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[摘 要] 采暖设计 常见问题。
[关键词] 散热器的选择 热负荷计算 楼梯间立管的设置 散热器跨越管管径的选择
结合近年来对不正常的采暖系统的接触和反思,笔者发现有许多原因源于设计,现加以整理,以共同探讨。
1、散热器的选择
《住宅设计规范》GB 50096-1999规定“住宅的散热器,应采用体型紧凑、便于清扫、使用寿命不低于钢管的型式,其位置应确保室内温度的均匀分布,并应与室内设施和家具协调布置”。目前,散热器品种多,市场竞争激烈,需要设计人员根据系统特性选择最合适的,用其长,避其短。一种有生命力的产品,应该提高其适应客观条件的性能,而不是对客观条件的苛求。
铸铁散热器是一种适应性较强的品种,但主要弊病是:体型不紧凑,与节能的、装饰要求较高的建筑环境很不协调;因价格竞争,偷工减料,常达不到额定散热量;内腔粘砂极易造成系统堵塞;落后的铸造工艺和粗劣的加工,组对接口容易漏水。如不开发新的品种,必然会遭遇淘汰。欣慰的是,外型类似于高档钢制散热器、内腔无粘砂的铸铁散热器,已开发成功并已形成生产力,由于它对各种系统及运行管理水平的适应性强,有较大的发展空间。
钢制散热器体型较薄且外表美观,国外较多采用。我国引进并广泛采用后,由于材质、运行水质、生产工艺等因素失控,八十年代后期曾发生大量腐蚀,造成重大损失。至今,因过头的商业宣传,使此类腐蚀现象重复发生。因此采用钢制散热器,防腐成了头等任务,于是“规范”提出了一系列对于较大集中供暖系统几乎无法达到的苛刻要求,例如:严格控制热媒含氧量、采用闭式系统、限定采用胶囊式膨胀罐定压方式、非采暖季满水保养、检修时只能局部放水、塑料管设阻氧层、内挂镁棒等。说明其形成腐蚀的主客观因素并未能根本解决,应谨慎选用。蒸汽采暖系统不应采用钢制散热器。但是,它还是可以应用于以燃气热水采暖炉或电热水采暖炉等分散热源的户式系统中。
铝制散热器是一种高效的散热器,但腐蚀问题也日益突出。其腐蚀主要是碱腐蚀,虽对其提出了内防腐要求,但工艺上难以实施,也不便于检验。有些产品改进为铜铝复合,可能是铝制散热器的主要出路。另外,热水采暖系统中,钢制散热器与铝制散热器不能用在同一系统中。
设计中应经常了解主管部门发布的淘汰产品公告,不要选用淘汰产品,如普通四柱813型、大小60、圆翼型。
2、热负荷计算
供暖耗热量计算中很多人为了保险,数值越取越大。为了安全起见,往往每一种因素都是按最不利的情况来考虑,也是造成能源浪费的因素之一。而对某些形体复杂的建筑物,由于热负荷计算的粗糙,造成不热的现象也时有发生。对影响到局部房间的各项因素和数据,要求我们要仔细分析,使其不遗漏个别项目,并对能对影响各房间温度不均匀的因素和数据做充分的估计。
2.1采暖室外计算温度的选择。有些建筑因围护结构热惰性较小,蓄热能力低,再加上很难保证连续供暖,给保证室温带来很大困难。因此,要求设计人员把好关,考虑周全些。以前的供暖建筑都是按I类围护结构,即D>6.0取采暖室外计算温度,现在要通过验算来确定是几类建筑再采取取不同的tw值。
2.2在计算中有一个容易被忽视的问题是对外围护结构传热系数选取的不准确。如常忽视混凝土或金属嵌入体构成的热桥,在建筑构造上往往难以避免,这些部位与主体部位不同,形成热充密集的通道,内表面温度低,这些热桥部分必然增加传热损失,如不加考虑则耗热量的计算结果将会偏小。
2.3手册规定,当房间有两面以上外墙时,应将外围护结构耗热增加5%,窗墙比超过1:1时应将窗的基本耗热量增加10%。这一规定在实际计算中常常被忽视。而这类房间由于外围护面多,窗墙比大,本身的热适性就差,计算中对耗热量末做相应附加,使供暖效果更差。在规范中提到,当房间两侧温差不超过5oC时可不计入其传热量。但当隔墙或楼板的传热阻太小且其传热量大于该房间热负荷的10%时,也应将其传热量计入该房间的热负荷内。实际设计中要仔细斟酌,以免与实际有较大出入。
