的配置置復(fù)雜化化，增增加建設(shè)設(shè)費(fèi)用用，而且且也并并不節(jié)能能。因此，這種并不不不夠合理理的規(guī)規(guī)定，在在實際際工程中中也很很難操作作。5結(jié)語5-1散熱器集集集中采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計計供水水溫度，涉涉及及到熱源源條件件等多種種因素素，對建建筑節(jié)節(jié)能的綜綜合影影響程度度的評評估甚為為復(fù)雜雜，包涵