高层住宅采暖系统设计与探讨

高层住宅采暖系统设计与探讨

摘要：由于高层住宅受到使用者及管理者方面的一些局限,所以在高层住宅采暖系统的设计中，仍然以采暖为主,用户自行安装分散式空调机为辅，本文将要对高层住宅的采暖设计进行简要介绍。

关键词：高层住宅；采暖系统；设计

随着社会经济的快速发展，城市建设与用地矛盾日益突出，高层、超高层建筑日益增多，高层写字楼，高层住宅楼一幢幢拔地而起。如何更好地进行高层住宅的采暖系统设计，解决高层住宅的采暖问题，对于广大建设者和设计人员提出了新的课题。本文简要介绍了高层住宅在采暖设计方面的特点，以及存在的一些问题。

高层住宅的采暖设计与低层住宅的设计有许多共同点,只是由于楼层高度的差异而存在不同点,主要表现在两个方面：负荷计算、系统选择。

一、负荷计算

1. 1围护结构的传热系数

围护结构主要满足两个要求，一是冬季保温要求,二是夏季防热要求,其设计应该要按照《民用建筑节能设计标准》中的采暖居住建筑部分来执行。高层建筑为减小荷载,其围护结构常为轻质结构加内(外)保温。为了保证围护结构的传热阻在任何情况下不小于按冬季保温要求确定的最小热阻值,必须反复校验保温材料的厚度,直到R>Rmin[1]。其作用一是防止外围护结构内表面结露或内部受潮,提高建筑物的耐久性;二是使外围护结构内表面温度能满足人的卫生标准要求;三是为了节约供暖建筑的能源。

1. 2外窗传热系数

因室外风速随高度增大而增大,从而使围护结构外表面对流换热系数随楼层增高而变化。对居住建筑而言,由于其使用者有一部分是老、弱及儿童,对环境的保暖性要求较高,因此需要考虑到这部分热负荷。引入系数Ud,得到考虑了外表面对流换热系数增大后的外窗计算用传热系数KJ. d=K(1+Ud)[2]。

1. 3冷风渗透耗热量的计算

低层建筑的冷风渗透耗热量,主要考虑风压,即根据冬季室外平均风速确定冷风渗入量,而不考虑热压作用。高层建筑由于高度的增加,室内外温差所形成的热

压不容忽视。因此高层建筑的冷风渗透耗热量需考虑风压和热压的综合影响。

二、系统选择

采暖系统的选择是设计中至关重要的一环。依《采暖通风设计规范》高层建筑的采暖系统设计应符合下列规定：一、建筑物高度超过50m 时，宜竖向分区供热；二、一个垂直单管系统所供层数，不宜大于12 层。另外，高层建筑热水采暖系统的静水压力较大，因此，它与室外热网连接时，应根据散热器的承压能力，外网的压力状况等决定系统形式[3]。

在当前的高层建筑中,多采用承压能力较高的散热器(如钢制散热器,加稀土的铸铁散热器),为了简化供暖系统,降低造价,施工与管理方便,系统尽量不分区。主要考虑避免立管过粗和垂直方向的失调问题。目前有以下几种方案可供选择。

(1)垂直单管系统。上部设跨跃管(或三通调节阀)。这种系统与多层建筑的垂直单管系统没有区别,但最多不能超过12层。

(2)奇偶分层式系统。这种系统是垂直单管系统的变异,其原则是同一房间奇数层连接一立管,偶数层连接一立管,中间不设干管,但立管增多1倍,管材耗量增加,也不便于建筑装修,影响美观。

(3)单双管混合式系统。这种系统的做法是将散热器沿垂直方向分成若干组,每组2～3层左右。在每一组内为双管系统,组与组之间为单管系统,这样做既能避免层数过多时,双管系统的严重竖向失调现象,又能避免单管系统散热器立、支管过粗的缺点,其散热器还能进行局部调节,适用于大于12层又不便于分区的建筑。

