摘要:为保证顺利完成居民楼集中供热热源建设和新增供热面积,工作人员在施工之前就需要主动沟通、提前介入,进一步理清目前供热工程建设存在的问题,才能提出具体解决措施和推进工作思路,加快供热管网规划建设。文章简单分析了居民楼供热工程设计与施工管理。
关键词:居民楼;供热工程;设计与施工;散射器
中图分类号:TU992文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)24-0118-03
1居民楼供暖系统的散热设备设计与管理
1.1散热器的选择原则
供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分,它向房间散热以补充房间的热损失,保持室内要求的温度,其中散热器是最为常用的散热设备,供暖系统的热媒通过散热器的壁面,主要以对流的传热方式向房间散热。对散热器的基本要求,主要有以下几点:
(1)热工性能方面的要求,散热器的传热系数值越高,说明其散热性能越好。提高散热器的散热量,增大散热器传热系数的方法,可以采用增加外壁散热面积、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径。
(2)经济方面的要求,散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少,成本越低,其经济性越好。
(3)安装使用和工艺方面的要求,散热器应具有一定机械强度和承压能力;散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积,结构尺寸要小,少占房间面积和空间;散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。
(4)卫生和美观方面的要求,散热器外表光滑,不积灰和易于清扫,散热器的装设不应影响房间观感。
(5)使用寿命的要求,散热器应不易被腐蚀和破损,使用年限长。
在散热器的选择方面优先考虑铸铁散热器,它结构简单,防腐性能好,使用寿命长以及热稳定性好的优点;但其金属耗量大、金属热强度低于钢制散热器。
在该设计中,考虑多方面原因,选用四柱813(带腿)散热器。这种散热器金属热强度及传热系数高,外形美观,易于清除积灰,容易组成所需的面积,便于落地和靠墙安装,因此得到广泛应用。
1.2散热器的计算
(1)散热面积的计算:
散热器的散热面积F按下式计算:
F=Qβ1β2β3/k(tpj-tn)m2
式中,Q——散热器的散热量,W;tpj——散热器热媒平均温度,℃;tn——供暖室内计算温度,℃;K——散热器的传热系数,W/m2·℃;β1——散热器组装片数修正系数;β2——散热器连接形式修正系数;β3 ——散热器安装形式修正系数。
该建筑供暖的供回水温度分别为95℃/70℃,散热器内热媒的平均温度tpj=(tsg+tsh)/2=(95+70)/2=82.5℃(tsg——散热器进水温度,℃;tsh——散热器出水温度,℃)。
散热器传热系数K值的物理概念,是表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温tn相差1℃时,每m2散热器面积所散出的热量W/m2·℃。它是散热器散热能力强弱的主要标志。它只能通过实验方法确定,有上面可知K=6.25W/m2·℃
散热器的传热系数K和散热量Q值是在一定的条件下,通过实验测定的。若实际情况与实验条件不同,则应对所测值进行修正。
散热器组装片数修正系数β1。散热器连接形式修正系数β2值。此次设计是采用的简单的同侧下进下出,所以β2=1.239。
散热器安装形式修正系数β3值,安装在房间内的散热器,可有种种方式,如敞开装置、在龕盒内、或加装遮挡罩板等。在此次设计为敞开装置β3=1。
(2)散热器片数及长度的确定
在确定所需的散热器面积后,现假定β1=1,可按下式进行计算:n=F/f(f——每片或每1m长的散热器散热面积)。
此系统的f=0.28,暖通规范规定,柱型散热器面积可比计算面积小0.1m2(片数n取整数)。
(3)散热器的布置。布置散热器时,应注意下列一些规定:
散热器一般应安装在外墙的窗台下,这样,沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响,使流经室内的空气比较暖和舒适。
为防止冻裂散热器,两道外门之间,不准设置散热器。在楼梯间或其他有冻结危险的场所,其散热器应有单独的立、支管供热且不得装设调节阀。
散热器一般明装,在内部装修有特殊要求的场合可采用暗装。同一房间的散热器可以串连,贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器,可同邻室串连连接。两串连散热器之间的串连管径应与散热器接口的直径相同,以便水流畅通。在楼梯间布置时,考虑楼梯间热流上升的特点,应布置在底层。铸铁散热器的组装片数四柱一般不易超过50片。
(4)散热器计算示例。取四楼的一个卧室401为例,由于房间的面积较大,房间的热负荷也较大,又因为散热器的片数不能超过一定的数值,况且如果散热器太长又会影响美观,所以采用两组散热器串连的方式布置。需要布置散热器的楼梯间,应采用单独的立管系统。
已知 Q=2120W,tpj=(95+70)/2=82.5℃,
tn=18℃,Δt=tpj-tn=64.5℃,K=7.87W/m2·℃
修正系数:
散热器组装片修正系数,先假定β1=1.0;
散热器连接形式修正系数,查附录2-4,β2=1.239;
散热器安装形式修正系数,查附录2-5,β3=1.0;
