0 引言
專利產(chǎn)品“家用蒸汽計(jì)量-溫控復(fù)合型電子疏水器”（專利號(hào)：01276760.3）是根據(jù)家庭采暖的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品；該產(chǎn)品用于采暖系統(tǒng)，采用低壓蒸汽直供方式并具備速熱、關(guān)機(jī)及溫控功能，從而既節(jié)約能源、又達(dá)到最佳舒適度；具備蒸汽使用量的低成本計(jì)量功能，從而實(shí)現(xiàn)分戶抄表。本產(chǎn)品的誕生使新型蒸汽采暖系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生；新型蒸汽采暖系統(tǒng)既具備傳統(tǒng)蒸汽采暖系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)、又具備現(xiàn)流行熱水采暖系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)符合國(guó)家采暖產(chǎn)業(yè)政策，是目前運(yùn)行成本最為低廉的一種采暖系統(tǒng)。本文圍繞該產(chǎn)品的特點(diǎn)介紹新型蒸汽采暖系統(tǒng)。
1 新型蒸汽采暖系統(tǒng)
1.1 傳統(tǒng)蒸汽采暖系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)電力消耗、維護(hù)量小、加熱迅速且單管鋪設(shè)；缺點(diǎn)是蒸汽熱能浪費(fèi)嚴(yán)重、采暖費(fèi)用高，導(dǎo)致用戶難以承受，因而被逐漸淘汰。
熱水采暖系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是蒸汽熱能被完全利用；缺點(diǎn)是熱交換站投資大、消耗大量電力、維護(hù)量大、加熱速度慢、同時(shí)需鋪設(shè)雙管。因節(jié)能，逐漸被推廣，大有取代蒸汽采暖的趨勢(shì)。
新型蒸汽采暖系統(tǒng)，將二者優(yōu)點(diǎn)融為一體，同時(shí)避其缺點(diǎn)；既有蒸汽采暖無(wú)電力消耗、維護(hù)量小、加熱迅速、單管鋪設(shè)的優(yōu)點(diǎn)，又有水暖系統(tǒng)蒸汽熱能被完全利用的優(yōu)點(diǎn)；使采暖費(fèi)用大大降低，同時(shí)又具備蒸汽使用量計(jì)量、室內(nèi)溫度自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。
傳統(tǒng)蒸汽采暖系統(tǒng)、熱水采暖系統(tǒng)、新型蒸汽采暖系統(tǒng)比較表 采暖系統(tǒng) 熱能節(jié)約 電力消耗 加熱速度 計(jì)量成本 室溫調(diào)控 運(yùn)行維護(hù) 總投資 新型蒸汽采暖系統(tǒng) 佳 無(wú) 快 低 連續(xù)可調(diào) 無(wú) 中 熱水采暖系統(tǒng) 中 有 慢 中 調(diào)節(jié)有限 多 高 傳統(tǒng)蒸汽采暖系統(tǒng) 差 無(wú) 快 高 不可調(diào) 少 低1.2 定義
一種低壓蒸汽分戶直供、系統(tǒng)內(nèi)散熱器密閉串聯(lián)、系統(tǒng)末端安裝有溫度傳感器、熱水表及電磁閥，并根據(jù)操作指令系統(tǒng)自動(dòng)排放冷凝水，電腦控制器使系統(tǒng)具備速熱、關(guān)機(jī)及溫控功能，末端冷凝水溫度在5—80℃范圍內(nèi)人為連續(xù)設(shè)定并顯示室內(nèi)溫度和末端冷凝水溫度，通過(guò)熱水表直接計(jì)量冷凝水量，從而間接計(jì)量蒸汽使用量的蒸汽采暖系統(tǒng)。
1.3 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的溫控特點(diǎn)
1.3.1 速熱溫控，范圍為：80℃，能迅速提高室內(nèi)溫度。此功能可實(shí)現(xiàn)主人下班回家后使房間溫度迅速達(dá)到最佳溫度。
1.3.2 關(guān)機(jī)溫控，該功能使疏水系統(tǒng)末端溫度，維持在5℃，即相當(dāng)于關(guān)閉蒸汽，以便在主人上班家中無(wú)人時(shí)關(guān)閉采暖系統(tǒng)，同時(shí)又不會(huì)造成溫度過(guò)低而使室內(nèi)管道結(jié)凍。
1.3.3 自動(dòng)溫控，將采暖系統(tǒng)末端的溫度根據(jù)需要人為設(shè)定在一定范圍內(nèi)（5~80℃），以便使房間溫度更適合于人的活動(dòng)，既不燥熱，又不寒冷，利于節(jié)約蒸汽資源及取暖開(kāi)支；此功能可避免室外氣溫高時(shí)房間燥熱，氣溫低時(shí)房間寒冷的狀況。
