浅谈采暖系统在建筑节能中的应用

纪波

摘要：

在我国北方地区,冬季采暖是与人们工作、生活息息相关的大事. 供热耗能高而热环境差,是我国目前供暖的基本特征. 随着人们生活水平的提高,对采暖的舒适程度要求越来越高. 室内热舒适性是暖通空调领域几十年来一直持续的研究，对于传统的供暖方式形成的室内热环境的研究，也已有了大量文献。但现在多功能建筑建筑对室内空气环境品质的要求以及新型供暖方式的出现，使得室内热环境具有了不同于传统供暖房间的热工特性。

关键词：供暖方式、采暖系统、建筑节能、能源结构

中图分类号：TS958文献标识码： A

人们在日常生活和社会生产中都需要使用大量的热能。将自然界的能源直接或间接地转化为热能，以满足人们需要的科学技术，称为热能工程。供暖就是用人工方法向室内供给热量，使保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。所有供暖系统都由热媒制备（热源）、热媒输送和热媒利用（散热设备）三个主要部分组成。

随着我国建筑业的飞速发展，建筑能耗占总能耗的比重越来越大，已经达到27％。其中约有55％为采暖能耗，是建筑能耗的最主要部分，也是浪费最为严重和节能潜力最大的部分。鉴于此，选用推广最优化的采暖方式、对系统运行进行有效地管理、执行合理的相关政策等来降低采暖能耗，对建筑节能目标的实现至为关键。我国的建筑节能程度相比发达国家还很低，但是这也从另一方面说明我国存在巨大的节能潜力，现阶段节能的边际成本还是比较低的，值得投入。随着城市能源供应结构调整、采暖制度改革、建筑节能等因素的要求，现在出现了多种多样的采暖方式。如以燃气为能源的采暖方式，包括燃气蒸汽联合循环、大型燃气锅炉房集中供热、小型模块化单栋建筑或单元式燃气供热、分户燃气炉供热等；以燃油为能源的采暖方式，包括大中型燃油锅炉房集中供热、商业建筑中的直燃机等；以电为能源的供热方式，主要有直接电热方式（包括电暖气与电热膜采暖）和风冷热泵、集中和分户水源热泵、地源热泵等热泵采暖方式。 多种采暖方式的出现，为人们进行最优化、最适宜地采暖方式地选择提供了可能。

集中采暖系统的热媒，应根据建筑物的用途、供热情况和当地气候特点等条件，经技术经济比较确定，采暖系统常用的热媒为水、蒸汽和空气。并应按下列规定选择：民用建筑应采用热水做热媒。工业建筑，当厂区只有采暖用热或以采暖用热为主时，亦采用高温水做热媒；当厂区供热以工艺用蒸汽为主时，在不违反卫生、技术和节能要求的条件下，可采用蒸汽做热媒。热水和蒸汽是集中采暖系统最常用的两种热媒。多年的实践证明，热水采暖比蒸汽采暖具有许多优点，从实际使用情况看，热水做热媒不但采暖效果好，而且锅炉设备、燃料消耗和司炉维修人员等比使用蒸汽采暖减少了30%左右。在我国，习惯认为：水温低于100℃的热水，称为低温水，室内供暖系统，大多采用低温水为热媒；设计供、回水温度多采用95℃/70℃。水温超过100℃的热水，称为高温水，高温水供暖系统一般宜在生产厂房中应用，设计供、回水温度到多采用120~130℃/70~80℃。

采暖系统分热水和蒸汽两个系统，其中，热水采暖系统：按热媒温度的不同，可分为低温水采暖系统和高温水采暖系统。按系统循环动力的不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。按供、回水方式不同，可分为单管系统和双管系统。按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式系统。以下详细介绍下不同采暖系统的区别：

1.机械循环系统与重力循环系统的对比

机械循环热水供暖系统与重力循环系统的主要差别是在系统中设置了循环水泵，靠水泵的机械能，使水在系统中强制循环。在机械循环系统中，设置了循环水泵，增加了系统的经常运行费用和维修工作量；但由于水泵所产生的作用压力大，因而供暖范围可以扩大。机械循环热水供暖系统不仅用于单幢建筑物中，也可以用于多幢建筑物，甚至发展为区域热水供暖系统。机械循环热水供暖系统成为应用最广泛的一种供暖系统。

