采暖供热设备的估算方法

    供暖系统由锅炉、供热管道、散热器三部分组成。

    建筑物的耗热量和散热器的确定以及供热管道管径和系统压力损失的计算是一项周密细致和复杂的设计过程。一般由设计部门暖通设计人员承担。但是对于我们咨询行业要为某业主在初建、扩建或可研阶段，对供热设备（散热器、管道、锅炉）的选型，造价作出估算及验算供热管道和锅炉的负荷或在施工中需要作局部变更，或需编制供暖锅炉的耗煤计划，常因缺乏数据而不能进行工作，况且这些零星琐碎的工作也不便给设计部门增添麻烦。

为解决上述问题，本人根据从事暖通专业工作多年的经验，特撰写此文，仅供从事咨询工作的人员参考。

一、建筑物的供热指标（q₀）

供热指标是在当地室外采暖计算温度下，每平方米建筑面积维持在设计规定的室内温度下供暖，每平方米所消耗的热量（W/m²）。

在没有设计文件不能详细计算建筑物耗热量，只知道总建筑面积的情况下，可用此指标估算供暖设备，概略地确定系统的投资，q₀值详见表-1。

各类型建筑物热指标及采暖系统所需散热器的片数 表-1 序号 建筑物类型 q_o(W/m²) 1片/m²(热水采暖) 1片/m²(低压蒸气采暖) 1 多层住宅 60 0.652 不宜采用 2 单层住宅 95 1.032 0.779 3 办公楼、学校 70 0.761 不宜采用 4 影剧院 105 1.141 0.861 5 医院、幼儿园 70 0.761 不宜采用 6 旅馆 65 0.707 0.533 7 图书馆 60 0.652 0.492 8 商店 75 0.815 0.615 9 浴室 140 1.522 1.148 10 高级宾馆 145 1.576 1.189 11 大礼堂、体育馆 140 1.522 1.148 12 食堂、餐厅 130 1.413 1.066

说明：1).此表散热器是恒定在64.5℃温差情况下的数量。

2).此表所列散热器片数可根据q₀的变更作相应修正。

二、散热器散热量及数量的估算

1. 以四柱640型散热器为准，采暖供回水温度95-70℃

热水采暖时，一片散热器的Q值为：

Q_水=K×F×Δt=7.13×0.20×64.5=92(W/片)

式中：K=3.663Δt^0.16

K=3.663×(-18)^0.16=7.13W/m²·℃

当采用低压蒸汽采暖时：

Q_汽= K×F×Δt =7.41×0.20×(100-18)=122(W/片)

式中：K=3.663Δt^0.16

K=3.663×(100-18)^0.16=7.41W/m²·℃

根据热平衡原理，将建筑物热指标和所需散热器片数列表1（以四柱640型为准）。

2．各种散热器之间的换算

若需将四柱640型散热器改为其它类型的散热器其片数转换可按下式：K₁×F₁×Δt= K₂×F₂×Δt即K₁×F₁= K₂×F₂进行换算。

3．房间内散热器数量的调整

1）.朝向修正：朝南房间减一片，朝北房间加一片；既面积、窗墙比相同的两个房间，南、北向相差2片。

2）.窗墙比修正：有门窗的房间比只有窗无外门面积、朝向均相同的房间多2片。

3）.角隅房间（具有两面外墙的房间）：按估算数附加100%。

散热器数量经过修正后，可根据适用、经济、美观的要求，选用所需散热器型号，并用互换公式换算所需订购的散热器数量。

4）.如要求相对精确，散热器片数的确定，可参见暖通设计手册或其它有关资料。

三 、供暖管道的估算

1．供暖管道的布置形式：

供暖管道布置形式多种多样，按干管位置分上供下回、下供下回和中供式，按立管又分双管和单管，单管又有垂直与水平串联之别，蒸汽采暖又有干式与湿式回水之分等等。根据介质流经各环路的路程是否相等，还可分为：

1）.异程式：介质流经各环路的路程不相等，近环路阻力小，流量大，其散热器会产生过热，远环路阻力大，流量小，散热器将出现偏冷现象；中环路散热器温度适合，特别是在环路较多的大系统中，这种热的不平衡现象更易发生，且难调节。但异程系统能节约管材，但采暖系统作用半径小。

2）.同程式：介质流过各环路的路程大体一致，各环路阻力几乎相等，易于达到水力平衡，因而流量分配也比较均匀，不致象异程系统那样产生热不均匀现象。但同程系统比异程系统多用管材。但调试简单方便，供热安全可靠，建议采用同程采暖系统为最佳选择。

2．采暖管道的估算

1）.采暖管道管径的估算是根据允许单位摩擦阻力（热水采暖R=80-120Pa/m；蒸气采暖R=60Pa/m和不超过管内热媒流动的最大允许流速来确定的（见表-2、表-3、表-4）。管径估算表中Q、W、R、N值为常用估算值，而Q_max、W_max、R_max、N_max值为最大值，适用于距锅炉房近，作用半径小，环路小的采暖系统。

