【文章內(nèi)容簡介】 溫度高，易烤炙積在散熱器上的灰塵，產(chǎn)生異味，衛(wèi)生條件較差。由于上述“跑”、“冒”、“滴”、“漏”影響能耗以及衛(wèi)生條件等兩個原因。在民用建筑中，不適宜采用蒸汽供暖系統(tǒng)。在工廠中蒸汽作為供熱系統(tǒng)的熱媒得到極廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷與其他熱負(fù)荷共存時，傳熱介質(zhì)的選擇盡量只利用一種供熱介質(zhì)，根據(jù)個體情況，通過全面的技術(shù)經(jīng)濟比較確定熱媒。
本設(shè)計對象是某廠區(qū)的供暖系統(tǒng)。雖然有廠區(qū)但只為其供暖不做工業(yè)用氣，屬于住宅供暖系統(tǒng)，權(quán)衡熱水和蒸汽兩種熱媒的優(yōu)缺點，本設(shè)計的熱媒選用熱水[[] ]。 熱媒參數(shù)的確定熱水供暖系統(tǒng)按照水的參數(shù)的不同，可以分為低溫?zé)崴┡到y(tǒng)(水溫低于100℃），高溫?zé)崴┡到y(tǒng)(水溫高于100℃）熱水參數(shù)越高，輸送能力越大，越能節(jié)省輸送電量。但溫度過高反而不經(jīng)濟。要提高熱水參數(shù)則能耗大，設(shè)備投資大，所以確定熱水溫度時，要經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較。查《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》：對于以區(qū)域鍋爐房為熱源的熱力網(wǎng)，提高供水溫度、加大供回水溫差，可以減少熱力網(wǎng)的流量，降低管網(wǎng)投資和運行費用，而對鍋爐運行的煤耗影響不大，從這方面看應(yīng)提高區(qū)域鍋爐房供熱介質(zhì)溫度。但當(dāng)介質(zhì)溫度高于熱用戶系統(tǒng)的設(shè)計溫度時，用戶入口要增加換熱或降溫裝置，故提高供熱介質(zhì)溫度也存在技術(shù)經(jīng)濟合理化的問題[[] ]。
當(dāng)不具備確定最佳供回水溫度的技術(shù)經(jīng)濟比較條件時，推薦的熱水熱力網(wǎng)供回水溫度的依據(jù)是：以區(qū)域鍋爐房為熱源時，供回水溫度的高低對鍋爐房運行的經(jīng)濟性能影響不大。當(dāng)供熱規(guī)模較小時，與戶內(nèi)采暖設(shè)計參數(shù)一致，可減少用戶入口設(shè)備投資。當(dāng)供熱規(guī)模較大時，為降低管網(wǎng)投資，宜擴大供回水溫差，采用較高的供水溫度[[] ]。
當(dāng)供水溫度確定以后，回水溫度應(yīng)根據(jù)室外管網(wǎng)及內(nèi)部系統(tǒng)散熱設(shè)備的基建投資（室內(nèi)管網(wǎng)的基建投資與用水溫度的變化有關(guān)），系統(tǒng)運行費用及系統(tǒng)折舊、修理和維護費用總和最小的技術(shù)經(jīng)濟比較而確定。
查《集中供熱設(shè)計手冊》當(dāng)不具備確定最佳供回水溫度的技術(shù)經(jīng)濟比較條件，熱水供回水溫度按以下原則確定： ,區(qū)域性鍋爐房為熱源,供熱規(guī)模較小時，供回水溫度可采用95/70℃，80/60℃的水溫，而供熱規(guī)模較大時，經(jīng)濟技術(shù)比較可采用110/70℃，130/70℃，150/80℃等高溫水作為供熱介質(zhì)。 ，并經(jīng)過詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟分析后確定。一般二次網(wǎng)供回水溫度有如下幾種參考：95/70℃、85/65℃、80/60℃、70/50℃等。 本設(shè)計的集中供熱系統(tǒng)的熱源形式是以換熱站為熱源，提高供水溫度和加大供回水溫差可使熱網(wǎng)采用較小的管徑，降低輸送網(wǎng)絡(luò)循環(huán)水的電能消耗和用戶用熱設(shè)備的散熱面積，在經(jīng)濟上是合理的，但是由于供水溫度過高，對管道及設(shè)備的耐要求高，運行管理水平也相應(yīng)提高，綜合考慮熱源、熱力網(wǎng)、熱用戶系統(tǒng)等方面因素并進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定本設(shè)計熱媒參數(shù)為 95/70℃[[] ]。 