建筑采暖系统运行与维护优化技巧

为了使整个供热采暖系统能够正常运行，使其达到设计所需的供热量或室内温度，就必须对供热采暖系统进行热量调节和运行的维护管理。

供热采暖系统的热量调节可分为初调节和运行调节两种。

（1）初调节是系统安装全部完成后，交工验收之前根据设计参数的要求，由施工单位负责进行的投入运行的调节，有时又称为安装调节。根据位置的不同，初调节可分为室外管网和室内管网两部分的调节；而根据热媒情况，又可分为热水供热采暖管网的初调节和蒸汽供热采暖管网的初调节。

（2）运行调节是指系统在运行过程中，用来保证用户所需供热量能随季节或室外气候条件变化而变化，以保持要求的室内温度的调节。运行调节通常是由使用单位负责进行的。对于运行调节，根据调节的方法，可分为改变供水温度的质调节、改变流量的量调节、改变每天供热时间的间歇调节；按调节的地点，又可分为在热源处进行的集中调节、在用户入口进行的局部调节、在用户热设备（如散热器）上进行的个体调节。

典型工程案例

1.工程概况

北京市房山区长阳镇的一座新建节能民居，上下两层建筑面积为419m2，大小房间共15间，砖混结构，中空玻璃塑钢门窗，外墙为370mm厚空心砖，外墙加装70mm厚标准挤塑板保温层，房顶采用200mm厚聚苯板保温，建筑外围护结构符合节能50％标准。该建筑采用太阳能采暖—制冷—热水三联供系统。

2.太阳能采暖—制冷—热水三联供系统介绍

太阳能采暖—制冷—热水三联供系统（图5-16）由太阳能集热系统、辅助能源系统、低温热水地板辐射采暖系统、热水供应系统、风冷系统、自动控制系统六个子系统组成。

（1）太阳能集热系统。太阳能集热系统主要由太阳能集热器、集热器支架、循环管路、循环泵、阀门、过滤器、储热水箱等组成。集热器由太阳能采暖专用真空管和特制的采暖联箱组成，实现了承压运行、超低温差传导、防垢、防冻、防漏、抗风功能，真空管经过特殊加工处理，即使玻璃管损坏系统也不会漏水，能够照常运行。集热器及支架设计安装合理，且功能与景观完美结合，不破坏建筑物美观，并可起到屋面隔热层作用。集热器采集的热量以水为载体，通过循环管路储存于储热水箱中。水箱有两个，一个是热水水箱，主要用于生活热水和洗浴热水；另一个是膨胀水箱，主要用于采暖和制冷。水箱与集热器采用高位集热器低位水箱的安装方式，强制循环、停机排空的运行方式，实现太阳能的采集和系统防冻，大大提高了对太阳能的采集效率和系统安全性。

图5-16　太阳能采暖—制冷—热水三联供系统示意

（2）辅助能源系统。当太阳能不能满足系统需求的热量时，不足的热能由辅助能源提供。该工程选用新一代低温空气源热泵机组作为辅助能源，制冷量为31kW，制热量为32kW，电源电压为380V。空气源冷热泵机组已成功实现室外温度－15℃时，额定制热量衰减比普通热泵机组减少25％左右。而且，其最低运行温度可低至－20℃。机组在室外温度0℃时运行的能效比可达到3.0。

（3）低温热水地板辐射采暖系统。采用低温热水地板辐射采暖，上、下两层共设四组分集水器，每组分别采用温控器控制，优先使用太阳能能源，根据采暖区域温度的要求，合理利用辅助热源，大大减少了运行费用。进入冬季采暖时，必须先将系统进行冬夏季行环管路转换，以集热系统及辅助能源系统生产的热水为热媒，在地板盘管中循环流动，加热地板，通过地面辐射的方式向室内供热。低温热水地板辐射采暖所需供水温度为35～50℃，较普通暖气片的85～95℃低得多，从采暖水箱到采暖末端是低温传输，所以传输热损大大减少。由于加热管在地下面，地板散发的热量从低处向高处传送，在2m以内的人体活动区域被有效利用，热损失小。地暖不占用室内空间且温度梯度均匀，不像普通暖气片那样既冷热不均又占用空间。(https://www.xing528.com)

