簡(jiǎn)要介紹中小型商用燃?xì)忮仩t的采暖系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)要求，包括鍋爐、輔助設(shè)備的選型，以及系統(tǒng)連接方案，建議在水質(zhì)情況不良的地區(qū)，采暖系統(tǒng)應(yīng)盡量采用間接連接方案。

關(guān)鍵詞：燃?xì)馍逃缅仩t輔助設(shè)備采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接連接間接連接

1引言隨著國(guó)家環(huán)保、節(jié)能政策的強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)，作為在建筑供熱方面有顯著節(jié)能效果的冷凝式壁掛爐越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞，而中小型商用冷凝式燃?xì)忮仩t逐步替代中小型燃煤燃油鍋爐，是中小型商業(yè)供暖領(lǐng)域的發(fā)展方向之一。中小型商用燃?xì)忮仩t典型的類型，是以鑄鋁式冷凝熱交換器為基礎(chǔ)開發(fā)的封閉式全預(yù)混燃燒模塊化鍋爐，主要適用于采用獨(dú)立供暖的大面積住宅、別墅、酒店、商務(wù)會(huì)所、醫(yī)院等中小型服務(wù)型和商務(wù)型采暖領(lǐng)域。功率較大的商用鍋爐應(yīng)用于較大面積的供暖場(chǎng)所，與家用鍋爐的應(yīng)用條件有一些明顯的差異，本文簡(jiǎn)要討論中小型商用燃?xì)忮仩t在采暖系統(tǒng)應(yīng)用的主要技術(shù)措施。

2鍋爐選型作為熱源主機(jī)，燃?xì)忮仩t的選型主要依據(jù)為采暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷。采暖系統(tǒng)計(jì)算較為復(fù)雜，而實(shí)際使用情況也是千變?nèi)f化，實(shí)際上難以精確計(jì)算，在民用建筑采暖設(shè)計(jì)方案和初步設(shè)計(jì)階段中，按建筑的使用功能粗略估算采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷是常用的方法。其采暖熱負(fù)荷可按下列方法估算：Q=qfF①式中:Q總熱負(fù)荷，F(xiàn)總建筑面積，qf單位面積熱指標(biāo)，W/Qg的大小可由表1查出。在選型時(shí)，應(yīng)選擇功率Qg須略大于采暖熱負(fù)荷Q的燃?xì)忮仩t。

3輔助設(shè)備選型由于商用燃?xì)忮仩t應(yīng)用條件較為復(fù)雜多樣，所以一般情況下鍋爐內(nèi)未配備循環(huán)泵、膨脹水箱、安全閥以及板式換熱器，需要安裝時(shí)另外配備。這些輔助設(shè)備的選型合理與否，對(duì)系統(tǒng)的造價(jià)以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有重要影響。

3.1循環(huán)泵選型由于系統(tǒng)中管道，設(shè)備等流動(dòng)過(guò)程中對(duì)水產(chǎn)生阻力，為克服這些阻力，則必須配備合適的循環(huán)泵。循環(huán)泵是驅(qū)動(dòng)熱水在采暖系統(tǒng)中流動(dòng)的設(shè)備，在完成采暖系統(tǒng)水力計(jì)算后，可進(jìn)行循環(huán)泵的計(jì)算和選擇。

1)流量循環(huán)水系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)流量G，可按下式計(jì)算：

②式中：Q管段的熱負(fù)荷，tg系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，℃th系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，℃。循環(huán)泵的流量，即系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，并考慮一定的附加值。③式中：循環(huán)泵流量，m3/G系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，m3/h。

2)揚(yáng)程循環(huán)泵的揚(yáng)程應(yīng)不小于采暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)流量下，熱源、最不利循環(huán)管路、末端設(shè)備的總阻力之和，并考慮一定的附加值。④式中：循環(huán)泵揚(yáng)程，H系統(tǒng)總阻力，m。循環(huán)泵是在閉合的環(huán)路中工作，它所需的揚(yáng)程，僅取決于閉合環(huán)路的總壓力降，而與建筑物高度和地形無(wú)關(guān)。

3.2膨脹水箱閉式膨脹水箱的選型主要是確定膨脹水箱的容積。膨脹水箱的容積與以下參數(shù)有關(guān)：系統(tǒng)容水量、系統(tǒng)運(yùn)行溫度、系統(tǒng)安全法整定壓力(最高工作壓力)、膨脹水箱的預(yù)充氣壓力。膨脹水箱的容積Vexp可用下式計(jì)算：⑤式中：V系統(tǒng)總?cè)萘?，u1系統(tǒng)最高工作溫度時(shí)水的容重，l/u2系統(tǒng)最低工作溫度時(shí)水的容重，l/Pp膨脹水箱預(yù)充氣壓力(絕對(duì)壓力)，Pmax系統(tǒng)安全閥整定壓力(絕對(duì)壓力)，MPa。

