家庭采暖系统的设计施工及设备选型

彭天礼

【摘 要】采暖已不局限于北方地区。燃气采暖锅炉的不断普及，散热器的个性化选择，要求家庭采暖系统的设计施工在满足住户个性化装修的同时，必须要符合采暖规范的要求。房间热负荷的计算是确定锅炉供热功率、散热器规格型号的基本参数。家庭采暖系统的管道敷设要按规范进行，散热器材质的选择要考虑采暖形式和水质的差异。住户必须要了解和掌握供暖设施设备的性能及使用要求，做到节能高效运行，创造安全舒适的室内居住环境。

【关键词】采暖；个性化需求；热负荷；燃气锅炉；散热器

【Abstract】Heating system is no longer exclusive for northern areas. Gas heating boilers are getting popular as well as customized radiators. The installation of residential heating system must obey related regulations and take individualized design into consideration. The key to calculate room heating load is boiler heating power output and the specifications of radiator. Heating method and water quality needs to be considered when it comes to the selection of radiator material. Meanwhile， duct layout should also follow regulations. Residents may learn and aware the specification and operating requirements of the heating system equipment in order to achieve high-efficiency and to create a safe enjoyable indoor living environment.

【Key words】Heating Individualize； Heating Load； Gas Boiler； Radiator

0 引言

随着人民生活水平的不断提高，供暖设施已不再局限于北方地区。最近几年，华东地区、西南地区的很多新建小区要么配套集中供暖，要么则安装小型家用锅炉进行采暖等等，不少老旧小区也有很多进行了供暖改造。供暖对大多数南方居民来说是个新鲜事物，暖气设施的设计安装需要一定的专业知识并按规范进行，本文旨在为安装家庭采暖设施的住户提供帮助。

1 装修与采暖的个性化

现在的商品住宅一般住户在购房后都要进行装修，这就要求家庭采暖设施的设计安装在满足功能需求的同时也要满足个性化的装修。个性化的装修必然是暖气设施设备安装的个性化，现在的住宅采暖既有集中供暖，也有分散的独立的家用小锅炉采暖。对于不同装修风格的住户来说，房间里的散热器的选择也必然是个性化的，在市场上销售的散热器不再是传统的几款铸铁散热器，而是各种款式琳琅满目，应有尽有；家具摆放位置的变化要求散热器的安装方式和位置也要与之相适应，采暖管道的管道的设计安装也必须要与之相统一。但是，采暖设施设备的设计又必须遵循其自身的规律和严格的规范，否则既达不到采暖的基本要求，还有可能给未来的运行和使用带来很大的隐患和遗憾。因此，住户在个性装修的同时必要对采暖设施的设计安装有一个基本的了解。

2 热负荷及采暖设备的选型计算

2.1 热负荷的计算

要想家里冬天温暖如春，室内就必须安装一定数量的散热片，散热片的多少由冬季条件下住户房间的热负荷决定。

暖通设计师计算热负荷的几个重要参数：

A.室外计算温度 华东地区可取-3℃

B.室内起居室设计计算温度 15℃—18℃

C.室内卫生间设计计算温度 18℃—22℃

设计师一般根据住户房屋的保温、结构、朝向、层高、窗墙比（窗墙面积比）等等，再使用上述各参数，计算出某住户各个房间的热负荷，然后将热负荷的数值与某一型号的散热器的选型计算表相对照，既可得出各房间所需散热器的规格和数量。

所谓“热负荷”就是在冬季室外计算温度条件下，如-3℃时，为了保持各个室内房间设计温度所需的热量。热负荷的计算过程较为复杂，准确的计算一般是由暖通设计工程师计算完成。作为不太专业的住户，一般用估算法，公式如下：

热负荷Q=建筑面积S×热指标q

q取值范围：住宅47W/M2—70W/M2，窗面积小、墙体保温好取下限，反之取上限。

就华东地区而言，推荐热指标10层以上的取60W/M2，10层以下的取50W/M2，顶层取70W/M2，一层取65W/M2，东西两头有外墙的房间取70W/M2。日照条件较好或有外墙保温的住宅，可适当降低热指标，以便节省投资费用。

