采暖系統由鍋爐、采暖管道、散熱器三部份組成。建築物的耗熱量和散熱器的確定以及采暖管道管徑和系統壓力損失的計算是一項周密細致且復雜的設計過程。一般由設計部門暖通設計人員承擔。
但是當暖通公司要為某業主在初建、擴建或可研階段,對采暖裝置的選型、造價作出估算及驗算采暖管道和鍋爐的負荷,或在施工中需要作局部變更,編制采暖鍋爐耗煤計劃時,常因缺乏數據而不能進行工作,而這些零星瑣碎的工作也不便給設計部門增添麻煩,以下就相關估算方法進行分析。
01 建築物的供熱指標
供熱指標是在當地室外采暖計算溫度下,每平方米建築面積維持在設計規定的室內溫度下供暖,每平方米所消耗的熱量(W/㎡)。在沒有設計檔不能詳細計算建築物耗熱量,只知道總建築面積的情況下,可用此指標估算采暖裝置,概略地確定系統的投資,q0值詳見表1。
說明:
1)此表所列散熱器片數是恒定在64.5℃溫差情況下的數量。
2)此表所列散熱器的片數可根據q0的變更作相應修正。
02 散熱器散熱量及數量估算
一、以四柱640型散熱器為準,采暖供回水溫度95℃~70℃
1.熱水采暖時,一片散熱器的Q值為:
Q水=K×F×Δt=7.13×0.20×64.5=92(W/片)
式中:K=3.663Δt0.16;
K=3.663×[(95-70)/2-18]0.16=7.13W/m2·℃
2.當采用低壓蒸汽采暖時:
Q汽=K×F×Δt=7.41×0.20×(100-18)=122(W/片)
式中:K=3.663Δt0.16;
K=3.663×(100-18)0.16=7.41W/m2·℃
根據熱平衡原理,建築物熱指標和所需散熱器片數列表1(以四柱640型為準)。
二、各種散熱器之間的換算
若需將四柱640型散熱器改為其它型別的散熱器,其片數轉換可按下式:
K1×F1×Δt=K2×F2×Δt
即K1×F1=K2×F2。
三、房間內散熱器數量的調整
1.朝向修正: 朝南房間減一片,朝北房間加一片;面積、窗墻比相同的兩個房間,南、北方向相差兩片。
2.窗墻比修正: 有門窗的房間比只有窗、無外門,面積、朝向均相同的房間多兩片。
3.角隅房間 (具有兩面外墻的房間),按估算數附加100%。
散熱器數量經過修正後,可根據適用、經濟、美觀的要求,選用所需散熱器型號,並用互換公式換算所需訂購的散熱器數量。
4.如要求相對精確,散熱器片數的確定,可參考暖通設計手冊或其它有關資料。
03 采暖管道估算
一、采暖管道的布置形式
采暖管道布置形式多種多樣,按幹管位置分上供下回、下供下回和中供式,按立管又分雙管和單管,單管又有垂直與水平串聯之別,蒸汽采暖又有幹式與濕式回水之分等等。除此以外,根據介質流經各環路的路程是否相等,還可以分為以下——
1.異程式。 介質流經各環路的路程不相等,近環路阻力小,流量大,其散熱器會產生過熱現象,遠環路阻力大,流量小,散熱器將出現偏冷現象;中環路散熱器溫度適合,特別是在環路較多的大系統中,這種熱量不平衡現象更易發生,且難調節。但異程系統能節約管材,采暖系統作用半徑小。
2.同程式。 介質流過各環路的路程大體一致,各環路阻力幾乎相等,易於達到水力平衡,因而流量分配也比較均勻,不會像異程系統那樣產生熱量不均現象。但同程系統比異程系統需用更多管材。不過偵錯簡單方便,供熱安全可靠,建議同程采暖系統為最佳選擇。
二、采暖管道的估算
1.采暖管道管徑的估算是根據允許單位摩擦阻力 [熱水采暖R=80-120Pa/m;蒸汽采暖R=60Pa/m和不超過管內熱媒流動的最大允許流速來確定的(見表2、表3、表4)]。
管徑估算表中Q、W、R、N值為常用估算值,而Qmax、Wmax、Rmax、Nmax值為最大值,適用於距鍋爐房近,作用半徑小,環路小的采暖系統。
2.利用此表可按照管道負擔的散熱器片數迅速決定管徑 ,也可以用於系統局部變更或檢驗管道是否超負荷。
3.根據低壓蒸汽管與凝結水管同徑熱負荷的比較 ,DN70以下的蒸汽管所使用的凝結水管要比蒸汽管<1號,DN70以上的蒸汽管所使用的凝結水管要比蒸汽管<2號。
04 采暖系統壓力損失估算
一、公 式
ΣH水=1.1Σ(RL+Z)Pa
ΣH汽=1.1Σ(RL+Z)+2000Pa
式中:R—單位管長度沿程壓力損失,按100Pa/m估算;1.1—因施工增加阻力和計算誤差等因素考慮的系數。
二、熱水采暖迴圈泵的估算
1.流量
G=(1.2~1.3)×[Q/(Δt×C)]
式中:Δt=tG-tH=95℃-70℃=25℃;c—水的比熱,取c=1;1.2~1.3—儲備系數。
2.揚程:根據下列公式估算
H=1.1(p+p+p)KPa
式中: p—鍋爐房內部壓力損失(70KPa~220KPa);p—室外管網最不利環路的壓力損失(KPa);p—室內最長、最高環路的壓力損失,一般為10KPa~20KPa;有暖風機的壓力損失為20KPa~50KPa;水平串聯系統為50KPa~60KPa;帶混水器的壓力損失為80KPa~120KPa,R值按100Pa/m計算。
根據上列公式和數據,計算出水泵的流量和揚程,即可選擇水泵。
3.低壓蒸汽采暖系統對鍋爐定壓的要求
在蒸汽量能滿足系統采暖負荷的情況下,可按照低壓蒸汽系統壓力損失估演算法來確定鍋爐的壓力。室外壓力損失:
p=1.1×(RL/0.7)+2000Pa
式中:R值取100Pa/m;L為室外管道長度m;室內壓力損失為p,可按20KPa估算,鍋爐內的壓力損失,儲備系數取1.2。鍋爐定壓值:
P=1.2×(p+p)×104MPa
05 鍋爐采暖負荷面積估算
一、新型鍋爐的效率η=0.75以上
0.7MW蒸發量鍋爐的供熱面積可按下式計算:
F=(1×70×104×0.8)/70=8000㎡
式中:0.8—考慮鍋爐和室外采暖管道損失占20%,室內占80%;q0—按70W/㎡估算。
二、煤的發熱量
焦煤:7.6kW/kg;
無煙煤:7.0kW/kg;
煙煤:6.0kW/kg;
褐煤:5.0kW/kg;
泥煤:3.54kW/kg;
三、一天的燃燒量
B2=B1×每日供暖小時(T/日)
四、一年采暖期的燃煤量
B3=B2×采暖期天數(T/年)
五、鍋爐燃煤量的經驗數位
0.7MW蒸發量的鍋爐需要的燃煤量為——無煙煤:180kg/h;
煙煤:270kg/h;褐煤:360kg/h。
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