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采暖设计中常见的一些问题的讨论
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内容提示：在本采暖季，笔者对几个运行不正常的采暖系统-“问题工程”，进行了补救处理，结合近年来对其它工程的调研和反思，发现有许多原因，源于设计理念方面的一些模糊认识，现加以整理以供参考。
在本采暖季，笔者对几个运行不正常的采暖系统-“问题工程”，进行了补救处理，结合近年来对其它工程的调研和反思，发现有许多原因，源于设计理念方面的一些模糊认识，现加以整理以供参考。（参考《建筑中文网》）
1、热媒设计温度散热器热水采暖系统的热媒设计温度，一般根据热舒适度要求、系统运行的安全性和经济性等原则确定。供水温度不超过95℃，可确保热媒在常压条件下不发生汽化；适当降低热媒温度，有利于提高舒适度，但要相应增加散热器数量。所以一般经常采用95/70℃，例如：作为散热器“标准工况”的64.5℃，就是水温95/70℃的平均值与室温18℃的传热温差。许多采暖系统的设计计算资料，也按此条件编制。
当然，热媒设计温度也要符合热源条件的可能性和考虑其它因素。例如：以较低温度的一次热媒进行换热所得的二次热媒，或采用户式燃气热水采暖炉的水温有限制，或采用塑料类管材为提高其耐用性时，也有采用85/60℃作为设计参数的。但是，再进一步降低散热器采暖的热媒设计参数，显然是不合理的。以95/70℃为比较基础，热媒平均温度每降低10℃，散热器数量约增加20% .
当前，存在不适当地过多降低散热器采暖热媒设计参数的倾向。原因是某些开发建设单位在提供设计条件时，按照热源的实际运行工况提出热媒没计参数，例如提出供水温度只有70℃。如不加深入分析，就直接采用这样的低参数进行设计计算，会使散热器数量增加很多，会出现同一热源的不同建筑，散热器数量相差近一倍的现象，更加剧了系统的失调度。
多年以前，就曾进行过实态调查测定，结果表明：北京地区多数由城市热网或小区集中锅炉房供暖的住宅，即使设计水温为95/70℃，当达到设计室外温度时，运行水温一般只要70/55℃左右，即可保证设计室内温度。如果再按70/55℃的水温设计系统，是否运行水温又可进一步降低呢？似乎不应陷入如此恶性循环的怪圈。
为何实际运行水温远低于热媒没计温度时，也可达到设计室温？主要是由于实际配置的散热面积，均不同程度地偏大于理论所需散热面积。根据理论推导和实际工程运行验证，对于设计水温95/70℃的系统，当散热面积偏大10%时，运行水温约可为90/65℃；当偏大20%时，运行水温约可为85/60℃；当偏大30%时，运行水温约可为82.5/57.5℃；当偏大40%时，运行水温约可为80/55℃。由于设计保守等各种因素，一般系统的散热面积均会偏大30%以上。[1]
2、水力平衡比之散热器数量的多少而言，采暖效果主要取决于系统的水力工况。但是，心中无底又不认真进行系统水力平衡计算的设计，近来常可见到。
位于北京大兴的一幢六层（局部带跃层）单元式普通住宅，室内采暖系统为干管异程的上供下回单管顺序式，卫生间和厨房采用高频焊钢制散热器，其它为四柱型铸铁散热器。上一个采暖季就反映室温偏低，曾判断为建筑保温质量不好，普遍均匀增加了散热器20%。本采暖季一开始，在同一热源供暖的其它建筑均供暖正常的情况下，本工程系统末端（尤其是下层）室温仍偏低，引起部分住户向市政府投诉。经现场调查和对系统设计进行水力平衡验算，确实存在较大的不平衡度。
卫生间和厨房的立管管径一律取DN15，其它立管管径不论立管负荷大小，一律取DN20，入口处较有利的53号立管带六层，散热器27片，阻力损失仅为约580Pa，系统末端最不利的64号立管带七层，散热器63片，阻力损失高达约3700Pa，加上供回水干管的阻力损失，此两根立管的不平衡度约高达800%。远超过《采暖通风与空气调节设计规范》第3.8.6条关于“热水采暖系统的各并联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于15%”的规定。[2]各层均匀增加散热器，更会加剧垂直失调。根据验算结果，笔者会同几位年轻设计人员对系统进行了调节，并建议运行维修人员进行精细调节，虽已得以改善，但先天性的失调是难以彻底解决的。参与调节设计人员的深切体会是：如果这种粗放设计的系统也能正常供暖，则教科书和规范岂非都得重写。