比如顶楼某户型只有一面南外墙的客厅31.72M2，公摊按75%，则S=42.3M2，q取70 W/M2，则该户客厅的热负荷Q=42.3×70=2960W。

2.2 燃气锅炉的选型

按照前述热负荷估算方法，将住户所有房间的热负荷Qi进行累加，即可得出住户总的采暖热负荷Q，对于不是集中供暖的住户，根据Q的数值大小，住户就可从锅炉生产厂家的产品选型样本选择一款合适功率的燃气炉。

现在市场上流行的家用燃气锅炉一般既能采暖又能同时供应生活洗浴热水。一般燃气锅炉生产厂家的产品选型样本上也会标注每款型号的锅炉所能担负的水龙头和洗浴设备的数量。住户在选择锅炉时，既要考虑采暖热负荷又要考虑生活热水热负荷，锅炉的供热能力（功率）应按以上两种热负荷中的较大值进行选择。

2.3 散热器的选型计算

根据前述热负荷的计算示例，某住户客厅的热负荷Q=2960W，若该住户客厅选择安装河北圣春牌四柱813型铸铁散热器，由厂家选型计算表可知，该型散热器的散热量256W/片，则需散热器的片数=2960/256=12片。即在热力站或家用锅炉（标准工况）供水95℃、回水70℃，冬季室外温度为-3℃时，要使客厅的温度达到15℃—18℃，须安装一组12片的四柱813型铸铁散热器。以上过程学名叫“散热器的选型计算”。

按照上述方法可得出住户各房间散热器的片数或规格。如住户想选用其他厂家的散热器，可用求得的各房间的热负荷经同样步骤简单计算或查对选型表也可确定所需散热器的规格和数量。

3 散热器的选型比较与安装

目前散热器市场个性飞扬，钢制散热器、铜铝散热器、装饰型散热器等以及国外的各种品牌，不一而足，异彩纷呈。面对着这么多琳琅满目的散热器产品该如何选择呢？选用散热器一般遵循一下几条原则：

A.散热性能优良；

B.结构简单，体形紧凑，便于清洁清扫；

C.承压能力强，使用时要充分保证安全；

D.耐腐蚀性能优良，有较长的使用寿命；

E.美观漂亮，要满足装饰效果。

为方便大家选用起见，现仅从材质方面予以介绍。

3.1 铸铁散热器

铸铁散热器在我国已有100多年的历史。该种散热器散热性能优良，水容量大，热稳定性好，有很好的耐腐蚀性能。天津小白楼地区现在还有民国时期的铸铁散热器在继续使用，可见其优良的耐腐蚀性能是其他散热器所无法比拟的。过去人们普遍人为其外观较为粗笨，品种单一，加上银粉漆凃装，显得既老气又土气，由于其制造过程的高能耗高污染，国家也不太鼓励使用。但随着生产及凃装技术的发展，新颖美观的仿古、喷塑铸铁散热器受到广大北方地区用户和房地产商的欢迎（价格低廉），且大量出口。在国外，铸铁散热器是高档奢侈品，也经常用做馈赠的礼品。

铸铁散热器是分片对丝组装而成，承压能力较低，工作压力不高于0.8MPa，高层住户的供热低区住户请慎重选用。详细技术参数见厂家的样本。

3.2 钢制柱式/板式散热器

钢制柱式散热器是森德散热器公司1998年在中国首先推出的一种新型散热器。该种散热器用薄壁钢板冲压成型后再组焊而成，有较高的耐压性能，工作压力可达1.0MPa以上，可用于高层建筑。其产品因色彩丰富、造型多样、外形美观、易于清洁而风靡全国。但由于我国集中供热的水质标准低于欧洲，停止供暖时散热器也是常常处于无水保护状态，造成该种散热器在实际使用时经常出现腐蚀渗漏，加之该种散热器的制作门坎较低，大量的粗制滥造产品充斥市场，使用伊始即给整个散热器行业带来了几乎灾难性的影响。在我国的供暖体制和水质条件下，钢制散热器的耐腐蚀性能显得较差。近年来，实力强大的厂家采取了一定的内凃装防腐，有的还采取牺牲阳极的措施，但国内工程应用时仍有很多漏水事故发生，国际知名厂商为此在说明书里提出了极其严格的水质使用条件。但对于独立的家用小锅炉采暖，由于循环水封闭且无放水现象，钢制散热器一般可放心使用，不会发生腐蚀现象。

