供热工程

第四次课复习：概念：散热器的金属热强度是指散热器内热媒平均温度与室内空气温度之差为1℃时,每千克质量散热器单位时间所散出的热量理论：散热器的类型及特点，选用与布置按材质分:铸铁、钢制和铝制散热器按构造形式分：柱型、翼型、管型、平板型等计算：散热器的计算F―散热器的散热面积(m2)Q―散热器的散热量(W)K―散热器的传热系数[W/m2℃]tpj―散热器内热媒的平均温度(℃)tn―供暖室内计算温度(℃)β1―散热器组装片数修正系数β2―散热器连接方式修正系数β3―散热器安装形式修正系数321npjttKQF)(本次课主要内容章节名称：2.3低温热水地板辐射供暖散热设备重点：理论：辐射供暖的分类低温热水地板辐射供暖的特点辐射供暖地板构造加热管的布置形式及特点计算：塑料管材壁厚的选用低温热水地板辐射供暖散热设备的选择计算2.3低温热水地板辐射供暖散热设备2.3.1辐射供暖及其散热设备类型1.辐射供暖的分类按热媒种类不同，分为热水辐射供暖、电热辐射供暖和燃气辐射供暖。按散热设备构造不同，分为埋管式和组合式。辐射供暖系统的散热设备通常称为辐射板面。按辐射板表面温度不同，分为低温辐射供暖（表面温度低于80℃）、中温辐射供暖（表面温度为80~120℃）和高温辐射供暖（表面温度为300~500℃）。按辐射板面位置不同，分为顶面式、地面式等2.辐射供暖的应用中温辐射供暖的散热设备为钢制辐射板，以高温水和蒸汽为热媒。主要用于高大的工业厂房，也可用于商场、体育馆、展览厅、车站等对美观与装饰要求不太高的大空间公共建筑中。采用较多的辐射供暖：低温热水地面辐射供暖、发热电缆地面辐射供暖、顶棚电热膜辐射供暖、热水吊顶辐射供暖、燃气红外线辐射供暖。低温热水地板辐射供暖是将加热管埋设在地板构造层中，以不高于60℃的热水为热媒流过加热管，加热地板，通过地面以辐射换热和对流换热方式向室内供给热量的供暖方式。2.3.2低温热水地板辐射供暖及其散热设备1.低温热水地板辐射供暖的特点优点（与对流供暖比）：1）热舒适度高：地面温度均匀，垂直温度分布合理，室温相同条件下，距地面0.05~0.15m内空气温度比对流供暖约高8~10℃；与对流供暖相比，空气对流减弱，空气洁净度较高。2）节约能源：在相同的室内温度下，由于人体辐射热损失减少而实感温度高，可将室内设计温度降低2~3℃，热负荷减少到90%~95%，从而可节约能源。由于通常热水温度不高于60℃，所以特别适合于利用低品位热能。3）不占据室内地面有效空间4）房间热稳定性好：对于埋管地面构造，地面层和混凝土层蓄热能力强，即使在间歇运行条件下，室温波动小。5）便于实现分户热计量6）有利于隔声和降低楼板撞击声缺点：增加了构造层厚度，减少了房间净高，增加了楼板荷载约120kg/m2。地面下系统维修困难，对施工要求严格。仅适合于建筑热工条件较好的节能住宅，否则地面温度会超标。热媒温差较小，相应流量较大，热媒输送管道断面和输送能耗较散热器供暖大。2.辐射供暖地板构造1)地面层：包括地面装饰层及其找平层。2)填充层：敷设于加热管周围及以上的构造层，用以保护加热管并使地面温度均匀。宜采用C15豆石混凝土，加热管的填充层厚度不宜小于50mm。3)绝热层：敷设于填充层之下和沿外墙周边的构造层，用以减少无效热损失。与土壤相邻的地面，必须设绝热层，且绝热层下部必须设防潮层。直接与室外相邻的楼板，必须设绝热层。绝热板材宜采用聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料板的厚度不宜小于以下要求：楼层之间楼板上的绝热层为20mm，与土壤或不采暖房间相邻的地板上的绝热层为30mm，与室外空气相邻的地板上的绝热层为40mm，沿外墙周边20mm。4）防水层（或隔离层）：敷设于楼层地面层以下的构造层，用以防止地面水进入填充层和绝热层。对卫生间、洗衣间、浴室和游泳馆等潮湿房间，在填充层上部应设置防水层。5）防潮层：当绝热层敷设于土壤层之上时，绝热层下部应设置防潮层，用以防止水汽进入绝热层。3.加热管选择及布置要求：管道有较长的使用寿命，较小的垫层（填充层）厚度和较方便的安装方法，并避免在垫层内有连接管件，因此不宜选钢管，而采用塑料管。（1）塑料管材的选择主要有交联聚乙烯(PE-X)管、聚丁烯(PB)管、交联铝塑复合(XPAP)管、无规共聚聚丙烯(PP-R)管。优点：抗老化、耐腐蚀、不结垢、承压高、无污染。塑料管材的使用寿命受温度的影响很大，温度每提高10℃，使用寿命约缩短2.5倍。塑料管材质和壁厚的选择，应根据工程的耐久年限、管材的性能、管材的累计使用时间以及系统的运行水温、工作压力等条件确定。1）塑料管材使用条件分级及选用国际标准ISO10508:1995，对实际寿命周期50年时，划分了使用条件分级，见P407附录B中表B-7。低温热水地板辐射供暖系统的使用条件分级应按不低于4级的要求选用。