單雙管系統(tǒng)的選擇單管系統(tǒng)與雙管系統(tǒng)相比，作用壓力計算不同并且各層散熱器的平均進出水溫度也是不相同的。在雙管系統(tǒng)中，各層散熱器的平均進出水溫度是相同的；而在單管系統(tǒng)中，各層散熱器的進出口水溫是不相等的。越在下層，進水溫度越低，因而各層散熱器的傳熱系數(shù)K值也不相等。由于這個影響，單管系統(tǒng)立管的散熱器總面積一般比雙管系統(tǒng)的稍大些。在單管系統(tǒng)運行期間，由于立管的供水溫度或流量不符合設(shè)計要求，也會出現(xiàn)垂直失調(diào)現(xiàn)象。但在單管系統(tǒng)中，影響垂直失調(diào)的原因，不是如雙管系統(tǒng)那樣，由于各層作用壓力不同造成的，而是由于各層散熱器的傳熱系數(shù)K隨各層散熱器平均計算溫度差的變化程度不同而引起的。對于三層以上的建筑物，如采用上供下回式的雙管系統(tǒng)，若無良好的調(diào)節(jié)裝置，豎向失調(diào)狀況難以避免[[] ]。綜上考慮選擇雙管系統(tǒng)。 機械循環(huán)和重力循環(huán)供暖系統(tǒng)的選擇在機械循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置了循環(huán)水泵，靠水泵的機械能，使水在系統(tǒng)中強制循環(huán)。增加了系統(tǒng)的運行電費和維修工作量，但由于水泵所產(chǎn)生的作用壓力很大，因而供暖范圍可以擴大。機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)不僅可用于單幢建筑物中，也可以用于多幢建筑，甚至發(fā)展為區(qū)域熱水供暖系統(tǒng)。機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)成為應(yīng)用最廣泛的一種供暖系統(tǒng)。重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)維護管理簡單，不需消耗電能。但由于其作用壓力小、管中水流速度不大，所以管徑就相對大一些，作用范圍也受到限制。自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)通常只能在單幢建筑物中使用，作用半徑不宜超過150m。此供暖廠區(qū)面積較小，利用重力循環(huán)完全可以滿足，同時節(jié)省了機械循環(huán)中泵的使用，節(jié)約了成本，因此選擇重力循環(huán)供暖系統(tǒng)[[] ]。 同程式供熱系統(tǒng)和異程式供熱系統(tǒng)的選擇圖41 同程式系統(tǒng)1熱水鍋爐；2循環(huán)水泵；3集氣 罐；4膨脹水箱通過各個立管的循環(huán)環(huán)路的總長度不相等，這種布置形式稱為異程式系統(tǒng)。異程式系統(tǒng)供、回水干管的總長度短，但在重力循環(huán)中，由于作用半徑較大，連接立管較多，因而通過各個立管環(huán)路的壓力損失較難平衡。有時靠近總立管最近的立管，即使選用了最小的管徑15mm，仍有很多的剩余壓力。初調(diào)節(jié)不當(dāng)時，就會出現(xiàn)近處立管流量超過要求，而遠(yuǎn)處立管流量不足。在遠(yuǎn)近立管處出現(xiàn)流量失調(diào)而引起在水平方向冷熱不均的現(xiàn)象，稱為系統(tǒng)的水平失調(diào)。為了消除或減輕系統(tǒng)的水平失調(diào)，供、回水干管走向布置用同程式系統(tǒng)。同程式系統(tǒng)的特點是：通過各個立管的循環(huán)環(huán)路的總長度都相等。環(huán)路與通過最遠(yuǎn)處立管的循環(huán)環(huán)路的總長度都相等，因而壓力損失易于平衡。由于同程式系統(tǒng)具有上述優(yōu)點，在廠區(qū)式的建筑物中，常采用同程式系統(tǒng)。但同程式系統(tǒng)管道的金屬消耗量，通常要多于異程式系統(tǒng)[[] ]?？紤]選擇同程式供暖系統(tǒng)。 