3.3安全閥安全閥在管路中，當(dāng)介質(zhì)工作壓力超過(guò)規(guī)定數(shù)值時(shí)，閥門便自動(dòng)開啟，排放出多余介質(zhì)而當(dāng)工作壓力恢復(fù)到規(guī)定值時(shí)，又自動(dòng)關(guān)閉。安全閥的開啟壓力按表2規(guī)定進(jìn)行整定表2安全閥開啟壓力整定值

3.4換熱器選型市場(chǎng)上普遍使用的有管殼式換熱器和板式換熱器，在實(shí)際設(shè)計(jì)選型中，需要考慮的是在盡可能小的換熱面積下，有盡可能大的換熱量，以及較低的設(shè)備造價(jià)及施工費(fèi)另外，在操作運(yùn)行及維護(hù)清洗較方便也是換熱器的設(shè)計(jì)選型需要考慮的問(wèn)題。管殼式換熱器是由殼體、傳熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。

進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過(guò)管束，增強(qiáng)流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，傳熱分系數(shù)大正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過(guò)半片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液液、液汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應(yīng)用廣泛、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在相同壓力降條件下，板式換熱器傳熱系數(shù)比管式換熱器高3～5倍，熱回收率可高達(dá)90%以上實(shí)現(xiàn)同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5～1/管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右采用相同材料，在相同換熱面積下，板式換熱器價(jià)格比管殼式約低40%～60%板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，并可大批生產(chǎn)，管殼式換熱器一般采用手工制作。對(duì)于中小型商用燃?xì)忮仩t的應(yīng)用，建議選擇板式換熱器。在系統(tǒng)中通常用板式換熱器來(lái)制備生活熱水，或?qū)⑾到y(tǒng)分割成一次與二次水系統(tǒng)。在選型時(shí)需進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)給定熱負(fù)荷、給定溫度、給定允許壓力降，計(jì)算出最優(yōu)參數(shù)，選擇最合適的板式換熱器型號(hào)。由于計(jì)算的復(fù)雜性，建議由生產(chǎn)廠家提供快速選型表格，便于快速選型。

4系統(tǒng)接連方案在采暖系統(tǒng)中，商用燃?xì)忮仩t作為熱源與采暖系統(tǒng)的配置需在進(jìn)行正確合適地配置輔助設(shè)備后可分為直接連接和間接連接兩種配置方案。

4.1直接連接直接連接是指商用燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的熱水通過(guò)簡(jiǎn)便的管網(wǎng)直接供給用戶，在用戶與鍋爐之間形成閉路循環(huán)，從商用燃?xì)忮仩t出來(lái)的供暖循環(huán)水直接供給采暖系統(tǒng)中的散熱設(shè)備(如散熱器、地板采暖加熱盤管)向室內(nèi)傳遞熱量。商用燃?xì)忮仩t與采暖系統(tǒng)的直接連接配置中,循環(huán)水與商用燃?xì)忮仩t中的鑄鋁式換熱器是直接接觸的。水質(zhì)對(duì)于鍋爐的安全運(yùn)行和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響重大。由于目前在鍋爐應(yīng)用領(lǐng)域，只有少數(shù)的鍋爐在運(yùn)行中用到進(jìn)行過(guò)水處理后達(dá)到鍋爐運(yùn)行水質(zhì)要求的循環(huán)水。我國(guó)水質(zhì)情況從北到南，水質(zhì)是從硬到軟。北方的水質(zhì)較硬，鈣鎂離子及水垢含量多，在南方比北方的水相對(duì)要軟，但是雜質(zhì)比較多。當(dāng)水加熱時(shí)，水中的鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)、鐵(Fe2+)等與水中的碳酸根(CO32-)、硅酸根(SiO32-)、氫氧根(OH-)等迅速結(jié)合，使之產(chǎn)生碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)等水垢，并牢牢地附著在換熱器及管道等設(shè)備的內(nèi)壁。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示：在鍋爐定期檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)垢達(dá)到1mm～2mm的比比皆是，嚴(yán)重的甚至達(dá)到了5mm以上。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)只有鋼材的幾十分之一，當(dāng)受熱面結(jié)垢后會(huì)使傳熱熱阻增大，鍋爐受熱面的傳熱性能變差，燃?xì)馊紵笏懦龅臒崃坎荒苡行У貍鬟f給鍋爐內(nèi)的循環(huán)水中。為了保持提供足夠的熱量，則必須提高鍋爐出力，提高火側(cè)的溫度，但結(jié)果則會(huì)導(dǎo)致大量的熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度升高，排煙熱損失增加，鍋爐的熱效率降低。主換熱器在火焰的高溫下也容易損壞，從而縮短鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。由于鍋爐的工作壓力不同，水垢的類型及厚度不同，所浪費(fèi)的燃?xì)饬恳膊煌８鶕?jù)大量的試驗(yàn)和計(jì)算，基本得出水垢的厚度和損耗燃?xì)庥腥缦卤壤寒?dāng)水垢厚度為1mm時(shí)，浪費(fèi)燃?xì)?%～5%厚度為3mm時(shí)，浪費(fèi)燃?xì)?%～10%。較差的水質(zhì)不僅會(huì)使鍋爐造成結(jié)垢降低效率甚至引起爆炸，對(duì)采暖管網(wǎng)和散熱設(shè)備的損害也是非常大的。隨著附著在換熱器內(nèi)壁上的水垢不斷加厚，換熱器管徑便會(huì)越來(lái)越細(xì)，水流不暢，還會(huì)增加循環(huán)泵的負(fù)擔(dān)。由于采用直接連接，與鍋爐連接的管網(wǎng)較長(zhǎng)，這就會(huì)使得空氣中的氧氣、污物通過(guò)各管段及設(shè)備的連接處滲入到系統(tǒng)循環(huán)水中的機(jī)會(huì)增大。溶解有氧和污物的循環(huán)水通過(guò)管網(wǎng)輸送，進(jìn)入到燃?xì)忮仩t中，這樣導(dǎo)致鍋爐內(nèi)換熱器的被腐蝕和污物淤積，直接影響鍋爐使用性能、造成鍋爐故障及縮短鍋爐使用壽命。