2）塑料管材壁厚的选用输送压力流体的管道承受的应力，以环向应力为主，因此，在确定塑料管管壁厚度时，采用环应力来计算。a.实际环应力的计算：式中：σ’H——实际环应力（MPa）；p——管道内指定点的压力（MPa）；D——管道外径（mm）；e——管壁厚度（mm）。管道承受同样的环应力时，S值越大，承压能力越小。S值越小，承压能力越大。即外径相同时，壁厚越大，承压能力越大。壁厚越小，承压能力越小。2eeDpH)('pS2eeDSH',则令b）许用环应力的计算：国际标准ISO13760:1998规定采用的计算方法是，根据管道的使用条件分级，采用累计破坏的计算方法计算，该方法称为Miner’s规则。确定了许用环应力后，根据可由许用环应力和管道承受的工作压力计算出最大的S值，用SJ,max表示。所选管材的s值应小于SJ,max。pSH'（２）加热管的布置加热管的布置原则：根据房间的热工特性和保证地板表面温度均匀的原则主要有三种布置形式三种布置形式的特点：直列型（平行排管）：构造简单，但地板受热不均匀。往复型（蛇形排管）：铺设复杂，地面温度场较均匀。旋转型（蛇形盘管）：经过其板面中心的任意剖面，都可以保证高低温管间隔布置，温度分布均匀。布置中其它注意事项：１）热损失明显不均匀的房间，宜采用将高温段优先布置在房间热损失较大的外窗或外墙侧方式。２）地面上的固定设备和卫生器具下，不宜布置加热管。３）在工程实际中，根据房间具体情况，三种布置形式也可混用。４）为使每个分支环路的阻力损失易于平衡，每个分支环路的长度一般控制在60~80m，连接在同一分水器、集水器上的同一管径的各环路，其加热管的长度宜接近，不宜超过120m。4.低温热水地板辐射供暖散热设备的选择计算计算的主要任务：在设计供回水温度下，确定满足散热量要求的管径和加热管间距。（1）地板辐射供暖设计热负荷的确定全面辐射供暖的设计热负荷：将室内计算温度取值降低2℃，或按常规计算热负荷乘以0.9~0.95的修正系数。局部辐射供暖的设计热负荷，可将整个房间全面辐射供暖的设计热负荷乘以该供暖区域面积占该房间总面积的比例，再乘以表2-2中规定的局部辐射供暖热负荷附加系数。（２）辐射供暖地面散热量单位地板面积散热量q可按下列公式计算：式中，qf——单位地板面积以辐射换热方式供给房间的热量（W/m2)，简称辐射散热量；qd——单位地板面积以对流换热方式供给房间的热量（W/m2)，简称对流散热量；tbj——地板表面平均温度（℃）；tfj——室内非加热表面的加权平均温度（℃）；tn——供暖室内计算温度（℃）。311nbjd4fj4bjfdftt132q100273t100273t5qqqq.)(.（３）单位地板面积所需的散热量确定加热管间距时，以单位地板面积所需的散热量为计算依据。单位地板面积所需的散热量：qx=Q/FF—敷设加热管的地面面积（m2)Q—房间所需的地面散热量（W),应为房间供暖设计热负荷扣除来自上层地板向下的传热量。见P408附录B中表B-9。地面散热量还应考虑家具和地面覆盖物的影响。距外墙1.5m范围内的热量，一般不宜少于外墙部分热负荷的50%。（4）地板表面平均温度的校核确定单位地板面积所需的散热量时，应校核地板表面平均温度，确保其不超过最高限值。否则应改善建筑热工性能或设其它辅助供热设备。１）地板表面平均温度计算地板表面平均温度tbj与单位地板面积散热量qx之间的关系，由ASHRAE手册（2002版）提供的计算方法获得的计算数据，经回归得到近似计算式：9690xnbj100q829tt..２）地板表面平均温度最高限值为保证人体舒适感，地板表面平均温度应符合表2-3的规定。（5）加热管间距的确定确定加热管间距时，以单位地板面积所需的散热量为计算依据。我国《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004)给出了加热管间距设计计算用表。见P408附录B中表B-9（６）加热管内热水平均温度的确定式中tgp——加热管内热水平均温度（℃）；tbj——地板表面平均温度（℃）；qx——单位地板面积散热量（W/m2）；Kd——辐射地板的传热系数［W/(m2℃)]，由下式计算：式中A——加热管间距（m）；B——加热管上部覆盖层材料的厚度（m）；λ——加热管上部覆盖层材料的热导率［W/(m℃)]。dxbjgpKqttBA2Kd供水温度的限制：为确保管材使用寿命和地面温度均匀，供水温度不宜超过60℃，供回水温差不宜大于10℃。总结理论：辐射供暖的分类低温热水地板辐射供暖的特点辐射供暖地板构造加热管的布置形式及特点计算：塑料管材壁厚的选用低温热水地板辐射供暖散热设备的选择计算作业中一些应注意的问题有关供暖设计热负荷计算围护结构的传热面积F(P15)•1）门窗面积•2）外墙面积•3）闷顶和地面面积•4）地下室面积