工程實例
鄭州市地處中原，地勢比較平坦，本文就以壹個由二十棟十層高的高層組成的住宅群為例，假設該高層地下壹層為儲藏室，地上壹層至十層均為住宅，來簡要說明高層住宅建築的供暖方式選用及室內、室外采暖設計。
壹、高層建築供暖方式選用
我國住宅建築供熱采暖多采用熱電聯產或區域鍋爐房為熱源的集中供熱采暖方式。因為集中供熱能夠提供穩定、可靠的高品位熱源，而且能節約能源，減少城市汙染，具有顯著的經濟效益和社會效益。其中區域鍋爐供暖方式安全、清潔、方便，且采暖時間可由小區業主協調決定，然而缺點是費用比城市集中供熱方式略微有些高，此外管理不當還會引起汙染問題 ，所以基於城市環保發展戰略需求，近年來，隨著能源構成情況的變化，住宅建築供熱采暖系統也朝多元化方向發展，大力發展熱電聯產集中供熱分戶計量方式，成為已我國二十壹世紀建築采暖方式的首選，有關規定說明：“只要有可能接入熱電聯產集中供熱網的，堅決不采用其它方式供暖”。
對於高層住宅建築而言，采用市政集中熱力網熱電聯產的方式供暖即安全又清潔又方便。熱電聯產是利用燃料的高品位熱能發電後，將其低品位熱能進行綜合利用的供熱技術。通過相關計算表明，此種供熱效率約為中小型鍋爐房供熱效率的2倍，產熱量造成的空氣汙染也遠小於中小型鍋爐房。 但也存在壹定缺點，長久以來我們地處北方的建築大都采用集中供暖方式，也多以居室采暖面積而定。此種計量收費方式給供暖收費帶來很大麻煩，也就是說用戶居住或不居住，都得交采暖費，導致30～40％的熱量浪費。其次，長距離輸送，管網初投資高，維護、管理費用也高。然而隨著問題的發現，解決的辦法也隨之出現，按照前蘇聯的大規模實驗結果，將此種供熱末端增加調節手段，並采用按熱量計量收費後,可節省熱量30％以上，避免了以上諸多不便，所以集中供暖分戶計量的采暖方式被廣為應用，成為是我國非常提倡的壹種供暖方式。尤其對高層住宅建築區域，熱電聯產集中供熱，分戶計量更應是以後采暖方式的重點發展方向。
二、高層住宅室內采暖設計
2．1熱負荷設計
采取分戶熱計量設計的高層住宅室內各房間采暖熱負荷設計計算包括圍護結構耗熱量、冷風滲透耗熱量和外門開啟沖入冷風耗熱量。圍護結構耗熱量：由基本耗熱量和附加耗熱量兩部分組成，其中基本熱耗量由公式q1=afk(tn-twn)計算得出；附加耗熱量包括朝向附加、風力附加、高度附加，各項附加應按其占基本耗熱量的百分比來確定。冷風滲透耗熱量：指由門窗縫隙滲入室內的冷空氣耗熱量，由公式q2=0.28cpρwnlln(tn-twn)計算所得。外門開啟沖入冷風耗熱量由q3 = qj?βkq.公式計算得到。
熱負荷計算過程中需要註意的是：①由上述第壹點可知此高層選用了分戶計量，用戶可以根據不同使用時間來調節自己室內的溫度，而分戶計量在戶內系統中采用了溫控閥，為滿足熱計量後溫度調節的需要，住宅室內設計溫度，應按相應的設計標準提高2°c，作為設計時溫度計算參數，而不加到總熱負荷中。②計算住宅圍護結構耗熱量時應註意：外墻傳熱系數應采用考慮熱橋作用後的平均傳熱系數；輕質墻體應結合供熱制度進行修正；當房間地面沿外墻有供熱管道地溝時，該房間可不計算地面耗熱量；地下室若不采暖頂板必須采取保溫措施，並計算其溫差傳熱量。③相鄰房間溫差大於或等於5℃時，應註意計算通過隔墻或樓板的傳熱量。因為此住宅采用了分戶計量和分室控溫，假若鄰室無人居住或間歇性采暖，由樓板或隔墻形成的傳熱量會加大負荷，所以計算時應按常規計算的熱負荷再乘以壹個適當的系數來考慮該部分傳熱問題。④對於高層、超高層建築而言，由於建築物高度增加，要考慮熱壓和風壓的綜合作用，室外風速隨建築高度的增加而加大，因為對流換熱與室外風速有關，風速愈大，傳熱愈快，所以風速對耗熱量的影響有時不容忽視，必須通過計算確定。
