我国北方企业冬季供暖合理方案探讨

卓鹏

摘  要：我国北方地区中小型企业冬季取暖，多采用空调制热取暖方式，能耗高，用电成本大，且取暖效果较差，急需一种安全、结构简单、投资小、易操作的集中供暖采暖方案，本文提出采用共燃燃烧技术的燃烧炉为中小企业办公楼、宿舍楼、浴室提供热源的采暖方式。供暖循环方式选用常压热水锅炉加循环泵和回水启闭阀组合，安全可靠，检修方便快捷。

关键词：共燃技术  循环水量  常压热水锅炉  办公室供暖系统  供暖原理

中图分类号：F293                              文献标识码：A                    文章編号：1674-098X（2020）12（b）-0092-03

Abstract： Small and medium-sized enterprises in northern China often use air-conditioning heating in winter， which has high energy consumption， high electricity cost and poor heating effect. Therefore， a safe， simple structure， small investment and easy operation central heating heating scheme is urgently needed. In this paper， a combustion furnace with CO combustion technology is proposed to provide heat source for office building， dormitory building and bathroom of small and medium-sized enterprises Methods. The heating circulation mode adopts the combination of atmospheric pressure hot water boiler， circulating pump and return water opening and closing valve， which is safe and reliable， and convenient for maintenance.

Key Words： CO combustion technology; Circulating water volume; Atmospheric hot water boiler; Office heating system; Heating principle

我国北方地区范围较大，一般指的是秦岭-淮河以北的地区，包括黑龙江、吉林、辽宁、河北、北京市、天津市、安徽、山东、江苏淮北地区、陕西、甘肃、宁夏、新疆等省（市区）。在这些地区，冬季气温较低，为了顺利过冬，北方地区居民小区采用集中供暖的方式。北方地区多数中小型企业办公室冬季采暖，大多依靠空调制热来取暖。

空调取暖存在一些弊端，比如：（1）耗能较高，空调制热效率相较于空调制冷效率低很多，因此采用空调制热能耗方面不经济。（2）用电成本较高，企业用电费用一般比家庭用电费用高出50%左右，采用电取暖的方式不合理。（3）取暖效果差，相较于传统集中供暖方式，空调制热效果差，在-15℃度以下时，室外机结霜严重，严重影响制热。换句话说，当室外温度越冷、湿度越大时，空调制热效果越差，而此时恰恰是人们最需要暖风的时候，因此空调制热在北方不能被大量采用。

为了解决以上问题，本文提出了一种北方企业冬季取暖的合理方案进行探讨。方案采用共燃燃烧技术的燃烧炉，为中小企业办公楼、宿舍楼、浴室提供热源的采暖方式。采用共燃技术燃煤锅炉，燃烧充分，一氧化碳、VOCs等有机污染物排放，可以达到大气本底水平，完全可以实现清洁燃烧。

本文以一家技术类中型企业为例，对该企业利用共燃技术燃煤锅炉，冬季集中供暖方案进行详细探讨。

1  基本情况介绍

企业人数200人左右，其中80人左右在办公室工作，办公室20间，企业宿舍15间，一间浴室。供暖区域办公楼三层，宿舍楼两层，浴室在宿舍楼一层。

办公室取暖面积总和618m2，宿舍楼取暖面积265m2。供暖使用时间为，白天办公室供暖，晚上宿舍楼供暖，浴室24h供暖。

2  供暖方案设计

2.1 锅炉选用

常用锅炉可分为常压热水锅炉和承压热水锅炉，两者的区别是，常压热水锅炉是锅炉的顶部与大气相通，不承受供热系统的水压力，不论任何情况下，在锅炉水位线处表压力都为零。而承压热水锅炉由密闭的水冷壁和管道组成，随着水温提高，锅炉内压强升高，属于压力锅炉。在此方案中，一般企业供暖应该优选，安全、结构简单、投资小、易操作的常压热水锅炉。

2.2 暖气片选用

市场上暖气片从材料上可分为钢制系列、钢铝复合、铜铝复合、铝制系列、铸铁系列。从耐用性、防腐性、美观、性价比等方面，本方案优选钢铝复合暖气片。

2.3 供暖原理

该企业共燃技术常压热水锅炉供暖系统，包括办公楼区域，宿舍楼区域，水泵、回水启闭阀系统，浴室区域。具体原理见图1，具体运行方式为。

（1）白天办公楼供暖时，水泵2运行时，向办公楼供暖，此时水泵1停止，水泵3停止。

（2）宿舍楼供暖时，水泵2停止，水泵1工作，目的是防止办公楼管道因夜晚气温低，导致办公楼供暖管道结冰，造成漏水事故。水泵3运行，向宿舍供暖。

（3）浴室供暖时，根据具体使用时间，浴室可以分时运行，也可24h运行。浴室使用时应提前3～4h启动水泵4，给浴室水箱加热。

2.4 供暖参数、设备型号选用

以宿舍楼供暖系统为例，计算具体供暖参数。

（1）取暖面积。

一楼：5间3.05m×4.5m，单间面积13.7m2;2间6.36m×4.5m，单间面积28.6m2;

