摘要：將燃氣熱水鍋爐安裝在18層的樓頂，供暖系統采用閉式，上供下回、單管串并聯形式。簡要介紹了供暖系統和所用的主要設備。運行與實測數據表明，該系統較節能，且具有環保及安全性。
關鍵詞：燃氣鍋爐 高層建筑 供暖系統 集中供暖

design of gas-fired boiler central heating system for single high-rise residential buildings
by zhu hongxing

abstract  three gas-fired hot water boilers are installed on the roof of the 18-storey bulldings and heating system is a closed,downfeed and one-and two-pipe combined system.describes the heating system and main equipment used in the heating system. Operating data shows that the system has the charactetisrics os energy saving, encitonment favoutable and safety
keywords  gas-firad boilers,high-rise building,heating system,centeallzed heat supply system

1  工程概況

　　北京海淀區某小區一期工程3幢高層住宅樓于1998年底交付使用。原設計的供暖方式為每戶自帶獨立燃氣壁掛地板輻射供暖（136個/幢）。由于購房業主的要求，其中2幢樓改為集中供暖，每幢樓各為一個系統。

　　按照常規做法，設在高層民用建筑內的鍋爐房盡可能設置在建筑物地層或半底下層，而有筆者所在單位承接的上述2幢樓的供熱改造工程，在征得各方面同意后，把供暖燃氣鍋爐房放到了18層的屋頂上。

　　每幢住宅樓的建筑面積（包口封閉陽臺）約18377㎡，供暖面積（包口封閉陽臺）15620㎡。住宅樓地下2層，地上18層，總高50m，第18層局部為設備層，第17層為住戶。每層8戶，共136戶。建筑外維護結構為200~300㎜現澆混凝土，內貼80~100㎜聚苯復合保溫板，符合節能標準。

2  供暖系統

　　供暖系統流程見圖1。系統為閉式，上供下回，單管串并聯。

　　3臺鍋爐安裝于18層，鍋爐房尺寸為6m×6m×3.5m。

　　水泵、水處理設備、水箱安裝于地下2層，房間尺寸為7m×4m×3m，預留了供應生活用熱水空間。

 

3  主要設備

3.1　供暖燃器鍋爐

　　選用美國商用燃氣直流熱水鍋爐，其主要特點是大氣式燃燒方式，噪聲低，與水柱接觸部分為有色金屬，安全措施符合我國安全監察部門要求。

　　鍋爐的型號為DW-1810，輸出功率433KW，額定燃氣壓力2Kpa，熱效率82%，外形尺寸2096㎜×864㎜×1537㎜，凈重1150kg。

　　本工程每幢樓安裝3臺，二用一備（實際使用常開1臺，寒冷時開2臺）。

3.2　定壓補水泵

　　定壓補水泵選用丹麥的E系列（智能）變頻水泵，1.1kw以下的電動泵多用單進口MGE電動機，電動機中帶有內置PI控制器和外部控制訊號用的聯接件和機組的調控設定值，該電動機可實現遙控。因為泵組按標準裝了RS485BUS聯接件，大樓管理系統的BUS通訊裝置也可和三相E-泵聯通而進行信息傳遞。

3.3　微氣泡分離器（又稱螺旋閥）

　　該設備的特點是便于對供熱系統調試（能很快使系統進入正常運行）；減少泵的磨損；鍋爐、管道腐蝕降到最低；系統噪聲降低；鍋爐水泵效率提高，減少運行故障；管路系統不用再設放氣點。

　　微氣泡分離器安裝在系統壓力最低點，溫度最高點，利用溫差效應，收集水中大小氣泡，并排出。這一排氣過程是持續進行的，使管路系統中始終充滿水，存于系統死角的空氣最終被吸收，并通過微氣泡分離器排出系統。

3.4　鍋爐的自控系統

　　選用丹麥的ECL9800控制器，它是一種控制鍋爐啟停的氣候補償器。可以根據設定的程序控制多臺鍋爐按程序運行。1臺ELC9800可以控制4臺鍋爐的循環泵。該控制器面板上有液晶顯示器可以隨時讀取各熱工參數，并通過面板上的按鈕完成各項設定。

