时间: 2024-05-27 10:04:31 | 作者: 喷嘴&子件
025 低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱选型算法025 低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱选型算法 低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱 选型算法 德州市建筑规划勘察设计研究院 张鑫 刘绍忠 摘要:从最基本的热水膨胀量计算公式入手推导~结合目前地面辐射采暖的设计习惯~推导并得出符合工程实际应用的低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱选型计算方式。以此在技术层面上推动膨胀水箱这一结构相对比较简单、性能可靠、价格低的采暖系统定压设备在崭新的地面辐射采暖形式中的广泛应用。从细节上为建筑设备领域的节能减排提供一点思路。 关键词:低温热水地面辐射采暖 系统定压 膨胀水箱 ...
025 低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱选型算法 低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱 选型算法 德州市建筑规划勘察设计研究院 张鑫 刘绍忠 摘要:从最基本的热水膨胀量计算公式入手推导~结合目前地面辐射采暖的设计习惯~推导并得出符合
实际应用的低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱选型计算方式。以此在技术层面上推动膨胀水箱这一结构相对比较简单、性能可靠、价格低的采暖系统定压设备在崭新的地面辐射采暖形式中的广泛应用。从细节上为建筑设备领域的节能减排提供一点思路。 关键词:低温热水地面辐射采暖 系统定压 膨胀水箱 1 前言 国家有关部门推进建筑节能力度的逐步加大引起了建筑设备专业技术人员的深入思考:在科技如此发达的今天,建筑设备系统这个建筑耗能大户的节能必须依靠“变频”“数码”这些吸引眼球的字眼吗,我们是不是过分地期盼“COP”“EER”等近乎极限的提高了,节能的技术和措施必须是高科技新技术吗„„ 在种类非常之多的闭式循环水系统定压设备中,一种看似落后的设备——高位膨胀水箱又重新被我们重视起来。比起电接点压力表、变频补水泵、罐式定压补水机组等穿着新技术自动化外衣的定压设备,高位膨胀水箱具有造价低廉、水力稳定性高的优点,其最大的优点是运行的成本低,这是由其容积惰性大的结构特性决定的。但其最大的缺点是水箱安放高度需要高出系统最高点,一根定压水管必须穿过重重楼板把最高处的水箱与设备机房的循环水泵吸入口连接,但在大力倡导节能减排的当今社会,付出这点代价取得降低运行的成本的目的是值得的。 与早期高位定压膨胀水箱普遍的使用的时期相比,新建建筑采暖形式有了很大的变化——在节能政策和新建材、新技术的推动下,采用低品位热能的低温热水地面辐射采暖形式得到普遍应用,特别是居住建筑。翻开新出版的《实用供热空调设计手册(第二版)》(以下称文献[1]),并没找到适合低温热水地面辐射采暖形式的60?以下热水供暖系统膨胀水箱计算方式。本文试图从最基本的膨胀量计算公式入手,推导出适合工程使用的低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱计算及选型方法。 2 低温热水地面辐射采暖用定压膨胀水箱计算 查阅文献[2],动力循环供热工程膨胀水箱容积计算公式如式1。 Vp=αΔtmax?Vc 式1 式中:Vp——膨胀水箱有效容积(即信号管到溢流管之间的容积),L; α ——水的体积线胀系数,α=0.0006,1/?; Vc——系统内的水容量,L; Δtmax——考虑系统内水受热和冷却时水温最动值,一般以20?水温算起。 文献[4]规定低温热水地面辐射采暖供水温度不超过60?。实际工程中,一般按照文献[5][6]采取节能措施的建筑采暖供回水温度一般为45?~35?,未采取节能措施的建筑采暖供回水温度一般为55?~45?。这样按照最高温度55?和45?计算,式1可以简化为式2(节能建筑)和式3(非节能建筑)。 V=0.015Vc 式2 1 V=0.021Vc 式3 这样,主要矛盾就集中在系统水容量Vc上了。文献[1]把散热器采暖系统中,管道和散热器水容量换算为供给1kW热量所需的水容量,并将不相同的型号的散热器水容量制成表格,供设计人员查询使用。低温热水地面辐射采暖系统散热末端设备为敷设于地面垫层的盘管。选型方法采用的是文献[4]提供的单位散热面积,散热盘管的使用量是和埋管面积直接联系的。为适应工程使用,我们也应该把Vc与总热负荷或采暖面积联系起来。 工程上最常见的地板埋管规格为de20×2.0,其内径为16mm。得出单位管长的水容量为0.201L/m。确定整个工程地埋管道的长度就成为核心问题。下面我们以节能建筑采暖系统为研究对象,推导低温热水地面辐射采暖散热盘管和采暖面积的关系。表1为本文设定的采暖系统
