采暖基礎知識培訓
1.基本概念：
采暖系統：冬季向室內供熱保持室內所需溫度的建筑設備叫做采暖系統。采暖系統由熱源或供熱裝置、散熱設備及供熱管道組成。輸送熱量的物質或帶熱體叫做熱媒，一般采用水和蒸氣做為熱媒。熱媒在熱源獲得熱量通過供熱管道輸配到各個用戶或散熱設備，由散熱設備把熱量發散到室內。
圍護結構：建筑物及房間各面的圍擋物，如墻體、屋頂、地板和門窗等。分內、外圍護結構兩類。
采暖熱負荷：為維持采暖房間室內溫度達到設計要求標準時，根據采暖房間圍護結構的耗熱量和得熱量的平衡計算結果，需要采暖系統供給的熱流量。
2.基本計算：
1) 采暖設計溫度參數選擇：
a) 采暖室外計算溫度tW:各地區采用不同計算溫度，參見規范規定。
b) 采暖室內計算溫度tn: 臥室18 .C或20 .C；衛生間（帶浴室）25 .C；廚房14 .C或16.C。
c) 采暖系統供回水溫度：
對于壁掛爐采暖系統，根據散熱設備不同，采取不同供回水溫度。
散熱器系統:供水溫度（tg）85 .C或80 .C ,回水溫度（th）65 .C或 60 .C
地板輻射系統：供水溫度（tg）≤60 .C，供回水溫差宜小于或等于10.C。
風機盤管系統：供水溫度（tg）65 .C 或60 .C, 回水溫度（th）55.C或 50 .C
2）常用工程單位換算（見熱工基礎知識部分）
根據不同地區采暖室外計算溫度tW及不同功能房間的采暖室內計算溫度tn，采暖熱負荷可以由采暖面積平均熱指標及采暖面積進行估算。同時要考慮采暖房間外圍護結構的朝向及墻體的節能保溫情況。當采暖室外計算溫度低，房間采暖室內計算溫度高，外墻朝向為北向且保溫性能差時，需采取較大的采暖面積平均熱指標。
根據《民用建筑節能管理規定》，新建居住建筑外圍護結構已考慮節能保溫措施，不同地區采暖面積平均熱指標須根據當地氣象條件確定。對于北方地區主導風向為西北，南向及外墻少的房間熱指標較小，東向房間稍多，西北向及外墻多的房間最大。
簡化計算公式：
采暖熱負荷Q¬¬¬¬（W）=采暖面積(m2 ) x面積熱指標(W/ m2)。
3) 采暖系統水流量計算：
G=0.86Q/△t
G—流量 kg/h
Q—熱負荷 w
△t—供回水溫差 tg-th .C
4) 采暖系統阻力計算：
水系統中阻力損失包含局部阻力損失及沿程阻力損失兩部分，簡化公式為：
△P=(1+a)△PmΣl
△P— 管段總阻力損失 Pa △Pm— 沿程阻力損失 Pa/m
Σl — 最不利環路長度 m a — 局部阻力占沿程阻力的百分數
機械循環熱水系統中，室內采暖管道沿程阻力損失取80~120 Pa/m，局部阻力百分數取0.5~1,散熱器系統與風機盤管系相比較局部阻力百分數取值較小，具體數值視系統復雜情況而定。
低溫熱水地板輻射采暖系統的阻力應計算確定，詳見后文。
3.采暖系統形式及管道布置：
壁掛爐采暖系統中以燃氣壁掛爐為熱源，熱水作為熱媒，通過不同管道布置形式連接散熱器、地板輻射加熱管或風機盤管等散熱設備。壁掛爐內水泵作為機械循環的強制動力。
1) 散熱器系統:
a)主要系統連接方式有：
按供回水干管位置——上供下回式、下供上回式、下供下回式。
按各環路路程——異程式（各環路路程不同）、同程式（各環路路程相同）。
按連接散熱器立管的數量——雙管系統、單管系統。
按散熱器在立管中連接方式——順流式、跨越式。
實際工程應用中，上述各種連接方式可有不同組合.
