关于散热器热水采暖系统热媒设计温度的商榷

PAGEPAGE4刊于《暖通空调调》2006年11期关于散热器热水水水采暖系系统热热媒设计计温度度的商榷榷北京市建筑设计计计研究院张锡虎提要《居住住住建筑节节能设设计标准准》（征征求意见见稿）中中关于散散热器器热水采采暖系系统热媒媒设计计温度的的规定定，涉及到到采采暖系统统设计计的基本本参数数，也涉涉及到到对塑料料类管管道耐热热特性性的认识识和理理解，本文文针针对这些些规定定，提出了了若若干需要要进一一步商榷榷的问问题，以以供讨讨论。关键词散热器热热热水采暖暖系统统热媒设计计温温度商榷国家标准《居住住住建筑节节能设设计标准准》正正在编制制过程程中，其“征求意见见稿”的5.3..66条提出：：采用用散热器器的集集中采暖暖系统统的供水水温度度，应符符合以以下规定定：1严寒地区采采用用金属管道道道输送热热水时时，t≤95℃；供回水水温温差△t≥25℃；2严寒/寒冷冷地区采用铝铝铝塑（PE-X或PE-RRT）复合管管输输送热水水时，t≤90℃；供回水水温差△t≥25℃；3严寒/寒冷冷地区采用热热热塑性塑料料管管输送热热水时时，t≤80℃；供回水水温温差△t≥20℃；4寒冷地区采采用用金属管材材材输送热热水时时，t≤90℃；供回水水温温差△t≥25℃；5夏热冬冷地地区区，t≤80℃；供回水水温温差△t≥20℃。对于上述规定，该该征求意见稿稿的“条文说明”作如下解释释：“对于不同气气候和不同材材料管道，提提出不同的设设计供水温度度。对于以热热水锅炉作为为直接供暖的的热源设备来来说，降低供供水温度对于于降低锅炉排排烟温度、提提高传热温差差具有较好的的影响，使得得锅炉的热效效率得以提高高。采用换热热器作为采暖暖热源时，降降低换热器二二次水供水温温度可以在保保证同样的换换热量情况下下减少换热面面积，节省投投资。由于目目前的一些建建筑存在大流流量、小温差差运行的情况况，因此本标标准规定采暖暖工会水温差差不应小于20℃。在有可能能的条件下，设设计时应尽量量提高设计温温差。”上述规定涉及到到到采暖系系统设设计的基基本参参数，也也涉及及到对塑塑料类类管道耐耐热特特性的认认识和和理解，存存在在以下需需要商商榷的问问题：：1对建筑节能能的的综合影响响响程度有有待进进一步论论证散热器热水采暖暖暖系统热热媒设设计温度度，应应根据热热舒适适度要求求、系系统运行行的安安全性和和经济济性等原原则确确定。供供水温温度不超超过95℃，可确保保热热媒在常常压条条件下不不发生生汽化；；适当当降低热热媒温温度，则则有利利于提高高舒适适度，但但要相相应增加加散热热器数量量。长长期以来来，一一般采用用供水水温度95℃、供回水水温温差25℃。例如，作作作为散热热器“标准工况”的64.5℃，就是水水温95/770℃的平均值值与与室温18℃的传热温温差差。许多多采暖暖系统的的设计计计算资资料，也也按此条条件编编制。当当然，热热媒设计计温度度也要符符合热热源条件件和考考虑其它它因素素。例如如：以以较低温温度的的一次热热媒进进行换热热所得得的二次次热媒媒，或采采用户户式燃气气热水水采暖炉炉受产产品性能能限制制，或采采用塑塑料类管管材为为延长其其使用用寿命，也也有有采用85/660℃作为设计计参参数的。“征求意见稿”对对散热器热热热水采暖暖系统统热媒设设计温温度和供供回水水温差的的规定定，与传传统的的设计参参数相相比，降降低了了除严寒寒地区区以外的的广大大采暖地地区（尤尤其是夏夏热冬冬冷地区区）、特特别是降降低了了采用塑塑料类类管材系系统的的热媒设设计温温度，无无疑将将增加散散热器器数量，也也将将因供回回水温温差减小小而增增加循环环水泵泵动力消消耗。热媒设计温度，只只是实际运行行过程中对应应于最不利室室外气象条件件的一个状态态点，在全采采暖期内，需需要随室外气气象条件变化化进行热媒温温度的质调节节。例如：按按照热媒温度度95/70℃（或85/60℃）设计的系系统，真正需需要供水温度度达到95℃（或85℃）的时间，从从理论上讲是是十分短暂的的，在实际运运行过程中，则则几乎从未发发生过。因此此，增加散热热器数量和循循环水泵动力力消耗等对节节能的负面影影响，能否可可以从条文说说明提出的“降低供水温温度……使得锅炉的的热效率得以以提高”中得到补偿偿？而采用换换热器作为采采暖热源时，“降低换热器二次水供水温度可以……减少换热面积”与增加散热器两者之间孰轻孰重？