我設(shè)計(jì)的題目是滄州市某生活管理處采暖系統(tǒng)的節(jié)能改造工程。這個(gè)集中供熱系統(tǒng)的采暖面積是33.8萬(wàn)平方米 .通過(guò)計(jì)算可知，該系統(tǒng)每年至少可節(jié)煤5000噸。換句話說(shuō)，30%多的能量被浪費(fèi)了。如果我的設(shè)計(jì)被采納，這個(gè)管理處每年可以節(jié)約大約一百萬(wàn)元的經(jīng)費(fèi)（如果煤價(jià)是200元/噸）。而我所做的僅僅是裝調(diào)節(jié)閥，平衡并聯(lián)管路阻力；安裝溫度計(jì)，壓力表，對(duì)采暖系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；換掉了過(guò)大的循環(huán)水泵和補(bǔ)給水泵；編制了鍋爐運(yùn)行參數(shù)表。

　　原始資料

　　1. 供熱系統(tǒng)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(tái)數(shù)、循環(huán)水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)等。本系統(tǒng)原有15噸鍋爐三臺(tái)，啟用兩臺(tái)；10噸鍋爐三臺(tái)，啟用一臺(tái)；配有12SH-9A型160KW循環(huán)水泵三臺(tái)，啟用兩臺(tái)。

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

　　4. 煤耗量及耗煤指標(biāo)，由各系統(tǒng)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(qū)的室外供熱計(jì)算溫度是-9℃，供熱天數(shù)122天，采暖起的平均溫度-0.9℃。

　　6. 鍋爐運(yùn)行平均效率按70%計(jì)算。

　　7. 散熱器以四柱為主，散熱器相對(duì)面積取1.5.

　　8. 系統(tǒng)要求采用自動(dòng)補(bǔ)水定壓。

　　設(shè)計(jì)內(nèi)容1.熱負(fù)荷的校核計(jì)算《節(jié)能技術(shù)》設(shè)計(jì)屬集中供熱系統(tǒng)的校核與改造。鑒于設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供的原始資料有限，擬采用面積熱指標(biāo)法進(jìn)行熱負(fù)荷的概算。

　　面積熱指標(biāo)法估算熱負(fù)荷的公式如下：

　　Qnˊ= qf × F / 1000 kW

　　其中：Qnˊ—— 建筑物的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，kW；

　　F —— 建筑物的建筑面積，㎡；

　　qf —— 建筑物供暖面積熱指標(biāo)，W/㎡；它表示每1㎡建筑面積的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。

　　因此，為求得建筑物的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Qnˊ，需分別先求出建筑物供暖面積熱指標(biāo)qf 和建筑物的建筑面積F.

　　1.1 熱指標(biāo)的選擇

　　由《節(jié)能技術(shù)》附表查得：住宅的熱指標(biāo)為46~70W/㎡.

　　我們知道，熱指標(biāo)與建筑物所在地的氣候條件和建筑類型等因素有關(guān)。根據(jù)建筑物的實(shí)際尺寸，假定一建筑模型，使用當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，計(jì)算出所需熱指標(biāo)。這樣可以使熱指標(biāo)接近單位面積的實(shí)耗熱量，以減小概算誤差。

　　建筑模型：長(zhǎng)30米，寬10米，高3.6米。普通內(nèi)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。不考慮門的耗熱量。

　　注：考慮到簡(jiǎn)化計(jì)算熱指標(biāo)時(shí)，選用的建筑模型忽略了門的耗熱量，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(biāo)接近實(shí)際情況，樓層高度取值適當(dāng)加大；本設(shè)計(jì)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(shù)據(jù)，則取與之毗鄰的天津市的資料進(jìn)行計(jì)算。

　　1.1.1 冷風(fēng)滲透耗熱量Q′2的計(jì)算

　　根據(jù)附錄1-6，滄州市的冷風(fēng)朝向修正系數(shù)：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，帶上亮的三扇兩開窗，應(yīng)有窗戶11個(gè)。而每個(gè)窗戶可開啟部分的縫隙總長(zhǎng)為13米。那么南向的窗戶縫隙總長(zhǎng)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(hù)各部分耗熱量Q′的計(jì)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(jì)算請(qǐng)參見“耗熱量計(jì)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(biāo)：

