供暖系統(tǒng)由鍋爐、供熱管道、散熱器三部分組成。
建筑物的耗熱量和散熱器的確定以及供熱管道管徑和系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算是一項(xiàng)周密細(xì)致和復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程。一般由設(shè)計(jì)部門暖通設(shè)計(jì)人員承擔(dān)。但是對(duì)于咨詢行業(yè)要為某業(yè)主在初建、擴(kuò)建或可研階段,對(duì)供熱設(shè)備(散熱器、管道、鍋爐)的選型,造價(jià)作出估算及驗(yàn)算供熱管道和鍋爐的負(fù)荷或在施工中需要作局部變更,或需編制供暖鍋爐的耗煤計(jì)劃,常因缺乏數(shù)據(jù)而不能進(jìn)行工作,況且這些零星瑣碎的工作也不便給設(shè)計(jì)部門增添麻煩。
一、建筑物的供暖指標(biāo)(q0)
供暖指標(biāo)是在當(dāng)?shù)厥彝獠膳?jì)算溫度下,每平方米建筑面積維持在設(shè)計(jì)規(guī)定的室內(nèi)溫度下供暖所消耗的熱量(W/m2)。
在沒有設(shè)計(jì)文件不能詳細(xì)計(jì)算建筑物耗熱量,只知道總建筑面積的情況下,可用此指標(biāo)估算供暖設(shè)備,概略地確定系統(tǒng)的投資,q0值詳見表-1。
二、散熱器散熱量及數(shù)量的估算
1、以四柱640型散熱器為準(zhǔn),采暖供回水溫度95℃/70℃
熱水采暖時(shí),一片散熱器的Q值為
Q水=K×F×Δt=92(W/片)
當(dāng)采用低壓蒸汽采暖時(shí):
Q汽= K×F×Δt =122(W/片)
根據(jù)熱平衡原理,將建筑物熱指標(biāo)和所需散熱器片數(shù)列表-1(以四柱640型為準(zhǔn))。
2、各種散熱器之間的換算
若需將四柱640型散熱器改為其他類型的散熱器其片數(shù)轉(zhuǎn)換可按下式:K1×F1×Δt= K2×F2×Δt即K1×F1= K2×F2進(jìn)行換算。
3、房間內(nèi)散熱器數(shù)量的調(diào)整
1)朝向修正:朝南房間減一片,朝北房間加一片;即面積、窗墻比相同的兩個(gè)房間,南、北向相差2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2片。
3)角隅房間(具有兩面外墻的房間):按估算數(shù)附加100%。
散熱器數(shù)量經(jīng)過修正后,可根據(jù)適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的要求,選用所需散熱器型號(hào),并用互換公式換算所需訂購的散熱器數(shù)量。
4)如要求相對(duì)精確,散熱器片數(shù)的確定,可參見暖通設(shè)計(jì)手冊(cè)或其他有關(guān)資料。
三 、供暖管道的估算
1、供暖管道的布置形式
供暖管道布置形式多種多樣,按干管位置分上供下回、下供下回和中供式,按立管數(shù)量又分雙管和單管,單管又有垂直與水平串聯(lián)之別,蒸汽供暖又有干式與濕式回水之分等等。根據(jù)介質(zhì)流經(jīng)各環(huán)路的路程是否相等,還可分為:
1)異程式:介質(zhì)流經(jīng)各環(huán)路的路程不相等,近環(huán)路阻力小、流量大,其散熱器會(huì)產(chǎn)生過熱,遠(yuǎn)環(huán)路阻力大、流量小,散熱器將出現(xiàn)偏冷現(xiàn)象;中環(huán)路散熱器溫度適合,特別是在環(huán)路較多的大系統(tǒng)中,這種熱的不平衡現(xiàn)象更易發(fā)生,且難調(diào)節(jié)。但異程系統(tǒng)能節(jié)約管材,但供暖系統(tǒng)作用半徑小。
