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提要自2000年建設(shè)部76號(hào)令''''民用建筑節(jié)能管理規(guī)定''''（下稱(chēng)76號(hào)令）公布后，住宅采暖形式發(fā)生了很大變化，雖然已有相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程出臺(tái)，使采暖設(shè)計(jì)有了依據(jù)，但在設(shè)計(jì)中仍有許多問(wèn)題需要探索?，F(xiàn)就戶(hù)內(nèi)供暖形式選擇、塑料類(lèi)管材選用和采暖供、回水溫度的選擇等總是進(jìn)行了分析。通過(guò)工程實(shí)例，對(duì)選用不同水溫時(shí)，對(duì)散熱器散熱量和造價(jià)的影響做了比較。

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建設(shè)部76號(hào)令和北京市''''新建集中供暖住宅分戶(hù)熱計(jì)量設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程''''（下稱(chēng)技術(shù)規(guī)程）公布執(zhí)行后，住宅供暖設(shè)計(jì)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段，延用多年的上行下給單管順序式采暖系統(tǒng)，由于不能滿(mǎn)足分室控制和按戶(hù)計(jì)量的要求而退出了歷史舞臺(tái)。

一、住宅采暖設(shè)計(jì)中可供選擇的戶(hù)內(nèi)系統(tǒng)形式

76號(hào)令和''''技術(shù)規(guī)程''''實(shí)施后，住宅采暖出現(xiàn)了多元化的系統(tǒng)形式，但仍以采用散熱器供暖方式為多數(shù)。在''''技術(shù)規(guī)程''''中規(guī)定當(dāng)采用散熱器供暖方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑平面和層高、裝飾標(biāo)準(zhǔn)和使用要求、管材和施工技術(shù)條件等因素，選擇采用以下戶(hù)內(nèi)供暖管道布置方式：

1．布置在本層頂板下，采用上分雙管式系統(tǒng)。

2．布置在本層地面上或鑲嵌在踢腳板內(nèi)，采用下分雙管式或水平串聯(lián)單管跨越式系統(tǒng)。

3．布置在本層地在下的墊層內(nèi)，采用下分雙管式、水平串聯(lián)單管跨越式或放射雙管式系統(tǒng)。

第一種形式是最簡(jiǎn)便的方式，除管道入戶(hù)前安裝入戶(hù)裝置外，戶(hù)內(nèi)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的上分雙管系統(tǒng)區(qū)別不大，采暖管可使用金屬鍍鋅鋼管，可按要求設(shè)置管道坡度。但由于采暖水平管及立管暴露在室內(nèi)，影響美觀，常在方案比較時(shí)被淘汰。

第二種形式，采暖管設(shè)在地面上明裝，也不被接受。鑲嵌在踢腳板內(nèi)雖可被接受，但在實(shí)施時(shí)由于受房型限制，管道過(guò)門(mén)難處理，因而此方案也很少被采用。

第三種形式，采暖管設(shè)在地面下墊層內(nèi)，房間內(nèi)只見(jiàn)散熱器及其支管，現(xiàn)已被多數(shù)建設(shè)單位接受。一般是在結(jié)構(gòu)板上做50～60毫米墊層，并為此將房間層高提高100毫米。由于管道在墊層內(nèi)埋設(shè)，在管材選用、供水溫度確定等方面與傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)有較大差別?，F(xiàn)就設(shè)計(jì)中遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行分析。

二、管材選用

''''技術(shù)規(guī)程''''規(guī)定，戶(hù)內(nèi)供暖埋設(shè)在墊層內(nèi)的管道，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工作壓力、水質(zhì)要求、材料供應(yīng)條件、施工技術(shù)條件和投資等因素選用。可供選用的管材有四種：交聯(lián)鋁塑復(fù)合（XPAP）管；聚丁烯（PB）管；交聯(lián)聚乙烯（PE-X）管和無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）管。''''技術(shù)規(guī)程''''還規(guī)定，對(duì)散熱器供暖系統(tǒng)，塑料類(lèi)管材使用條件分級(jí)，應(yīng)不低于五級(jí)。此時(shí)管道壽命為：在20℃狀態(tài)，使用50年。但是當(dāng)壓力、溫度升高后，上述管材壽命都有不同程度的衰減，因而在選擇管材時(shí)，必須根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)下的溫度、壓力計(jì)算出管道的最小壁厚，確定適合的管材。

根據(jù)''''低溫?zé)崴匕遢椛涔┡夹g(shù)規(guī)程''''，管材環(huán)應(yīng)力和隨壓力之間關(guān)系如下式：

σ/P=（D-e）/2e=S(1)