4.2間接連接間接連接是指商用燃?xì)忮仩t與輸配管網(wǎng)之間通過(guò)換熱器(如板式換熱器、盤管式換熱器)傳遞熱量，水系統(tǒng)分為一次水循環(huán)回路(初級(jí)，鍋爐與換熱器之間)和二次水循環(huán)回路(次級(jí)，換熱器與用戶之間)，通過(guò)一次循環(huán)回路加熱二次循環(huán)回路，由二次循環(huán)回路供給散熱設(shè)備向室內(nèi)傳遞熱量。直接連接配置只需配備1套輔助配件，而間接連接的配置不僅需增加1套輔助配件，還需配套板式換熱器或其它型式的換熱器和增加其他相應(yīng)閥件，并且由于系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性，若在輔助設(shè)備的選型上存在問(wèn)題，無(wú)疑增加用戶不必要的購(gòu)置費(fèi)用，顯然不符合用戶的利益。在系統(tǒng)可靠性方面，間接連接的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)采用間接連接方案時(shí)，只對(duì)鍋爐與換熱器之間的一次循環(huán)回路中的水進(jìn)行水處理，可不對(duì)二次循環(huán)回路的水進(jìn)行水處理。由于一次循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)較短，其中的容水量也相應(yīng)減少，降低了系統(tǒng)對(duì)藥劑的需求連接處的減少，降低了空氣中的氧和污物滲入系統(tǒng)中的機(jī)率，從而有效地減少含氧循環(huán)水對(duì)鍋爐換熱器的腐蝕和避免污物在鍋爐內(nèi)部的淤積。實(shí)踐證明，在水質(zhì)較差的地區(qū)，采用此方案可以有效減少鍋爐運(yùn)行過(guò)程的故障率。當(dāng)間接連接配置系統(tǒng)中任何一側(cè)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以不影響另外一側(cè)的情況下進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)工作。當(dāng)鍋爐出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，只需排空一次循環(huán)回路中的進(jìn)行過(guò)水處理的水，這個(gè)量相對(duì)于直接連接配置系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是比較小的。排除問(wèn)題之后，補(bǔ)充水處理過(guò)的水的量也小。當(dāng)容易出現(xiàn)問(wèn)題的二次循環(huán)回路中的設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)時(shí)，只需對(duì)這側(cè)水進(jìn)行排空，而無(wú)須排掉水處理過(guò)的水，減掉重新運(yùn)行時(shí)再次加藥劑對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行水處理的費(fèi)用和麻煩。

4.3技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比雖然直接連接和間接連接方案的最終目的，都是為了提供足夠的熱量使溫度維持室內(nèi)舒適穩(wěn)定的范圍內(nèi)，但是，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是有差異的，以某企業(yè)生產(chǎn)的60kW商用鍋爐的應(yīng)用條件為例，對(duì)這兩種配置方案進(jìn)行運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，如表3所示。按兩種連接配置水處理時(shí)所需加的藥劑量費(fèi)用相同計(jì)算，實(shí)際是間接連接藥劑費(fèi)比直接連接要少得多。表3數(shù)據(jù)顯示，間接連接比直接連接最后可為用戶節(jié)省6210元，換言之，采用間接連接比直接連接的經(jīng)濟(jì)性更佳，而且，若按每年結(jié)垢厚度遞增計(jì)算，則節(jié)省的費(fèi)用將會(huì)更多。

5結(jié)論中小型商用燃?xì)忮仩t容量較大，適用的采暖面積也較大，采暖系統(tǒng)的配置相應(yīng)較為復(fù)雜多樣，需要通過(guò)合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮商用燃?xì)忮仩t的性能商用燃?xì)忮仩t通常未如家用壁掛爐產(chǎn)品自身配備循環(huán)泵、膨脹水箱和安全閥，所以需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)另外配備，合理配備是采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容同時(shí)，水質(zhì)問(wèn)題是不僅影響采暖系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，而且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性都有重要的影響，由于商用鍋爐主要是在北方地區(qū)使用，水質(zhì)因素導(dǎo)致采用間接連接方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)于采用直接連接方案。