我設計的題目是滄州市某生活管理處采暖系統的節能改造工程。這個(gè)集中供熱系統的采暖面積是33.8萬(wàn)平方米 .通過(guò)計算可知，該系統每年至少可節煤5000噸。換句話(huà)說(shuō)，30%多的能量被浪費了。如果我的設計被采納，這個(gè)管理處每年可以節約大約一百萬(wàn)元的經(jīng)費（如果煤價(jià)是200元/噸）。而我所做的僅僅是裝調節閥，平衡并聯(lián)管路阻力；安裝溫度計，壓力表，對采暖系統進(jìn)行監控；換掉了過(guò)大的循環(huán)水泵和補給水泵；編制了鍋爐運行參數表。

　　原始資料

　　1. 供熱系統平面圖，包括管道走向、管徑、建筑物用途、層高、面積等。

　　2. 鍋爐容量、臺數、循環(huán)水泵型號及臺數等。本系統原有15噸鍋爐三臺，啟用兩臺；10噸鍋爐三臺，啟用一臺；配有12SH-9A型160KW循環(huán)水泵三臺，啟用兩臺。

　　3. 煤發(fā)熱量為23027KJ/kg（5500kcal/kg）。

　　4. 煤耗量及耗煤指標，由各系統資料給出。采暖面積：33.8萬(wàn)m2；單位面積煤耗量：39.54kg/m2？年。

　　5. 氣象條件：滄州地區的室外供熱計算溫度是-9℃，供熱天數122天，采暖起的平均溫度-0.9℃。

　　6. 鍋爐運行平均效率按70%計算。

　　7. 散熱器以四柱為主，散熱器相對面積取1.5.

　　8. 系統要求采用自動(dòng)補水定壓。

　　設計內容1.熱負荷的校核計算《節能技術(shù)》設計屬集中供熱系統的校核與改造。鑒于設計任務(wù)書(shū)所提供的原始資料有限，擬采用面積熱指標法進(jìn)行熱負荷的概算。

　　面積熱指標法估算熱負荷的公式如下：

　　Qnˊ= qf × F / 1000 kW

　　其中：Qnˊ—— 建筑物的供暖設計熱負荷，kW；

　　F —— 建筑物的建筑面積，㎡；

　　qf —— 建筑物供暖面積熱指標，W/㎡；它表示每1㎡建筑面積的供暖設計熱負荷。

　　因此，為求得建筑物的供暖設計熱負荷Qnˊ，需分別先求出建筑物供暖面積熱指標qf 和建筑物的建筑面積F.

　　1.1 熱指標的選擇

　　由《節能技術(shù)》附表查得：住宅的熱指標為46~70W/㎡.

　　我們知道，熱指標與建筑物所在地的氣候條件和建筑類(lèi)型等因素有關(guān)。根據建筑物的實(shí)際尺寸，假定一建筑模型，使用當地的氣象資料，計算出所需熱指標。這樣可以使熱指標接近單位面積的實(shí)耗熱量，以減小概算誤差。

　　建筑模型：長(cháng)30米，寬10米，高3.6米。普通內抹灰三七磚墻；普通地面；普通平屋頂。東、西及北面均無(wú)窗，南面的窗墻面積比按三比七。不考慮門(mén)的耗熱量。

　　注：考慮到簡(jiǎn)化計算熱指標時(shí)，選用的建筑模型忽略了門(mén)的耗熱量，東窗、西窗和北窗的耗熱量，且業(yè)主有安裝單層窗戶(hù)的可能性，還考慮到室外管網(wǎng)熱損失及漏損，為使概算熱指標接近實(shí)際情況，樓層高度取值適當加大；本設計若無(wú)特殊說(shuō)明，資料即來(lái)源于《供熱工程》；若無(wú)滄州的數據，則取與之毗鄰的天津市的資料進(jìn)行計算。

　　1.1.1 冷風(fēng)滲透耗熱量Q′2的計算

　　根據附錄1-6，滄州市的冷風(fēng)朝向修正系數：南向n = 0.15.