2．2室內各房間散熱器片數確定
散熱器片數的確定，首先假設修正系數β1為1，要先確定散熱面積，由公式f=qβ1β2β3/k(tpj-tn)計算得出散熱面積，再根據每片散熱器的散熱面積f，求出散熱器的片數，再乘以修正系數β1，即得到室內各房間散熱器的片數。
2．3水力計算設計
通常高層建築物的熱水采暖系統采用分區供給，但當高度不超過50m時，可不用采取豎向分區。此高層十層未超過50米，戶內采暖系統采用下供下回水平雙管同程式系統，故水力計算與常規計算方法壹樣，唯壹不同的是多了熱量表和溫控閥的阻力，其立管所帶的並聯環路由傳統的壹組散熱器變成了壹個單獨的戶內采暖系統。
設計計算時需要註意的是：①本系統采用雙管系統，各層的支管在戶內是同程式，但雙立管所帶的各並聯環路是異程式。先選擇最不利環路，確定其管徑、壓力損失。再用同樣的方法依次計算各並聯環路的管徑、壓力損失，求出各並聯環路的壓力損失不平衡率，雙管同程式允許差值15%，雙管異程式允許差值25%。②管材選用：雙立管位於管道井內，采用熱鍍鋅鋼管，絲扣連接；戶內埋於墊層內的采用pb管，外徑不大於de25，因地勢平坦無坡度敷設，流速不得小於0.25m/s，埋在墊層內的塑料管不得有接頭。③熱表設置：各居民用戶設置戶用熱表，水過濾器等，采用壹戶壹表。每戶的戶用入口設泄水裝置，泄水管引至下壹層管井內，還要將戶內水平管道泄空，以便裝修或維修方便。④埋地熱管道穿衛生間時，通常要采用不穿防水層的做法，即采暖幹管不進入衛生間，接散熱器的支管埋入衛生間側墻（非承重墻），並上翻至防水卷邊上部（壹般為30cm）進入衛生間，壹進入衛生間就接散熱器（散熱器要高於地面30cm），保證不影響高點放氣。
三、室外采暖設計
該高層住宅群采取環保節能措施，室外采暖設計包括：住宅群總熱、確定循環水泵流量和揚程、補水泵的流量和揚程、室外管材選用等。該住宅群總熱負荷為居住區綜合采暖熱指標乘以總建築面積得到。循環水泵流量、揚程的確定：根據流量計算公式g=0.86q/△t，得出流量值，隨後通過水力計算，得出室外管網與末端用戶的阻力之和，即為揚程的米數。補水泵的流量、揚程計算：壹般來說，補水量按循環水量的5%選取，其揚程由公式h=hb+hs-h計算得出。室外采暖管材選用：通常采外采暖管dn200及以下選用無縫鋼管，大於dn200選用電焊縫螺旋鋼管，不管選用何種管材均采用聚氨酯保溫，外用高密度聚乙烯保護外殼。
綜上即是作者結合實際經驗，得出的以單元式住宅為主、采用熱電聯產集中供暖方式，按分戶計量的高層建築室內、室外采暖設計計算。當然，在實際設計中結合高層建築本身的特點，綜合分析各方面因素，選擇最優采暖方式，最大程度滿足居民舒適性生活的需求，才是建築采暖設計的上上策。
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