同种材质的还有现在比较流行的钢制板式散热器，它是有两片薄钢板模压成形再压焊而成，外观为长方形。其散热性能和钢制柱式散热器接近，由于它采用内壁预凃装和压力焊接技术，抗腐蚀性能较钢制柱式散热器有较大提高，但仍不如铸铁散热器。承压性能亦不如钢制柱式散热器，且造型单一，价格也较为昂贵。以上两种钢制散热器散热性能都较好，但都不如铸铁散热器。热工指标：钢制柱式—W/柱，钢制板式—W/米，详细技术参数见厂家样本。

3.3 铝合金柱式散热器

20世纪80年代开发的产品，铝材挤压成型，多柱形结构，管柱为翅片状，各柱上下用铝质横管焊接而成。散热性能非常优异，重量轻，安装方便，外形比较美观，价格极其低廉，但造型变化不多，强度及耐压性能较低，既不耐碱又不耐酸，供暖水质必须是中性，抗腐蚀性能略优于钢制散热器，其腐蚀破坏为突然断裂，容易造成大的漏水事故。该种散热器集中供暖不宜使用，但可用于壁挂炉小型户式供暖系统。新近有铸铝散热器面世，综合性能优于铝合金柱式散热器，但仍不如铸铁散热器，宜慎重选用。热工指标：W/柱。

3.4 铜铝复合散热器

钢制、铝制散热器在使用过程中，腐蚀漏水始终没有得到彻底解决，虽然生产厂商采取了一定的内涂料防腐技术或牺牲阳极技术，但都属于被动防腐。2002年山东暖通界的专家发明了一种全铜水道的铜铝复合散热器，热水流经铜管，铜管外面胀接铝合金散热翅片，这种结构解决了集中供热系统散热器的腐蚀问题。其优势如下：

A.铜耐腐蚀，其腐蚀率是钢的25倍，使用寿命长的多；

B.铜导热性能优良，与钢相比金属热强度（W/kg℃）高出1倍以上，铜管与铝复合后虽然增加了接触热阻，散热性能略有降低，但仍高出钢制散热器很多；

C.工作压力高，一般能达1.6Mpa以上，大大超过现有行业标准规定的1.0Mpa，更适合应用于高层建筑；

D.铜可回收利用，属战略物资，大量使用能储铜于民。

注：金属热强度—1kg某金属和环境之间温差为1℃时向环境传递的热量。

铜铝复合散热器色彩丰富，美观漂亮，重量轻，安装非常方便。由于受结构和制造工艺的限制，与钢制散热器相比，不可能加工出千变万化的造型。纯铜管散热器则变化多端，色彩丰富，高档典雅，但价格较贵。总之，铜铝复合散热器是一种性价比很高的散热器。

3.5 铝（钢）串片散热器

一般有集中供暖的单位老旧住宅区现在使用的多有这种散热器。该种散热器散热性能很好，结构简单，造价低廉，易于安装，耐蚀性能和供暖系统管道有相同的寿命。其散热属对流传热，气流容易污损墙面；由于串片密布，不利于清洁清扫，外观一般，须加木制暖器罩，不但影响散热，且无端耗费能源。该种散热器已属国家限制使用产品。

3.6 其它供热产品

不锈钢散热器、热管相变散热器、门窗框散热器、电热膜等。以上产品使用较少，不再详细介绍。关于地面辐射采暖，虽然有很多优点，但由于集中供热由热力站提供热水，热水温度按散热器供暖设计，采暖热水温度较高，一般住户不宜采用，若有用户实在想尝试使用，须做较复杂的二次换热技术处理，这里不再介绍。

3.7 散热器的安装

散热器的安装离墙距离应不小于70mm，离地距离不小于150mm。特别提醒的是由于钢制散热器重量较大，必须在墙内预制安装挂钩，否则极易发生事故。如无法在墙内预制挂件，则钢制散热器必须使用支腿。散热器安装完毕必须进行水压试验一次，试验压力为1.0Mpa，试验要求与管道施压要求相同，具体见下述“管道的施工”部分。

