燃气采暖热水炉供暖系统节能设计

静jing

燃气采暖热水炉供暖系统节能设计

燃气采暖热水炉作为供暖系统中的热源设备，主要作用是把天然气的能量转换成为热量，通过媒介“水”再把热量传递出去。不同的设计结果、不同的末端配置以及末端材质等都会影响燃气采暖热水炉的换热效率和运行阻力。为使燃气采暖热水炉供暖系统最大化节能，本文提出以下优化思路。

燃气采暖热水炉节能分析

普通大气式燃气采暖热水炉的热效率一般在93%以下，冷凝炉的热效率在107%左右，冷凝效果越好效率越高。但对大气式燃气采暖热水炉而言，热效率并非越高越好，因为热效率若要达到93%以上，就基本需要冷凝：吸收烟气的潜热，而受结构限制，大气式燃气采暖热水炉是不允许有冷凝现象出现的。

因此若要提升燃气采暖热水炉的热效率，可尽量保证充分的换热效果。燃气采暖热水炉内部的循环水流速度不能太慢，否则燃气采暖热水炉会频繁启动，换热效果下降，太快则吸收热量的时间变短，热量达不到设定值就浪费掉。当热输入一定时，采暖系统的供回水温差与流量成反比，供回水温差越小表示流量越大、流速越快。供回水温差可根据需求设定，不过若温差设置过大房屋温度波动就会变大，影响采暖舒适性。在实际应用中，供回水温差取值宜在8K～15K之间。

以供回水温差15K为例，对于额定热输入为24kW的燃气采暖热水炉，其最大负荷和最小负荷时的水流量分别为1376L/h和566L/h，以此为基础进行分析：

1）当燃气采暖热水炉出水温度设定为50℃，如果燃气采暖热水炉水流量小于最小功率流量，燃气采暖热水炉最小火时供回温差将大于15K，此时若出水温度到了55℃（正温差加5℃），燃气采暖热水炉可能熄火。当回水温度低于35℃时，达到点火设定的启停条件，燃气采暖热水炉点火，但由于此时采暖循坏水流量较小，流速较慢，会导致机器刚点着火，出水温度就到达设定温度从而熄火停机，出现频繁启停。

2）根据15/5水泵参数曲线，最小功率时水流量需大于566L/h，相对扬程4.5m。由于15/5水泵的最大扬程为5m，燃气采暖热水炉系统内的阻力约为2m，因此供暖系统水阻力不得大于2m（分水器等连接件须预留部分阻力），如果必须大于2m则需要另做解决方案。

3）为保证节能，燃气采暖热水炉在需要时启动，不需要时则停止工作。可以使用温控器或燃气采暖热水炉定时功能，在房间内无人时停止供暖。

燃气采暖热水炉供暖系统节能设计分析

01

供暖系统设计

设计步骤主要包括热负荷的计算和末端选型。

1）热负荷的计算可以根据供暖面积热指标进行确定，也可以通过计算围护结构散热、冷风入侵热损失等进行计算确定。

2）末端选择根据管间距散热等参数，计算出每平方需要多少米的管材或散热器。地暖盘管的发热量包括散热量和热损失。无论是向上的散热量，还是向下的热损失都是由地暖管道散出的，因此计算向管道输入热量的时候，要计算这两部分。同时还需要进行超温计算，观察地面表面平均温度是否超过规范要求。

02

实例分析

以北京某住宅为例，房间面积为120m2，且未采取节能措施，供暖面积热指标取60W/m2，分别计算供暖热负荷、管长、选定管间距等参数。

1）根据面积热指标法公式计算得出供暖热负荷：

Q=60Wm2×120/1000=7.2kW

2）以供暖面积热指标60W/m2，室内空气温度22℃，平均水温40℃，查表得出管间距250mm可满足需求，此时每平方米需管4m，120m2需用管480m。

3）供暖系统水阻不得大于2m，水流量取平均值1000L/h。通过查阅塑料类管材的水力计算表，假设选用12/16管，分水器选为6路，每路管长80m，水流量1000L/h分6路，每路为166.5L/h，可知12/16管在162L/h时，水流速为0.4m/s，比摩阻为258.2Pa/m。计算出管长为80m时的水阻力为：

252.2×80=20656Pa=2.06m

通过以上计算，可以得出分成6路时，每路80m长时水阻力超过2m，在设计时每路不可能都是80m，会有长有短（最短和最长应在10m之内），所以应分成7路做系统设计。当管路分为7路时，每路长度为68.5m，水流量为143L/h，比摩阻209.44Pa/m，则管长为68.5m时的水阻力为：

209.44×68.5=14346.6Pa=1.4m

由此可以得出设计系统的各个参数及要求，分水器各路长度不得超过80m，在70m～80m之间，为相关系统设计提供充分的依据，使得供暖系统各部件工况都在理想范围。

  总  结  

为使燃气采暖热水炉供暖系统最大化节能，暖通设计人员不仅要考虑到热源节能，同时也需注意末端如何尽可能减少热量损失，要通过合理的计算使得供暖系统各部件工况都在理想范围。本文分析计算了燃气采暖热水炉供暖系统的运行水阻力，并提出了最优化设计思路，大家可进行参考。

内容来源：壁挂炉月刊