地暖-红塔暖通
  • 地暖管径的通用计算

  • 来源:  发布时间:2014-10-21  浏览:496

  • 地暖管径的通用计算(一)

    摘 要:地暖管径计算是地暖同行向红塔问得频率比较高的一个问题,这个专题,红塔就给大家讲讲这个;同时再顺便讲讲设计散热器的折算的方法。

    关键字:地暖管径计算;散热器折算

     

    正文

    上一专题我们聊的是热负荷计算。那么有了负荷计算,我们又该如何选择地暖管径呢?

    先给朋友们补充一些各类型建筑单位面积耗热指标的参考值(摘自:2003全国技术措施《暖通空调》)。

    住宅45~70W/㎡;办公楼60~80W/㎡;医院、幼儿园65~80W/㎡;旅馆60~70W/㎡;图书馆45~75W/㎡;商店65~75W/㎡;单层住宅80~105W/㎡;食堂、餐厅115~140W/㎡;影剧院90~115W/㎡;大礼堂、体育馆115~160W/㎡。

    使用上述数值请注意,总建筑面积比较大、外围护结构热工性能好、窗户面积较小,采用较小的热指标;反之采用较大热指标。我们还可以看到,一般来说,大型公共建筑,比如体育馆、礼堂,热指标比较大,多层公共建筑次之,高层及多层住宅能耗较小。现行的暖通空调技术措施是2009版的,2003版虽然已经过期,但仍有一定的参考意义。新建的公共建筑执行节能50%的标准,居住建筑执行节能65%的标准,对于以上所列各类型新建建筑,最低值基本已经足够用。按照新规定,我们应逐个房间逐项计算。举例说明,唐山地区的新建住宅热指标大约为30W/㎡。以上热指标我们仍然可以用来检验我们的计算结果是否与经验值偏离太多。新建节能建筑一般来说应该比所给热指标小。有了热指标就可以估算耗热量,基本公式:耗热量=传热系数×面积×温差。

    下面我们讲讲地暖管径的计算方法。最原始的办法就是计算管段所带的热负荷,然后查取暖通设计手册的水力计算表,选择合适的地暖管径。假设某室内管段的流量是28000kg/h,我们查《实用供热空调设计手册第二版》水力计算表,比摩阻(单位长度沿程阻力)选取在80~120Pa/m的范围内。

    从下表我们可以看到,选取DN100的地暖管径正好满足要求。如果表中没有合适的流量G,可以采用内插的方法获得。

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    现在是21世纪,个人计算机普及,我们还可以用计算机辅助软件。常用的暖通软件都有水力计算的模块,我们选取鸿业水利计算器。这个在以前介绍过,不做详细讲解,请看图解。

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    是不是选完地暖管径就完了?我们还需要校核管道的流速。我们知道,流速过大的时候,会有噪音,我们要将其控制在能够接受的范围之内。参照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012-第5.9.13条。

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    一般来说,按照控制比摩阻的方法,流速基本都满足要求,但是我们还要结合流速,选取更合理的地暖管径。流量是28000kg/h,选取DN100的地暖管径,比摩阻为90Pa/m,流速为0.9m/s,满足要求室内、室外管道都可以按照控制比摩阻的方法选取地暖管径。所不同的是,室内的经济比摩阻,应控制在80~120Pa/m,室外经济比摩阻,应控制在30~70Pa/m的范围内。需要指出的是,比摩阻不包含局部阻力,只是单位长度沿程阻力。估算单位长度的阻力时,可以估算,比如可以取比摩阻的1.5倍。

    《城市热力网设计规范》(CJJ34-2002) 7.3.2节,对热力外网流速有这样的规定:确定热水热力网的干线地暖管径时,宜采用经济比摩阻。经济比摩阻数值宜根据工程具体条件计算确定。一般情况下,主干线比摩阻可采用30~70 Pa/m。第7.3.3条,对热力外网流速有这样的规定:热水热力网的干线、支线应按允许压力降确定地暖管径,但供热介质的流速不应大于3.5m/s,支干线的比摩阻不应大于300Pa/m,连接一个热力站的支线的比摩阻可大于300Pa/m。