　　按表1-7，在冬季室外平均風(fēng)速vpj = 2.8 m/s下，雙層木窗冷風(fēng)滲透量L = 3.58 m3/m·h.窗墻面積比按三比七，若采用尺寸（寬×高）為1.5×2.0，帶上亮的三扇兩開(kāi)窗，應有窗戶(hù)11個(gè)。而每個(gè)窗戶(hù)可開(kāi)啟部分的縫隙總長(cháng)為13米。那么南向的窗戶(hù)縫隙總長(cháng)度為11×13 = 143 m.

　　V = L×l×n = 2.2×143×0.15 = 42.04 m3/ h

　　冷風(fēng)滲透耗熱量Q′2等于：

　　Q′2= 0.278Vρwcp（ tn- t′w）

　　= 0.278×42.04×1.34×1×[18-（-9）]

　　= 423 W

　　1.1.2 圍護各部分耗熱量Q′的計算

　　將所選建筑模型分成頂棚，墻體及窗，地面三部分，分別求其耗熱量。 有關(guān)計算請參見(jiàn)“耗熱量計算表”。

　　Q′頂棚 = 6885 W

　　Q′墻體及窗 = 12340 W

　　Q′地面 = 2701 W

　　1.1.3 不同層高的熱指標：

　　一層：q1 =（2701+12340+6885）/ 300 = 73 W/㎡

　　二層：q2 =（2701+12340×2+6885）/ 600 = 57 W/㎡

　　三層：q3 =（2701+12340×3+6885）/ 900 = 52 W/㎡

　　四層：q4 =（2701+12340×4+6885）/ 1200 = 49 W/㎡

　　說(shuō)明：四層以上的建筑物，為保險起見(jiàn)，其熱指標按四層的取值。

　　1.1.4 各用戶(hù)的計算流量

　　流量計算公式：

　　GL = 0.86×∑Q /（tg-th） Kg /h

　　其中：GL —— 流量，Kg /h；

　　∑Q —— 熱負荷，W；

　　tg、th —— 供回水溫度，℃。

　　說(shuō)明：在選擇概算熱指標時(shí)已經(jīng)考慮室外管網(wǎng)熱損失及漏損，故在此不再考慮此系數

　　2.外網(wǎng)水力平衡的計算與較核這部分的計算已經(jīng)列于水力計算表中，在此只給出扼要的計算說(shuō)明。

　　2.1 外網(wǎng)的編號

　　由于本工程的管段較多，若從1開(kāi)始，順次遞增編完所有的管段，其最后的一個(gè)管段編號會(huì )很大。而且，從鍋爐房出來(lái)的是六根管，如此編號，各管始末段不直觀(guān)，不利于水力計算。

　　因此，從鍋爐房出來(lái)的六根管，各個(gè)均由1開(kāi)始順次遞增編號，分別用圓形、斜三角形、三角形、菱形、方形和多邊形圈住管段編號并命名為圓形環(huán)路、斜三角形環(huán)路、三角形環(huán)路、菱形環(huán)路、方形環(huán)路和多邊形。

　　2.2 比摩阻的計算

　　《節能技術(shù)》中給出了計算公式為：

　　R = 0.00688×0.00050.25×G2 /（U1×D0.25）

　　其中：R —— 比摩阻，Pa/m；

　　G —— 流量，Kg /h；

　　U1 —— 水的密度。近似取100℃時(shí)的值：958.38Kg /m3；

　　D —— 管徑，m.

　　2.3 沿程阻力的計算

　　《節能技術(shù)》中給出的計算公式為：

　　R = H×L

　　其中：R —— 沿程阻力，Pa；

　　H —— 比摩阻，Pa/m；

　　L —— 管段長(cháng)度，m.

　　2.4 管段阻力公式：

　　《節能技術(shù)》中給出了計算公式為：

　　R = H×L（1+α）

　　其中：R —— 沿程阻力，Pa；

　　H —— 比摩阻，Pa/m；

　　L —— 管段長(cháng)度，m.

　　α —— 局部阻力系數。局部阻力與沿程損失的比例百分數，一般取α = 0.3 .

