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(guò)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)于我們咨詢行業(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。

為解決上述問(wèn)題，本人根據(jù)從事暖通專業(yè)工作多年的經(jīng)驗(yàn)，特撰寫(xiě)此文，僅供從事咨詢工作的人員參考。

一、建筑物的供熱指標(biāo)（q₀）

供熱指標(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，每平方米所消耗的熱量（W/m2）。

在沒(méi)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(jiàn)表-1。

各類型建筑物熱指標(biāo)及采暖系統(tǒng)所需散熱器的片數(shù) 表-1

 

序號(hào)	建筑物類型	qo(W/m2)	1片/m2(熱水采暖)	1片/m2(低壓蒸氣采暖)
1	多層住宅	60	0.652	不宜采用
2	單層住宅	95	1.032	0.779
3	辦公樓、學(xué)校	70	0.761	不宜采用
4	影劇院	105	1.141	0.861
5	醫(yī)院、幼兒園	70	0.761	不宜采用
6	旅館	65	0.707	0.533
7	圖書(shū)館	60	0.652	0.492
8	商店	75	0.815	0.615
9	浴室	140	1.522	1.148
10	高級(jí)賓館	145	1.576	1.189
11	大禮堂、體育館	140	1.522	1.148
12	食堂、餐廳	130	1.413	1.066

 

說(shuō)明：1).此表散熱器是恒定在64.5℃溫差情況下的數(shù)量。

2).此表所列散熱器片數(shù)可根據(jù)q₀的變更作相應(yīng)修正。

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=7.13×0.20×64.5=92(W/片)

式中：K=3.663Δt0.16

K=3.663×(-18)0.16=7.13W/m2·℃

當(dāng)采用低壓蒸汽采暖時(shí)：

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(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型散熱器改為其它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；既面積、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(wú)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(guò)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(gòu)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(jiàn)暖通設(shè)計(jì)手冊(cè)或其它有關(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，按立管又分雙管和單管，單管又有垂直與水平串聯(lián)之別，蒸汽采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(guò)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，但采暖系統(tǒng)作用半徑小。

2）.同程式：介質(zhì)流過(guò)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，不致象異程系統(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(jiǎn)單方便，供熱安全可靠，建議采用同程采暖系統(tǒng)為最佳選擇。

2．采暖管道的估算

1）.采暖管道管徑的估算是根據(jù)允許單位摩擦阻力（熱水采暖R=80-120Pa/m；蒸氣采暖R=60Pa/m和不超過(guò)管內(nèi)熱媒流動(dòng)的最大允許流速來(lái)確定的（見(jiàn)表-2、表-3、表-4）。管徑估算表中Q、W、R、N值為常用估算值，而Q_max、W_max、R_max、N_max值為最大值，適用于距鍋爐房近，作用半徑小，環(huán)路小的采暖系統(tǒng)。

2）.利用此表可按管道負(fù)擔(dān)的散熱器片數(shù)迅速?zèng)Q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)低壓蒸氣管與凝結(jié)水管同徑熱負(fù)荷的比較，DN70以下的蒸氣管所用的凝結(jié)水管比蒸氣管<1號(hào)；DN70以上的蒸氣管所用的凝結(jié)水管比蒸氣管<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) Pa

ΣH_汽=1.1Σ(RL+Z)+2000 Pa

式中：R—單位管長(zhǎng)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

 

DN(mm)	Q	Qmax	R	Rmax	V	Vmax	N	Nmax
	W		Pa/m		m/s		負(fù)擔(dān)四柱640型散熱器片數(shù)
15	5814	9302.4	120.48	297.13	0.29	0.46	63	101
20	1.37×104	2.33×104	131.30	367.88	0.37	0.64	146	253
25	2.44×104	4.80×104	116.17	431.98	0.41	0.81	265	518
32	5.23×104	10.47×104	118.39	458.80	0.51	1.01	568	1112
40	8.43×104	20.93×104	146.89	876.83	0.62	1.54	916	2275
50	17.44×104	34.88×104	159.85	625.46	0.77	1.54	1896	3792
65	33.43×104	55.23×104	156.36	420.44	0.89	1..48	3634	6067
80	58.14×104	81.40×104	192.70	401.26	1.11	1.61	6320	9101
100	98.83×104	151.16×104	130.73	302.46	1.09	1.66	10745	16433
125	168.61×104	203.49×104	124.48	180.44	1.22	1.47	18330	22754
150	261.63×104	261.63×104	119.44	119.44	1.33	1.33	30339	30339