式中：σ--環(huán)應(yīng)力（MPa）；

P--管內(nèi)應(yīng)力（MPa）；

D--管外徑（mm）；

E--管壁厚（mm）；

S--管材環(huán)應(yīng)力與承壓的比值。

在不同工作壓力狀態(tài)下，按（1）式可計(jì)算出S值并選出管道最小壁厚。見(jiàn)表1～3：

P=0.8MPa時(shí)，各種管材的S值及壁厚（mm）表1

管材σ(MPa)σ/P=S壁厚（mm）

D16D20D25

XPAP管PE-X管3.244.051.82.32.8

PB管1.315.391.51.92.3

PP-R管1.902.383.34.15.1

P=0.6MPa時(shí)，各種管材的S值及壁厚（mm）表2

管材σ(MPa)σ/P=S壁厚（mm）

D16D20D25

XPAP管PE-X管3.245.401.51.92.3

PB管1.317.181.31.51.9

PP-R管1.903.172.22.83.5

P=0.4MPa時(shí)，各種管材的S值及壁厚（mm）表3

管材σ(MPa)σ/P=S壁厚（mm）

D16D20D25

XPAP管PE-X管3.248.101.31.51.9

PB管1.314.3110.781.31.3

PP-R管1.904.752.22.83.5

廠家生產(chǎn)的管材一般外徑×壁厚為：D16×2、D20×2、D25×2.5。由上表可比較出，在相同壓力下，PP-R管管壁最厚，PB管管壁最薄。PP-R管即使在P=0.40MPa狀態(tài)，D20管壁厚也需2.88mm，由于不好彎曲，施工困難，工程中不宜采用。PB管上由于環(huán)應(yīng)力高，性能最好，可按標(biāo)準(zhǔn)厚度選用。XPAP及PE-X管在P=0.80MPa時(shí)，管壁超出標(biāo)準(zhǔn)厚度，選用時(shí)應(yīng)認(rèn)真核對(duì)，否則會(huì)減少使用壽命。當(dāng)P=0.60MPa以下時(shí)，可按標(biāo)準(zhǔn)厚度選用。

三、供、回水溫度選用

1．采暖系統(tǒng)供、回水溫度

在傳統(tǒng)的采暖系統(tǒng)中，使用金屬管材，供、回水溫度95～70℃。對(duì)于埋在墊層內(nèi)的塑料類(lèi)管材，在設(shè)計(jì)中使用條件選用五級(jí)時(shí)，其含義為：在50年總使用周期中，正常操作溫度在20℃時(shí)共歷時(shí)14年；60℃時(shí)共歷時(shí)25年；80℃時(shí)共歷時(shí)10年；90℃時(shí)共歷時(shí)1年；100℃意外運(yùn)行條件不超過(guò)100小時(shí)。由此可見(jiàn)，不宜使用95～70℃水溫。如果使用，只能認(rèn)為系統(tǒng)在運(yùn)行中，水溫達(dá)到95℃時(shí)間很少，有些勉強(qiáng)。這上種設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)瑾，也降低了管材使用壽命。由于目前各種規(guī)程、規(guī)范沒(méi)有對(duì)水溫做出規(guī)定，在設(shè)計(jì)中就出現(xiàn)多種選擇95～70℃，85～60℃，80～60、甚至70～50℃也有使用。

2．供、回水溫度對(duì)散熱器散熱量的影響

以鑄鐵四柱760型散熱器為例，其傳熱系數(shù)K和每片散熱器散熱量q的計(jì)算式為：

K=2.503Δt0.293q=f·k·ΔtΔt=(t1+t2)/2-tn

式中：f--每片散熱器散熱面積f=0.235m2

t1--供水溫度（℃）

t2--回水溫度（℃）

tn--室內(nèi)溫度（℃），取tn=18℃

水溫變化后散熱器散熱量變化表4

供、回水溫度（℃）Δt（℃）K（W/m2·K）q(W/片)

95～7064.58.49128.0

85～6054.58.07103.0

80～6052.57.9797.4

70～5042.07.4873.8

由表4比較得出，當(dāng)水溫85～60℃時(shí)，散熱器散熱量為95～70℃時(shí)80%；當(dāng)水溫98～70℃時(shí)，散熱器散熱量為95～70℃時(shí)76%，當(dāng)水溫70～50℃時(shí)，散熱器散熱量為95～70℃時(shí)57%

3．以具體工程為例，比較不同供、回水溫度對(duì)散熱器片數(shù)及造價(jià)的影響

北京市郊區(qū)某九層住宅樓，建筑面積11286m2，采暖熱負(fù)荷583360W，采暖熱指標(biāo)51.7W/m2。按''''技術(shù)規(guī)程''''規(guī)定，計(jì)算戶(hù)間傳熱負(fù)荷后，每戶(hù)平均增加熱負(fù)荷35%。設(shè)計(jì)中選用鑄鐵四柱760內(nèi)腔無(wú)砂型散熱器，供熱管設(shè)在地面下墊層內(nèi)，下分雙管采暖系統(tǒng)。

不同水溫所需散熱器片數(shù)和造價(jià)比較表5

供、回水溫度

（℃）散熱器散熱量

（W/片）需散熱器

（片）散熱器單價(jià)

（片）總價(jià)