工作状态参数。 表1:本文研究的地板辐射采暖系统工作状态参数 项目 参数 备注 末端分水器供水温度 45? 末端集水器回水温度 35? 建筑采暖热指标 32W/? 居住建筑 地面材料 水泥、陶瓷等,热阻0.02??K / W 图1:某房间地板平面布置图 图1为A房间地热盘管布置图,地埋盘管布置间距为300mm。我们大家可以像A房间平面图里那样,假想用300×300mm的方砖满布整个房间,无论管路采用什么形式布置,无论出口方向如何选取,每块方砖中只有一段300mm长管道。这样理论上我们大家可以认为:,每段300mm长的管道“负担”一块方砖。由此我们得出了管长与采暖面积的理论关系:只要某一房间内各方向管道间距相等,并数值确定,管道长度与房间布管面积之比就接近一个 2 固定的数值,本文称这个比值为管长面积比,用λ表示,量纲为1/m。而且面积越大,实际比值就越接近这个数。如此例中: 0.310-1理论 ,, m ,0.3,0.33 46.37-1实际 m ,,,3.0668(0.3,14),(0.3,12) 我们把文献4列出的几种典型间距的管长面积比总结于表2。这也是采暖面积与管长的关系,由式4表示。 表2:典型管间距的管长面积比 -1管间距(mm) 方砖理论管长(m) 理论管长面积比λn(m) 300 300 10/3 250 250 4.0 200 200 5.0 150 150 20/3 100 100 10 Lcn=λn An 式4 式中:Lcn——房间内敷设盘管的总长度,m; ——房间的管长面积比,1/m; λn An——房间的采暖面积,?。 3 误差分析 在以上方法中,影响实际管长面积比偏离理论值的根本原因有: A、管道转弯处管长不等于管道间距。由于目前常用管材弯管半径为管道直径6倍,de20×2.0管道转弯半径为120mm,精确制图可知,管道间距300mm的时候,管道转弯的方砖中的管道比理论值多16%,其他几种典型管间距情况下实际管道均小于理论值。每个房间,管道转弯的个数为二倍的房间短边方砖个数。 B、房间内部分区域敷设管道不规则。多数工程中房间边长是不一定可以被管间距整除的,即图1中方砖个数并不全是整数,以回形布置管道的房间为例,无论是设计还是
埋管的顺序都是由外及里的,这就导致了非整数矛盾集中在房间中心区域的少部分的管道处理上。由于弯管半径所限,实际管道长度是比理论值小的。这就使得通过式4计算得出的管长结果趋于保守。 C、盘管外缘管道距内墙的100mm间距包含于采暖面积An,但在实际布置盘管时这一块面积中是不埋设管道的。无论这个间距内面积累加后有多大,这部分地面是不含有管道的。所以采用房间采暖面积计算管长,比真实的情况又多出一小部分管道。从整栋建筑来说,这种冗余正比于房间个数,反比于单个房间的面积。 D、建筑采暖面积和使用面积的差别。例如,从整栋建筑来看,采暖房间的隔墙是包含在采暖面积An中的,而真实的情况墙内是不布置盘管的。这又使计算结果趋于安全。 由此可知,我们采用采暖面积计算采暖房间地埋盘管的水容量是既合理又使计算结果趋于安全的。在整体采暖系统的计算中,我们大家可以使用系统总采暖面积A进行计算,即: n A,An 式5 ,n,1 3 再来看看系统的管长面积比λ。如表2,在单个房间中根据管道的标准间距,管长面积比λn是具有确定的值的。但一个庞大的供热系统一般由若干单体建筑构成,单体建筑又由不计其数的房间组成,这就使得λn在整个供热系统中失去意义。严格的说,整个采暖系统的管长面积比等于系统中各房间的λn在采暖面积上的加权平均值。即: nAn,, 式6 n,,,,,,A,1,,n 工程上进行这么精确的计算既不现实也没必要。我们大家可以采用系统中常用的管长面积比值,乘以管长修正系数β,即: λ=β?λn 式7 节能建筑中的绝大多数管间距都采用300mm,这对上述思路的应用提供了更便捷的条件。笔者对工作所在地区的采暖工程进行总结,实际采暖系统的λ阙值为(10/3,4.0),而且偏向于下限,本文提倡β取值范围为1.05~1.10。单体β值与建筑的体形系数有关系,有条件的读者能够直接进行推导。本文采用β取值为经验值,建议读者采用时根据各地不一样的情况对β值进行试算总结。 4 结论 综上,我们大家可以得到节能建筑埋地盘管水容量所引起的膨胀量公式: V=0.003015β?λn?A 式8 1 式中:V——地埋盘管内的水量引起的水膨胀量,L; 1 β——管长修正系数,阙值1.05~1.10,1; -1——管长面积比,取值10/3,m; λn A——供热系统的采暖面积,?。 除了供热末端盘管,系统还有管道和其它设备的水容量。低温热水地面辐射采暖的管路的工作状态与空气调节水系统冬季工况非常相似,文献[7]提供了空气调节水系统的管路水膨胀量的计算方式,摘录如下,本文不再赘述。 V=0.015[(Vg+Vg+Vg)Q+Vn] 式9 2123 式中:V——热力管网内水量引起的水膨胀量,L; 2 Vg——10?温差下,室内机械循环的单位负荷水容量,一般取15.6,(按400m1