1.4 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的計(jì)量特點(diǎn)
1.4.1 傳統(tǒng)蒸汽的計(jì)量特點(diǎn)為入口端直接計(jì)量，采用孔板、壓力變送器、差壓變送器及流量集算儀表組合而成，計(jì)量裝置體積龐大、安裝復(fù)雜、且價(jià)格昂貴，價(jià)格在2000—20000元不等，并且難以計(jì)量五個(gè)暖氣片以下的微流量蒸汽，計(jì)量裝置更無(wú)溫控性能。
1.4.2 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的計(jì)量特點(diǎn)為末端間接計(jì)量，將蒸汽使用量轉(zhuǎn)化為水的質(zhì)量通過(guò)熱水表間接計(jì)量，從而降低了計(jì)量成本，使蒸汽計(jì)量進(jìn)入家庭；計(jì)量原理是依據(jù)物理學(xué)質(zhì)量守衡定律，水蒸汽與水為分子式均為H2O，即同質(zhì)量的水蒸汽在遇冷變?yōu)槔淠倪^(guò)程中化學(xué)性質(zhì)不變，只是物理狀態(tài)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，因而質(zhì)量不變。
2 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的管道圖
2.1 分戶小系統(tǒng)
分戶小系統(tǒng)散熱器串聯(lián)，室內(nèi)管道高度不超過(guò)入口，末端設(shè)冷凝水回收容器。傳統(tǒng)蒸汽采暖系統(tǒng)在系統(tǒng)安裝一個(gè)疏水閥的情況下，散熱器之間管道不得翻彎，否則容易造成氣堵，導(dǎo)致散熱器不熱；而新型蒸汽采暖系統(tǒng)對(duì)管道鋪設(shè)高度在不超過(guò)入口情況下隨意翻彎，不會(huì)造成氣堵；為防蒸汽泄漏，散熱器與管道之間全部焊接，散熱器上不設(shè)排氣閥。不會(huì)造成氣堵原理是：新型蒸汽采暖系統(tǒng)使用的疏水器是溫控型的，只要末端溫度低于設(shè)定溫度，電磁閥打開(kāi)，由物理學(xué)凈力學(xué)原理可知，入口端壓力高于末端壓力，冷凝水即排出。
2.2 大系統(tǒng)
大系統(tǒng)是由若干小系統(tǒng)并聯(lián)組成，在幾棟樓或一個(gè)小區(qū)的總蒸汽管道上設(shè)一減壓閥。
3 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)
試驗(yàn)條件：散熱器：1.58m2/片，管長(zhǎng)均為5m，汽壓:0.1MPa
3.1 關(guān)機(jī)1小時(shí)以上狀況下，末端溫度為8℃，室溫10℃，速熱溫控后各暖氣片的平均溫度(℃)
蒸汽
第1片
第2片
第3片
第4片
第5片
疏水器溫度
116
116
116
116
109
97
95
由于熱慣性，疏水器溫度超出溫控范圍，關(guān)機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，這種情況表現(xiàn)越明顯；結(jié)果表明：速熱狀況下，新型蒸汽采暖系統(tǒng)呈現(xiàn)為汽暖。
3.2 溫控狀況下，汽壓:0.1MPa，末端溫度為75—80℃、65—70℃、55—60℃、45—50℃、35—40℃、30—35℃、20—25℃、10—15℃、關(guān)機(jī)狀況下2—5℃；各暖氣片的平均溫度(℃)
室溫 蒸汽 第1片 第2片 第3片 第4片 第5片 疏水器溫度 20 116 103 96 90 85 80.5 80 20 116 96 90 85.3 80 75.5 75 20 116 86 81 75.5 74.3 70.3 70 20 116 82 77 72.7 68.7 65.2 65 20 116 74.2 70.2 66.7 63.4 60.2 60 20 116 67.8 64.6 61.4 58.3 55.2 55 20 116 62.6 59.4 56.2 53.1 50.1 50 20 116 57.2 54.1 51 48 45.1 45 20 116 50.5 48.6 44.7 42.9 40.1 40 20 116 46.1 43.3 40.5 37.8 35.1 35 20 116 40.6 37.9 35.2 32.6 30 30 20 116 35.2 32.6 30 27.5 25 25 0 116 30 27.4 24.8 22.4 20 20 0 116 25.4 23 20.6 18.3 15 15 0 116 18.9 16.6 14.4 12.2 10 10 0 116 13.5 11.3 9.2 7.1 5 5 0 116 10.2 8.1 6 4 2 23.3 各暖氣片的進(jìn)出口溫度遞差分析
由上表可見(jiàn)：溫度越高，溫度遞差越大；新型蒸汽采暖系統(tǒng)的暖氣片的溫度遞差與熱水采暖水平單管串聯(lián)系統(tǒng)的溫度遞差近似。