4 室内采暖管道的要求

4.1 管道的设计

管道的设计包含两个方面：一是管道的布置形式，俗称管道的走向；二是管道直径的大小，俗称管子的粗细。

4.1.1 管道的布置

管道布置常见的有三种方式：环形布置、树枝状布置、章鱼式布置，每种方式各有优缺点。前两种方式造价较省，但其联接接头太多，施工要求很高，一般现在多采用章鱼式敷管。章鱼式敷管就是采用分、集水器的管道连接方式，分、集水器一般放在厨房的隐蔽处。集中供热的小区一般供暖水从室外的管道井接入每户的分、集水器，室内的每组散热器再用两根管子与分、集水器相连接。因该形式象章鱼伸开的多个手肢，故称章鱼式敷管。优点是埋于地下的管道可以做到无接头，若管材无质量问题，施工时又注意保护管道不受损伤，则该方式将无漏水之忧。家庭小锅炉供暖只要将锅炉的供、回水管与集、分水器相连即可。

4.1.2 管道直径确定

管子既不能太细也不能太粗，管子太细影响水流量，会造成暖气不热或热的不好；管子太粗，浪费银两，还会造成各组暖气片之间冷热不均，调节困难。总之，对于一定的供暖系统，管道的直径须计算确定。如室内管道采用章鱼式敷管，管径大小的确定可相对简单，与散热器相连的管道直径可统一选用dn20的管子，若散热器与分、集水器的连接长度超过10米，建议加大一号，即选用dn25的管材。环形布置、树枝状布置因不建议采用，且计算复杂，不再详细介绍。

4.2 管材选用

采暖管道十分重要，管道材料又五花八门，选择一种合适的管材确实伤人脑筋。为便于选择现仅对适合章鱼式敷管的管材略做介绍。

管道连接最好少留接头，尤其是埋地敷设的隐蔽管道，为此建议大家使用盘管。材料有紫铜盘管和铝塑复合盘管等。紫铜盘管耐蚀性耐压性能优异，但价格昂贵，且紫铜管较软，施工时一定要注意保护，以免损伤盘管留下隐患。紫铜管的使用寿命远高于建筑物使用年限，常用于高级建筑物的冷热水系统。铝塑复合管有很多种类，常用的有以下几种：

A.铝管搭接焊铝塑复合管；

B.铝管对接焊铝塑复合管；

C.内层熔接型铝塑复合管；

D.外层熔接型铝塑复合管；

E.无规共聚聚丙烯铝塑复合管。

关于无规共聚聚丙烯铝塑复合管的分类和选型非常复杂，安装时采用热熔连接，接头较多，不建议使用，不再介绍，有兴趣的可参看CJ/T210—2005标准。

4.3 管道的施工

埋地管道施工时应按以下要求进行：

（1）管子敷设时可与土建配合施工，管槽预留，贴地砖前下管，墙面管槽深度应为保温管外径的1.5倍，以免墙体开裂。

（2）管子安装前应检查、检验，看是否符合设计或合同约定的要求，如管径、牌号等。

（3）管子必须设固定管卡，间距不易大于1.5m。

（4）管子埋设必须弯曲时，弯曲半经不得小于管外径的6倍。

（5）管道必须保温，建议使用成型的橡塑保温管材。

（6）管道敷设完毕应冲洗管道，肉眼观察无杂质混浊现象为止。

冲洗结束后进行水压试验，试验压力为1.5倍工作压力，但不低于0.6MPa试验。试验压力不是越高越好，否则就成了破坏性试验。水压试验的时间是2小时内压降不低于0.05MPa，且不渗不漏为合格。管道隐蔽时（贴地砖、粉墙等工序）管道内应在保持一定的压力下进行，以保护管道（尤其是紫铜管），管道可按试验压力进行保压。

5 结语

由于家庭采暖是一个较为复杂的热水供应系统，尤其是独立的家用小锅炉采暖是集燃烧、换热、控制于一体，因此住户在产品的选择、施工和使用过程中要严格按照规范和要求进行，在满足个性化需求的同时要和设计、施工、维护人员充分沟通，认真了解并掌握设施设备的性能和使用要求，确保有一个节能高效的采暖系统，只有这样也才能有一个安全舒适的室内居住环境。

【参考文献】

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[责任编辑：王楠]