由于同程式系統中每環路路程一致，系統易平衡；同時雙管系統可保證每組散熱器進出口水溫相同，因此布置采暖系統時，盡量采用雙管同程式。此系統不足在于比較浪費管材，需要多一段同程管道。采暖爐分戶系統中，每戶單獨為一系統，目前工程中散熱器連接多采用圖示中后三種方式，即下供下回雙管同程式、水平單管系統、下供下回雙管異程式。
這些方式同樣適用復式住宅采暖系統布置，兩層或三層共用一組立管，各層分環路布置。這組立管可設置在設備管道井中，并加以保溫，減少立管熱損失。這種布局的優點是房間內無立管通過，水平管道可暗裝敷設在墻內和地板內，使居室更加美觀。此系統每組散熱器均需設排氣裝置。為達到分室溫控，節約能源，推薦使用散熱器溫控閥或溫控器連鎖電動閥。
見下圖示：
圖7 使用散熱器溫控閥的系統 圖8 使用溫控器連鎖電動閥的系統
根據歐洲多年的成功經驗，在系統中每一環路供回水總管處安裝分水器、集水器來保證系統的阻力平衡。這種系統中，每組供回水支管接一組或兩組散熱器，有利于每組散熱器單獨調節且系統平衡好，即使是異程系統也能保證較好的平衡。系統同樣需使用溫控器連鎖電動閥或散熱器溫控閥。每組分水器的分支路不宜多于8個，總供回水管和每一供回水分支路應設置調節閥門。此系統可根據不同溫度要求分室溫控，同時保證埋地管段無接點。雖然管材消耗較大，管路布置復雜，但舒適節能，系統運行中的滲漏隱患減少，長期運行安全可靠。特別適用于別墅等對居住標準要求較高的建筑。
b)散熱器選擇及安裝注意事項：
選擇散熱器時，每個采暖房間的熱負荷作為每組散熱器計算基數。多數的散熱器樣本中提供的標準散熱量是基于Tg=95 .C,Th=70 .C,Troom=18 .C的標準下得到的，并且我們采用算術平均溫差進行計算，即ΔTn=(95+70)/2-18=64.5 .C.
對于采暖爐分戶系統,采用散熱器時一般為Tg=80 .C,Th=60 .C,Troom=18 .C條件下，ΔTn=52.C.選擇散熱器時應特別注意不同的溫度條件，滿足不同的熱負荷需要。每種散熱器樣本都提供了不同供回水溫度及不同室溫下散熱器的散熱量，我們可以通過相應圖表很簡便地查取選用。
散熱器接管方式通常有以下幾種方式：上進下出同側連接，散熱器的標準散熱量即根據此方式測得，此方式散熱量最大；上進下出異側連接，當散熱器長度較長時采用此方式可保證散熱器整個有效散熱長度內溫度分布均勻，其散熱量與前者基本相當；下進下出同側連接及異側連接，由于散熱器表面平均溫度降低，會導致減小，但有利于管道暗裝于墻內和地板內。
除此之外，散熱器安裝形式、組裝片數、熱水流量及表面涂層等因素同樣會影響散熱器散熱量。計算散熱器數量時，須參考專業設計手冊進行修正。
散熱器安裝時宜明裝，使用暖氣罩會嚴重影響散熱器的散熱量，降低能量使用率。安裝不同類型的暖氣罩的散熱量損失見圖10。同時散熱器溫控閥（除遙控型溫度傳感器）也會因此不能感測到室內的真實溫度，從而有可
能產生不適當的溫度調節。因此暗裝時應有合理的氣流通道、足夠的通道面積，并方便維修。
無外罩0%
圖10 不同類型的暖氣罩對散熱器散熱量的影響
依照新編暖通設計規范要求，民用建筑宜采用外形美觀、易于清掃散熱器，不宜采用水流通道內含有粘砂的散熱器。傳統的鑄鐵散熱器內部殘存有大量不易清除的砂粒及鐵銹，顯然不能滿足此要求。而且，其局部阻力較大，同時因美觀性差，安裝時多采用裝飾罩造成熱量損失最多可達30%，能耗大。為保證系統內水質清潔，防止被雜物堵塞，我們建議選用內腔清潔的輕型剛制或鋁制散熱器，不要使用鑄鐵散熱器。