　　對比2.2和2.3 中的兩個(gè)公式，可得出以下關(guān)系式：

　　R管段 = 1.3×R沿程

　　2.5 用戶(hù)阻力的確定

　　按照指導老師給出的經(jīng)驗值（采暖面積為4000㎡的用戶(hù)壓頭取2m水柱，2000㎡的取1m），結合實(shí)際情況稍做擴展，用戶(hù)壓力按以下原則選�。�
      個(gè)別采暖面積大于5000㎡的，其用戶(hù)壓頭按以上表格類(lèi)推。末端用戶(hù)的用戶(hù)壓頭按上表的1.5倍選取。

　　2.6 環(huán)路的阻力計算

　　各環(huán)路的總阻力等于用戶(hù)阻力和供回水管路的阻力之和，即：

　　R環(huán) = 2×R沿程 + R用戶(hù)

　　2.7 并聯(lián)管路的水利平衡

　　一般來(lái)說(shuō)，兩個(gè)管路并聯(lián)時(shí)，其各自的阻力是不相同的，需要進(jìn)行水利平衡計算，阻力較小的管路剩余壓力即為兩管路阻力之差。剩余壓力可用調壓孔板消耗掉，孔板公式：

　　d = 3.56×（G×1000）0.5 / Y0.25

　　其中：d —— 孔板直徑，mm；

　　G —— 管段計算流量，t /h；

　　Y —— 調壓孔板需要消耗的剩余壓頭。

　　3.鍋爐運行臺數及容量選擇匹配3.1 鍋爐容量的確定

　　通過(guò)熱負荷的計算，已經(jīng)求得總熱負荷為18.2 MW.根據《供暖通風(fēng)與空調工程設計資料大全》公式3-1.1，鍋爐用于采暖時(shí)，其容量公式為：

　　D = k0×k1×D1

　　其中：D —— 采暖容量，W；

　　k0 —— 室外管網(wǎng)熱損失及漏損系數。此項多因用戶(hù)不熱放水或使用管網(wǎng)熱水造成，已在概算熱指標中以考慮，故此系數取1；

　　k1 —— 采暖熱負荷同時(shí)使用系數，查表應取1；

　　D1 —— 最大設計熱負荷，W.

　　將數據代入以上公式：

　　D = k0×k1×D1 = 1×1×18.2 = 18.2 MW 3.2 鍋爐臺數的確定

　　1噸的鍋爐相當于0.7MW.欲達到18.2MW的熱容，需要鍋爐的噸位是：

　　n = 18.2 / 0.7 = 26 t

　　現有15噸鍋爐兩臺，10噸鍋爐三臺�？紤]到方便鍋爐的運行與維修，最好使用同一型號的鍋爐。即：運行兩臺15噸鍋爐，或三臺10噸鍋爐均可。但是，一般說(shuō)來(lái)，較大的鍋爐效率高，故最大熱負荷時(shí)擬運行兩臺15噸鍋爐。其它鍋爐作為備用或運行調節時(shí)再用。

　　4.循環(huán)水泵容量及臺數的確定4.1 循環(huán)水泵流量的確定

　　在水力計算中，已經(jīng)計算出了總流量：

　　G = 625 t /h

　　4.2 循環(huán)水泵揚程的確定

　　由水力計算，已經(jīng)計算出了最不利環(huán)路為圓形編號的環(huán)路。其室外管網(wǎng)與末端用戶(hù)的阻力之和為26 m .

　　4.3 循環(huán)水泵的選擇

　　原12Sh-9A型160 KW的循環(huán)水泵流量、揚程均過(guò)大，應換為一臺12Sh-19A型90 KW的循環(huán)水泵，原12Sh-9A型160 KW的循環(huán)水泵可作為備用泵。兩種型號的水泵參數如下：
        做出12Sh-19A型90 KW的循環(huán)水泵的水泵特性曲線(xiàn)，當流量為 625 t /h時(shí)，揚程是28.8m，滿(mǎn)足要求。循環(huán)水泵稍有余量，有利于當管網(wǎng)水力失調時(shí)，保障末端用戶(hù)的正常供熱。應當說(shuō)明的是，此時(shí)水泵運行在高效區偏左。

　　未完，見(jiàn)下文……