    按照控制比摩阻的方法结合流速我们可以很方便的计算所需的地暖管径。希望朋友们熟练掌握这个方法。当然,计算地暖管径需要计算热负荷,这又用到了上一专题的内容,负荷计算的简化朋友们是否记得?Q=K×F×ΔT这个公式朋友们是否还记得?如果不记得了,请到《红塔地暖》官网“和红塔学地暖”专栏复习一下吧。

    下面我们顺便讲讲散热器的置换。如果设计院的设计师已经给我们设计好了,可恰好那种暖气片我们买不到怎么办?我们可以折算成我们需要的散热器。

    一般在设计说明中,都会给出散热器的设计型号,标准工况的散热量。比如说,散热器采用钢柱GBS8-1.0-600,每片标准散热量129W。而我们手头只有每片标准散热量80W的散热器,假如图纸上GBS8-1.0-600散热器是15片,该如何折算呢?129×15/80=24(片)。 

    计算到这里是不是就完了呢?我们注意到“标准工况”、“标准散热量”。应该查看样本,所给散热参数到底是在什么情况下的散热量。一般来说,“标准工况”指的温度是95/70℃,是上供下回、明装,10片一组的时候,每一片的散热能力。其中,温度对散热器的散热能力影响最大,其次是安装形式(本文特指明装或暗装),我们在简化计算时主要考虑这两个因素。我们简化计算一个耗热量为1200W房间,采用钢柱GBS8-1.0-600(每片标准散热量129W)时,当供回水温度不同时,所需的散热器的数量。我们使用单管串联水力计算器计算,并直接给出结果。

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    下面我们给出“温度—片数”对照表:

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    我们可以看出,随着散热器平均水温的降低,散热器的散热能力明显下降,所需散热器增多。

    当散热器水温从95/70℃,降到80/60℃时,所需散热量增加30%;当降到60/50℃时,所需散热量增加1倍;当降到50/40℃时,所需散热量增加2倍。

    温度对散热器的散热能力的影响是很大的。我们必须引起足够的重视。地暖系统中需要设置散热器时,请参照地暖的设计水温对散热器进行核算,一般来说要比标准工况(95/70℃)增加1~2倍。

    散热器暗装的时候根据被包裹的程度不同,可能需要增加30%~100%。请朋友们一定要注意,本篇收笔之际,希望朋友们有所收获,最后谢谢你和我一起到最后。欢迎朋友们来信交流,一起交流。红塔的电子邮箱是:1261487815@qq.com.

    参阅资料: 

    《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)

    《辐射供暖供冷技术规程》JGJ 142-2012

    《实用供热空调设计手册》(2008版)陆耀庆 主编 



    地暖管径的通用计算(二)


    摘  要:每年7月,都会有一批毕业生走出校园。又会不断的有新人问我地暖怎么设计,间距怎么算等入门级的问题。在这个专题,就系统的讲一遍,希望给各位新人以启示。

    关键字:地暖设计;间距计算

    正  文

    先说说国家规范是怎么规定的。

    我们最常用的规范是《辐射供暖供冷技术规程》(JGJ 142-2012)和《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736-2012)。《辐射供暖供冷技术规程》主要讲述了朋友们所关心的地暖盘管间距的计算方法、水力计算、施工要求。朋友们可以根据规范的目录,翻到相关的章节查找所需。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》是供暖通风行业朋友的通用规范。这本规范可以查到负荷计算的公式和要求,管道的设计和水力计算。

    先说朋友们最关心的问题——间距。可以按照《辐射供暖供冷技术规程》3.4辐射面传热量的计算。用这些公式计算相关参数,然后查附录B的表格就可以查出来,还可以使用常见的暖通软件计算。地暖系统的设计要求可以参见该规范3.5节,管道的水力计算可以参阅该规范3.6节。负荷计算的方法和要求可以参阅《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》5.2热负荷,当然负荷计算和水力计算也可以使用常见的暖通软件进行计算,可以大大提高工作效率,这些点到为止,本节不作为重点。

    需要温习以上内容的朋友可以到“《红塔地暖》官方网站”——“热点栏目”——“和红塔学地暖”专栏寻找相关的专题:《地暖盘管间距的确定》、《红塔再讲间距》、《图解地暖间距的计算》、《地暖系统地暖管径确定》、《地暖水力计算》、《软件辅助设计》、《地暖设计总结》……这里已经讲得比较清楚了。如果不知道从哪里学起,还有专门介绍资料的专题《地暖相关资料汇总》。

