采暖与生活热水热负荷的计算详解

　　作者：杨昆， 汤阴县合众暖通设备有限公司技术总监

 

　　壁挂炉购买系统讲解

 

　　家用壁挂炉的购买，不仅仅需要考虑采暖面积，主要看热水需求。现在热指标取120W/㎡便足矣，部分地区取150W/㎡也足够。以前没有保温的时候取150W/㎡的也不少。不能按照单纯的热指标来算，对于选择壁挂炉型号来说，不仅仅要看的是房间面积，还要注意房间的整体保暖性能，潮湿度、窗户的密闭性、户型朝向等。总之别单纯去考虑采暖面积，也别去信专家说的“大马拉小车”。也别去听专家说的板换机比套管机好，出水温度稳定的说辞。末端选型以后再说，先问面积多少？以前使用的是燃气热水器还是电热水器？对地暖、暖气片有何想法？

 

　　国内目前现状是面积100㎡以下的房屋，一个卫生间+洗菜盆，面积120㎡～140㎡的房屋，两个卫生间+洗菜盆，面积140㎡～180㎡的房屋，三个卫生间+洗菜盆。推荐面积120㎡以下的房屋采用18kW的壁挂炉，面积180㎡以下的房屋采用24kW的壁挂炉，面积230㎡以下的房屋采用28kW的壁挂炉，面积280㎡以下的房屋采用32kW的壁挂炉。

 

　　建议面积230㎡以上的房屋使用一个带水箱的壁挂炉（内置或者外置）。关于热水的关键就是需要问用户以前用燃气热水器还是电热水器，用用户的感受去说明普通壁挂炉和燃气热水器一样需要等待，等待的时间比以前热水器还要长几秒钟（可以放大一点），因为壁挂炉吹扫时间更长。

 

　　一、采暖热负荷的计算

 

　　1.1 单位体积热指标法

 

　　计算公式：Qn=a×qn×V×(tn-tw)

 

　　Qn—采暖热负荷：W

 

　　tn—室内空气温度：℃

 

　　tw—室外供暖计算温度：℃

 

　　V—建筑体积：m?

 

　　qn—体积热指标根据建筑的保温情况宜取：0.4W/㎡～0.7W/㎡

 

　　a—修正系数，请参考表1

 

　　以上仅为采暖的估算方式，详细数据或计算需要由房屋建筑商或设计院提供。

 

　　1.2 单位面积热指标法

 

　　计算公式：Qn=qn×S×(tn-tw)

 

　　Qn—采暖热负荷：W

 

　　tn—室内空气温度：℃

 

　　tw—室外供暖计算温度：℃

 

　　S—建筑面积：㎡

 

　　qn—面积热指标：W/㎡

 

　　表2中单位面积热指标数值仅供参考，详细数据需从设计部门或开发商处取得。

　　此办法计算简单，最为常用。

 

　　总建筑面积大、外围结构热工性能好、窗户较小，可采用小指标；反之采用大指标；考虑到房屋的保温性、采暖的普及度等，南方地区的建筑热指标普遍比北方高。另外，多估算10%的热负荷值对今后系统安全可靠运行有很大帮助。

 

　　对于不同的末端采暖形式，应因地制宜的根据其使用特点进行设计。

 

　　这个热指标数值仅仅提供参考。

 

　　二、生活热水热负荷的计算

 

　　2.1 快速式生活热水供应系统

 

　　采用独立采暖系统的建筑，如果其生活热水的加热方式为快速式，满足各种用水器具要求所需的热水器最小功率见表3。

 

　　表3所需加热器的最小功率（kW）；使用生活热水的卫生器具冷水温度（℃）

 

　　例如：

 

　　1个普通淋浴器，冬季使用时，自来水冷水温度为4℃，要求出水被加热到40℃，需要选择热输出为24kW的两用型燃气采暖热水炉。

 

　　注：

 

　　1、浴盆所需的加热功率是指，将12min充满浴盆所对应流量的冷水加热至使用水温所需要的加热器功率，其他用水器具的计算流量为其额定流量。

 

　　2、洗涤盆使用水温按50℃计算，其余用水器具按40℃计算。

 

　　3、若要满足多个卫生器具同时用水的需要，此加热器所需要的最小功率为表中对应用水器具所需加热功率之和，以上可供参考。

 

　　2.2 燃气采暖热水炉的选择确定

 

　　2.2.1 两用型燃气采暖热水炉

 

　　对于两用型燃气采暖热水炉，分别计算采暖热负荷与生活热水热负荷，然后将二者比较，按照功率大的选择燃气采暖热水炉的型号即可。

 

　　这种即热式燃气采暖热水炉加热方式的优点是安装简单，可节省安装空间，避免热水储存在水箱中的散失热量。缺点是直接加热的水流量小，无法满足短时间提供大量生活热水的需求。

 

　　2.2.2 单采暖型燃气采暖热水炉和储水箱的容积

 

　　根据1.2计算确定采暖热负荷。

 

　　根据2.2计算储水箱的容积。

 

　　单采暖型燃气热水炉+储水箱方式的优点是家庭中央供应热水系统，可以瞬时提供大量的生活热水，并可根据需要提供即时即热的热水，在满足热水使用需求的同时，提高热水的舒适性。

 

　　下面是一个举例说明：

 

　　例题：

 

　　北京某栋350㎡的别墅，平均采暖设计热负荷为每平米100W，同时有1个普通浴缸+1个淋浴需要提供生活热水。根据以上条件计算，选择燃气采暖热水炉及水箱。

 

　　注：根据用水定额确定用水指标。

 

　　普通浴缸用水标准：150L，40℃；

 

　　淋浴器用水标准：100L，40℃；

 

　　自来水温度：5℃。

 

　　（1）计算采暖负荷：100W/㎡×50㎡=35kW

 

　　（2）选择水箱总用水量：150L+100L=250L

 

　　根据储水温度60℃，自来水温度为5℃，混合后实际用水需求水温40℃：

 

　　水箱储水量：Q1=250×(40-5)/(60-5)=159L

 

　　V有效=159×70%=111L；V设计=1.3×111=146L；选择150L水箱。

 

　　（3）选择燃气采暖热水炉：

 

　　150L水箱（水箱盘管持续加热换热功率为26kW，此数据由水箱供应商提供）35kW＞26kW，因此根据燃气采暖热水炉型号，选用输出功率≥35kW的产品即可。

 

　　（4）加热时间的计算：

 

　　t=V(th-tc)/860P=150(60-5)/(860×26)=0.37h=22min

 

　　即：150L的储水箱，用36kW的燃气采暖热水炉加热，将5℃的自来水加热到60℃，需要22min。