同样，北京某大学的两幢六层单元式普通住宅，室内采暖系统也是干管异程的上供下回单管顺序式，采用四柱813型铸铁散热器，卫生间为DN32光管，由小区集中燃气锅炉房供暖。据使用单位和住户反映，自投入使用以来，冬季室内温度达不到市政府规定16℃的最低标准，在严寒期内，一至二层的室温，大多在12℃以下，已严重影响居民的生活环境质量。到现场对典型房间进行调查，室温和散热器温度，明显低于由同一热源供暖的其它建筑。据对设计采暖负荷进行验算，散热器数量符合常规计算结果。对系统设计进行水力平衡验算，则同样存在较大的不平衡度，不论立管负荷大小，双侧接散热器的立管管径一律取DN25×20，单侧接散热器的立管管径一律取DN20×20，而无外围护结构的卫生间，则采用DN32的光立管。1号楼入口处最有利的7号立管阻力损失约仅为900Pa，系统末端最不利的25号立管阻力损失高达约3500Pa，加上供回水干管的阻力损失，此两根立管的不平衡度约高达700%。而卫生间立管阻力损失约仅为60Pa.加以环路划分偏大，室内系统水力失调现象必然会出现。笔者试图对系统进行调节，但质量低劣的铸铁阀门根本无法转动。除上述因素外，由于室外供暖管网的严重失调，致使1号楼和2号楼采暖流量不足，即使在入口处的有利环路，流量也明显不足。
3、系统补水某供暖建筑面积22万多m2的居住小区，存在水力失调的室内系统末端底层住户，出现以下奇怪的现象：每到晚上八九点钟后散热器就开始降温，到半夜就完全不热，而次日早晨又会逐渐热起来。据深入调查，重新热起来是由于顶层住户在每晚临睡前和次日早晨起床后进行了手动放风所致。经改装了质量较好的自动排气阀后有所缓解，但系统中还是经常因有空气存在。显然，应彻底解决系统进入空气的问题。
据查，系统未设置膨胀水箱，也未设置气压水罐等膨胀容积，只是依靠功率较大的补水泵进行补水定压，而补水泵则由电接点压力表控制启停，当降至下限值时水泵启动，达到上限值时停泵。由于设置在管路上的压力表，指针会发生抖动，上下限值的整定间距不能很小，因此，停泵后重新启动必然会有较长的时间间隔。在此时段内，由于水的不可压缩性和不可避免的系统泄漏，总会有空气进入系统，并积存于流量较小的系统末端顶点。
由于该工程已无条件增设膨胀水箱和足够容积的气压水罐，采取了增设一台略大于系统泄漏量的小功率补水泵（0.75kW）的方法，使之连续运行，当流量大于系统泄漏量时，通过限压阀回流至软水箱，基本上解决了问题。由此可得到启示：用合理容积的膨胀水箱或气压水罐进行定压，是十分必要的，如无条件设置，则应采用不间断运行的变频补水泵，或像本工程所采取的简易方法。
4、竖向压力分区与“分环”
《采暖通风与空气调节设计规范》第3.3.9条规定：“建筑物的热水采暖系统高度超过50m时，宜竖向分区设置”。条文说明作如下解释：其主要目的是为了减小散热器及配件所承受的压力，保证系统安全运行。暖通规范作上述限定十分必要。近年以来，高层建筑（尤其是高层住宅）的热水采暖系统因渗漏而使家装破坏的事故，时有发生。除散热器或其它构件的质量和施工安装队伍素质等因素外，主要由于承压过高。
某二十五层高层住宅，原室内系统设计系是按竖向分区设置的，但由另一单位设计的热源，却为同一系统。在第一个采暖季，开发建设单位就因渗漏向住户赔偿家装破坏损失的费用高达十几万元，不得不进行了困难的改造。
有些设计在热源处设置分集水器，对高低环分别接出供回水管路，将“分环”当作竖向压力分区，这是概念上的错误。“分环”可能有利于水力平衡和调节，但不可能对高区和低区分别实施定压，并不能克服低区所承受的较高静水压力。
竖向压力分区最好能从热源上就分别设置。不宜分设时，一般采用间接换热的方法。间接换热虽比较稳妥，但换热后二次水的温度将有所降低，致使散热器数量增加。
因此，在实际工程应用中，也有采用加压和减压的方法，即：热源系统按低区定压。高区系统供水经加压进入，回水则减压接回低区系统。从理论上分析，高区热媒循环水泵的工作扬程，要附加高低区系统的几何高差，不利于节能，但从技术经济的综合分析，可能仍有可取之处。但采用此种方法，要特别注意减压阀的“动静压差特性”，即：当高区系统水泵停止时，减压阀后的设定压力会升高一个动静压差值，此值在阀的额定流量条件下约为5m，造成低区开式膨胀水箱的溢流，并同时使高区系统亏水和空气进入。虽然性能较好的减压阀动静压差较小，但最好还是采用闭式膨胀水箱，或采用不间断运行的变频补水泵定压。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200612/6982.htm
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