对住宅采暖户内系统形式

1、对住宅采暖户内系统形式    提要自2000年建设部76号令'民用建筑节能管理规定'（下称76号令）公布后，住宅采暖形式发生了很大变化，虽然已有相关的设计规范、设计技术规程出台，使采暖设计有了依据，但在设计中仍有许多问题需要探索。现就户内供暖形式选择、塑料类管材选用和采暖供、回水温度的选择等总是进行了分析。通过工程实例，对选用不同水温时，对散热器散热量和造价的影响做了比较。    建设部76号令和北京市'新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程'（下称技术规程）公布执行后，住宅供暖设计

2、进入了一个新的历史阶段，延用多年的上行下给单管顺序式采暖系统，由于不能满足分室控制和按户计量的要求而退出了历史舞台。一、住宅采暖设计中可供选择的户内系统形式76号令和'技术规程'实施后，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

3、跨越式或放射双管式系统。第一种形式是最简便的方式，除管道入户前安装入户装置外，户内系统与传统的上分双管系统区别不大，采暖管可使用金属镀锌钢管，可按要求设置管道坡度。但由于采暖水平管及立管暴露在室内，影响美观，常在方案比较时被淘汰。第二种形式，采暖管设在地面上明装，也不被接受。镶嵌在踢脚板内虽可被接受，但在实施时由于受房型限制，管道过门难处理，因而此方案也很少被采用。第三种形式，采暖管设在地面下垫层内，房间内只见散热器及其支管，现已被多数建设单位接受。一般是在结构板上做5060毫米垫层，并为此将房间层高提高100毫米。由于管道在垫层内埋设，在管材选用、供水温度确定等方面与传统采暖系统有较大差别。

4、现就设计中遇到的一些问题进行分析。二、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。根据'低

5、温热水地板辐射供暖技术规程'，管材环应力和随压力之间关系如下式：/P=（D-e）/2e=S (1) 式中： - 环应力（MPa）；P - 管内应力（MPa）；D - 管外径（mm）；E - 管壁厚（mm）；S-管材环应力与承压的比值。在不同工作压力状态下，按（1）式可计算出S值并选出管道最小壁厚。见表13：P=0.8MPa时，各种管材的S值及壁厚（mm） 表1    管材    (MPa)    /P=S    壁厚（mm）&#

6、160;   D16    D20    D25    XPAP管PE-X管    3.24    4.05    1.8    2.3    2.8    PB管    

7、;1.31    5.39    1.5    1.9    2.3    PP-R管    1.90    2.38    3.3    4.1    5.1 P=0.6MPa时，各种管材的S值及壁

8、厚（mm） 表2    管材    (MPa)    /P=S    壁厚（mm）    D16    D20    D25    XPAP管PE-X管    3.24    5.40 &#

9、160;  1.5    1.9    2.3    PB管    1.31    7.18    1.3    1.5    1.9    PP-R管    1.90 

10、   3.17    2.2    2.8    3.5 P=0.4MPa时，各种管材的S值及壁厚（mm） 表3    管材    (MPa)    /P=S    壁厚（mm）    D16    D20&#

11、160;   D25    XPAP管PE-X管    3.24    8.10    1.3    1.5    1.9    PB管    1.31    4.31   

12、60;10.78    1.3    1.3    PP-R管    1.90    4.75    2.2    2.8    3.5 厂家生产的管材一般外径×壁厚为：D16×2、D20×2、D25×2.5。由上表可比较出，在相同压力下，

13、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。三、供、回水温度选用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9570。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

14、；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9570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。这上种设计不够严瑾，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9570，8560，8060、甚至7050也有使用。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=2.503t0.293 q=f·k·t t=(t1+t2)/2 -tn 式中：f-每片散热器散热面积f=0.235m2t1-供水温度（ ）t2-回水温度（ ）

15、tn-室内温度（ ），取tn =18水温变化后散热器散热量变化 表4    供、回水温度（ ）    t（ ）    K（W/m2·K）    q(W/ 片)    9570    64.5    8.49    128.0    

16、;8560    54.5    8.07    103.0    8060    52.5    7.97    97.4    7050    42.0    7.48  &#

17、160; 73.8 由表4比较得出，当水温8560时，散热器散热量为9570时80%；当水温9870时，散热器散热量为9570时76%，当水温7050时，散热器散热量为9570时57%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北京市郊区某九层住宅楼，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。 不同水温所需散热器片数和造价比较 表5   

18、 供、回水温度（ ）    散热器散热量（W/片）    需散热器（片）    散热器单价（片）    总价（万元）    造价比较    9570    128    6153    22.0   

19、 13.54    1    8560    103    7646    22.0    16.82    1.24    8060    97.4    8086  

20、  22.0    17.79    1.31    7050    73.8    10671    22.0    23.48    1.73 根据表5数据，当水温为7050时，散热器的投资比9070时增加73%，净增投资9.94万元。另外，散热器过多，占

21、用较多建筑面积，设计中很难布置。9570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8560和8060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。四、管道与散热器连接形式的比较对布置在本层地面下垫层内的管道与散热器的连接。北京市试用图'新建集中供暖住宅分户热计量设计和施工试用图集'中给出了双管系统、水平串联单管跨越式系统和放射双管系统的标准做法。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。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。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