根据式 F′=Qβ1β2β3 /KΔt=2120*1.0*1.239*1.0/(7.87*64.5)=5.17 m/p>
四柱813型散热器的每片散热面积为0.28m2,则计算片数n′为:
n′=F′/f=5.17/0.28=19.48片
当散热器片数为11～20片时,β1=1.05
因此实际所需散热面积为:
F=F′*β1=5.17*1.05=5.43m2
实际采用的片数n为:
n=F/f=5.43/0.28=19.40片
因为0.40*0.28=0.112 m2>0.1 m2
取整数,应采四柱813型散热器20片。
(5)管路布置。考虑到工程的实际规模和施工的方便性,本设计采用机械循环、单管制垂直式的上供下回系统。散热片安装形式为同侧的上供下回。对于建筑平面中只有单层高度的房间,如一层的多功能厅,采用水平串联式系统,单设一根立管为其供水。供水立管之间为同程式,在底层设一根总的回水同程管。选择底层104房间为设备间,放置水泵和换热器。设计供回水温度为95℃/70℃。根据建筑的结构形式,布置干管和立管,为每个房间分配散热器组。
1.3管道的保温
为了减少热媒在输送过程中的热损失,节约燃料;保证操作人员的安全,改造劳动条件;保证热媒的使用温度等,需要对供热管道及其附件采取保温措施。
(1)保温管道的确定:
敷设在地下管沟、屋顶管沟,设备层内、闷顶及竖井内的采暖管道。
设在室内的供回水干管、主立管及暗装的采暖支管。
管道敷设在容易被冻结的地方。
管道通过的房间或地点,需要采暖管道采取保温措施时。
(2)保温材料的选择。水泥膨胀珍珠岩管壳,具有较好的保温性能,产量大,价格比较便宜,是目前管道保温常用的材料。岩棉、矿棉及玻璃棉管壳,保温性能好,无毒、耐久且施工方便。《民用建筑节能设计标准》推荐采用以上两种材料。当采暖供热热媒与周围空气的温度差小于60℃时,安装在室外、室内管沟中的采暖供热管道的最小保温厚度水泥珍珠岩管壳工称直径为25～70mm时最小保温厚度为40mm。
管道保温并非越厚越好。保温层越厚,表面积也越大,超过一定的限度时,由于表面积的增大反而使管道若损失增加,因此,管道保温层不能超过下表的极限厚度,以达到经济合理的目的。
(3)管道保温施工。管道保温应在做完防腐并经水压试验合格之后进行。如需先作保温或已预作保温时,应将管道接口环形焊缝留出,待水压试验合格后再补作防腐与保温。
一般情况下,管道上的法兰、阀门、套筒式伸缩器等附件不作保温。其两侧留70～80mm间隙,并在保温层端部抹成60°到70°的斜坡。
保温管壳的接缝应错开绑扎,缝隙或残缺处用水泥石棉灰填实,然后作保护层。保护层可采用水泥石棉灰或白灰麻刀,其厚度不能小于10mm,表面应光滑平整。
用保温壳作保温层的直管段,每5～7m应留一条膨胀缝,缝宽5mm。也可将膨胀缝作在管道支架处,然后用石棉绳或玻璃棉填塞。
2室内供热工程的调节和运行管理
在供暖工程中,重点是集中监控和集中管理,目的是根据实际原系统的运行状况,合理的控制锅炉的燃烧时间和热交换效率,合理的控制调整一次水和二次水的热交换效率,进行整个的准确调整,供暖期间保证整个供暖系统在一个集中监控与集中管理的状态下运行。
2.1安装热工仪表,掌握运行工况
供热系统安装所需的热工仪表是根据本系统的运行工况分析其存在的问题,采用正确的方法与措施以达到节能挖潜目的的重要手段。目前热工仪表安装不全、不准的情况很普遍,因此必须要按照规定补齐所有热工仪表,并保证仪表的完好和准确。
2.2提倡冬季供暖锅炉连续运行和分时供暖
供暖热负荷的变化应采用调整锅炉运行台数的办法解决,在初、末寒期减少锅炉运行台数,严重期增多锅炉的运行台数,以避免锅炉低负荷运行,进而提高锅炉运行效率。利用居民夜间睡眠休息时可以适当降低房间温度的条件,对住宅和公建在该时间段内降低供热参数采用分时供暖,减少供热量。
2.3提倡热电联产,多热源联网
根据不同供暖面积、不同供暖系统的情况,需要24小时全天候采集室外不断变化的温度、需要采集供暖系统初端、中端和末端的用户家里的温度采集锅炉供、回水的温度,在不断变化的温度曲线中寻找中性点,使系统输出合理的热能。集中供热规模正在逐渐扩大,部分供热系统具有2个或2个以上的热源。由于各热源的生产设备参数和燃料不同,因而热生产的单位费用也不同,特别是采用热电联产,供热成本较低。在供热系统运行时采用多热源联网运行的方法,尽量降低热生产费用。
2.4热网规划
供热管网敷设首先应符合城市总体规划要求,主干管网应尽量避开交通主干道,以减少施工、维修对道路交通的影响。规划热水管道均采用直埋方式敷设,蒸汽管道也尽量采用直埋方式敷设。穿越河流时可架空或随桥敷设。
为减小管径、节省投资,从热源厂接出的一次热网采用高压蒸汽和130℃/70℃左右的高温热水为供热介质,民用户通过热力站交换成85℃/60℃低温热水后,由二次管网向用户供应。热力站有公用和专用两种,可结合小区规划及大型公共建筑设计安排布置。热力站服务范围一般情况下不应超过本街区,每座供热面积控制在5～10万m2之间为宜,以便于实施和管理。
参考文献
[1] 何水清.现代住宅建筑节能与应用[M].化学工业出版社,2010.
[2] 解鲁生.供热锅炉节能与脱硫技术[M].中国建筑工业出版社,2004.
[3] 孙长玉,袁军.供热运行管理与节能技术[M].机械工业出版社,2008.
[4] 龙惟定,武涌.建筑节能技术[M].中国建筑工业出版社,2009
[5] 史培甫.工业锅炉节能减排应用技术[M].化学工业出版社,2009.
[6] 戎卫国.建筑节能原理与技术[M].华中科技大学出版社,2010.
作者简介:邓晓丽(1979-),女(蒙古族),内蒙古扎鲁特旗人,天津市高校供热工程公司助理工程师,研究方向:供热工程设计和施工管理、供热锅炉运行管理。