3.4 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的蒸汽壓力與溫度的關(guān)系 (單位：壓力 MPa 溫度 ℃)
對(duì)蒸汽而言，蒸汽壓力與溫度成正比的關(guān)系；新型蒸汽采暖系統(tǒng)的散熱器進(jìn)出口溫度與蒸汽壓力也呈遞增關(guān)系。
蒸汽壓力 蒸汽溫度 第1片 第2片 第3片 第4片 第5片 疏水器溫度 0.1 116 103 96 90 85 80.5 80 0.2 134 108 100 93.2 86.7 80.7 80 0.3 143 112 103 95 88 81 803.5 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的散熱器散熱量選取
從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，在分戶小系統(tǒng)中，新型蒸汽采暖系統(tǒng)的散熱器的溫度遞差與熱水采暖水平單管串聯(lián)系統(tǒng)的溫度遞差近似，因此，散熱器散熱量選取可以參照《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（中國(guó)建筑工業(yè)出版社）第四章《供暖設(shè)計(jì)》中水平單管串聯(lián)系統(tǒng)95—70℃熱水供暖散熱器的散熱量選取方法查表選取。
定性而言，通常情況下，新型蒸汽采暖系統(tǒng)的散熱器溫度呈遞差分布，越靠近蒸汽進(jìn)口，散熱器溫度越高；為了使各房間溫度達(dá)到一致，往往對(duì)靠近蒸汽進(jìn)口的散熱器選散熱量低的，對(duì)遠(yuǎn)離蒸汽進(jìn)口的散熱器選散熱量高的。
新型蒸汽采暖系統(tǒng)的冷凝水驅(qū)動(dòng)力為蒸汽壓力，熱源為蒸汽，因此可不考慮管道水力計(jì)算；管道選取與散熱器管徑一致即可；工作蒸汽壓力按0.1MPa設(shè)計(jì)。
4 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的計(jì)量
新型蒸汽采暖系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)溫度平穩(wěn)，因而冷凝水排放速度越緩越好，其計(jì)量要求精度高、小刻度的熱水表；目前，國(guó)標(biāo)熱水表的最小口徑為15mm，新型蒸汽采暖系統(tǒng)使用的熱水表最佳口徑為2.5—10mm之間。
對(duì)于入戶抄表，可使用普通熱水表；對(duì)于室外抄表，也可使用普通熱水表，只不過(guò)將熱水表安裝在戶外樓梯口處；對(duì)于預(yù)交費(fèi)室外抄表，可采用IC卡預(yù)付費(fèi)熱水表。
5 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的冷凝水回收再利用
5.1 家庭回收
蒸汽冷凝水作為一種潔凈水源，可廣泛用于家庭生活，如洗衣服等，用戶可以將此回收。
5.2 供熱公司回收
對(duì)于缺水的城市，供熱公司必須加大對(duì)蒸汽冷凝水集中回收力度；新型蒸汽采暖系統(tǒng)為蒸汽冷凝水集中回收創(chuàng)造了條件，將熱水表集中安裝在同單元樓下。
6 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的安全性
6.1 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的材料要求
新型蒸汽采暖系統(tǒng)的速熱狀態(tài)為汽暖狀態(tài)，管道溫度較高，因而要防止?fàn)C傷；建議對(duì)管道隔熱或選取隔熱性能良好的新型耐熱管材。
6.2 與天燃?xì)獗趻鞝t采暖系統(tǒng)相比，新型蒸汽采暖系統(tǒng)無(wú)污染及有毒氣體泄露危險(xiǎn)，屬安全采暖系統(tǒng)。
7 新型蒸汽采暖系統(tǒng)的推廣價(jià)值
新型蒸汽采暖系統(tǒng)作為一種新興的采暖系統(tǒng)，其生命力在于節(jié)能及溫控，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)蒸汽采暖系統(tǒng)與熱水采暖系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)合二為一，采用微電腦控制，且具備計(jì)量、溫控功能，是運(yùn)行成本最為低廉、運(yùn)行性能最為良好的采暖系統(tǒng)。目前，對(duì)于新型蒸汽采暖系統(tǒng)的研究尚處探索時(shí)期，理論研究有待于進(jìn)一步深入。
參考文獻(xiàn)：
陸耀慶主編 《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2004