（萬(wàn)元）造價(jià)比較

95～70128615322.013.541

85～60103764622.016.821.24

80～6097.4808622.017.791.31

70～5073.81067122.023.481.73

根據(jù)表5數(shù)據(jù)，當(dāng)水溫為70～50℃時(shí)，散熱器的投資比90～70℃時(shí)增加73%，凈增投資9.94萬(wàn)元。另外，散熱器過(guò)多，占用較多建筑面積，設(shè)計(jì)中很難布置。95～70℃雖然是最經(jīng)濟(jì)的，但其運(yùn)行溫度與塑料類(lèi)管材使用條件不匹配。選用85～60℃和80～60℃雖然也增加24%和31%的投資，但考慮塑料管的使用壽命，還是比較恰當(dāng)?shù)摹?/p>

四、管道與散熱器連接形式的比較

對(duì)布置在本層地面下墊層內(nèi)的管道與散熱器的連接。北京市試用圖''''新建集中供暖住宅分戶(hù)熱計(jì)量設(shè)計(jì)和施工試用圖集''''中給出了雙管系統(tǒng)、水平串聯(lián)單管跨越式系統(tǒng)和放射雙管系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)做法。

1．水平串聯(lián)單管跨越式系統(tǒng)安裝后比較簡(jiǎn)潔，管道不需另件連接，安裝恒溫三通閥或三通調(diào)節(jié)閥后有分室調(diào)節(jié)功能。但有計(jì)算繁瑣、系統(tǒng)末端水溫較低，散熱器片數(shù)較多的問(wèn)題。

2．雙管系統(tǒng)采用XPAP管和PE-X管時(shí)，在墊層內(nèi)不能有管件接頭，需將管道翻至地面上做接頭，要求散熱器有一定高度，安裝后效果不好。但在安裝恒溫二通閥或手動(dòng)調(diào)節(jié)閥后，有較好的分室調(diào)節(jié)功能。

3．放射雙管系統(tǒng)和單管系統(tǒng)一樣，連接不需管件，安裝后效果較好。由于裝有分、集水器，散熱器支管加溫控閥或手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，使系統(tǒng)具有集中調(diào)節(jié)和分室調(diào)節(jié)功能。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是當(dāng)戶(hù)內(nèi)房間較多時(shí)墊層內(nèi)管道太多，會(huì)使地面溫度升高，另外室內(nèi)裝修時(shí)有扎壞管道的可能。解決的辦法是在管道外加保護(hù)套管，防止地面溫升，并在施工結(jié)束時(shí)應(yīng)有竣工圖備案，使裝修時(shí)能避開(kāi)管道位置。放射雙管式和水平串聯(lián)單管跨越式系統(tǒng)相結(jié)合，例如把熱負(fù)荷小的房間與其相鄰的房間串聯(lián)在一起，有助于這兩種形式揚(yáng)長(zhǎng)避短，是可行的方案。石景山楊莊某小區(qū)住宅樓采用了這種形式，已投入運(yùn)行，取得滿(mǎn)意效果。

五．結(jié)論

1．戶(hù)內(nèi)供暖管布置在本層頂板正氣雙管系統(tǒng)最簡(jiǎn)單，施工、檢修方便。

這種系統(tǒng)因管道外露不被各方看好，但目前對(duì)埋地塑料管在供暖系統(tǒng)中的使用壽命還有待證實(shí)。使用50只是理論推算的結(jié)果，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有使用50年的工程實(shí)例。至于管道外露，完全可以在裝修中解決?，F(xiàn)在住宅層高已提高了100毫米，水平管只需局部吊頂住戶(hù)在房間高度上可得到實(shí)惠。

2．塑料類(lèi)管材更適合用于低溫水地板輻射采暖系統(tǒng)

如選用供暖管埋于墊層方案，宜首選地板輻射采暖系統(tǒng)，因其供水溫度不超過(guò)60℃，運(yùn)行溫度與管道特性匹配。輻射采暖還可降低熱負(fù)荷，節(jié)約能源，又利于樓層間隔音，使住宅更舒適，提高了住宅檔次。

3．PP-R管只適用于溫度、壓力較低的采暖系統(tǒng)

四種塑料管中PB管性能最好，PP-R管性能最差。PB管還有再生性，但價(jià)格高，是XPAP管價(jià)格的1.5～1.8倍，選用時(shí)應(yīng)做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。XPAP、PE-X管在P=0.8Mpa時(shí)應(yīng)加厚管壁，更適合在P=0.6Mpa以下?tīng)顟B(tài)使用。

4．供暖管埋在墊層內(nèi)的散熱器系統(tǒng)，放射雙管式與水平串聯(lián)單管跨越式相結(jié)合的系統(tǒng)更適用。

參考文獻(xiàn)：

1．北京市標(biāo)準(zhǔn)''''新建集中供暖住宅分戶(hù)熱計(jì)量設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程''''（DBJ01-605-2000）

2．北京市標(biāo)準(zhǔn)''''低溫?zé)崴匚鲚椛涔┡瘧?yīng)用技術(shù)規(guī)程''''（DBJ01-49-2000）