都有待进一步论证。2应该正视当前前前过多降低低散散热器采采暖热热媒设计计参数数的普遍遍倾向向重新确定散热器器器热水采采暖系系统的热热媒设设计温度度，应应该正视视采暖暖系统设设计的的现状。多多年年以来，一一直直存在着着不适适当地过过多降降低散热热器采采暖热媒媒设计计参数的的倾向向。上世纪纪八八十年代代，北北京地区区就曾曾进行过过实态态调查测测定，结结果表明明：多多数由城城市热热网或小小区集集中锅炉炉房供供暖的住住宅，即即使设计计水温温为95/770℃，当达到到设设计室外外温度度时，运运行平平均水温温一般般也只要70℃左右,即可保证证设设计室内内温度度。其他他采暖暖地区的的实际际运行情情况也也基本如如此。为何实际运行水水水温远低低于热热媒没计计温度度时，也也可达达到设计计室温温？主要要是由由于实际际配置置的散热热面积积（包括括散热热器和室室内不不保温的的管道道），均均不同同程度地地偏大大于理论论所需需散热面面积。根根据理论论推导导和实际际工程程运行验验证，对对于设计计水温温95/770℃的系统，当当当散热面面积偏偏大10％时，运运行行水温约约可为为90/665℃；当偏大20％时，运运行行水温约约可为为85/660℃；当偏大30％时，运运行行水温约约可为为82.5/57..55℃；当偏大40％时，运运行行水温约约可为为80/55℃。由于必必要要的安全全裕量量和设计计保守守等各种种因素素，一般般系统统的散热热面积积均会偏偏大30％以上。[[11]近年以来的情况况况有过之之而无无不及，原原因因是常将将热源源实际运运行热热媒参数数作为为设计条条件。例例如：接接受设设计任务务去调调查现状状时，会会告诉你你供水水温度只只有70℃。如不加加深深入分析析，就就直接采采用这这样的低低温参参数进行行设计计计算，散散热热器数量量又增增加了很很多，实实际运行行水温温又可以以进一一步降低低，以以致陷入入了恶恶性循环环的怪怪圈。这这种恶恶性循环环更加加剧了系系统的的失调度度。“征求意见稿”对对散热器热热热水采暖暖系统统热媒设设计温温度和供供回水水温差的的规定定，会更更加剧剧这种倾倾向。3关于塑料类类管管材对输送送送介质温温度的的适应性性塑料类管材的应应应用历史史，比比起金属属管来来要短得得多，因因而，存存在对对塑料类类管材材特性认识识的的较多误区区。例例如：200004年以建设设部部名义发发布的的《推广应用用和和限制禁禁止使使用技术术》218号公告中中，有有两项涉涉及塑塑料类管管材，即即：第89项“建筑生活活热热水塑料料管道道系统”和92项“建筑地面面辐辐射采暖暖塑料料管道系系统”。其中有“设计温度度不不得高于70℃”的说法，由由由于“公告”涉及的以以上上两个场场合（生生活热水水和地地面辐射射采暖暖）的热热媒温温度根本本不会会高于70℃，因此与与相相关标准准并无无矛盾。有有些些地方的的建设设工程质质量监监督部门门，则则居然以以此为为依据，扩扩大大到认为为散热热器采暖暖系统统使用塑塑料类类管材，也也应应“设计温度度不不得高于70℃”。为了澄澄清清这种模模糊认认识，配配合正正确贯彻218号公告，由由由中国建建筑标标准设计计研究究院主持持编制制的《全国民用用建建筑工程程设计计技术措措施——建筑产品品选选用技术·专集》[2]，在TC10011-1005页中，对对此此已做了了详细细说明。塑料类管材与金金金属管材材特性性的一个个显著著区别，是是输输送介质质的温温度对金金属管管材使用用寿命命影响甚甚微，而而决定塑塑料类类管材使使用寿寿命的主主要因因素，则则是输输送介质质温度度的“综合热作作用”。无疑，降降降低输送送介质质温度，对对延延长塑料料类管管材使用用寿命命有利。但但是是，应该该有一一个合理理的“度”。在此，使用了“综合热作作用”、而不是是使使用单一一作用用温度的的概念念，是因因为在在采暖系系统中中，塑料料类管管材在总总设计计使用周周期内内，并非非始终终处在同同一温温度作用用条件件下,必然存在在不不同温度度的时时间分布布。例例如:在非供暖暖期期内的热热作用用温度会会近似似于室温,即使在供供暖暖期内，也也会会因进行行质调调节而受受不同同温度的的热作作用。因因此,不能用一一个个单一温温度值值直接作作为设设计选用用的依依据，需需要先先按不同同使用用条件的的温度度作用频频率，确确定使用用条件件分级。