考虑,差别较大时,可线性修正。)L/Kw; Vg——10?温差下,室外机械循环的单位负荷水容量,一般取11.6,(按600m2 流程考虑,差别较大时,可线性修正。)L/Kw; Vg——系统热源设备的水容量,锅炉取2~5,换热器取1,L/Kw; 3 Vn——系统中其它设备的水容量,如水处理设备、储水罐等附属设备,体积不 大时可忽略不计,取值详见设备规格参数表,L; Q——供热总热负荷,kW。 非节能建筑低温热水地面辐射采暖供热系统的膨胀量计算与节能建筑相比,区别在水温和水容量上,式3体现了水温差别,水容量可采用调整β值的方法来近似得出。于是得出非节能建筑埋地盘管水量所引起的膨胀量公式: V=0.004221β?λn?A 式10 1 式中:V——地埋盘管内的水量引起的水膨胀量,L; 1 β——管长修正系数,λn取10/3的前提下,建议取值范围1.10~1.60,1; -1 λn——管长面积比,取值10/3,m; A——供热系统的采暖面积,?。 4 管道及其它设备水容量公式如式11。 V=0.021[(Vg+Vg+Vg)Q+Vn] 式11 2123 式中参数意义及单位同式9。 对低温热水地面辐射采暖系统膨胀水箱计算方式的总结,本文得出的结论及选用的数值不一定适用于所有地区所有情况。但这一思路是值得参考的,读者能够准确的通过各地区不一样的情况和使用习惯总结出合适的计算公式和参数取值范围。也希冀高位膨胀水箱这一节能特点突出的定压设备得到普遍应用。 参考文献: [1]陆耀庆.供热空调设计手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008 [2]贺平等.供热工程(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1993 [3]付祥钊.流体输配管网(第一版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2001 [4]JGJ142-2004. 地面辐射供暖技术
[S] [5]GB50188-2005. 居住建筑节能设计标准[S] [6]GB50189-2005. 公共建筑节能设计标准[S] [7]路延魁.空气调节设计手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1995 [8] GB50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范[S] 5 第十三章:干燥 通过本章的学习,应熟练掌握表示湿空气性质的参数,正确应用空气的H–I图确定空气的状态点及其性质参数;熟练应用物料衡算及热量衡算解决干燥过程中的计算问题;了解干燥过程的平衡关系和速率特征及干燥时间的计算;了解干燥器的类型及强化干燥操作的基本方法。 二、本章思考题 1、工业上常用的去湿方法有哪几种, 态参数, 11、当湿空气的总压变化时,湿空气H–I图上的各线将如何变化? 在t、H相同的条件下,提高压力对干燥操作是否有利? 为什么? 12、作为干燥介质的湿空气为何需要先经预热后再送入干燥器, 13、采用一定湿度的热空气干燥湿物料,被除去的水分是结合水还是非结合水,为什么, 14、干燥过程分哪几种阶段,它们有什么特征, 15、什么叫临界含水量和平衡含水量, 16、干燥时间包括几个部分,怎样计算, 17、干燥哪一类物料用部分废气循环,废气的作用是什么, 18、影响干燥操作的重要的因素是什么,调节、控制时应注意些什么问题, 三、例题 2o例题13-1:已知湿空气的总压为101.3kN/m ,相对湿度为50%,干球温度为20 C。试用I-H图求解: (a)水蒸汽分压p; (b)湿度,; 6 (c)热焓,; (d)露点t ; d (e)湿球温度tw ; o(f)如将含500kg/h干空气的湿空气预热至117C,求所需热量,。 解 : 2o由已知条件:,,101.3kN/m,,50%,t=20 C在I-H图上定出湿空气00 的状态点,点。 (a)水蒸汽分压p 过预热器气所获得的热量为 每小时含500kg干空气的湿空气通过预热所获得的热量为 7 例题13-2:在一连续干燥器中干燥盐类结晶,每小时处理湿物料为1000kg,经 干燥后物料的含水量由40%减至5%(均为湿基),以热空气为干燥介质,初始 -1-1湿度H为0.009kg水•kg绝干气,离开干燥器时湿度H为0.039kg水•kg绝干12气,假定干燥过程中无物料损失,试求: -1(1) 水分蒸发是q (kg水•h); m,W -1(2) 空气消耗q(kg绝干气•h); m,L -1原湿空气消耗量q(kg原空气•h); m,L’ -1(3)干燥产品量q(kg•h)。 m,G2 解: q=1000kg/h, w=40?, w=5% mG112 H=0.009, H=0.039 12 q=q(1-w)=1000(1-0.4)=600kg/h mGCmG11 x=0.4/0.6=0.67, x=5/95=0.053 12 ?q=q(x-x)=600(0.67-0.053)=368.6kg/h mwmGC12 ?q(H-H)=q mL21mw q368.6mwq,,,12286.7 mLH,H0.039,0.00921 q=q(1+H)=12286.7(1+0.009)=12397.3kg/h mL’mL1 ?q=q(1-w) mGCmG22 q600mGCq,,,631.6kg/h? mG21,w1,0.052 8 精品文档 9
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