2)同程式:介質(zhì)流過各環(huán)路的路程大體一致,各環(huán)路阻力幾乎相等,易于達(dá)到水力平衡,因而流量分配也比較均勻,不致像異程系統(tǒng)那樣產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象。但同程系統(tǒng)比異程系統(tǒng)多用管材。但調(diào)試簡單方便,供熱安全可靠,建議采用同程供暖系統(tǒng)為最佳選擇。
2、供暖管道的估算
1)供暖管道管徑的估算是根據(jù)允許單位摩擦阻力(熱水供暖R=80~120Pa/m;蒸汽供暖R=60Pa/m和不超過管內(nèi)熱媒流動(dòng)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,適用于距鍋爐房近,作用半徑小,環(huán)路小的供暖系統(tǒng)。
2)利用這些表可按管道負(fù)擔(dān)的散熱器片數(shù)迅速確定管徑,也可用于系統(tǒng)局部變更或檢驗(yàn)管道是否超負(fù)荷。
3)根據(jù)低壓蒸汽管與凝結(jié)水管同徑熱負(fù)荷的比較,DN70以下的蒸汽管所用的凝結(jié)水管比蒸汽管小1號(hào);DN70以上的蒸汽管所用的凝結(jié)水管比蒸汽管小2號(hào)。
四 、供暖系統(tǒng)壓力損失的估算
1、公式:
ΣH水=1.1Σ(RL+Z)
ΣH汽=1.1Σ(RL+Z)+2000 Pa
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(jì)算誤差等因素考慮的系數(shù)。
熱水采暖系統(tǒng)管徑估算表 表-2
低壓蒸氣采暖系統(tǒng)管徑估算表 表-3
低壓蒸氣采暖干式凝結(jié)水管徑估算表 表-4
2、熱水供暖循環(huán)泵的估算
1)流量:G=(1.2~1.3)╳3.6Q/(c·Δt)
式中:Δt為供回水溫差,℃;c為水的比熱容,取1kJ/(kg·℃);1.2~1.3為儲(chǔ)備系數(shù)。
2)揚(yáng)程:根據(jù)下列公式估算
H=1.1(H1+H2+H3)
式中 H1為鍋爐房內(nèi)部壓力損失,70kPa~220kPa;H2為室外管網(wǎng)最不利環(huán)路的壓力損失,kPa;H3為室內(nèi)最長、最高環(huán)路的壓力損失,一般為10kPa~20kPa,有暖風(fēng)機(jī)的為20kPa~50kPa,水平串聯(lián)系統(tǒng)為50kPa~60kPa,帶混水器的為80kPa~120kPa。
根據(jù)上列公式和數(shù)據(jù),計(jì)算出水泵的流量和揚(yáng)程,即可選擇水泵。
3、低壓蒸汽供暖系統(tǒng)對(duì)鍋爐定壓的要求
在蒸汽量能滿足系統(tǒng)供暖負(fù)荷的情況下,可按照低壓蒸汽系統(tǒng)壓力損失估算法來確定鍋爐的壓力。
室外壓力損失:H1=1.1RL/0.7×+2000Pa
式中 R為管道比摩阻,取100Pa/m;L為室外管道長度,m。
室內(nèi)壓力損失H2可按20kPa估算。
鍋爐內(nèi)的壓力損失儲(chǔ)備系數(shù)取1.2
鍋爐定壓值P=1.2×(H1+H2) ×10-4MPa
五、鍋爐供暖負(fù)荷面積的估算
1、新型鍋爐的效率η=0.75以上。
計(jì)算可得,0.7MW蒸發(fā)量鍋爐的供熱面積F=8000 m2。
2、煤的發(fā)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。
3、一天的燃燒量
B2=B1×每日供暖時(shí)間
4.一年供暖期的燃煤量
B3=B2×供期天數(shù)
4、鍋爐燃煤量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字
0.7MW蒸發(fā)量的鍋爐需要的燃煤量:
無煙煤:180kg/h;煙煤:270kg/h;褐煤:360kg/h。