（4）热水供应系统。系统生产的热水除提供采暖外，还能通过热水供应系统为用户提供日常用热水。本系统采用恒温恒压装置保证用水终端水的温度和压力，不会出现供水不足或断水现象，采用自动循环保温装置保证供水管路和用水终端时刻有舒适温度的热水，即使较长时间不用，也能保证用热水时即开即热。

（5）风冷系统。本系统利用了风冷热泵机组的优点，不但冬季可以给太阳能采暖提供热能补充，还可以独立完成夏季制冷的需求，实现一机多用，充分利用能源，降低投资成本。进入夏季制冷时，必须先将系统进行冬夏季行环管路转换，将生活水箱和膨胀水箱独立使用，用太阳能集热器为用户提供热水。由热泵机组生产低温水并储存于膨胀水箱，通过风机盘管吸收室内热量，为室内降温，达到制冷目的。由于采用冷水系统，室内水分及人体水分不易流失，所以，远比直接使用氟系统舒适。

（6）自动控制系统。本系统采用微电脑自动控制，自动识别阳光的有无及强弱，监测水箱水温和室内温度，实现太阳能集热系统和采暖系统温差循环，采暖实施分室分时段控制；水位自动控制；热水系统自动循环保温，恒温恒压给水；实时功能状态显示；另特为有峰/谷电价地区的用户设计了谷电应用功能，使辅助能源可以在谷电时间段内充分蓄能，享受优惠电价，减少运行费用。为保证系统运行可靠及用户人身安全，设置多种保护措施，如漏电保护、过载短路保护、干烧保护、水流保护、逆序保护、缺相保护、超温保护、高压保护、低压保护、频繁启动保护等，用户可放心使用。控制系统人机界面可显示各种设置点参数及各设备运行情况，自动检测系统故障并显示故障代码，以方便查询和检修。通过全智能化的控制功能，既充分有效地采集利用了可再生能源，又最大限度地节约了能源，同时保证了系统的稳定性、可靠性和安全性。

3.经济性分析

（1）419m2建筑采暖、制冷、生活热水供应形式的初始投资及运行、维护费用比较（表5-8）。

表5-8　建筑采暖、制冷、生活热水供应形式的初始投资及运行、维护费用比较

电费按0.5元/（kW·h）计算，低温热泵在0℃时能效比为3.0，太阳能保证率为70％。由表5-8可知，太阳能采暖、制冷、热水每年运行费用可节约（2.34＋0.4）－（1.38＋0.035）＝1.325（万元）。系统增加投资为23.38－15.92－0.5＝6.96（万元），增投资回收年限为6.96÷1.325≈5（年）。系统使用寿命为20年，寿命期内节约费用20×1.36＝27.2（万元）（其中，还没考虑常规能源涨价因素、利率因素等，燃煤锅炉或电锅炉一般不超过10年就需要较大的设备更换投资等因素）。

（2）系统碳减排量。经过计算，太阳能采暖、制冷、生活热水系统寿命期内的二氧化碳减排量为181t。

4.总结

本系统是对太阳能、热泵、低温热水辐射地板采暖的综合利用。春季、夏季、秋季可完全依靠太阳能提供足够的日常生活用热水；夏季用热泵和风机盘管制冷；冬季以太阳能为热源，热泵为辅助能源完成采暖和热水供应的任务。在本系统中，太阳能采用地暖专用集热器，集热效率高，系统热稳定性强。辅助能源为低温热泵机组，它弥补了太阳能的间歇性和随季节变化带来的不稳定性，对新一代低温热泵的应用进一步提高了系统工作效率；而低温热水辐射地板采暖环保节能，不占用居室空间，热稳定性好，使用低温热水不结垢，可以连续使用50年以上。夏季制冷系统使低温热泵机组得到有效利用，不仅降低初始投资费用，还实现了系统整体化的布置，有利于装饰和维护管理。

太阳能、低温热泵机组的有效结合和优势互补，加上全智能化控制系统，实现了零能耗＋低能耗＋无污染的运行方式，符合节能减排的政策，为用户创造了舒适的生活环境，是值得进一步研究和推广的系统。