(4)垂直方向分区,高低区均有独立的供回水系统,但各区的供回水管均与外网直接连接。这种系统最好设竖井,供回水总立管设于竖井中。中间要设设备层,以免检修管道时频繁入户。

(5)水平式系统。这种系统既适用于高层建筑,又适用于多层建筑,是目前提倡的一种有利于节能的系统。对住宅来说,每个供热单元设一组供回水立管,每户的室内管路单独引出,入口设热量计量装置和锁闭阀门,作为计量收费的依据和供热管理的手段。室内不设立管,各组散热器串联连接(或带跨跃管),散热器上设温控阀,用户可根据室温自行调控,是一种节能的重要手段。但水平串联的散热器组数不宜过多,以免末端的水温低而使散热器片数过多,管道的胀缩问题处理不好形成漏水。这种系统管路简单,节省管材,无穿过楼板的立管,施工方便。

除此之外，还有三种采暖系统也是非常好的选择。

(1)外网系统选择

①对于旧区改造工程，由于原外网系统为原单一压力供热，新建高层住宅只能采用这一系统压力，对于超过压力部分，采取竖向分区，在单体住宅楼内设

采暖增压设备对高区进行供热。②对于新建区域锅炉房，可设高压、低压两套外网系统，锅炉房内设高压循环泵，低压循环泵。室内高区系统接入外网高压系统，低区接入外网低压系统。这种系统形式供热效果稳定。竖向分区垂直不调问题出现较少，但工程投资较大。③区域锅炉房内采用高温供水，设一套循环泵，而在小区内或单幢建筑内设换热站，在换热站内分高压，低压两套系统，分别对高区、低区供热。这一系统形式减少了外网投资，但增加了换热站投资，也增加了运行管理人员及费用。高低区垂直失调问题出现较少[4]。④新建住宅小区锅炉房，为减少外网及换热站投资，外网只建一套低压系统管线，锅炉房设一组循环泵，在单体建筑内设采暖增压设备为高区供热，低区由外网供热。这一系统特点是投资较少，运行管理人员少，但容易出现高、低区垂直不调问题。现在大部分业主考虑占地和初投资问题，而采用这一系统形式。垂直不调问题则需在设计上采取措施加以解决。

(2)室内采暖系统选择

在当前的高层建筑中采用承压能力较高的散热器（如钢制散热器）另稀土的铸散热器。随着地辐射采暖的流行，高层住宅地热管的采用也大量增加。目前常用以下两种方案。

①垂直单管系统。上部设跨跃管（或三通调节阀）。这种系统与多层建筑的垂直单管系统没有区别，但最多不能超过12层。②垂直双管并联系统。垂直方向分区，高低区均有独立的供回水系统，但各区的供回水管均与外网直接连接[5]。这种系统最好设竖井，供回水总立管设于竖井中。中间要设设备层，以免检修管道时频繁入户。

(3)采暖失调问题

①水平失调。为减少水平失调问题的发生，在室内外系统均须采用同程设计。在实际工程设计中，有的设计者往往考虑了外网的同程设计，而忽略了单体室内系统的同程设计，在供热热源能力不是很充分的情况下，更应在室内系统设计时采用同程系统设计。这样可减少此单元热而另一单元不热问题的发生，减少室内系统水平失调。②垂直失调。垂直失调更容易出现在采用单一压力外网、高层建筑内设置采暖增压设备的采暖系统上。因此，在采用这一系统时，应采取相应以下措施：a、注意与外网的连接形式。b、选用质量可靠，运行稳定的采暖增压设备。c、要保证外网压力的稳定。

三、结语

采暖系统设计与其他工程设计一样，都需要选择正确的方案，并有相应的计算过程和数据。高层住宅采暖设计还需要根据热源情况，外网形式，投资和实际效果综合考虑，并结合以往运行中的问题优化设计，才能取得理想的采暖效果和稳定运行的采暖系统。

高层住宅由于户数多,卫生设备多,电器设施多,因此采暖设计中要特别注意