第一节
供热节能设计

一、锅炉房

（一）供热规划

随着我国城市建设的不断发展和人民生活的提高，锅炉供暖的范围日益扩大。为达到合理发展的目的，锅炉供暖规划宜与城市建设的总体规划同步进行，通过分区合理规划，逐步实现联片供暖，减少分散的小型供暖锅炉房，并且为大部分居住建筑将来和城市供热管网相连接创造条件。

（二）连续供暖运行制度

住宅区以及其他居住建筑的供暖锅炉房应采取连续供暖运行制度。居住建筑属全天24h使用性质，要求全天的室内温度保持在舒适范围内，但夜间允许室温适当下降。

连续供暖的锅炉可避免或减少频繁的压火和挑火，以及由此引起的锅炉运行效率的降低和燃煤的浪费。

按连续供暖设计的室内供暖系统，其散热器的散热面积不考虑间歇因素的影响，管道流量亦相应减少，因而节约初投资和运行费。

在小区中采用连续供暖运行制度可以避免远端建筑（和远端房间）的暖气“迟到现象”，保持远近建筑（和房间）受益时间的均衡。

（三）锅炉选型与台数

锅炉的选型应与当地长期供应的煤种相匹配。选用锅炉的额定效率不应低于表5-1-1中规定的数值。锅炉效率= 。

根据供暖总热负荷选用新建锅炉房的锅炉台数，建议采用2～3台。如采用1台，偶有故障就会造成全部停止供暖，以致有冻坏管道设备之虞；而且在初寒期及末寒期，锅炉负荷率可能低于50%而造成锅炉运行效率的降低。如采用台数偏多、容量较小的锅炉，则存在小容量锅炉一般额定效率较低的缺点。

从我国的经济条件出发，一般供暖锅炉房不宜设置备用锅炉。供暖锅炉仅在冬季使用，在其他季节可以进行检修工作。此外，仅严寒期需要满负荷运行，而在初寒期和末寒期仅需部分锅炉投入运行，因此亦有进行部分检修的余地。

（四）鼓风机和引风机

为燃料在炉内正常燃烧所配用的鼓风机和引风机应与锅炉容量以及除尘器类型等相匹配。当风机的风量或风压过大时，都会在增加电耗的同时造成炉膛温度的降低、排烟热损失的上升、炉渣含碳量超标等不利后果。鼓风机和引风机的风量、风压及功率不宜超过表5-1-2所列数值。

（五）循环水泵

1.单位电耗。热水供暖系统循环水泵的单位电耗按下式计算：

式中 DGR ——设计条件下输送单位热量的电耗，无因次；

∑Q——全日供热量（kW·h）；

ε——全日理论水泵耗电量（kW·h）；

τ——全日水泵运行时数，连续运行时τ=24；

N——水泵铭牌总轴功率（kW）；

q——供暖热指标（kW/m ² ）；

A——系统的供暖面积（m ² ）。

计算所得单位电耗DGR数值不应超过表5-1-3所列按不同室外管网主干线供回水管总长度∑L规定的最大值。

2.台数与容量。根据某既定供暖系统的流量—阻力特性曲线，n台相同型号离心水泵并联运行状态下的总流量，小于相同型号单台离心水泵运行状态下的流量的n倍。从充分发挥每台循环水泵的出力的观点出发，其设计台数一般以2台（1用1备）为宜。

初寒期及末寒期间的供暖热负荷远低于严寒期间的供暖热负荷，所需循环流量相应减少。为便于进行量调节起见，推荐采用大、小循环水泵相结合的配备方案，即在选用1台严寒期运行的大泵（流量为G）的同时，另配备1台初寒期及末寒期运行的小泵（流量为0.75G）。以大泵的扬程为H，则小泵的扬程为0.56H。以大泵的轴功率为N，则小泵的轴功率为0.42N，即可以节约58%的电耗。

在分期建成的住宅小区中，其供暖锅炉房的热负荷亦分期增加，直至设计满负荷。为节约电耗起见，宜尽量避免“大马拉小车”。经过经济比较，可以考虑在热负荷较小期间选用较小的循环水泵，尔后更换为大泵的方案。

（六）补给水

锅炉的初次充水及日后的补给水应经过合格的软化处理，以保证锅炉和供暖系统的水质。在可能条件下，宜设置锅炉给水的除氧设备。

为减少住宅建筑小区中的丢水，建议改变建筑物高点集气罐的手动放风方式，推广采用合格的自动排气阀。在自动排气阀的上游管道上，宜设置关闭阀和y形过滤器以减少排气阀故障并方便检修。

