簡要介紹中小型商用燃氣鍋爐的采暖系統應用設計要求，包括鍋爐、輔助設備的選型，以及系統連接方案，建議在水質情況不良的地區，采暖系統應盡量采用間接連接方案。

關鍵詞：燃氣商用鍋爐輔助設備采暖系統設計直接連接間接連接

1引言隨著國家環保、節能政策的強勢推進，作為在建筑供熱方面有顯著節能效果的冷凝式壁掛爐越來越受到市場的青睞，而中小型商用冷凝式燃氣鍋爐逐步替代中小型燃煤燃油鍋爐，是中小型商業供暖領域的發展方向之一。中小型商用燃氣鍋爐典型的類型，是以鑄鋁式冷凝熱交換器為基礎開發的封閉式全預混燃燒模塊化鍋爐，主要適用于采用獨立供暖的大面積住宅、別墅、酒店、商務會所、醫院等中小型服務型和商務型采暖領域。功率較大的商用鍋爐應用于較大面積的供暖場所，與家用鍋爐的應用條件有一些明顯的差異，本文簡要討論中小型商用燃氣鍋爐在采暖系統應用的主要技術措施。

2鍋爐選型作為熱源主機，燃氣鍋爐的選型主要依據為采暖系統的熱負荷。采暖系統計算較為復雜，而實際使用情況也是千變萬化，實際上難以精確計算，在民用建筑采暖設計方案和初步設計階段中，按建筑的使用功能粗略估算采暖系統設計熱負荷是常用的方法。其采暖熱負荷可按下列方法估算：Q=qfF①式中:Q總熱負荷，F總建筑面積，qf單位面積熱指標，W/Qg的大小可由表1查出。在選型時，應選擇功率Qg須略大于采暖熱負荷Q的燃氣鍋爐。

3輔助設備選型由于商用燃氣鍋爐應用條件較為復雜多樣，所以一般情況下鍋爐內未配備循環泵、膨脹水箱、安全閥以及板式換熱器，需要安裝時另外配備。這些輔助設備的選型合理與否，對系統的造價以及運行經濟性有重要影響。

3.1循環泵選型由于系統中管道，設備等流動過程中對水產生阻力，為克服這些阻力，則必須配備合適的循環泵。循環泵是驅動熱水在采暖系統中流動的設備，在完成采暖系統水力計算后，可進行循環泵的計算和選擇。

1)流量循環水系統最大設計流量G，可按下式計算：

②式中：Q管段的熱負荷，tg系統的設計供水溫度，℃th系統的設計回水溫度，℃。循環泵的流量，即系統的設計流量，并考慮一定的附加值。③式中：循環泵流量，m3/G系統設計流量，m3/h。

2)揚程循環泵的揚程應不小于采暖系統在設計流量下，熱源、最不利循環管路、末端設備的總阻力之和，并考慮一定的附加值。④式中：循環泵揚程，H系統總阻力，m。循環泵是在閉合的環路中工作，它所需的揚程，僅取決于閉合環路的總壓力降，而與建筑物高度和地形無關。

3.2膨脹水箱閉式膨脹水箱的選型主要是確定膨脹水箱的容積。膨脹水箱的容積與以下參數有關：系統容水量、系統運行溫度、系統安全法整定壓力(最高工作壓力)、膨脹水箱的預充氣壓力。膨脹水箱的容積Vexp可用下式計算：⑤式中：V系統總容量，u1系統最高工作溫度時水的容重，l/u2系統最低工作溫度時水的容重，l/Pp膨脹水箱預充氣壓力(絕對壓力)，Pmax系統安全閥整定壓力(絕對壓力)，MPa。

3.3安全閥安全閥在管路中，當介質工作壓力超過規定數值時，閥門便自動開啟，排放出多余介質而當工作壓力恢復到規定值時，又自動關閉。安全閥的開啟壓力按表2規定進行整定表2安全閥開啟壓力整定值

3.4換熱器選型市場上普遍使用的有管殼式換熱器和板式換熱器，在實際設計選型中，需要考慮的是在盡可能小的換熱面積下，有盡可能大的換熱量，以及較低的設備造價及施工費另外，在操作運行及維護清洗較方便也是換熱器的設計選型需要考慮的問題。管殼式換熱器是由殼體、傳熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內部裝有管束，管束兩端固定在管板上。

進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內流動，稱為管程流體另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數，通常在殼體內安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數大正方形排列則管外清洗方便，適用于易結垢的流體。板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過半片進行熱量交換。板式換熱器是液液、液汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力降條件下，板式換熱器傳熱系數比管式換熱器高3～5倍，熱回收率可高達90%以上實現同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5～1/管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右采用相同材料，在相同換熱面積下，板式換熱器價格比管殼式約低40%～60%板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標準化程度高，并可大批生產，管殼式換熱器一般采用手工制作。對于中小型商用燃氣鍋爐的應用，建議選擇板式換熱器。在系統中通常用板式換熱器來制備生活熱水，或將系統分割成一次與二次水系統。在選型時需進行優化設計計算，根據給定熱負荷、給定溫度、給定允許壓力降，計算出最優參數，選擇最合適的板式換熱器型號。由于計算的復雜性，建議由生產廠家提供快速選型表格，便于快速選型。