2.单双管系统的对比

首先作用压力计算不同，各层散热器的平均进出水温度也不相同。在双管系统中，各层散热器的平均进出水温是相同的；而在单管系统中，各层散热器的进出口水温是不相等的。越往下层，进水温度越低，因而各层散热器的传热系数值也不相等。由于这个影响，单管系统立管的散热器总面积一般比双管系统地稍大些。在者单管系统节省管材，散热器不能单独调节。双管系统多一个立管，能单独调节，易产生垂直失调。单管顺流式系统的特点是立管中全部的水量顺次流入各层散热器。顺流式系统型式简单、施工方便，造价低，是国内目前一般建筑广泛应用的一种形式。

3.垂直式系统与水平式系统

水平式系统与垂直式系统相比，具有如下优点：①系统的总造价，一般要比垂直式系统要低；②管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便；③有可能利用最高层的辅助空间（如楼梯间、厕所等），架设膨胀水箱，不必在顶棚上专设安装膨胀水箱的房间。这样不仅降低了建筑造价，还不影响建筑物外形美观。因此，水平式系统也是国内应用较多的一种形式。此外，对于一些各层有不同使用功能或不同温度的建筑物，采用水平式系统，更便于分层管理和调节。但单管水平式系统串联散热器很多时，运行时易出现水平失调，即前端过热而末端过冷现象。

现在的采暖方式已经不仅仅局限于两三种，而是有很多种选择；选择时要考虑的因素也越来越多，如环保能源方面、投资方面、运行管理方面、舒适程度等等。现在我国正处在基本建设加速发展的时期，许多城市迫于环境保护的压力急需在各种采暖方式中作出选择。而各种采暖方式在初投资、运行费用、环境影响、安全性、舒适性等上的综合评判尚无定论，存在很大的争议。推广哪一种采暖方式对一个城市来说都涉及巨大的资金投入，错误的选择采用某种不适当的采暖方式，不仅会导致巨大而宝贵的建设资金的浪费、还会引起能源、环境和社会安定等方面的一系列问题。 随着新技术、新产品的出现，集中供暖方式一统天下受到挑战，采暖、热水一体化的独立分户采暖等方式纷纷出现。商品住宅双卫、多卫等大户型，复式、别墅住宅结构的出现，对家庭供暖设备和卫生热水提出了更高的要求。家庭采暖设施和卫生热水一体化被越来越多的房地产开发商看好。

面对改善环境的压力，我国正在规划改变以煤为主的能源结构，计划到2010年使我国能源结构中煤炭的比重降到60％以下，天然气的比重上升到8％左右，其中增加的清洁燃料部分将主要用于大型、特大型城市的能源结构调整，改善这些城市环境日益恶化的状况，增强其可发展的能力。我国的电力供应也已基本上扭转了建国以来一直供不应求、严重阻碍工农业发展的局面。电力供需总量差不多平衡，但是突出的问题是电力负荷峰谷差较大。虽然长远来看，随着经济的发展，这种局面会很快地消失，但是近期以来，为了优化电网的运行、保证安全供电，现阶段对电力负荷削峰填谷还是比较重要的。城市能源供应结构的调整和能源供应发展的现实背景，使得采暖用能系统的选择趋于多元化，从而使得优化整个城市的采暖能源系统成为可能。

建国以后，我国以城市集中供热为突出代表的采暖事业稳步发展，取得了巨大的建设成就，城市热化比例不断增大。原有的采暖方式主要包括城市集中采暖与居民家庭煤炉采暖两大类，其中城市集中热力网的热源主要是大型区域燃煤锅炉房与燃煤热电厂两种形式。随着我国社会主义事业的不断发展，各种客观制约条件的变化，生产技术能力的提高，采暖方式日趋多样化，人们面临的选择也越来越多。这就要求我们必须从各个能源消耗系统入手，尽最大努力，既满足我国社会经济发展对能源的需求，又尽量减少由于使用能源对我们赖以生存的环境所造成的危害与破坏。具体针对采暖系统而言，在掌握大量可靠的第一手资料的基础上，对各种常见的采暖系统进行分析研究，建立合理的评价指标体系，根据实际条件的具备情况和决策时考虑的侧重点的不同，给出实际情况下的最为优化与适宜的采暖方式，并进一步结合整个城市的能源供应结构，调整优化整个城市的采暖系统结构，增强整个城市的可持续发展能力。

参考文献

[1] 贺平，孙刚.盛昌源.供热工程［M］. 北京：中国建筑工业出版社.1993.

[2] 荣秀惠，肖兰生，隋锋贞.实用供暖工程设计［M］.中国建筑工业出版社，1987.

[3] 顾兴菳.民用建筑暖通空调设计技术措施［S］.第二版.