摘要:首先阐述住宅采暖设计中可供选择的户内系统形式,接下来探讨如何选用管材及供回水温度,最后对管道与散热器连接形式进行了比较。
关键词:住宅采暖;户内连接系统;形式;比较
1住宅采暖设计中可供选择的户内系统形式
随着科学技术的不断发展更替,住宅采暖出现了多元化的系统形式,但仍以采用散热器供暖方式为多数。在“技术规程”中规定当采用散热器供暖方式时,应根据建筑平面和层高、装饰标准和使用要求、管材和施工技术条件等因素,选择采用以下户内供暖管道布置方式:
①布置在本层顶板下,采用上分双管式系统。
②布置在本层地面上或镶嵌在踢脚板内,采用下分双管式或水平串联单管跨越式系统。
③布置在本层地在下的垫层内,采用下分双管式、水平串联单管跨越式或放射双管式系统。
2管材选用
“技术规程”规定,户内供暖埋设在垫层内的管道,应根据系统工作压力、水质要求、材料供应条件、施工技术条件和投资等因素选用。可供选用的管材有四种:交联铝塑复合(XPAP)管;聚丁烯(PB)管;交联聚乙烯(PE-X)管和无规共聚聚丙烯(PP-R)管。“技术规程”还规定,对散热器供暖系统,塑料类管材使用条件分级,应不低于五级。此时管道寿命为:在20℃状态,使用50年。但是当压力、温度升高后,上述管材寿命都有不同程度的衰减,因而在选择管材时,必须根据系统工作状态下的温度、压力计算出管道的最小壁厚,确定适合的管材。
P=0.6MPa时,各种管材的S值及壁厚(mm)厂家生产的管材一般外径×壁厚为:D16×2、D20×2、D25×2.5。在相同压力下,PP-R管管壁最厚,PB管管壁最薄。PP-R管即使在P=0.40MPa状态,D20管壁厚也需2.88mm,由于不好弯曲,施工困难,工程中不宜采用。PB管上由于环应力高,性能最好,可按标准厚度选用。XPAP及PE-X管在P=0.80MPa时,管壁超出标准厚度,选用时应认真核对,否则会减少使用寿命。当P=0.60MPa以下时,可按标准厚度选用。
3供、回水温度选用
3.1 采暖系统供、回水温度。
在传统的采暖系统中,使用金属管材,供、回水温度95～70℃。对于埋在垫层内的塑料类管材,在设计中使用条件选用五级时,其含义为:在50年总使用周期中,正常操作温度在20℃时共历时14年;60℃时共历时25年;80℃时共历时10年;90℃时共历时1年;100℃意外运行条件不超过100小时。由此可见,不宜使用95～70℃水温。如果使用,只能认为系统在运行中,水温达到95℃时间很少,有些勉强。设计不够严瑾,也降低了管材使用寿命。由于目前各种规程、规范没有对水温做出规定,在设计中就出现多种选择95～70℃,85～60℃,80～60℃、甚至70～50℃也有使用。
3.2 供、回水温度对散热器散热量的影响。以铸铁四柱760型散热器为例,其传热系数K和每片散热器散热量q的计算式为:
K=2.503Δt0.293 q=f・k・ΔtΔt=(t1+t2)/2-tn
当水温85～60℃时,散热器散热量为95～70℃时80%;当水温98～70℃时,散热器散热量为95～70℃时76%,当水温70～50℃时,散热器散热量为95～70℃时57%。
3.3 以具体工程为例,比较不同供、回水温度对散热器片数及造价的影响。
哈尔滨市某九层住宅楼,建筑面积11286m2,采暖热负荷583360W,采暖热指标51.7W/m2。按“技术规程”规定,计算户间传热负荷后,每户平均增加热负荷35%。设计中选用铸铁四柱760内腔无砂型散热器,供热管设在地面下垫层内,下分双管采暖系统。
当水温为70～50℃时,散热器的投资比90～70℃时增加73%,净增投资9.94万元。另外,散热器过多,占用较多建筑面积,设计中很难布置。95～70℃虽然是最经济的,但其运行温度与塑料类管材使用条件不匹配。选用85～60℃和80～60℃虽然也增加24%和31%的投资,但考虑塑料管的使用寿命,还是比较恰当的。
4管道与散热器连接形式的比较
4.1 水平串联单管跨越式系统安装后比较简洁,管道不需另件连接,安装恒温三通阀或三通调节阀后有分室调节功能。但有计算繁琐、系统末端水温较低、散热器片数较多的问题。
4.2 双管系统采用XPAP管和PE-X管时,在垫层内不能有管件接头,需将管道翻至地面上做接头,要求散热器有一定高度,安装后效果不好。但在安装恒温二通阀或手动调节阀后,有较好的分室调节功能。
4.3 放射双管系统和单管系统一样,连接不需管件,安装后效果较好。由于装有分、集水器,散热器支管加温控阀或手动调节阀,使系统具有集中调节和分室调节功能。这种系统的缺点是当户内房间较多时垫层内管道太多,会使地面温度升高,另外室内装修时有扎坏管道的可能。解决的办法是在管道外加保护套管,防止地面温升,并在施工结束时应有竣工图备案,使装修时能避开管道位置。放射双管式和水平串联单管跨越式系统相结合,例如把热负荷小的房间与其相邻的房间串联在一起,有助于这两种形式扬长避短,是可行的方案。
户内供暖管布置在本层顶板正气双管系统最简单,施工、检修方便。这种系统因管道外露不被各方看好,但目前对埋地塑料管在供暖系统中的使用寿命还有待证实。使用50年只是理论推算的结果,国内还没有使用50年的工程实例。至于管道外露,完全可以在装修中解决。现在住宅层高已提高了100毫米,水平管只需局部吊顶住户在房间高度上可得到实惠。塑料类管材更适合用于低温水地板辐射采暖系统.如选用供暖管埋于垫层方案,宜首选地板辐射采暖系统,因其供水温度不超过60℃,运行温度与管道特性匹配。辐射采暖还可降低热负荷,节约能源,又利于楼层间隔音,使住宅更舒适,提高了住宅档次。PP-R管只适用于温度、压力较低的采暖系统.四种塑料管中PB管性能最好,PP-R管性能最差。PB管还有再生性,但价格高,是XPAP管价格的1.5～1.8倍,选用时应做技术经济比较。XPAP、PE-X管在P=0.8MPa时应加厚管壁,更适合在P=0.6MPa以下状态使用。供暖管埋在垫层内的散热器系统,放射双管式与水平串联单管跨越式相结合的系统更适用。