按按照照国际标标准ISO//1105008::19995推荐的方方法,对总设计计使使用周期期为50年,根据奥、德德德、法地地区典典型使用用条件件,统一划分分的的使用条条件分分级,如表1[2]]。:表1欧洲对热热塑性性塑料管管的使用条条件件分级使用条件等级设计温度最高设计温度故障温度℃时间(a)℃时间(a)℃时间(h)16049801951002704980195100330402025.5504.56510042040602.52025702.51001005206080142510901100100使用条件分级体体体现了“综合热作作用”（即“设计温度度”和“最高设计计温温度”作用周期期的的总和）的的概概念。上表表中中的使用用条件件等级5级，就是是针针对散热热器采采暖系统统的。其“使用条件”是：在总总寿命期中中，60℃热作用25年，80℃热作用10年，20℃热作用14年，90℃热作用1年，各种种不同温度度热作用周周期的总和和是50年。而且且，还允许许100℃的“故障温度”热作用不不超过100小时。可可以看出，欧欧洲这些地地区典型使使用条件的的特点是采采暖期很长长、热媒温温度较低。总总设计使用用周期的50年中，只只有14年（即28﹪、平均每每年3.4个月）是是非采暖期期。上述分分级应用于于我国大多多数采暖地地区，是比比较安全的的。当然，应应该根据当当地的采暖暖周期特点点，合理地地加以引用用，最好能能够逐步编编制各地区区自己的使使用条件分分级标准。各种热塑性塑料料料类管材材满足足总设计使使用用周期为50年的设计计许许用应力力，如如表2[3]]。表2热塑性塑塑塑料管的设设计计许用应应力使用条件分级124520℃/50年年PB管5.735.045.464.3110.92PE-X管3.853.544.003.247.60PP-R管3.092.133.301.906.93PE-RT管3.062.153.342.027.36表2的数值，说说明明了综合热热热作用越越大，设设计许用用应力力越小，在在强强度计算算时应应该采用用较大大的壁厚厚。只只有当超超过某某种管材材的最最大壁厚厚时，才才排除其其使用用可行性性。另外，国外的设设设计方法法中，不不同温度度之间间可以概概略地地按照“温度每提提高10℃、使用寿寿命命约缩短2.5倍”的关系进进行行换算。例例如如：可以以把80℃热作用10年，换算算为90℃热作用4年，再加加上上原有的90℃热作用1年，即每每年年平均可可以承承受36.5天90℃的热作用用；；可以把60℃热作用25年，换算算为80℃热作用10年，即每每年年平均可可以承承受73天80℃的热作用用。这这说明，如如果果采用85/6600℃作为热媒媒设设计参数数，对对于北京京地区区按照使使用条条件等级5级来选择择塑塑料类管管材的的壁厚，再再考考虑管材材生产产和施工工过程程中可能能产生生的缺陷陷，有有关标准准[44]还规定定了了管材的的最小小壁厚，形形成成了相当当大的的裕量，是是足足够安全全的。确实实并不需要要将热媒温温度再降低低到t≤80℃。4对金属管道道与塑塑料类管管材的不不同规规定实际工工程程中很难难操作作“征求意见稿”对对同一气候候候分区、但但对对金属管道道、铝铝塑复合合管和和热塑性性塑料料管规定定了不不同的热媒媒设设计参数数。但但是，在在实际际工程中中，由由同一个个热源源（锅炉炉房或或换热站站）供供暖的系系统，常常会采用用多种种管材，而而且且一般在在设计计阶段难难以确确定。即即使计计量供暖暖的住住宅分户户系统统地面埋埋设的的管道需需要采采用塑料类类管管材，也也会在在采用铝铝塑复复合管或或采用用热塑性性塑料料管之间间举棋棋不定。那那将将怎样执执行征征求意见见稿中中提出的的规定定呢？无无非是是：①就低不就高高。只只要系统统中有一一部分分采用了了热塑塑性塑料料管，一一律按照“t≤80℃、供回水水温温差△t≥20℃”作为热媒媒设设计参数数，这这对于主主体采采用金属属管道道的系统统，会会造成较较大的的浪费。②按照采用不不同同管材分别别别设置系系统。或或使热源源独立立，或同同一热热源采用用换热热、混水水等方方式提供供不同同的热媒媒参数数。这不不仅使使系统的的配置置复杂化化，增增加建设设费用用，而且且也并并不节能能。因此，这种并不不不够合理理的规规定，在在实际际工程中中也很很难操作作。5结语5-1散热器集集集中采暖暖系统统的设计计供水水温度，涉涉及及到热源源条件件等多种种因素素，对建建筑节节能的综综合影影响程度度的评评估甚为为复杂杂，包涵