环境温度与锅炉运行参数关系

一、前言

热水供暖系统运行时必须根据室外气温的变化进行调节，使用户散热设备的放热量与用户热负荷的变化相适应，以防止用户室温过高或过低现象。这种运行调节，均在锅炉房进行集中调节。

二、供暖系统热负荷与环境温度的关系

供暖系统的热负荷是在一定的室外温度下，为了达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。

1、冬季供暖系统热负荷的确定

冬季供暖系统的热负荷根据建筑物或房间的得、失热量确定。其中失热量包括：围护结构传热耗热量、围护结构附加耗热量、冷风渗透耗热量、冷水侵入耗热量等。得热量主要通过散热设备向房间供给热量。

(1)围护结构的基本耗热量：

q、=KF(tn-tw、)a

q—— 围护结构的基本耗热量;

K——维护结构的传热系数(W/m2.℃);

F—— 围护结构的面积(m2);

tn——冬季室内计算温度(℃);

tw、—— 冬季室外计算温度(℃);

a——围护结构的温差修正系数。

(2)围护结构的附加耗热量：

围护结构的基本耗热量是在稳定的条件下计算得出，实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各种因素影响而有所增减，由于这些因素影响，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正，这些修正耗热量称为围护结构附加修正耗热量。通常在基本耗热量的百分率上进行修正。附加耗热量有朝向修正、风力附加和高度附加耗热量等。

1)朝向修正耗热量。朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射而对围护结构基本耗热量的修正：当太阳照射建筑物时，阳光直接透过玻璃窗，使室内得到热量。同时由于受阳面的围护结构较干燥，外表面和附加气温升高，围护结构向外传递热量减少。采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用不同的修正率。需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构(门、窗、外墙及屋顶的垂直部分)的基本耗热量乘以相应修正率。

在《暖通规范》中规定，在北、东北、西北朝向修正率为0~10%;东南、西南朝向修正率为-10%~15%;东、西朝向修正率为-5%;南朝向修正率为-15%~30%。

2)风力附加耗热量。风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数aw 是对应风速约为4m/s的计算值，现我国大部分地区的平均风速一般为2m/s-3m/s。在《暖通规范》中，规定在一般情况下，不必考虑风力附加。

3)高度附加耗热量。高度附加耗热量是考虑房屋高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量。在《暖通规范》中规定：民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率，当房间高度大于4m，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加(修正)耗热量的总和上。

综合上述，建筑物或房间在室外供暖计算温度下，通过围护结构的总耗热量Q，可用下式综合表示：

Q围=Q1+Q2(1+Xg)a KF(tn-tw、)(1+Xch+Xf)W

式中：Xch——朝向修正率(%);

Xf——风力附加率(%) ，Xf大于或等于0;

Xg——高度附加率(%)，小于或等于15%;而大于或等于0。

(3) 冷风渗透耗热量

在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出，把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量。

Q冷=0.278nkVupw(tn-tw、) W

Vu——房间的内部体积(m3);

nk——房间的换气次数(次/h);

(4) 冷风侵入耗热量

在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的外门侵入室内。把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷空气侵入耗热量。

Q冷=0.278nkVwpw(tn-tw、)W

Vw——流入的冷空气量(m3/h)

通过对围护结构传热耗热量、围护结构附加耗热量、冷风渗透耗热量、冷水侵入耗热量的理论分析，得出四种耗热量分别与(tn-tw、)成正比，可以总结出：

在供暖期间，房间内的总耗热量Q总=A(tn-tw、)，房间的总耗热量也就是房间的总供暖热负荷，也就是说房间的总供暖热负荷与室内外温差成正比。

三、供暖系统热负荷与锅炉运行参数的关系

Qg=GnC(t供-t回)

Qg——供暖系统的热负荷(Mw);

Gn——供暖系统的流量(t/h);

C——水的质量比热 C=4.1868KJ/Kg. ℃;

T供、t回——网路的供、回水温度( ℃)。

对采用热水采暖的系统，网路的供、回水温度也就是锅炉的供、回水温度，也就是供暖系统的热负荷与锅炉供、回水温差成正比。

四、环境温度与锅炉运行参数关系

根据供暖系统热负荷与环境温度的关系及供暖系统热负荷与锅炉运行参数的关系，即：

GnC(t供-t回)=A(tn-tw、)

在供暖用户不变，供暖系统设备不变的情况，GnC(用B来代替)与A都是不变的。

B(t供-t回)=A(tn-tw、)(根据《采暖通风与空气调节设计规范》规定，在设计集中供暖中，冬季室内计算温度，民用建筑的主要房间，宜采用16 ℃-20 ℃。)

t供=t回+A/B(tn-tw、)

通过上式可以看出，在保证室内温度不变，锅炉回水温度不变的情况下，锅炉的出水温度是随室外温度的降低而提高的;随室外温度的升高而降低的。

五、锅炉出水、回水温度随环境温度变化的曲线图

1、绘制锅炉出水、回水温度随环境温度变化的曲线图

通过理论分析出锅炉的出水、回水温度与环境温度的关系，同时对我单位(以第三供热站为例)2007年11月-2008年4月的锅炉供水、回水温度与环境温度的关系进行统计分析，绘制出锅炉出水、回水温度随室外温度变化的曲线图：

当环境温度升高，用户的热负荷降低，则锅炉的运行负荷也就相应降低;当环境温度降低，用户的热负荷升高，则锅炉的运行负荷也就相应增加。

依据理论分析，锅炉的出水温度随环境温度的变化是成一次函数关系，就是说锅炉出水温度随环境温度变化的曲线应该是一条直线。

2、锅炉出水、回水温度随环境温度变化曲线图在生产中的作用

锅炉出水、回水温度随室外温度变化曲线图在生产中的作用，一是将锅炉运行方式负荷的调整从定性改变为定量。二是将以前的凭经验改变为科学调整锅炉的运行负荷。三是有效地避免由于系统负荷调整不及时，造成的用户室内温度偏高或偏低，从而达到节能降耗的目的。四是在供暖热负荷(也就是供暖面积不增加或不减少)不变的情况下，运行工依据环境温度，通过调整锅炉的运行负荷，确保锅炉的出水温度。

六、结论

通过对环境温度与锅炉运行参数关系的研究及锅炉出水、回水温度随室外变化曲线图在生产中的应用，能够科学地调整锅炉的运行负荷。但由于在数据采集方面存在一定的误差，需要在2008年11月-2009年3月的供暖期间使用中，对其数据不断地修正完善，使其更加贴近生产实际，增强指导性。

(原载于《现代物业·新业主》2008年第11期)