淺談采暖系統在建筑節能中的應用

紀波

摘要：

在我國北方地區,冬季采暖是與人們工作、生活息息相關的大事. 供熱耗能高而熱環境差,是我國目前供暖的基本特征. 隨著人們生活水平的提高,對采暖的舒適程度要求越來越高. 室內熱舒適性是暖通空調領域幾十年來一直持續的研究，對于傳統的供暖方式形成的室內熱環境的研究，也已有了大量文獻。但現在多功能建筑建筑對室內空氣環境品質的要求以及新型供暖方式的出現，使得室內熱環境具有了不同于傳統供暖房間的熱工特性。

關鍵詞：供暖方式、采暖系統、建筑節能、能源結構

中圖分類號：TS958文獻標識碼： A

人們在日常生活和社會生產中都需要使用大量的熱能。將自然界的能源直接或間接地轉化為熱能，以滿足人們需要的科學技術，稱為熱能工程。供暖就是用人工方法向室內供給熱量，使保持一定的室內溫度，以創造適宜的生活條件或工作條件的技術。所有供暖系統都由熱媒制備（熱源）、熱媒輸送和熱媒利用（散熱設備）三個主要部分組成。

隨著我國建筑業的飛速發展，建筑能耗占總能耗的比重越來越大，已經達到27％。其中約有55％為采暖能耗，是建筑能耗的最主要部分，也是浪費最為嚴重和節能潛力最大的部分。鑒于此，選用推廣最優化的采暖方式、對系統運行進行有效地管理、執行合理的相關政策等來降低采暖能耗，對建筑節能目標的實現至為關鍵。我國的建筑節能程度相比發達國家還很低，但是這也從另一方面說明我國存在巨大的節能潛力，現階段節能的邊際成本還是比較低的，值得投入。隨著城市能源供應結構調整、采暖制度改革、建筑節能等因素的要求，現在出現了多種多樣的采暖方式。如以燃氣為能源的采暖方式，包括燃氣蒸汽聯合循環、大型燃氣鍋爐房集中供熱、小型模塊化單棟建筑或單元式燃氣供熱、分戶燃氣爐供熱等；以燃油為能源的采暖方式，包括大中型燃油鍋爐房集中供熱、商業建筑中的直燃機等；以電為能源的供熱方式，主要有直接電熱方式（包括電暖氣與電熱膜采暖）和風冷熱泵、集中和分戶水源熱泵、地源熱泵等熱泵采暖方式。 多種采暖方式的出現，為人們進行最優化、最適宜地采暖方式地選擇提供了可能。

集中采暖系統的熱媒，應根據建筑物的用途、供熱情況和當地氣候特點等條件，經技術經濟比較確定，采暖系統常用的熱媒為水、蒸汽和空氣。并應按下列規定選擇：民用建筑應采用熱水做熱媒。工業建筑，當廠區只有采暖用熱或以采暖用熱為主時，亦采用高溫水做熱媒；當廠區供熱以工藝用蒸汽為主時，在不違反衛生、技術和節能要求的條件下，可采用蒸汽做熱媒。熱水和蒸汽是集中采暖系統最常用的兩種熱媒。多年的實踐證明，熱水采暖比蒸汽采暖具有許多優點，從實際使用情況看，熱水做熱媒不但采暖效果好，而且鍋爐設備、燃料消耗和司爐維修人員等比使用蒸汽采暖減少了30%左右。在我國，習慣認為：水溫低于100℃的熱水，稱為低溫水，室內供暖系統，大多采用低溫水為熱媒；設計供、回水溫度多采用95℃/70℃。水溫超過100℃的熱水，稱為高溫水，高溫水供暖系統一般宜在生產廠房中應用，設計供、回水溫度到多采用120~130℃/70~80℃。

采暖系統分熱水和蒸汽兩個系統，其中，熱水采暖系統：按熱媒溫度的不同，可分為低溫水采暖系統和高溫水采暖系統。按系統循環動力的不同，可分為重力（自然）循環系統和機械循環系統。按供、回水方式不同，可分為單管系統和雙管系統。按系統管道敷設方式的不同，可分為垂直式和水平式系統。以下詳細介紹下不同采暖系統的區別：

1.機械循環系統與重力循環系統的對比

機械循環熱水供暖系統與重力循環系統的主要差別是在系統中設置了循環水泵，靠水泵的機械能，使水在系統中強制循環。在機械循環系統中，設置了循環水泵，增加了系統的經常運行費用和維修工作量；但由于水泵所產生的作用壓力大，因而供暖范圍可以擴大。機械循環熱水供暖系統不僅用于單幢建筑物中，也可以用于多幢建筑物，甚至發展為區域熱水供暖系統。機械循環熱水供暖系統成為應用最廣泛的一種供暖系統。