另外，散熱器表面不宜涂銀粉漆，否則會造成散熱量降低。同時在采用對流式散熱器時，供回水溫度低時，其散熱量會降低較多，須注意對片數進行修正。
c)管路安裝注意事項：
采暖爐分戶系統中，推薦采用鋁塑復合（PE/AL/PE）管及改性聚丙�。≒P-R）管。這兩種管材具有成本低、耐腐蝕、接口少、不易漏、難結垢、水阻力小。同時外形美觀，施工方便。
塑料管室內明設時，敷設位置應遠離火源，且不宜敷設陽光直設處；公稱外徑大于32mm 的管道不可直接暗設，應在管道井或管槽內明設；PP-R管明設時一定要用固定卡，具體方式參見相關產品技術說明。鋁塑復合（PE/AL/PE）管道暗設時，埋設在混凝土板內的管道不能使用管件，埋地管道接頭是系統滲漏的隱患。
水系統的運行中，要特別重視空氣的排放。當管道中有空氣積存時，會影響熱水的正常循環，造成散熱器不熱的情況。因此管道系統安裝時，要注意高處放氣，低處泄水。
2) 地板輻射采暖：
地板輻射采暖系統一般由采暖爐、供回水干管、分水器、集水器、供回水
路組成。
帶有熱媒集配裝置和溫控裝置的低溫地板輻射系統具有諸多優勢，目前推廣不夠是出于建筑層高的限制及造價方面的約束。這種系統同樣可達到分室溫控。與散熱器系統比，還具有供熱均勻，熱舒適度好，溫度梯度由下至上，符合人體需要，明顯改善居住衛生環境；系統阻力易控制，高效節能；安全可靠，埋地管道部分無接頭以免滲漏，使用壽命長，維護運行費用低；節省散熱器占地面積，便于室內布置與裝修，節省暖氣罩及管道裝修費用等諸多優越性；不足之處在于室內有效采暖面積不易確定，廚衛管道難布置；對設計施工技術水平要求高，地面裝修有可能損害管路，一旦破損極難維修；造價相對較高，但管材國產化會逐步降低材料價格。綜合技術經濟各方面的因素，低溫地板輻射系統與壁掛爐的結合，兩者相得益彰，最大體現出采暖方式的先進性，是戶式壁掛爐系統最佳選擇。
供回水環路一般采用交聯聚乙烯（PEX）管，其在0 .C ~95 .C和0.6Mpa壓力下長期使用，壽命可達五十年。
a) 熱負荷及系統阻力設計：
壁掛爐戶式地板輻射供暖熱媒溫度、流量和可資用壓頭等參數，都應和壁掛爐技術參數相匹配，并設置可靠的控制裝置。系統設計時，特別要注意校核循環水泵的流量和揚程。
對于人員經常停留的地面，其采暖輻射體表面平均溫度宜采用24~26 .C，最高上限值不超過28.C。采暖供、回水溫度應計算確定，出于地板輻射采暖系統的安全舒適及壽命方面考慮，民用建筑的供水溫度不應超過60.C，供、回水溫差宜小于或等于10.C，同一熱源應按相同的水溫計算�？紤]衛生舒適的要求，在條件允許情況下應盡量采用較低的溫度，歐洲一般采用35/28.C，可供借鑒。
熱負荷計算時，與常規對流式供暖方式熱負荷計算有所不同。不計算敷設有加熱管道的供熱負荷，同時由于地板輻射方式具有更好的熱舒適度，在同等熱舒適條件下的室溫可比對流采暖時的室內計算溫度降低2 .C或取常規計算供暖熱負荷的0.9~0.95(寒冷地區取0.9，嚴寒地區取0.95) 。
