劉 鵬

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

1 熱媒設(shè)計(jì)溫度的影響

1.1 熱媒設(shè)計(jì)溫度對散熱器系統(tǒng)的影響

散熱器熱水采暖系統(tǒng)的熱媒設(shè)計(jì)溫度是根據(jù)不同氣候地區(qū)和不同材料管道而確定的，而且還要綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，以及用戶舒適性等原則，還要符合熱源的實(shí)際條件。文獻(xiàn)［1］規(guī)定了不同管材的室內(nèi)采暖系統(tǒng)的熱媒設(shè)計(jì)溫度及溫差。采用金屬管道輸送熱水時(shí)，過去均采用95℃/70℃的設(shè)計(jì)供回水溫度。為了減少熱損失，節(jié)能并節(jié)省投資，降低了供水溫度，所以現(xiàn)在均采用85℃/60℃的設(shè)計(jì)供回水溫度，也相應(yīng)的提高了舒適性。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，在無法獲取熱源溫度的情況下，不論是集中供熱還是區(qū)域鍋爐房供熱，散熱器采暖系統(tǒng)均按照85℃/60℃的供回水溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是區(qū)域鍋爐房和集中供熱在實(shí)際運(yùn)行中的熱媒溫度在最冷的時(shí)候也達(dá)不到85℃/60℃?，F(xiàn)在城市建設(shè)速度快，熱網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)規(guī)劃不協(xié)調(diào)，部分小區(qū)的熱媒供水溫度僅僅60℃，溫差也達(dá)不到25℃。因此，實(shí)際運(yùn)行參數(shù)無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，室內(nèi)熱舒適性難以保證。表1以四柱813型散熱器為例，給出了室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度在18℃時(shí)，不同熱媒供回水溫度下散熱器的散熱量。從表1中可以看出，隨著供水溫度的降低，每片散熱器的散熱量下降了30%～50%，下降幅度很大，只有增加散熱器片數(shù)，才能保證房間舒適性。反過來，散熱器面積的增加會導(dǎo)致運(yùn)行水溫的繼續(xù)降低，形成惡性循環(huán)。民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》 第5.3.1規(guī)定:散熱器集中供暖系統(tǒng)宜按熱媒溫度為75℃/50℃或85℃/60℃連續(xù)供暖進(jìn)行設(shè)計(jì)(見表1)。國內(nèi)也開始了低溫連續(xù)供熱，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)際運(yùn)行情況，在不影響室內(nèi)熱舒適性的前提下，采用較低供水溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者改變采暖方式采用低溫?zé)崴匕遢椛洳膳M可能滿足使用要求。

表1 不同熱媒設(shè)計(jì)溫度下的散熱器散熱量

1.2 熱媒設(shè)計(jì)溫度對管道比摩阻的影響

管道單位長度的摩擦阻力稱為比摩阻［3］。合理確定比摩阻的大小對系統(tǒng)運(yùn)行及運(yùn)行費(fèi)用有重要意義，民用建筑室內(nèi)熱水采暖系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)比摩阻取值一般為60 Pa/m～120 Pa/m。式(1)中，Rm為管道比摩阻，λ為管道摩擦阻力系數(shù)，由此可知比摩阻的大小不僅與管道內(nèi)壁面粗糙度、流速有關(guān)，而且受熱媒溫度的影響。

某小區(qū)冬季采暖熱負(fù)荷為1 000 kW，熱媒設(shè)計(jì)溫差Δt=25℃，流量Q=34 m3/h，按80℃查水力計(jì)算表，選擇主管管徑為DN125 mm，對應(yīng) Rm=43.68 Pa/m，管內(nèi)流速為 0.72 m/s，滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際供水溫度60℃時(shí)，溫差Δt=10℃，流量Q=86 m3/h，DN125的主管道內(nèi)，比摩阻為236 Pa/m，管內(nèi)流速1.68 m/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)要求，不僅外網(wǎng)阻力是設(shè)計(jì)要求的好幾倍，而且導(dǎo)致末端系統(tǒng)阻力增大，管路水力平衡困難，這樣運(yùn)行也必然導(dǎo)致系統(tǒng)以大流量小溫差的方式運(yùn)行。為了調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使末端達(dá)到設(shè)計(jì)要求，須加大循環(huán)水泵揚(yáng)程，則導(dǎo)致電機(jī)功率很大，耗電增加，形成惡性循環(huán)。

2 “凹”形建筑凹槽內(nèi)的東西向房間的朝向修正

如圖1所示，建筑外側(cè)東(西)向房間在冬季上午(或下午)能有陽光照射，但是“凹”形建筑位于凹槽內(nèi)的東西向房間則不一樣，頂層房間還好些，低層的房間和北向房間一樣，無陽光照射，房間熱負(fù)荷如果按照東西向修正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，則熱負(fù)荷偏小，熱舒適性較差，因此建議類似朝向位置的房間按照北向修正系數(shù)進(jìn)行熱負(fù)荷修正。

圖1 “凹”形建筑平面圖

3 內(nèi)區(qū)房間的合理設(shè)計(jì)

當(dāng)建筑單層面積很大時(shí)，通常將其按照功能分為內(nèi)外區(qū)，內(nèi)區(qū)房間通常作為辦公或休息室。當(dāng)對內(nèi)區(qū)房間進(jìn)行采暖熱負(fù)荷計(jì)算時(shí)，房間無圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷，也沒有冷風(fēng)侵入和冷風(fēng)滲透，因此可以不設(shè)置散熱器。然而在實(shí)際使用過程中，內(nèi)區(qū)房間的熱舒適性還是較差，特別是對于大空間的內(nèi)區(qū)更為明顯，有陰冷的感覺。因此建議此類房間在進(jìn)行室內(nèi)熱水采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還是布置一定量的散熱器，以滿足房間熱舒適性要求。

4 戶間傳熱量的影響

現(xiàn)在建筑均為節(jié)能建筑，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)很小，室內(nèi)隔墻傳熱系數(shù)卻較大，相鄰房間溫差傳熱和總熱負(fù)荷比起來影響就較大?！睹裼媒ㄖ┡L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》條文解釋5.2.4敘述“當(dāng)隔墻或樓板的傳熱熱阻太小，傳熱面積很大，或其傳熱量大于該房間熱負(fù)荷的10%時(shí)，也應(yīng)將其傳熱量計(jì)入該房間的熱負(fù)荷內(nèi)”，但人們一直有過去根深蒂固的印象，溫差小于5℃的鄰室溫差傳熱可以忽略，而從不比較傳熱量是否大于該房間熱負(fù)荷的10%，也就從不考慮這部分散熱。因此在今后設(shè)計(jì)中建議此項(xiàng)不再忽略計(jì)算。

5 結(jié)語

1)熱媒溫度是散熱器熱水采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行過程中，熱媒溫度的降低不僅影響房間內(nèi)熱舒適性，而且會增加系統(tǒng)運(yùn)行阻力，進(jìn)一步惡化系統(tǒng)運(yùn)行效果。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)充分考慮實(shí)際運(yùn)行情況，適當(dāng)降低供水溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在不影響室內(nèi)熱舒適性的前提下，盡可能降低供熱系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能。2)對于位置和功能特殊的房間應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證所有房間的熱舒適性都滿足要求。

［1］JGJ 26-2010，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］GB 50736-2012，民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］付祥釗.流體輸配管網(wǎng)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001:43-44.