2.單雙管系統的對比

首先作用壓力計算不同，各層散熱器的平均進出水溫度也不相同。在雙管系統中，各層散熱器的平均進出水溫是相同的；而在單管系統中，各層散熱器的進出口水溫是不相等的。越往下層，進水溫度越低，因而各層散熱器的傳熱系數值也不相等。由于這個影響，單管系統立管的散熱器總面積一般比雙管系統地稍大些。在者單管系統節省管材，散熱器不能單獨調節。雙管系統多一個立管，能單獨調節，易產生垂直失調。單管順流式系統的特點是立管中全部的水量順次流入各層散熱器。順流式系統型式簡單、施工方便，造價低，是國內目前一般建筑廣泛應用的一種形式。

3.垂直式系統與水平式系統

水平式系統與垂直式系統相比，具有如下優點：①系統的總造價，一般要比垂直式系統要低；②管路簡單，無穿過各層樓板的立管，施工方便；③有可能利用最高層的輔助空間（如樓梯間、廁所等），架設膨脹水箱，不必在頂棚上專設安裝膨脹水箱的房間。這樣不僅降低了建筑造價，還不影響建筑物外形美觀。因此，水平式系統也是國內應用較多的一種形式。此外，對于一些各層有不同使用功能或不同溫度的建筑物，采用水平式系統，更便于分層管理和調節。但單管水平式系統串聯散熱器很多時，運行時易出現水平失調，即前端過熱而末端過冷現象。

現在的采暖方式已經不僅僅局限于兩三種，而是有很多種選擇；選擇時要考慮的因素也越來越多，如環保能源方面、投資方面、運行管理方面、舒適程度等等?，F在我國正處在基本建設加速發展的時期，許多城市迫于環境保護的壓力急需在各種采暖方式中作出選擇。而各種采暖方式在初投資、運行費用、環境影響、安全性、舒適性等上的綜合評判尚無定論，存在很大的爭議。推廣哪一種采暖方式對一個城市來說都涉及巨大的資金投入，錯誤的選擇采用某種不適當的采暖方式，不僅會導致巨大而寶貴的建設資金的浪費、還會引起能源、環境和社會安定等方面的一系列問題。 隨著新技術、新產品的出現，集中供暖方式一統天下受到挑戰，采暖、熱水一體化的獨立分戶采暖等方式紛紛出現。商品住宅雙衛、多衛等大戶型，復式、別墅住宅結構的出現，對家庭供暖設備和衛生熱水提出了更高的要求。家庭采暖設施和衛生熱水一體化被越來越多的房地產開發商看好。

面對改善環境的壓力，我國正在規劃改變以煤為主的能源結構，計劃到2010年使我國能源結構中煤炭的比重降到60％以下，天然氣的比重上升到8％左右，其中增加的清潔燃料部分將主要用于大型、特大型城市的能源結構調整，改善這些城市環境日益惡化的狀況，增強其可發展的能力。我國的電力供應也已基本上扭轉了建國以來一直供不應求、嚴重阻礙工農業發展的局面。電力供需總量差不多平衡，但是突出的問題是電力負荷峰谷差較大。雖然長遠來看，隨著經濟的發展，這種局面會很快地消失，但是近期以來，為了優化電網的運行、保證安全供電，現階段對電力負荷削峰填谷還是比較重要的。城市能源供應結構的調整和能源供應發展的現實背景，使得采暖用能系統的選擇趨于多元化，從而使得優化整個城市的采暖能源系統成為可能。

建國以后，我國以城市集中供熱為突出代表的采暖事業穩步發展，取得了巨大的建設成就，城市熱化比例不斷增大。原有的采暖方式主要包括城市集中采暖與居民家庭煤爐采暖兩大類，其中城市集中熱力網的熱源主要是大型區域燃煤鍋爐房與燃煤熱電廠兩種形式。隨著我國社會主義事業的不斷發展，各種客觀制約條件的變化，生產技術能力的提高，采暖方式日趨多樣化，人們面臨的選擇也越來越多。這就要求我們必須從各個能源消耗系統入手，盡最大努力，既滿足我國社會經濟發展對能源的需求，又盡量減少由于使用能源對我們賴以生存的環境所造成的危害與破壞。具體針對采暖系統而言，在掌握大量可靠的第一手資料的基礎上，對各種常見的采暖系統進行分析研究，建立合理的評價指標體系，根據實際條件的具備情況和決策時考慮的側重點的不同，給出實際情況下的最為優化與適宜的采暖方式，并進一步結合整個城市的能源供應結構，調整優化整個城市的采暖系統結構，增強整個城市的可持續發展能力。

參考文獻

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