系統阻力應計算確定，加熱管內的水流速不應小于時0.25m/s,同一集配裝置的每個環路加熱管長度應盡量接近，并不宜超過120m。對于采暖爐分戶系統，采用12/16管建議每環控制在70-80米之間，16/20管建議每環控制在100米之下。在民用住宅中，不同房間和住宅的各主要房間，宜分別設計分支環路。每個環路的阻力不宜超過30kPa。否則會由于管路過長或流速過快使系統阻力超過壁掛爐。同時應校核系統總水量以滿足壁掛爐循環水泵的要求。
詳細計算方法參見相關技術規程。
b) 系統及管路布置：
每組集配裝置的分支路不宜多于8個，總供回水管和每一供回水分支路應設置調節閥門；集配裝置的直徑，應大于總供回水管的直徑；集配裝置應高于地板加熱管，并設放氣閥；系統分水器前應設及過濾器。
加熱管以整根管用特殊方式雙向循環，按一定間距(100-300mm不等)用夾子固定在保溫層上，整根管在結構層內無接口，杜絕了隱蔽管道漏水的可能性。加熱管的間距，不宜大于300mm。應根據房間熱工特性及室內設施、地面覆蓋物等的不同情況，以保證溫度均勻為原則，分別采用旋轉形、往復形或直列形等布管方式。熱損失明顯不均勻的房間，宜采用將高溫管段優先布置于房間熱損失較大的外窗或外墻側的方式�？紤]到室內設備及地面覆蓋物對有效散熱量的影響，加熱管道盡量布置在通道及有門的墻面等處，地面上的固定設備和衛生器具下，不應布置加熱管道。
為保證分室溫控，每個房間宜設置室溫控制器，同時與每一分支環路回水管上的設置電動兩通閥連鎖，實現溫度的靈活調節，節約能耗。
圖11 低溫地板輻射采暖系統 圖12地板加熱管的布管方式
采用交聯聚乙烯（PEX）管做加熱管時，彎曲半徑不宜小于5倍管外徑。
3) 風機盤管采暖系統：
此系統方式多用于與分戶空調水系統中，一般采用作為末端設備，夏季用冷水制冷，冬季以采暖爐為熱源，提供采暖熱水。
由于風機盤管具有較大的局部阻力系數，當系統環路較復雜時，整個系統的流量和都會較大。因此進行系統設計時，要盡量采用阻力小且易平衡的布管方式，并設置可靠的控制裝置。建議采用雙管同程式系統且采用室溫控制器及電動直通閥，室內溫度可由用戶自行確定，超過設定溫度后，由室溫控制器控制散熱器回水支管處二通閥啟閉。當二通閥斷電后，自動切斷水路。另外在進行水力計算時，需考慮適當的供回水管徑，同時需校核系統總阻力。當總阻力較大時，要選配較大的水泵或采取在供水總管上串聯一臺水泵的方式解決問題。
風機盤管系統中，夏季供冷水溫一般取7~12.C，溫差為5.C；冬季供暖供回水溫度為65~55.C或60~50.C，溫差宜取10 .C。系統管路水力計算以夏季參數為依據，冬季采暖水溫差不宜與夏季相差太大。在可能的條件下，應盡量提高冷水入口溫度和降低熱水入口溫度。
鑒于此系統存在上述特點，同時風機盤管工作時為強制對流的方式，在短時間內即可達到室溫要求。在戶式采暖系統中，電動二通閥會頻繁啟閉，由于室溫控制器同時與鍋爐連鎖，也會造成鍋爐的頻繁啟閉，不利于鍋爐工作。因此，我們在考慮戶式供暖形式時，應盡量推薦采用上述其它兩種系統形式。
當采暖爐切換到衛生熱水狀態，時間持續20-30分鐘以上，會感到風機盤管有吹冷風之感。此時可通過調節風機盤管的三速控制開關減弱室內空氣的對流，以保證居室的熱舒適。
4.水泵基礎知識：
1)水泵選用原則：
水泵在采暖系統中起著至關重要的作用，相當于水路系統的心臟。水泵也是采暖壁掛爐中關鍵設備之一。