（七）计量与监测仪表

为使供暖锅炉房的运行管理走向科学化，设计中应考虑锅炉房装设必要的计量与监测仪表。

主要计量仪表有：

1.总耗水量的水表。

2.补给水量的水表。

3.动力电表。

4.照明电表。

5.锅炉房总输出的热量计或流量计。

6.供回水温度自动记录仪（成都自动化仪表厂：WTQ —410压力式温度计）。

7.中型以上锅炉建议设置燃煤量的计量仪。

中型以上锅炉建议设置以下参数的监测仪表：

1.炉膛温度。

2.炉膛压力。

3.排烟温度。

4.烟气成分。

5.空气过剩系数。

6.排烟量。

锅炉房及供暖系统见图5-1-1。

二、室外供暖管网

（一）管网设计的水力平衡

室外供暖管网中通过各建筑的并联环路之间的水力平衡是整个供暖系统达到节能的必要条件，因为当不利建筑环路的流量偏低时，其室内平均温度亦必然低于其他建筑；为使不利建筑达到起码的舒适温度而提高整个管网的运行水温，则其他建筑的平均室温往往超过设计温度，从而造成热能的浪费。

为使室外供暖管网中通过各建筑的并联环路达到水力平衡，其主要手段是在各环路的建筑入口处设置手动（或自动）调节装置或孔板调压装置，以消除环路余压。一般关闭阀（如闸阀、截止阀、球阀等）之所以不宜作为调压之用，是因为其“流量—开启度”特性曲线呈非线性关系。为便于进行手动调节流量的阀门应具有接近线性关系的“流量—开启度”特性曲线。

可以作为手动调节装置使用的产品有手动调节阀及平衡阀。平衡阀除具有调压的功能外，还可用来测定通过的流量。

采用孔板调压装置时，调压孔板用不锈钢板制作，其孔径计算公式如下：

式中d——孔径（mm）；

G——采暖入口流量（m ³ /h）；

H——采暖入口要求消除压力（kg/cm ² ）。

在调压孔板前的管道上应注意设置除污器，以免堵塞。

（二）住宅区内公共建筑的管网连接

住宅、托幼等居住建筑属全天24h内都要求维持一定舒适温度的建筑，夜间允许室温适当下降，但不得超过一定幅度。此类建筑应采用连续供暖。

住宅区内的公共建筑，如中小学、商店、办公楼等，在一天中的使用时间都大大低于24h。除了在使用时间需要保持舒适温度以外，其他时间内并无温度要求，只要在使用时间之前把室温提高到正常温度即可。这类建筑采用间歇供暖是经济合理的，因为间歇供暖的日平均室内温度低于连续供暖的日平均室内温度。从供暖热损失与室内外平均温差成正比关系的角度来分析，是可以节能的。

在连续供暖的住宅区内如何使其中的公共建筑实行间歇供暖是值得研究的课题。如图51-2所示的室外管网连接方式是一个有效的解决方案。

由图5-1-2可见，住宅建筑和公共建筑共用室外供暖的供水干管，而回水干管则分别设置，均接回到锅炉房内的集水器。在日常的运行中，通过定时启闭公共建筑回水干管连接集水器处的关闭阀A，就可以方便地实现公共建筑的间歇供暖，从而节约其建筑耗热量。

（三）管网冲洗

室外供暖管网在施工完毕、交付使用之前，应按中华人民共和国国家标准《采暖与卫生工程施工及验收规范》GBJ 242 —82中有关工程验收的规定进行通水冲洗，并作通水冲洗记录。管网冲洗工作对于避免管网施工过程中进入的泥砂杂物造成管道的局部堵塞现象十分必要，建设单位、设计单位、特别是施工单位应予高度重视。

在室外供暖管网进行通水冲洗的基础上，在管网接入每幢建筑物的供水管上设置除污器，有助于避免污物被带入室内供暖系统，对于保证供暖效果有利，值得推荐。

（四）管网保温

室外供暖管网的保温是供暖工程中十分重要的组成部分。供暖的供回水干管从锅炉房通往各供暖建筑的室外管道，通常埋设于通行式、半通行式或不通行管沟内，也有直接埋设于土层内或露明于室外空气中等做法。这部分管道的散热纯属热量的丢失，从而增加了锅炉的供暖负荷。为节能起见，应使室外供暖管网的输送效率达到90%以上。输送效率= 。供暖管道的保温厚度应按国家标准《设备及管道保温设计导则》中经济厚度的计算公式确定。安装在管沟内的供暖管或直埋于土层内的供暖管，其保温厚度应不小于表5-1-4规定的数值。

