自建房用重力循环采暖系统的优化探讨

自建房用重力循环采暖系统的优化探讨

张亚飞

上海光华建筑规划设计有限公司乌鲁木齐分公司 新疆乌鲁木齐 830001

摘要：本文结合采暖重力循环系统原理，对农村现在较为普遍的自建房采暖系统进行探讨，供大家参考。

关键词：重力循环；采暖系统；探讨

在新疆的农村，有相当数量的家庭冬季采暖采用的是自烧锅炉重力循环采暖系统，即一个锅炉（开式，无循环泵）为数组散热器提供热源。

笔者从小在农村长大，非常了解农村情况。农村建筑，通常是户主按照需要，根据院子画出所要建造的建筑草图，然后再找附近的农村建筑施工队，施工队老板根据草图，结合院子给出优化建议，经户主同意后，开始施工。请注意，此时，并没有考虑建筑给排水系统、采暖系统的安装。这就导致一个结果，那就是建筑建好后，再根据经济、人员需求，安装建筑给排水系统、采暖系统。在无设计图纸的情况下施工，农村建筑就经常发生墙体开裂、院子下沉、排水不畅、采暖不热的情况。这里侧重探讨农村采暖系统的设计与安装。

笔者的一位同学家住农村，家里也是使用了自烧锅炉供散热器的方式，安装完成后使用发现，家里散热器上半截热，下半截冷（散热器安装形式为上供下回），此时，家里温度只有10摄氏度，非常冷，其爱人和孩子无法忍受。之后找到笔者，问如何解决。笔者经现场考察发现，他家的采暖系统是亲戚安装，且并没有像其他住户那样，在锅炉处挖低地面，降低锅炉高度，而是直接把锅炉放在和室内基本一个平面的地方。

如下图所示：

观察上图可发现两个问题：

1、由于农村喜欢大窗户，所以窗户顶贴梁底安装。但是由于采暖系统的定压水箱的存在，导致采暖管道刚好从窗户中间穿过，带来了非常差的视觉感受。（但户主通常会在过窗户的采暖管道上晾晒衣物，也算另有用途，但依然得不偿失）。

2、由于热水锅炉底标高基本和散热器平齐，导致重力循环系统所依靠的水力高差太小，进而发生采暖系统水力循环不畅。出现散热器上半截热，下半截不热，导致室内温度不能满足需求。

去年，我去亲戚家，突然发现他家的采暖系统安装的与其他农户不同，就问是怎么回事，原来他家采用的是新式安装法，我当时对这种所谓的新式采暖系统很是疑惑，想了好久才明白了其中的道理。

采用新方法安装的采暖系统供热效率极高，锅炉的供水管温度与散热器的温度只差2摄氏度甚至更低，而且热的非常快（约半个小时左右），整个散热器上下全热，在散热器上基本不存在温差。

采用这样的安装方法，两间房屋的居民，一个采暖季可节省燃煤1吨左右。我认为这种新的安装方式应该推广普及，可为国家节省大量能源。

首先说明老式采暖系统的安装方法。

老式安装方法，也是前几年普遍采用的的一种安装方式。见图：

以
前农村采暖系统的安装，供水管从高处走，回水管从低处走，距离地面约20至30公分，管道的来去都要有坡度。多少年来，普遍都是这种安装方法，供水管和散热器的上部已经烧得烫手了，可回水管和散热器的下部还是很冷。得连续烧上至少一两个小时，散热器的下部才有温热感，散热器的上下温差约在20-50摄氏度 ，这就是农村自建房采暖系统的正常供热表现。
农村采暖系统的新式安装方法，是把回水管道抬高，提高到与供水管道并排行走，供水管道在上，回水管道在下，两管道之间距离约5公分左右，安装和检修时能伸进管钳即可，管道进入和返回散热器都在一侧，即同侧上供下回式。管线在水平布置时不用找坡度，完全水平，安装横平竖直也很美观，在供水管和回水管的至高点以及在各个散热器的上都要设手动放气阀。
旧的安装方法，水在管道内的自然循环速度是非常慢的，热水循环动力不足，除非在管路中加一个强制循环的管道泵。除此之外再没有更好的改进措施。
新式安装方法，就等于在管路中增加一个强制循环泵，强行增加水流的快速循环，其道理就在于，高处的两根管道与低处的锅炉之间形成了很大的温度差，热水通过快速循环来缩小这个温差，在循环过程中，把热量传递给散热器，散热器虽然从一头开始热，但是，由于热的太快也显不出来横向温差的缺点。

新式安装法，由于把回水管道提高，在高处的回水管道内必须要有高温的水来供应，要想保证高处回水管道中水的高温，就必须把锅炉中最热的水强行送到这里，而水的循环方向是固定不变的，无论怎样循环都必须流过散热器，促使散热器快速热起来，这就是新法安装采暖系统的快速供热原理。
但是采暖系统管道的管径不可以太细，理论上管径越粗越好，一般用DN25的管道，如能用DN32、DN40的管道，热水循环会更加流畅。另外，锅炉的供热能力必须足够大。

只有加大锅炉和整个供暖系统的平均高差，才能有效的提高热水循环动力，在无需增设采暖循环泵的前提下，达到热水循环的最大化，提高能源利用率，才能有效的达到节能减排的效果。

再回到一开始的问题，我同学家的自建房供暖系统房间不热问题，解决方案一，降低锅炉高度，或者提高供回水管道。解决方案二，锅炉回水管增设循环泵。他考虑到水泵会消耗电能，于是准备采用方案一。但是实际勘察后发现，可实施性太差，由于他家院子已经全面硬化，如果降低锅炉高度，笔者经计算，给出的建议是锅炉降低最少1.5m。提高供回水管道高度也会对室内装修造成很大影响。综合考虑，选用了方案二。笔者与他一起去建材市场购买管道循环泵，发现比想象的容易的多，绝大多数水泵销售者都有，而且各种管径、流量、压力。最后经计算，选取了一款接管管径为DN25，流量0.6T/h，扬程12m的循环泵，回家安装好后，发现散热器上下基本没有温差，室内温度由10℃升至18.2℃，满足需求。

针对采暖系统管道横穿窗户的问题，笔者认为，后续农村住房，可在局部提高0.5米的层高，尺寸约0.5米×0.5米，比如厨房烟囱位置，把定压水箱设于此处。这样就在不影响建筑外观的前提下，解决了采暖管道横穿窗户的问题。

农村现在还有非常多的地方采用自建锅炉供散热器采暖，节能减排非要有必要。同时，笔者思考，农村的建筑更是非常有必要做外墙保温，才能真正的把节能减排落到实处。

参考文献

[1]贺平，孙刚.供热工程（第三版）[J].北京:中国建筑工业出版社,2006

[2]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调·动力[J].北京:中国计划出版社，2009.12

[3]陆耀庆.供暖通风设计手册[J].北京：中国建筑工业出版社，2011

[4]贺平.采暖工程 [J].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1958