　　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(xiǎn)起見，其熱指標(biāo)按四層的取值。

　　1.1.4 各用戶的計(jì)算流量

　　流量計(jì)算公式：

　　GL = 0.86×∑Q /（tg-th） Kg /h

　　其中：GL —— 流量，Kg /h；

　　∑Q —— 熱負(fù)荷，W；

　　tg、th —— 供回水溫度，℃。

　　說(shuō)明：在選擇概算熱指標(biāo)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(shù)

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

　　2.1 外網(wǎng)的編號(hào)

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

　　因此，從鍋爐房出來(lái)的六根管，各個(gè)均由1開始順次遞增編號(hào)，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(hào)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(jì)算

　　《節(jié)能技術(shù)》中給出了計(jì)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(jì)算

　　《節(jié)能技術(shù)》中給出的計(jì)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(zhǎng)度，m.

　　2.4 管段阻力公式：

　　《節(jié)能技術(shù)》中給出了計(jì)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(zhǎng)度，m.

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

　　對(duì)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 用戶阻力的確定

　　按照指導(dǎo)老師給出的經(jīng)驗(yàn)值（采暖面積為4000㎡的用戶壓頭取2m水柱，2000㎡的取1m），結(jié)合實(shí)際情況稍做擴(kuò)展，用戶壓力按以下原則選取：
      個(gè)別采暖面積大于5000㎡的，其用戶壓頭按以上表格類推。末端用戶的用戶壓頭按上表的1.5倍選取。

　　2.6 環(huán)路的阻力計(jì)算

　　各環(huán)路的總阻力等于用戶阻力和供回水管路的阻力之和，即：

　　R環(huán) = 2×R沿程 + R用戶

　　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(jì)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(diào)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(jì)算流量，t /h；

　　Y —— 調(diào)壓孔板需要消耗的剩余壓頭。

　　3.鍋爐運(yùn)行臺(tái)數(shù)及容量選擇匹配3.1 鍋爐容量的確定

　　通過(guò)熱負(fù)荷的計(jì)算，已經(jīng)求得總熱負(fù)荷為18.2 MW.根據(jù)《供暖通風(fēng)與空調(diào)工程設(shè)計(jì)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(shù)。此項(xiàng)多因用戶不熱放水或使用管網(wǎng)熱水造成，已在概算熱指標(biāo)中以考慮，故此系數(shù)取1；

　　k1 —— 采暖熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，查表應(yīng)取1；

　　D1 —— 最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，W.

　　將數(shù)據(jù)代入以上公式：

　　D = k0×k1×D1 = 1×1×18.2 = 18.2 MW 3.2 鍋爐臺(tái)數(shù)的確定

　　1噸的鍋爐相當(dāng)于0.7MW.欲達(dá)到18.2MW的熱容，需要鍋爐的噸位是：

　　n = 18.2 / 0.7 = 26 t

　　現(xiàn)有15噸鍋爐兩臺(tái)，10噸鍋爐三臺(tái)�？紤]到方便鍋爐的運(yùn)行與維修，最好使用同一型號(hào)的鍋爐。即：運(yùn)行兩臺(tái)15噸鍋爐，或三臺(tái)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(fù)荷時(shí)擬運(yùn)行兩臺(tái)15噸鍋爐。其它鍋爐作為備用或運(yùn)行調(diào)節(jié)時(shí)再用。

　　4.循環(huán)水泵容量及臺(tái)數(shù)的確定4.1 循環(huán)水泵流量的確定

　　在水力計(jì)算中，已經(jīng)計(jì)算出了總流量：

　　G = 625 t /h

　　4.2 循環(huán)水泵揚(yáng)程的確定

　　由水力計(jì)算，已經(jīng)計(jì)算出了最不利環(huán)路為圓形編號(hào)的環(huán)路。其室外管網(wǎng)與末端用戶的阻力之和為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(yáng)程均過(guò)大，應(yīng)換為一臺(tái)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(hào)的水泵參數(shù)如下：
        做出12Sh-19A型90 KW的循環(huán)水泵的水泵特性曲線，當(dāng)流量為 625 t /h時(shí)，揚(yáng)程是28.8m，滿足要求。循環(huán)水泵稍有余量，有利于當(dāng)管網(wǎng)水力失調(diào)時(shí)，保障末端用戶的正常供熱。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，此時(shí)水泵運(yùn)行在高效區(qū)偏左。

　　未完，見下文……