直埋型管道保温做法具有节省粘土砖（指管沟用砖）的优点，值得推荐。

三、室内供暖系统

（一）热负荷计算

如前所述，住宅区锅炉房的供暖运行制度确定为连续供暖，有利于提高锅炉的全日平均运行效率。与此同时，在住宅等居住建筑的室内供暖系统的设计方面，从热损失计算开始即应按连续供暖考虑，而不考虑任何间歇因素的影响。不仅室内供暖系统的散热器及管道等部分的初投资有所节约，而且锅炉房的运行水温可以提高到更接近于设计水温（由同一锅炉房供暖的各幢居住建筑的热损失计算方法理所当然是应该一致的。在原有住宅小区中新建楼幢时应予注意）。

（二）干管分环布置

在建筑物的主要朝向为南北向时，室内供暖系统中较经常出现的失调现象是南向与北向房间的温度差别。南向房间因受太阳直射的影响，晴天通过南向外窗单层玻璃进入室内的辐射热量可观，据实测约达1.5～2.3kW·h/m ² ·d，通过南向外墙的平均传热量比相同面积的北向外墙的平均传热量约少30%左右。在我国的东北、西北及华北供暖地区供暖季中，晴天所占天数比例较大。根据上述自然条件，在设计中除采用朝向修正率的方法使南向和北向的计算热负荷的比例较为符合实际外，在室内干管的布置方面，将南北向分开环路并设置调节阀门也有利于进行调节，以减少南向与北向房间的室温失调现象。目前采用手动阀门，今后有条件时亦有可能改用自动控制阀门，根据南、北向有代表性房间的温度差进行自动调节。

（三）室内系统设计的水力平衡

如同室外供暖管网的水力平衡是距锅炉房远与近的各幢建筑达到室内平均温度基本平衡的必要条件一样，室内供暖系统中通过各散热器的并联环路之间的水力平衡是各供暖房间达到室温基本平衡的必要条件。任何不利环路的流量偏低时，其室内温度的偏低现象要求提高管网的运行水温，从而往往造成其他环路的室温超过设计温度和形成热能的浪费。

为使室内供暖系统中通过各并联环路达到水力平衡。其主要手段是在干管、主管和支管的管径计算中进行较详细的阻力计算，而不是依靠阀门的手动调节来达到水力平衡。在一幢中型的建筑物内，其室内供暖系统往往有几十个并联环路，用手动调节众多阀门以取得系统的水力平衡是极为困难和不现实的。

（四）管道冲洗

室内供暖系统在施工完毕、交付使用之前应和室外管网一样，遵照国家标准《采暖与卫生工程施工及验收规范》（GBJ242—82）中有关工程验收的规定进行通水冲洗，并作通水冲洗记录。室内供暖系统的管径比室外管网的管径小，因而形成局部堵塞的可能性更大。按照水流方向，供水管中的污物逐渐被冲入管径渐次缩小的下游管道，所以比回水管更为不利。

在室内供暖系统中的如下不利部位，宜设置不小于Dg20的排污闸阀，以便于排除污物：

（1）当系统为下行式时，在供、回水导管的末端；

（2）当系统为上行式时，在总立管上升弯头部位。

此外，设计中宜配合施工为系统冲洗的给排水创造条件。

（五）温控阀

供暖建筑中实际温度完全符合设计温度是十分困难的。室外气象条件（日照、风力、风向）的变化、热损失计算或水力平衡计算中的种种偏差，不可避免地会造成室内实际温度和设计温度之间或多或少的差别。西欧国家普遍采用在散热器的供水支管上设置温控阀（或在回水支管上设置回水温度限制器）的办法，避免各项因素可能引起的室温偏高（或回水温度偏高）的现象，无疑起到良好的弥补作用，有助于节约能源，值得我国供暖工作者借鉴。

在温控阀的生产质量可靠、生产厂有保修服务的前提下，而且工程造价允许，设计中采用温控阀宜注意下列问题：

1.系统布置——温控阀适用双管热水采暖系统。目前安装温控阀的系统或目前尚无条件而今后准备增设温控阀的系统宜按双管系统布置管道。

2.防堵塞——温控阀的通水阀孔断面狭小，系统水流中的污物极易在此处形成堵塞。为此，温控阀宜在室内管道通水冲洗之后安装。此外，宜在系统入口干管和立管的适当部位考虑设置过滤装置。

不少人士认为，温控阀的推广使用将是我国今后十年以内达到第二阶段建筑节能目标的重要手段之一。从这一观点出发，目前一般工程（包括多层、高层）的供暖系统设计宜以双管系统为主，以便于在条件具备时在散热器支管上增设温控阀。

供暖节能设计登记表见表5-1-5。