关键词：燃气锅炉 高层建筑 供暖系统 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 工程概况
北京海淀区某小区一期工程3幢高层住宅楼于1998年底交付使用。原设计的供暖方式为每户自带独立燃气壁挂地板辐射供暖（136个/幢）。由于购房业主的要求，其中2幢楼改为集中供暖，每幢楼各为一个系统。
按照常规做法，设在高层民用建筑内的锅炉房尽可能设置在建筑物地层或半底下层，而有笔者所在单位承接的上述2幢楼的供热改造工程，在征得各方面同意后，把供暖燃气锅炉房放到了18层的屋顶上。
每幢住宅楼的建筑面积（包口封闭阳台）约18377㎡，供暖面积（包口封闭阳台）15620㎡。住宅楼地下2层，地上18层，总高50m，第18层局部为设备层，第17层为住户。每层8户，共136户。建筑外维护结构为200~300㎜现浇混凝土，内贴80~100㎜聚苯复合保温板，符合节能标准。
2 供暖系统
供暖系统流程见图1。系统为闭式，上供下回，单管串并联。
3台锅炉安装于18层，锅炉房尺寸为6m×6m×3.5m。
水泵、水处理设备、水箱安装于地下2层，房间尺寸为7m×4m×3m，预留了供应生活用热水空间。
3 主要设备
3.1 供暖燃器锅炉
选用美国商用燃气直流热水锅炉，其主要特点是大气式燃烧方式，噪声低，与水柱接触部分为有色金属，安全措施符合我国安全监察部门要求。
锅炉的型号为DW-1810，输出功率433KW，额定燃气压力2Kpa，热效率82%，外形尺寸2096㎜×864㎜×1537㎜，净重1150kg。
本工程每幢楼安装3台，二用一备（实际使用常开1台，寒冷时开2台）。
3.2 定压补水泵
定压补水泵选用丹麦的E系列（智能）变频水泵，1.1kw以下的电动泵多用单进口MGE电动机，电动机中带有内置PI控制器和外部控制讯号用的联接件和机组的调控设定值，该电动机可实现遥控。因为泵组按标准装了RS485BUS联接件，大楼管理系统的BUS通讯装置也可和三相E-泵联通而进行信息传递。
3.3 微气泡分离器（又称螺旋阀）
该设备的特点是便于对供热系统调试（能很快使系统进入正常运行）；减少泵的磨损；锅炉、管道腐蚀降到最低；系统噪声降低；锅炉水泵效率提高，减少运行故障；管路系统不用再设放气点。
微气泡分离器安装在系统压力最低点，温度最高点，利用温差效应，收集水中大小气泡，并排出。这一排气过程是持续进行的，使管路系统中始终充满水，存于系统死角的空气最终被吸收，并通过微气泡分离器排出系统。
3.4 锅炉的自控系统
选用丹麦的ECL9800控制器，它是一种控制锅炉启停的气候补偿器。可以根据设定的程序控制多台锅炉按程序运行。1台ELC9800可以控制4台锅炉的循环泵。该控制器面板上有液晶显示器可以随时读取各热工参数，并通过面板上的按钮完成各项设定。
根据设计要求，自控系统可实现下列功能：
①系统供水温度根据室外温度变化调节，并通过室内温度信号进行补偿。根据设计公况，3台锅炉通常保持二用一备，按一定时间间隔自动切换。控制器随气候的变化控制锅炉的启停，在满足室内温度要求的条件下保证经济运行。
②时钟控制（常温/低温运行的切换）。在不同的时间段，提供不同温度的水。
其他附件基本上选用进口产品，如阀门使用芬兰产的，软水器控制器使用美国的。
供热系统的设计除了工艺合理，还要考虑防爆、承重、隔震、噪声控制、系统的自控、消防与报警等。本工程这些问题都已解决，并取得了使用证书。
4 运行与实测数据
锅炉1999年1月4日点火启动，1999年3月28日下午停炉，共运行84天。真个过程为试运行。两幢楼实际耗天燃气198761m3，平均每天耗天然气2366.2m3。如果按北京市规定供暖期125天计算，折合整个供暖期大致耗气295755.3m3。
试运行期间，1月4~12日的楼内室温（15层朝北客厅）在15~18℃之间，1月12日以后室内最低温度19.7℃，大部分时间均在20~22℃之间，在试烧时，室温高达24℃。
两幢楼消耗的自来水共计158m3（主要是值班人员的生活用水）。平均每天1.88m3。折合整个供暖期235m3。
循环水泵5.5kW，按满负荷计算，整个供暖气耗电量16500kWH；定压补水泵1.1kW，按25%计，整个供暖气耗电量825kWh，合计17325kWh。
北京市收费标准：天然气民用1.40元/m3，商用1.8元/m3（两星级以下宾馆），2.8元/m3（三星级以上宾馆）；电费0.5元/kWh，水费1.10元/m3。
运行成本（天然气+电费+水费）计算：
天然气费用：295775.30×1.40=414085.42元（按1.40元/m3计）
295775.30×1.80=532395.54元（按1.80元/m3计）
电费：17325×0.50=8662.50元
水费：235×1.10=258.50元
天然气费按1.40元/m3计算，折合指标为13.54元/㎡。
天然气费按1.80元/m3计算，折合指标为17.23元/㎡。
（注：以上计算用某一阶段的平均日用气量来推算全供暖季总用气量不够严密，除非此期间的室外平均温度与供暖气的平均温度相同。）
从实际数据分析，本工程与众多供暖系统相比比较节能，其原因是本工程没有一次管网、换热站、二次管网等中间环节的能量损失为10%~20%。如果锅炉效率提高到90%以上，节能效果将更加可观。
《民用建筑节能设计标准》JGJ 26-95附录A中提供的北京地区耗煤、耗热量指标为：
煤耗量：qC=12.4kg/㎡；耗热量：qH=20.6W/㎡。
经折算，本工程实际耗天然气，qC=9.74 m3/㎡，实际耗热量qh=25.33W/㎡（锅炉效率82%，管网输送效率99%）。
经北京市环境检测中心检测，本工程的排烟符合排放标准。
由于烟囱设在建筑顶层，对周围居住环境的污染比较小。比起每家每户独立的壁挂炉更能被环抱部门接受。
5 安全性
锅炉房设置在屋顶上以后，安全问题是大家关注的。仔细分析以下，产生重大事故的主要原因有：①锅炉承压超过额定值，发生爆炸；②天然气泄露，与室内空气混合达到一定比例，遇火源，发生爆炸。
这两个问题在任何地点的锅炉房里都存在。笔者认为，设置在屋顶的锅炉房要安全的多，即使发生爆炸，损失也小得多。
本工程的锅炉房是无人操作的，在系统设计基本上本着安全第一的原则，采取了一系列措施，发生爆炸等重大事故的可能性很小。