 

說(shuō)明：此表t=95℃、r=983.248kg/m3、K=0.2mm

低壓蒸氣采暖系統(tǒng)管徑估算表 表-3

 

DN(mm)	Q	Qmax	R	Rmax	V	Vmax	N
	W		Pa/m		m/s		負(fù)擔(dān)四柱640型散熱器片數(shù)
15	2500	3500	38	84	5.1	7.6	10
20	5500	8000	40	80	6.2	9	22
25	9500	1.6×104	35	90	6.9	11.2	39
32	2.4×104	3.0×104	47	73	9.6	12	98
40	3.2×104	4.4×104	40	76	9.7	13.4	137
50	6.5×104	8.5×104	43	73	11.8	15.5	270
65	13×104	15×104	46	61	14.4	16.6	539
80	19×104	22×104	39	53	14.8	17.2	784
100	32×104	36×104	37	46	16.4	18.5	1470
125	50×104	55×104	28	33	16.4	18.0	2059
150	70×104	75×104	21	24	15.9	17.1	2941

 

說(shuō)明：此表P=200Kpa(絕對(duì)壓力)、K=0.2mm

低壓蒸氣采暖干式凝結(jié)水管徑估算表 表-4

 

	15	20	25	32	40	50	70	80	100
橫 管	4652	1.74×104	3.26×104	7.91×104	12.1×104	25×104	50×104	69.78×104	145.38×104
四柱640片數(shù)	20	75	140	340	520	1075	2150	3000	6250
立 管	6978	2.56×104	4.88×104	11.63×104	18.03×104	37.22×104	74.43×104	104.67×104	215.16×104
四柱640片數(shù)	30	110	210	500	775	1600	3400	4500	9250

 

說(shuō)明：對(duì)不利環(huán)路起始端管徑，考慮空氣和銹渣的影響，一般不小于DN25。

2．熱水供暖循環(huán)泵的估算

1）流量：G=(1.2~1.3)

式中：Δt=t_G-t_H=95℃-70℃=25℃

c—水的比熱。取c=1

1. 2~1.3—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)KPa

式中：H₁—鍋爐房?jī)?nèi)部壓力損失（70KPa~220KPa）

H₂—室外管網(wǎng)最不利環(huán)路的壓力損失（KPa）

H₃—室內(nèi)最長(zhǎng)、最高環(huán)路的壓力損失，一般為10-20Kpa；有暖風(fēng)機(jī)的為20-50Kpa；水平串聯(lián)系統(tǒng)為50-60Kpa；帶混水器的為80-120Kpa。R值按100Pa/m計(jì)算。

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。

沿程阻力及局部阻力概率分配率

 

系 統(tǒng) 種 類		系統(tǒng)壓力消耗所占百分比（%）
		沿程阻力	局部阻力
室 內(nèi)	熱水系統(tǒng)	50	50
	低壓蒸氣系統(tǒng)	60	40
室 外	熱水系統(tǒng)	80-90	20-10
	低壓蒸氣系統(tǒng)	50-70	50-30

 

3．低壓蒸氣采暖系統(tǒng)對(duì)鍋爐定壓的要求

在蒸氣量能滿足系統(tǒng)采暖負(fù)荷的情況下，可按照低壓蒸氣系統(tǒng)壓力損失估算法來(lái)確定鍋爐的壓力。

室外壓力損失：H₁=1.1×+2000Pa

式中：R值取100Pa/m

L為室外管道長(zhǎng)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) ×10-4 MPa

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。

0.7MW蒸發(fā)量鍋爐的供熱面積可按下式計(jì)算：

F=m2

F==8000 m2

式中：0.8—考慮鍋爐和室外采暖管道損失占20%，室內(nèi)占80%。

q₀—按70W/m2估算

2．煤的發(fā)熱量

焦煤：7.6kW/kg；無(wú)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×每日供暖小時(shí)（T/日）

4．一年采暖期的燃煤量

B3=B2×采暖期天數(shù)（T/年）

5．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(wú)煙煤：180kg/h；煙煤：270kg/h；褐煤：360kg/h。