    以上是地暖设计所需的理论。理论是指导我们实践的灯塔。纵有满腹经纶,灵活运用才是金。

    当我们做完负荷计算的时候,我们需要一些经验数据来检验是否偏离实际太多。以河北唐山为例,一般新建的节能建筑单位面积的耗热量一般也就在30~50W/㎡的样子。居住建筑取较小值,公共建筑取较大值。更多经验数据请参看上一专题。

    接下来是确定盘管的间距。一般来说,算来算去大多常见间距取值也就是在200~300mm。间距太小的话,地面会超过规范允许的温度;间距太大的话,地面温度不均匀从而影响到舒适度。对于同样的房间,一般来说,把边的单位面积耗热量比中间的(即热指标)大些,顶层的比中间层的热指标大些,阴面的比阳面的热指标大些。一般来说,顶层的边角房间最大。结合负荷计算所得的热指标,根据热指标的相对大小,调整间距200~300mm。这样理论计算和经验数据相结合的方法设计的地暖,舒适度应该是更高些。
    接下来的问题就是算地暖管径,这个问题上个专题也谈过,可以查水力计算表,可以用暖通软件或者单独的小软件。可以用流速和比摩阻相结合的办法,选出合适的地暖管径。一般来说,流速要控制在1m/s以下,主干管的比摩阻建议在30~70Pa/m。相关资料大多推荐的是80~120Pa/m。个人觉得那些数据是很多年前的了,现在的人工费很贵,材料选得相对标准高些,比较耐用。毕竟,一般的楼房设计使用年限是50年,我们应该有做精品工程,百年大计的眼光。

    然后,一些新手向我提出了这样的问题:集分水器放哪?住宅的集分水器可以放在套内的厨房、卫生间、亦或是挨着管道井的客厅。无论放在哪里,请朋友们注意一个问题:请把恒温控制阀的感温装置放在能够正确感知室内温度的地方,不能被遮挡,不能放在狭小空间,不能被太阳直射,不能临近大功率发热的地方……办公楼、教学楼的集分水器可以考虑放在墙角(如门后)、侧墙……
    有的朋友可能又要有问题了,他知道一个环路不宜多于8路,每个环路不能超过120m,各环路之间的管路长度差不宜太大。那么最长的环路和最短的环路能差多少米呢?有人说10m,有人说15m,有人说30m。既然没有找到依据,那么应该就是越小越好,实在不得已差个30m也就过去了。差的再多,估计就没有说可以的了。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736-2012)似乎很注重主要房间单独成环路(以前的《采暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019-2003)更注重各环路之间的长度差)。对于办公楼,一般一个开间一个环路,这个没有疑问;对于住宅,每个卧室应该单独成环路,客厅尽可能单独成环路。卫生间和厨房可以就近并入较短的环路。

    掌握了这些就可以称之为设计了,但和设计师相比还差一个“师”字。差了些什么呢?细节。来自理论的学习与实际的应用。

    首先,图面要清楚、完整。字体大的大,小的小,那是游击队干的,不是设计师的风格。然后就是设计说明,平面系统,图签目录要完整。就像与人交流,要把事情说清楚,图纸便是工程的通用语言。出个图纸,还需要人工翻译,这样的设计人也不能称之为设计师。当然,图纸疏漏难免,那只是不同意见或者误会。然后就是详图、大样。平面图和系统图不能表达清楚的要绘制大样图或索引图集。就比如地面的做法、集分水器安装都需要哪些阀门管件?一套完整的图纸应该是设计师设计思路的完整表达。胸有成竹,还要画到栩栩如生。

    参加必要的培训是强化学习的一种途径。本刊有地暖设计、施工乃至项目经理的培训,然后就是质检员和工长的认证,国家级的有一级或二级建造师考试,住建部的勘察设计公用设备师考试。根据自身情况,选择培训、考试并得到认证是对自己的一个拔高。持证上岗,将来应该是一种趋势。

     

     

    参阅资料:

    《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736-2012)

    《辐射供暖供冷技术规程》(JGJ 142-2012)

    《实用供热空调设计手册》(2008版)陆耀庆 主编

     

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