最終供熱方案的選擇對要求熱水供應(yīng)的信大小區(qū)需單獨確定熱水供應(yīng)方案。為實現(xiàn)環(huán)保的要求，冬季可使用一級網(wǎng)供應(yīng)熱量，結(jié)合換熱器提供生活熱水，供水溫度應(yīng)保持在95℃左右，以減少小型鍋爐的污染，節(jié)省能源。而夏季時，則采用專門的熱水鍋爐房提供生活熱水，白天同時可使用太陽能積蓄部分熱量，不足的熱量可由鍋爐房提供，夜間利用白天積蓄的熱量與鍋爐房配合滿足需要[[] ]。由于熱水供應(yīng)量的不確定性，故本設(shè)計采用板翅式換熱器，可兼作儲水箱的作用。系統(tǒng)圖如圖61所示。冬季運行時，打開3號閥門，關(guān)閉5號閥門，只運行換熱器。夏季運行時，關(guān)閉3號閥門，打開5號閥門，停止運行換熱器，水通過鍋爐房和太陽能集熱器進行加熱。在太陽能集熱器的出口管和鍋爐房出口管上上裝有溫度傳感器和比較器，當(dāng)太陽能集熱器出口水的溫度低于鍋爐房出水溫度而高于進口溫度時，則關(guān)閉6號閥門，打開7號閥門使水流至鍋爐房入口，當(dāng)太陽能集熱器的出口溫度高于鍋爐房出口溫度時則打開6號閥門，關(guān)閉7號閥門使水流至分水器。由于此題目只設(shè)計二級網(wǎng)供暖，因此采用重力循環(huán)，同程，雙管供暖系統(tǒng)。供暖系統(tǒng)熱媒選擇為熱水，熱媒的供回水溫度選擇為95℃和70℃。圖61 供熱總體圖Figure 61 Heating pipe overall figure7 散熱器的選型與計算 散熱器的要求散熱器的功能是將供暖系統(tǒng)的熱媒(本設(shè)計采用熱水熱媒)所攜帶的熱量，通過散熱器壁面?zhèn)鹘o房間。對散熱器的基本要求，主要有以下幾點：，散熱器的傳熱系數(shù)K值越高，說明其散熱性能越好。提高散熱器的散熱量，增大散熱器傳熱系數(shù)的方法，可以采用增加外壁散熱面積(在外壁上加肋片)提高散熱器周圍空氣流動速度和增加散熱器向外輻射強度等途徑。，散熱器傳給房間的單位熱量所需金屬耗量越少，成本越低，其經(jīng)濟性越好。，散熱器應(yīng)具有一定機械強度和承壓能力，散熱器的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于組合成所需要的散熱面積，結(jié)構(gòu)尺寸要小，少占房間面積和空間；散熱器的生產(chǎn)工藝應(yīng)滿足大批量生產(chǎn)的要求。，散熱器外表光滑，不積灰和易于清掃，散熱器的裝設(shè)不應(yīng)影響房間觀感。，散熱器應(yīng)不易于被腐蝕和破損，使用年限長[[] ]。 鋼制散熱器與鑄鐵散熱器的優(yōu)缺點鋼制散熱器與鑄鐵散熱器相比，具有如下一些特點： 。鋼制散熱器大多數(shù)是由薄鋼板壓制焊接而成。 ?！?；鋼片的承壓能力更高。因此，從承壓角度來看，鋼制散熱器適用于高層建筑供暖和高溫水供暖系統(tǒng)。 ，占地小，便于布置。如板型和扁管型散熱器還可在外表面噴刷各種顏色和圖案，與建筑和室內(nèi)裝飾相協(xié)調(diào)。鋼制散熱器高度較低，扁管和板型散熱器 厚度薄，占地小，便于布置。 ，鋼制散熱器的水容量較少，熱穩(wěn)定性差些。在供水溫度偏低而又采用間歇供暖時，散熱效果明顯降低。 ，使用生命比鑄鐵散熱器短。實踐經(jīng)驗表明:熱水供暖系統(tǒng)的補水含氧量多或系統(tǒng)水中的氯根含量多的情況下，鋼制散熱器很易產(chǎn)生內(nèi)部腐蝕。此外，在蒸汽供暖系統(tǒng)中不應(yīng)采用鋼制散熱器。對具有腐蝕性氣體的生產(chǎn)廠房或相對濕度較大的房間，不宜設(shè)置鋼制散熱器。由于鋼制散熱器存在上述缺點，它的應(yīng)用范圍受到一些限制。因此，鑄鐵柱型散熱器仍是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的散熱器[[] ]。本設(shè)計也采用鑄鐵柱型散熱器。 散熱器的布置布置散熱器時，應(yīng)注意下列一些規(guī)定：，這樣沿散熱器上升的對流熱氣能阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經(jīng)室內(nèi)的空氣比較暖和舒適。