選擇壁掛爐時，許多用戶往往只關注鍋爐的采暖輸出功率能否滿足熱負荷的需求，而忽略了系統所需的流量和揚程。在實際運行過程，許多系統不熱的情況是由系統設計不合理，未認真進行系統水力計算，水泵的流量和揚程造成的。
所選的水泵應滿足系統所需的最大流量和最大揚程（壓力）從而不致于使主要設備的出力受到限制。同時泵正常運行工況點應盡可能靠近它的設計工況點使水泵處于高效率區工作，且力求運行安全可靠。
依瑪壁掛爐提供了UP15-50和UP15-60兩種型號的水泵供選配。如果替換更大型號的循環水泵，將會影響旁通閥的正常使用。而且會影響爐體內部管路系統的水力工況，產生較大的噪音，影響鍋爐工作性能。低溫地板輻射采暖系統及風機盤管采暖系統通常需要較大的系統阻力和流量。須根據系統需要及鍋爐循環水泵的流量/動壓曲線圖進行校核。UP15-50型水泵在800l/h時可提供38kPa的動壓頭；UP15-60型水泵在800l/h時可提供48kPa左右的動壓頭。
當系統流量更大時，不能在鍋爐外
并聯另一臺水泵。因此進行系統設計時
應同時校核流量和阻力。使系統所需流
量與水泵流量相匹配，否則無法保證系
統正常工作。
當系統阻力更大時且系統設計已無法修改時，可以在回水總管鍋爐入口處 圖12 水泵流量/動壓曲線圖。
串聯一臺相同或相近流量的泵，以提高系統的可用壓頭。由于并聯泵不易與鍋爐連鎖控制，不推薦采用此方法，最好在設計系統時考慮好與泵的匹配問題。
2) 水泵并聯及串聯原則：
當一臺水泵不能滿足流量或壓頭要求時，往往需要用兩臺或兩臺以上并聯及串聯工作。
a) 并聯：
并聯的目的是在壓頭相同時增加流量。
為保證并聯后工作點在性能曲線最高效率點，最好選擇同性能的泵。兩臺泵并聯時的總流量等于并聯時各臺泵流量之和，如果和一臺泵單獨工作相比，則兩臺泵并聯后的總流量小于一臺泵單獨工作時流量的二倍。并聯時的揚程比
一臺泵單獨工作時揚程高一些，因為每臺泵都需要提高揚程來克服隨流量增加而提高的管道摩擦阻力。
當兩臺不同性能的泵并聯時，揚程小的泵輸出流量很少，在總流量減少時甚至輸送不出,因此并聯效果不好而且操作復雜。
b) 串聯：
當管道阻力較大時，串聯泵可提高揚程同時輸出較多的流量。
兩臺同性能的泵串聯工作時，總揚程小于泵單獨工作時揚程的兩倍，大于串聯單獨運行的揚程，而且總流量比一臺單獨工作時大，這是因為串聯后揚程的增加大于管道阻力的增加，富裕的揚程增加了流量。
兩臺不同性能的泵串聯時，串聯后的工況按串聯后的泵的性能曲線與管路特性曲線交點決定。這個問題的分析較復雜，單結論是肯定的串聯后的泵的性能曲線不適合用于壁掛爐戶式采暖系統，而且在某些狀態點時，總揚程和流量反而小于一臺單獨工作時的揚程和流量。
5.常用規范及標準：
1)《采暖通風與空氣調節設計標準》(GBJ19—87)；
2)《民用建筑節能設計標準(采暖居住部分)》(JGJ26—95)；
3)《旅游旅館建筑熱工與空氣調節節能設計標準》(GB50189—93)；
4)《采暖與衛生工程施工及驗收規范》(GBJ242—82)；
5)《通風與空調工程施工及驗收規范》(GB50243—97)；
6)《低溫熱水地板輻射供暖應用技術規程(北京市標準)》(DBJ/T01—49—2000)；
7)《新建集中供暖住宅分戶熱計量設計技術規程(北京市標準)》(DBJ01—605—2000)；
8)《91SB建筑設備施工安裝通用圖集》；
9)《住宅設計規范》(GB50096—99)。