2.4供热均匀,避免顶层房间过热。对于上供下回系统来说,在间歇运行时,楼上散热器先加热后冷却,比楼下有利。除非屋顶保温层施工厚度小于设计值或保温材料受潮等原因外,一般屋顶耗热量不会比计算值大。但在计算顶层房间热负荷时不扣除它得到的太阳辐射热,未考虑屋面积雪热阻增加从而减少传热量等因素,使顶层房间实际耗热量小于设计值。供水干管散给顶层房间的热量是相当可观的,立管散给房间的热量也是存在的,只不过由上到下减少。在计算散热器面积时全面考虑这些影响,使供热平衡。
3、楼梯间立管的设置
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003规定,“有冻结危险的楼梯间或其他有冻结危险的场所,应由单独的立、支管供暖。散热器前不得设置调节阀”。实际设计中常常忽略这一点,出现有冻结危险的楼梯间与相邻房间共用立管双侧连接、楼梯间立管散热器进出口支管上设置调节阀的情况,造成相邻房间采暖效果不佳,甚至冻裂散热器的现象。因此应该严格执行规范要求。
当然随着建筑水平和物管水平的提高及采暖区域的扩大,有的楼梯间已无冻结危险,因此对樓梯间也不能一概而论,具体问题具体分析。
4、散热器跨越管管径的选择
对跨越管管径的选择有两种意见,一种认为应该比散热器支路管径小一号,一种认为两者的管径应该保持一致。使用不等温降进行分析计算,观察这两种方案下的散热器温降。
通过计算,如表1,可以看出小一号的温降小,这会使散热器流量变大(与其他分流系数情况比较),热调节特性不好。而选择同管径,其温降合适,调节特性改善。负荷同时增加或减少时,各散热器的温降不变,可见使用同号管径最合适。
但当部分散热器负荷改变(如第三组热负荷增加一倍),若仍按同管径设计,各个散热器温降如表2第一列所示,第三组散热器温降过大。所以,对于第三组散热器必须选择小一号的旁通管。调整后,温降如表2第二行所示,此时第三组散热器选择小一号的旁通管更合适。
因此,对于实际设计而言,选择什么样的跨越管管径,应该具体问题具体分析。
5、小结
在实际设计中应加强对现行设计规范、规定、标准的学习和理解,提高贯彻执行设计规范的自觉性。结合工程实际,进行多方案的比较与分析,作出最合理的设计。■
[关键词] 散热器的选择 热负荷计算 楼梯间立管的设置 散热器跨越管管径的选择
结合近年来对不正常的采暖系统的接触和反思,笔者发现有许多原因源于设计,现加以整理,以共同探讨。
1、散热器的选择
《住宅设计规范》GB 50096-1999规定“住宅的散热器,应采用体型紧凑、便于清扫、使用寿命不低于钢管的型式,其位置应确保室内温度的均匀分布,并应与室内设施和家具协调布置”。目前,散热器品种多,市场竞争激烈,需要设计人员根据系统特性选择最合适的,用其长,避其短。一种有生命力的产品,应该提高其适应客观条件的性能,而不是对客观条件的苛求。
铸铁散热器是一种适应性较强的品种,但主要弊病是:体型不紧凑,与节能的、装饰要求较高的建筑环境很不协调;因价格竞争,偷工减料,常达不到额定散热量;内腔粘砂极易造成系统堵塞;落后的铸造工艺和粗劣的加工,组对接口容易漏水。如不开发新的品种,必然会遭遇淘汰。欣慰的是,外型类似于高档钢制散热器、内腔无粘砂的铸铁散热器,已开发成功并已形成生产力,由于它对各种系统及运行管理水平的适应性强,有较大的发展空间。
钢制散热器体型较薄且外表美观,国外较多采用。我国引进并广泛采用后,由于材质、运行水质、生产工艺等因素失控,八十年代后期曾发生大量腐蚀,造成重大损失。至今,因过头的商业宣传,使此类腐蚀现象重复发生。因此采用钢制散热器,防腐成了头等任务,于是“规范”提出了一系列对于较大集中供暖系统几乎无法达到的苛刻要求,例如:严格控制热媒含氧量、采用闭式系统、限定采用胶囊式膨胀罐定压方式、非采暖季满水保养、检修时只能局部放水、塑料管设阻氧层、内挂镁棒等。说明其形成腐蚀的主客观因素并未能根本解决,应谨慎选用。蒸汽采暖系统不应采用钢制散热器。但是,它还是可以应用于以燃气热水采暖炉或电热水采暖炉等分散热源的户式系统中。