，兩道外門之間，不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。在樓梯間或其他有凍結(jié)危險的場所，其散熱器應(yīng)有單獨的立、支管供熱且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。，在內(nèi)部裝修有特殊要求的場合可采用暗裝。，同一房間的散熱器可以串連。兩串連散熱器之間的串連管徑應(yīng)與散熱器接口的直徑相同，以便水流暢通。 ，考慮樓梯間熱流上升的特點，應(yīng)布置在底層或按一定比例分布在下部各層。 ，不宜超過下列數(shù)值：二柱（M132型）—20片；柱型（四柱）—25片；長翼型—7片 散熱器的選擇在該設(shè)計中，選用四柱813（帶腿）散熱器。這種散熱器金屬熱強度及傳熱系數(shù)高，外形美觀，易于清除積灰，容易組成所需的面積，便于落地和靠墻安裝，因此得到廣泛應(yīng)用。具體的參數(shù)如下表71所示（其中傳熱系數(shù)計算公式(71)： ； (71)為散熱器熱水熱媒進出口溫度的平均值與室內(nèi)空氣溫度的差值(℃)表71 散熱器具體參數(shù)Table71 Radiator specific parameters型號TZ465(四柱813型)傳熱系數(shù)散熱面積=(m2℃)水容量=(m2℃)重量=(m2℃)工作壓力=(m2℃) 供回水溫度的計算設(shè)供、回水溫度分別為、 廠區(qū)所有散熱器的散熱量分別為，…即立管的熱負(fù)荷為： (72) 通過立管的流量，按其所擔(dān)負(fù)的全部熱負(fù)荷計算，可用下式確定： (73)式中 —立管的總熱負(fù)荷，kj；、—立管的供、回水溫度；—水的熱容量，j/(kg.℃)；—單位換算系數(shù)。串聯(lián)N組散熱器的系統(tǒng)，流出第i組散熱器的水溫(令沿水流動方向最后一組散熱器為i=1)，可按下式計算： (74)式中 —流出第i組散熱器的水溫，℃；—沿水流動方向，在第組(包括第組)散熱器前的全部散熱器的散熱量。散熱器散熱面積按下式計算： (75)式中 —散熱器的散熱量（也就是房間內(nèi)所需的熱量），； —前面提及,℃； —散熱器的傳熱系數(shù)； —散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)； —散熱器連接形式修正系數(shù)；—散熱器安裝形式散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)。表72 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)Table 72 Radiator assembly number of pieces correction coefficient每組片數(shù)15610112020以上備注：上表僅適用于各種柱式散熱器，方翼型和圓翼型散熱器不修正，其它散熱器需要修正時，見產(chǎn)品說明。 計算實例取廠區(qū)住宅A區(qū)房間601號為例，由于房間的面積適中，房間的熱負(fù)荷適中，又因為散熱器的片數(shù)不能超過一定的數(shù)值（本系統(tǒng)采用四柱813型散熱器），況且如果散熱器太長又會影響美觀，所以采用兩組散熱器串連的方式布置。根據(jù)下式(74)計算 (74)得到流入第一層的溫度：℃；流出第一層的溫度： ℃。已知,℃，℃，w/(m2℃)修正系數(shù)選擇：，先假定β1＝；，查表，β2＝；，查表，β3＝[[] ]。 (75)根據(jù)式(75)得到： m2，則計算片數(shù)為：片(取整)。因此住宅A區(qū)601房間則可以布置2個小的散熱器，應(yīng)采用四柱813型散熱器9片。其余房間同理，供回水溫度計算結(jié)果列于表7表7表75。 廠住宅區(qū)供回水溫度表73 住宅區(qū)供回水溫度Table 73 Residential supply and return water temperature房 間 號供水溫度回 水 溫 度房 間 號供 水 溫度回水溫度房間號供水溫度回水溫度房間號供水溫度回水溫度A601B601C601D601A501B501C501D501A401B401C401D401A301B301C301D301A201B201C201D201A101