再谈燃气壁挂炉在地暖中的应用——九菲暖通

 江亿老师在2014年全国暖通空调学术年会上，关于《“集中”与“分散”》的学术报告中，在建筑功能的方式上，分别深入浅出的研究了“集中”与“分散”方式的特点，对建筑功能将实行“集中”与“分散”两条路并行的发展方向做出了精辟的分析。

燃气壁挂炉作为“分散”供暖的热源，近年来应用越来越广泛，要求使用壁挂炉的呼声越来越高，而且几乎100%是与地暖结合使用。

因此，分析和研究壁挂炉在地暖中的应用有着重要的意义。严格意义上讲，由于壁挂炉的工况与地暖的工况不同，壁挂炉在地暖中使用时，应加装换热装置。但对于100m²～200m²的较小户型来说，采用间歇供暖方式时，只要科学、合理的设计地暖及系统连接管道，采用空气温度控制器来控制壁挂炉的启停，是可以将壁挂炉直接和地暖连接的。

有人认为：这是因为壁挂炉的输出水温可以调整在60℃方式（所谓地暖方式），所以壁挂炉与地暖的工况是一致的。

我们测试了壁挂炉的工作过程，如表1，从中可以看出，壁挂炉的供、回水温差为20℃左右，这与地暖的工况并不完全吻合。另外，通常壁挂炉内置的循环泵的扬程都较低，其静扬程只有5m～6m水柱，工作点扬程为3m～4m水柱。因此，壁挂炉直接和地暖连接是如何相配合工作的，还值得我们重新分析和定义。

其实，壁挂炉直接和地暖连接的应用是打了一个技术上的“擦边球”，在这种情况下，地暖并未按照我们事先定义的“10℃温差”工作，而是在满足了供回水温差小于20℃时或满足了室内温度达到了室内空气温度控制器设定温度时，壁挂炉就停止了。

所以说，壁挂炉直接和地暖连接时，其工作方式只能是间歇供暖方式。在这种方式下，传统地暖（混凝土填充层形式的）的优势更大，更节能，因为在壁挂炉工作期间，填充层存蓄了大量的热能，在壁挂炉停止以后，在相当长的时间里释放而维持室内温度。

还有人认为：由于壁挂炉内置循环泵的扬程较低，为了减少其负载的阻力，地暖加热管的环路越短越好。所以，有人在设计壁挂炉采暖的地暖系统时，将加热管设计的很短（40m～50m），说这样可以保证壁挂炉的输出流量。

我们分析一下这样做的后果：若某户房间为100m²，采用壁挂炉供暖，地暖采用De20的加热管，原设计为4环路，管间距为250mm，每环路管长为100m，每环路所需工作流量为：g=0.0082×3.14×0.25×3600=0.18m³/h，总工作流量为：G=4×0.18=0.72m³/h，壁挂炉阻力为20KPa,加热管阻力为7KPa，分集水器阻力为3KPa，系统连接管道及阀门阻力为10KPa，对于壁挂炉内置循环泵来说，总阻力为40KPa, 根据如图1，G1工作点，阻力为40KPa时，壁挂炉输出流量为0.8m³/h，满足地暖需求。

如果我们将加热管长度由100m设计为50m，系统阻力较少了70Pa×50m=3.5KPa，在相同管间距情况下，地暖环路数增加一倍，系统工作流量增加了一倍，为1.44m3/h，根据如图2中G2工作点，系统阻力为36.5KPa，壁挂炉输出流量仅为1m³/h，显然不能满足地暖工作流量的需求。可见，缩短加热管长度后的效果恰恰事与愿违。

另外，传统地暖的结构决定了热媒的散热条件，大约是每10m水温降1℃，地暖加热管过短，势必使壁挂炉回水温度升的很快，造成壁挂炉启动后很快就停止，水温降低后再启动，启动后又很快就停止……就这样使壁挂炉处于震荡状态，在很长的时间里，室内温度无法提升（如图2）。

在壁挂炉直接与地暖连接的供暖系统中，壁挂炉的内阻是无法改变的，地暖加热管的长度又不能太短，那么，减少系统阻力就只有从系统连接管道上入手了。

我们可以采取以下措施来减少系统管道的阻力：1、分集水器尽量设计的离壁挂炉近一点，以减少系统连接管道的长度。2、尽可能增大系统连接管道的管径，将系统连接管道的摩阻控制在科学、可行的范围内。

综合上述：分析、定义壁挂炉直接和地暖连接是如何相配合工作的，科学、合理的设计壁挂炉与地暖系统，不仅关乎系统的使用效果，而且直接决定了系统的节能效果。