铝制散热器是一种高效的散热器,但腐蚀问题也日益突出。其腐蚀主要是碱腐蚀,虽对其提出了内防腐要求,但工艺上难以实施,也不便于检验。有些产品改进为铜铝复合,可能是铝制散热器的主要出路。另外,热水采暖系统中,钢制散热器与铝制散热器不能用在同一系统中。
设计中应经常了解主管部门发布的淘汰产品公告,不要选用淘汰产品,如普通四柱813型、大小60、圆翼型。
2、热负荷计算
供暖耗热量计算中很多人为了保险,数值越取越大。为了安全起见,往往每一种因素都是按最不利的情况来考虑,也是造成能源浪费的因素之一。而对某些形体复杂的建筑物,由于热负荷计算的粗糙,造成不热的现象也时有发生。对影响到局部房间的各项因素和数据,要求我们要仔细分析,使其不遗漏个别项目,并对能对影响各房间温度不均匀的因素和数据做充分的估计。
2.1采暖室外计算温度的选择。有些建筑因围护结构热惰性较小,蓄热能力低,再加上很难保证连续供暖,给保证室温带来很大困难。因此,要求设计人员把好关,考虑周全些。以前的供暖建筑都是按I类围护结构,即D>6.0取采暖室外计算温度,现在要通过验算来确定是几类建筑再采取取不同的tw值。
2.2在计算中有一个容易被忽视的问题是对外围护结构传热系数选取的不准确。如常忽视混凝土或金属嵌入体构成的热桥,在建筑构造上往往难以避免,这些部位与主体部位不同,形成热充密集的通道,内表面温度低,这些热桥部分必然增加传热损失,如不加考虑则耗热量的计算结果将会偏小。
2.3手册规定,当房间有两面以上外墙时,应将外围护结构耗热增加5%,窗墙比超过1:1时应将窗的基本耗热量增加10%。这一规定在实际计算中常常被忽视。而这类房间由于外围护面多,窗墙比大,本身的热适性就差,计算中对耗热量末做相应附加,使供暖效果更差。在规范中提到,当房间两侧温差不超过5oC时可不计入其传热量。但当隔墙或楼板的传热阻太小且其传热量大于该房间热负荷的10%时,也应将其传热量计入该房间的热负荷内。实际设计中要仔细斟酌,以免与实际有较大出入。
2.4供热均匀,避免顶层房间过热。对于上供下回系统来说,在间歇运行时,楼上散热器先加热后冷却,比楼下有利。除非屋顶保温层施工厚度小于设计值或保温材料受潮等原因外,一般屋顶耗热量不会比计算值大。但在计算顶层房间热负荷时不扣除它得到的太阳辐射热,未考虑屋面积雪热阻增加从而减少传热量等因素,使顶层房间实际耗热量小于设计值。供水干管散给顶层房间的热量是相当可观的,立管散给房间的热量也是存在的,只不过由上到下减少。在计算散热器面积时全面考虑这些影响,使供热平衡。
3、楼梯间立管的设置
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003规定,“有冻结危险的楼梯间或其他有冻结危险的场所,应由单独的立、支管供暖。散热器前不得设置调节阀”。实际设计中常常忽略这一点,出现有冻结危险的楼梯间与相邻房间共用立管双侧连接、楼梯间立管散热器进出口支管上设置调节阀的情况,造成相邻房间采暖效果不佳,甚至冻裂散热器的现象。因此应该严格执行规范要求。
当然随着建筑水平和物管水平的提高及采暖区域的扩大,有的楼梯间已无冻结危险,因此对樓梯间也不能一概而论,具体问题具体分析。
4、散热器跨越管管径的选择
对跨越管管径的选择有两种意见,一种认为应该比散热器支路管径小一号,一种认为两者的管径应该保持一致。使用不等温降进行分析计算,观察这两种方案下的散热器温降。
通过计算,如表1,可以看出小一号的温降小,这会使散热器流量变大(与其他分流系数情况比较),热调节特性不好。而选择同管径,其温降合适,调节特性改善。负荷同时增加或减少时,各散热器的温降不变,可见使用同号管径最合适。
但当部分散热器负荷改变(如第三组热负荷增加一倍),若仍按同管径设计,各个散热器温降如表2第一列所示,第三组散热器温降过大。所以,对于第三组散热器必须选择小一号的旁通管。调整后,温降如表2第二行所示,此时第三组散热器选择小一号的旁通管更合适。
因此,对于实际设计而言,选择什么样的跨越管管径,应该具体问题具体分析。
5、小结
在实际设计中应加强对现行设计规范、规定、标准的学习和理解,提高贯彻执行设计规范的自觉性。结合工程实际,进行多方案的比较与分析,作出最合理的设计。■