    根據設計要求，自控系統可實現下列功能：

　　①系統供水溫度根據室外溫度變化調節，并通過室內溫度信號進行補償。根據設計公況，3臺鍋爐通常保持二用一備，按一定時間間隔自動切換。控制器隨氣候的變化控制鍋爐的啟停，在滿足室內溫度要求的條件下保證經濟運行。

　　②時鐘控制（常溫/低溫運行的切換）。在不同的時間段，提供不同溫度的水。

　　其他附件基本上選用進口產品，如閥門使用芬蘭產的，軟水器控制器使用美國的。

　　供熱系統的設計除了工藝合理，還要考慮防爆、承重、隔震、噪聲控制、系統的自控、消防與報警等。本工程這些問題都已解決，并取得了使用證書。

 

4  運行與實測數據

　　鍋爐1999年1月4日點火啟動，1999年3月28日下午停爐，共運行84天。真個過程為試運行。兩幢樓實際耗天燃氣198761m3，平均每天耗天然氣2366.2m3。如果按北京市規定供暖期125天計算，折合整個供暖期大致耗氣295755.3m3。

　　試運行期間，1月4~12日的樓內室溫（15層朝北客廳）在15~18℃之間，1月12日以后室內最低溫度19.7℃，大部分時間均在20~22℃之間，在試燒時，室溫高達24℃。

　　兩幢樓消耗的自來水共計158m3（主要是值班人員的生活用水）。平均每天1.88m3。折合整個供暖期235m3。

　　循環水泵5.5kW，按滿負荷計算，整個供暖氣耗電量16500kWH；定壓補水泵1.1kW，按25%計，整個供暖氣耗電量825kWh，合計17325kWh。

　　北京市收費標準：天然氣民用1.40元/m3，商用1.8元/m3（兩星級以下賓館），2.8元/m3（三星級以上賓館）；電費0.5元/kWh，水費1.10元/m3。

　　運行成本（天然氣+電費+水費）計算：
　　　　
    天然氣費用：295775.30×1.40=414085.42元（按1.40元/m3計）
　　　　　　　　295775.30×1.80=532395.54元（按1.80元/m3計）
　　　　
    電費：17325×0.50=8662.50元
　　　　
    水費：235×1.10=258.50元

    天然氣費按1.40元/m3計算，折合指標為13.54元/㎡。
　　　　
    天然氣費按1.80元/m3計算，折合指標為17.23元/㎡。

　　（注：以上計算用某一階段的平均日用氣量來推算全供暖季總用氣量不夠嚴密，除非此期間的室外平均溫度與供暖氣的平均溫度相同。）

　　從實際數據分析，本工程與眾多供暖系統相比比較節能，其原因是本工程沒有一次管網、換熱站、二次管網等中間環節的能量損失為10%~20%。如果鍋爐效率提高到90%以上，節能效果將更加可觀。

　　《民用建筑節能設計標準》JGJ 26-95附錄A中提供的北京地區耗煤、耗熱量指標為：
　　　
    煤耗量：qC=12.4kg/㎡；耗熱量：qH=20.6W/㎡。

　　經折算，本工程實際耗天然氣，qC=9.74 m3/㎡，實際耗熱量qh=25.33W/㎡（鍋爐效率82%，管網輸送效率99%）。

　　經北京市環境檢測中心檢測，本工程的排煙符合排放標準。

　　由于煙囪設在建筑頂層，對周圍居住環境的污染比較小。比起每家每戶獨立的壁掛爐更能被環抱部門接受。

5  安全性

　　鍋爐房設置在屋頂上以后，安全問題是大家關注的。仔細分析以下，產生重大事故的主要原因有：①鍋爐承壓超過額定值，發生爆炸；②天然氣泄露，與室內空氣混合達到一定比例，遇火源，發生爆炸。

　　這兩個問題在任何地點的鍋爐房里都存在。筆者認為，設置在屋頂的鍋爐房要安全的多，即使發生爆炸，損失也小得多。

    本工程的鍋爐房是無人操作的，在系統設計基本上本著安全第一的原則，采取了一系列措施，發生爆炸等重大事故的可能性很小。