壁挂炉供暖热负荷设计特点与比较分析

1 工程概况
富锦嘉园二期工程位于北京市丰台区六圈，共8栋居民住宅楼，每栋5-6层，总建筑面积41 000m2。采用独立燃气壁挂炉分户供暖，壁挂炉设置在各户阳台。热媒为80℃/60℃热水。供暖管道布置采用水平串联单管跨越式系统，每户为独立系统。埋设于房间地面垫层内的管材为交联铝塑复合管(XPAP)，与散热器及燃气炉连接的地上管道均采用热镀锌钢管。本文以图l户型为例进行说明，该户型供暖面积约88.4m2。
2 热负荷计算
2.1 计算原则和特点
壁挂炉分户供暖热负荷计算基本原则和方法与传统的供暖系统热负荷计算方法大致相同。其中不同之处有：
a)居室、卫生间等主要房间的室内计算温度比相应设计标准提高2℃。壁挂炉供暖自主调节，设计室内温度提高2℃，能给户主提供调节的空间，更好地满足居住者的热舒适度要求。
b)考虑户间传热(户间传热包括邻墙，上下楼板之间的传热)。壁挂炉供暖无法控制邻户房间间歇供暖或大幅度调节室温，因此，设计计算要考虑户间传热，才能确保设计室温。当邻户传热量总和小于基本热负荷的80%时，采用计算值；当邻户传热量总和大于等于该房间基本负荷的80%，且小于等于基本热负荷的150%时，按基本热负荷的80%计算；当邻户传热量总和大于该房间基本热负荷的150%时，按基本热负荷计算。
整栋楼的供暖热负荷不计户间传热。户间传热量仅作为确定户内供暖设备容量和管道管径的依据。
2.2 热负荷计算基本条件
2.2.1 供暖设计温度
北京地区室外供暖设计温度：-9℃；
室内供暖计算温度：卧室、起居室、餐厅为20℃，卫生间为22℃，厨房为16℃；
邻户热负荷：按传热温差6℃计算。
2.2.2 传热系数(见表1)
表1 传热系数
2.2.3 温差修正系数a
首层与地下室相邻楼板：0.7；阳台：0.9；伸缩缝墙：0.6；楼梯间隔墙：首层0.8，其他层0.7。
2.2.4 朝向修正系数
东：0；南：-10%；西：0；北：10%。
2.2.5 采用换气次数法计算冷风渗透负荷
式中——由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量，W；
——空气的比定压热容，kJ/(kg•℃)；
——供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3；
——渗透空气量，m3/h，=kV，其中V为房间体积，m3，k为换气次数(见表2)，h-1；
——供暖室内计算温度，℃；
——供暖室外计算温度，℃。
表2 换气次数取值h-1

3 热负荷计算比较分析
3.1 壁挂炉分户供暖和集中供暖系统热负荷比较分析
针对图1户型，分别比较此户型在边位置(西面墙为外墙)和在中间位置(只有南北外墙，其余为邻墙)不同层的壁挂炉分户供暖和集中供暖系统热负荷。
a)在边位置时，底层、中间层和顶层热负荷比较分析，见图2。
从图2可知，同一户型在边位置时，在供暖方式不同，其他条件相同的条件下，由于壁挂炉供暖热负荷计算考虑了邻户传热，热负荷比集中供暖系统大，底层大29.3%，中间层大67.0%，顶层大26.6%。可见不同层之间的邻户传热量不同，中间层邻户传热量最大。
从图3可知，同一户型在中间位置时，情况与在边位置时相似，壁挂炉供暖热负荷比集中供暖系统热负荷大，底层大42.1%，中间层大88.0%，顶层大37.0%；中间层邻户传热量最大。
从上面的分析可知，壁挂炉供暖热负荷均大于集中供暖系统热负荷；户型的位置对两种供暖方式热负荷变化规律影响不大，中间位置略大于边位置；负荷的变化与户型所在层数有很大关系，底层壁挂炉供暖热负荷比集中供暖热负荷约大30%～40%，中间层壁挂炉供暖热负荷比集中供暖热负荷约大70%～90%，顶层壁挂炉供暖热负荷比集中供暖热负荷约大30%～40%。
3.2 不同室外温度壁挂炉分户供暖热负荷比较分析
壁挂炉供暖系统可由户主自主调节控制，具有很大的灵活性，因此分析不同室外温度下热负荷的变化规律很有必要。下面针对图l户型，比较边位置和中间位置在室外温度为-9℃，-4℃，l℃和5℃时热负荷的变化。
北京供暖室外计算温度为-9℃，以-9℃计算的热负荷为比较基准，当该户型在室外温度为-4℃，1℃和5℃时，底层热负荷分别为基准的85.1%，70.3%和56.8%；中间层热负荷分别为基准的83.5%，67.O%和52.4%；顶层热负荷分别为基准的85.0%，70.O%和56.5%。
图5 中间位置热负荷比较
以-9℃计算的热负荷为比较基准，在室外温度为-4℃，1℃和5℃时．底层热负荷分别为基准的84.6%，69.1%和56.8%；中间层热负荷分别为基准的83.0%，66.0%和52.3%；顶层热负荷分别为基准的84.4%，70.3%和56.4%。
从以上分析可知，户型所在位置和层数不同时，热负荷随室外温度变化的规律基本一致。室外温度为4℃时，热负荷为设计值的83%～85%；室外温度为1℃时．热负荷为设计值的66%～70%；室外温度5℃时，热负荷为设计值的52%～57%。
结 论
通过对北京市丰台区六圈富锦嘉园生活小区二期工程一典型户型壁挂炉供暖系统设计的研究，发现户型的位置对两种供暖方式热负荷变化规律影响不大，中同位置略大于边位置，主要取决于户型所在层数；户型所在位置和层数不同时，热负荷随着室外温度变化的规律基本一致。这一结论可供壁挂炉供暖系统设计及壁挂炉用户参考。