4系統接連方案在采暖系統中，商用燃氣鍋爐作為熱源與采暖系統的配置需在進行正確合適地配置輔助設備后可分為直接連接和間接連接兩種配置方案。

4.1直接連接直接連接是指商用燃氣鍋爐產生的熱水通過簡便的管網直接供給用戶，在用戶與鍋爐之間形成閉路循環，從商用燃氣鍋爐出來的供暖循環水直接供給采暖系統中的散熱設備(如散熱器、地板采暖加熱盤管)向室內傳遞熱量。商用燃氣鍋爐與采暖系統的直接連接配置中,循環水與商用燃氣鍋爐中的鑄鋁式換熱器是直接接觸的。水質對于鍋爐的安全運行和運行經濟性影響重大。由于目前在鍋爐應用領域，只有少數的鍋爐在運行中用到進行過水處理后達到鍋爐運行水質要求的循環水。我國水質情況從北到南，水質是從硬到軟。北方的水質較硬，鈣鎂離子及水垢含量多，在南方比北方的水相對要軟，但是雜質比較多。當水加熱時，水中的鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)、鐵(Fe2+)等與水中的碳酸根(CO32-)、硅酸根(SiO32-)、氫氧根(OH-)等迅速結合，使之產生碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)等水垢，并牢牢地附著在換熱器及管道等設備的內壁。有關數據顯示：在鍋爐定期檢驗中發現結垢達到1mm～2mm的比比皆是，嚴重的甚至達到了5mm以上。水垢的導熱系數只有鋼材的幾十分之一，當受熱面結垢后會使傳熱熱阻增大，鍋爐受熱面的傳熱性能變差，燃氣燃燒后所放出的熱量不能有效地傳遞給鍋爐內的循環水中。為了保持提供足夠的熱量，則必須提高鍋爐出力，提高火側的溫度，但結果則會導致大量的熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度升高，排煙熱損失增加，鍋爐的熱效率降低。主換熱器在火焰的高溫下也容易損壞，從而縮短鍋爐水循環系統設備的使用壽命。由于鍋爐的工作壓力不同，水垢的類型及厚度不同，所浪費的燃氣量也不同。根據大量的試驗和計算，基本得出水垢的厚度和損耗燃氣有如下比例：當水垢厚度為1mm時，浪費燃氣3%～5%厚度為3mm時，浪費燃氣5%～10%。較差的水質不僅會使鍋爐造成結垢降低效率甚至引起爆炸，對采暖管網和散熱設備的損害也是非常大的。隨著附著在換熱器內壁上的水垢不斷加厚，換熱器管徑便會越來越細，水流不暢，還會增加循環泵的負擔。由于采用直接連接，與鍋爐連接的管網較長，這就會使得空氣中的氧氣、污物通過各管段及設備的連接處滲入到系統循環水中的機會增大。溶解有氧和污物的循環水通過管網輸送，進入到燃氣鍋爐中，這樣導致鍋爐內換熱器的被腐蝕和污物淤積，直接影響鍋爐使用性能、造成鍋爐故障及縮短鍋爐使用壽命。

4.2間接連接間接連接是指商用燃氣鍋爐與輸配管網之間通過換熱器(如板式換熱器、盤管式換熱器)傳遞熱量，水系統分為一次水循環回路(初級，鍋爐與換熱器之間)和二次水循環回路(次級，換熱器與用戶之間)，通過一次循環回路加熱二次循環回路，由二次循環回路供給散熱設備向室內傳遞熱量。直接連接配置只需配備1套輔助配件，而間接連接的配置不僅需增加1套輔助配件，還需配套板式換熱器或其它型式的換熱器和增加其他相應閥件，并且由于系統的多樣性和復雜性，若在輔助設備的選型上存在問題，無疑增加用戶不必要的購置費用，顯然不符合用戶的利益。在系統可靠性方面，間接連接的優勢是顯而易見的。當系統采用間接連接方案時，只對鍋爐與換熱器之間的一次循環回路中的水進行水處理，可不對二次循環回路的水進行水處理。由于一次循環水系統管網較短，其中的容水量也相應減少，降低了系統對藥劑的需求連接處的減少，降低了空氣中的氧和污物滲入系統中的機率，從而有效地減少含氧循環水對鍋爐換熱器的腐蝕和避免污物在鍋爐內部的淤積。實踐證明，在水質較差的地區，采用此方案可以有效減少鍋爐運行過程的故障率。當間接連接配置系統中任何一側出現問題時，可以不影響另外一側的情況下進行維護保養工作。當鍋爐出現問題時，只需排空一次循環回路中的進行過水處理的水，這個量相對于直接連接配置系統來說是比較小的。排除問題之后，補充水處理過的水的量也小。當容易出現問題的二次循環回路中的設備需要進行維護時，只需對這側水進行排空，而無須排掉水處理過的水，減掉重新運行時再次加藥劑對系統進行水處理的費用和麻煩。

4.3技術經濟性對比雖然直接連接和間接連接方案的最終目的，都是為了提供足夠的熱量使溫度維持室內舒適穩定的范圍內，但是，運行經濟性是有差異的，以某企業生產的60kW商用鍋爐的應用條件為例，對這兩種配置方案進行運行經濟性對比，如表3所示。按兩種連接配置水處理時所需加的藥劑量費用相同計算，實際是間接連接藥劑費比直接連接要少得多。表3數據顯示，間接連接比直接連接最后可為用戶節省6210元，換言之，采用間接連接比直接連接的經濟性更佳，而且，若按每年結垢厚度遞增計算，則節省的費用將會更多。

5結論中小型商用燃氣鍋爐容量較大，適用的采暖面積也較大，采暖系統的配置相應較為復雜多樣，需要通過合理的系統設計，以充分發揮商用燃氣鍋爐的性能商用燃氣鍋爐通常未如家用壁掛爐產品自身配備循環泵、膨脹水箱和安全閥，所以需要在系統設計時另外配備，合理配備是采暖系統設計的重要內容同時，水質問題是不僅影響采暖系統的可靠運行，而且對系統運行技術經濟性都有重要的影響，由于商用鍋爐主要是在北方地區使用，水質因素導致采用間接連接方案在技術經濟性方面優于采用直接連接方案。