二楼：6间3.05m×4.5m，单间面积13.7m2;2间6.36m×4.5m，单间面积28.6m2;

总取暖面积：265m2。

（2）熱量参数计算。

①供暖量。根据经验我国北方地区一般性楼房，楼房首层、顶层或单层平房单位面积供热量：80～105W/m2。我们取值为100W/m2计算，总供暖量：Q=100×265=26.5kW

②燃煤量。炉子燃煤量：mL=3600×Q/（n×c×M）=6.5kg/h，其中：n为锅炉热效率，取70%，C为水的比热容，取4186J/kcal，M为使用煤的低位发热值，取5000kcal/kg。设计煤种为硬质煤。最大燃煤量m2=1.5*mL=9.75kg/h（为了需要供暖时，使暖气片尽快升温）

③循环水量。设计采暖炉炉子出水温度80℃，回水温度60℃

循环水量S=3600Q/（C*（t1-t2））=3600×26500/（4186×（80-60））=1.2t/h

（3）材料选择。

①循环泵。采用暖气屏蔽循环泵，流量4m3/h;扬程15m;功率0.32kW;②管路材料。主干管DN32镀锌管，支管DN20镀锌管;③暖气片。影响暖气片传热系数的最主要因素是热媒平均温度与室内空气温度的温差△T，而暖气片的材质、几何尺寸、结构形式、表面喷涂、热媒温度、流量、室内空气温度、安装方式、片数等条件也会影响传热系数的大小。

本方案，采用性价比较高的钢铝复合80/80，中心距600mm;每柱标准散热量为146W/柱（△t=64.5℃）。（这里的（△t=64.5℃），是指散热器性能检测标准工况下：热媒进口温度95℃，出口温度70℃，空气基准温度18℃，）

本方案中，设定房屋供暖温度为18℃～20℃。当室温18℃，暖气片进水80℃，出水60℃时，△t=52℃;每柱实际散热量h1=146×52/64.5=117.7W，房间需要柱数b1=13.7×100/117.7=11.9柱，实际每间暖气片：14柱/间。

（4）办公室取暖系统参数、材料选用。

以宿舍楼相同的计算方法，计算办公室取暖系统参数：

需要燃煤量为：13.9kg/h;循环水量为3.17t/h;暖气片33片，共702柱。

考虑沿程阻力，循环泵选用：热水循环泵50～160A，流量11t/h，扬程28m，功率2.2kw。

防止管道结冰，内循环水泵选用：暖气屏蔽循环泵，流量4m3/h，扬程15m，功率0.32kW。

（5）浴室水泵选用。

由于浴室到锅炉距离较短，无需考虑沿程阻力问题，选择水泵为暖气屏蔽循环泵，流量4m3/h，扬程15m，功率0.32kW。

2.5 供暖各系统搭建

整个供暖系统分为以下几部分。

（1）水泵、回水启闭阀水路系统。

水泵与回水启闭阀系统是整个供暖系统的核心组成部分，它关系到整个系统能否正常持续工作。图2为具体系统布置图。当水泵运行时，水泵压力通过先导管到达回水启闭阀，将启闭阀打开，正常回水;当水泵关闭时，水泵压力消失，回水启闭阀关闭和进水管止回阀关闭，避免办公室供暖系统存水回流至锅炉，保持锅炉表压力为零。

（2）办公室供暖部分。

办公室供暖系统，重点是排气阀位置的设定，一般放置在每一层的最高点，便于排气，避免暖气片内存有空气 ，减少人工排气操作，具体如图3。办公室供暖在夜晚处于停止状态，为避免夜晚办公室内供暖管道结冰，需在停止供暖后，开启内循环水泵。

（3）宿舍供暖部分。

宿舍供暖系统，主要考虑补水水箱和锅炉顶部大气排空管位置的优化设置，如图4所示，将大气排空管出口设置到补水水箱上方，如果锅炉水泵异常停止工作，锅炉沸腾后可将蒸汽排入补水水箱，确保锅炉运行安全。

（4）浴室部分。

浴室系统主要考虑加热水箱水容量，确保能满足30人左右的洗浴用水;其次是水箱加热方式的选择。本方案水箱容积为1.2t左右，加热温度设定在60℃;加热方式为热水管加翅片。

参考文献

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