2）.利用此表可按管道负担的散热器片数迅速决定管径，也可用于系统局部变更或检验管道是否超负荷。

3）.根据低压蒸气管与凝结水管同径热负荷的比较，DN70以下的蒸气管所用的凝结水管比蒸气管<1号；DN70以上的蒸气管所用的凝结水管比蒸气管<2号。

四 、供暖系统压力损失的估算

1．公式：

ΣH_水=1.1Σ(RL+Z) Pa

ΣH_汽=1.1Σ(RL+Z)+2000 Pa

式中：R—单位管长度沿程压力损失，按100Pa/m估算。

1.1—因施工增加阻力和计算误差等因素考虑的系数。

热水采暖系统管径估算表 表-2 DN(mm) Q Q_max R R_max V V_max N N_max W Pa/m m/s 负担四柱640型散热器片数 15 5814 9302.4 120.48 297.13 0.29 0.46 63 101 20 1.37×10⁴ 2.33×10⁴ 131.30 367.88 0.37 0.64 146 253 25 2.44×10⁴ 4.80×10⁴ 116.17 431.98 0.41 0.81 265 518 32 5.23×10⁴ 10.47×10⁴ 118.39 458.80 0.51 1.01 568 1112 40 8.43×10⁴ 20.93×10⁴ 146.89 876.83 0.62 1.54 916 2275 50 17.44×10⁴ 34.88×10⁴ 159.85 625.46 0.77 1.54 1896 3792 65 33.43×10⁴ 55.23×10⁴ 156.36 420.44 0.89 1..48 3634 6067 80 58.14×10⁴ 81.40×10⁴ 192.70 401.26 1.11 1.61 6320 9101 100 98.83×10⁴ 151.16×10⁴ 130.73 302.46 1.09 1.66 10745 16433 125 168.61×10⁴ 203.49×10⁴ 124.48 180.44 1.22 1.47 18330 22754 150 261.63×10⁴ 261.63×10⁴ 119.44 119.44 1.33 1.33 30339 30339

说明：此表t=95℃、r=983.248kg/m³、K=0.2mm

低压蒸气采暖系统管径估算表 表-3 DN(mm) Q Q_max R R_max V V_max N W Pa/m m/s 负担四柱640型散热器片数 15 2500 3500 38 84 5.1 7.6 10 20 5500 8000 40 80 6.2 9 22 25 9500 1.6×10⁴ 35 90 6.9 11.2 39 32 2.4×10⁴ 3.0×10⁴ 47 73 9.6 12 98 40 3.2×10⁴ 4.4×10⁴ 40 76 9.7 13.4 137 50 6.5×10⁴ 8.5×10⁴ 43 73 11.8 15.5 270 65 13×10⁴ 15×10⁴ 46 61 14.4 16.6 539 80 19×10⁴ 22×10⁴ 39 53 14.8 17.2 784 100 32×10⁴ 36×10⁴ 37 46 16.4 18.5 1470 125 50×10⁴ 55×10⁴ 28 33 16.4 18.0 2059 150 70×10⁴ 75×10⁴ 21 24 15.9 17.1 2941

说明：此表P=200Kpa(绝对压力)、K=0.2mm

低压蒸气采暖干式凝结水管径估算表 表-4 15 20 25 32 40 50 70 80 100 横 管 4652 1.74×10⁴ 3.26×10⁴ 7.91×10⁴ 12.1×10⁴ 25×10⁴ 50×10⁴ 69.78×10⁴ 145.38×10⁴ 四柱640片数 20 75 140 340 520 1075 2150 3000 6250 立 管 6978 2.56×10⁴ 4.88×10⁴ 11.63×10⁴ 18.03×10⁴ 37.22×10⁴ 74.43×10⁴ 104.67×10⁴ 215.16×10⁴ 四柱640片数 30 110 210 500 775 1600 3400 4500 9250

说明：对不利环路起始端管径，考虑空气和锈渣的影响，一般不小于DN25。

2．热水供暖循环泵的估算

1）流量：G=(1.2~1.3)

式中：Δt=t_G-t_H=95℃-70℃=25℃

c—水的比热。取c=1

1. 2~1.3—储备系数

2）扬程：根据下列公式估算

H=1.1(H₁+H₂+H₃)KPa

式中：H₁—锅炉房内部压力损失（70KPa~220KPa）

H₂—室外管网最不利环路的压力损失（KPa）

H₃—室内最长、最高环路的压力损失，一般为10-20Kpa；有暖风机的为20-50Kpa；水平串联系统为50-60Kpa；带混水器的为80-120Kpa。R值按100Pa/m计算。

根据上列公式和数据，计算出水泵的流量和扬程，即可选择水泵。

沿程阻力及局部阻力概率分配率 系 统 种 类 系统压力消耗所占百分比（%） 沿程阻力 局部阻力 室 内 热水系统 50 50 低压蒸气系统 60 40 室 外 热水系统 80-90 20-10 低压蒸气系统 50-70 50-30

3．低压蒸气采暖系统对锅炉定压的要求

在蒸气量能满足系统采暖负荷的情况下，可按照低压蒸气系统压力损失估算法来确定锅炉的压力。

室外压力损失：H₁=1.1×+2000Pa

式中：R值取100Pa/m

L为室外管道长度m

室内压力损失H₂可按20Kpa估算

锅炉内的压力损失储备系数取1.2

锅炉定压值P=1.2×(H₁+H₂) ×10^-4 MPa

五．锅炉供暖负荷面积的估算

1．新型锅炉的效率η=0.75以上。

0.7MW蒸发量锅炉的供热面积可按下式计算：

F=m²

F==8000 m²

式中：0.8—考虑锅炉和室外采暖管道损失占20%，室内占80%。

q₀—按70W/m²估算

2．煤的发热量

焦煤：7.6kW/kg；无烟煤：7.0kW/kg；烟煤：6.0kW/kg；褐煤：5.0kW/kg；泥煤：3.54kW/kg；

3．一天的燃烧量

B2=B1×每日供暖小时（T/日）

4．一年采暖期的燃煤量

B3=B2×采暖期天数（T/年）

5．锅炉燃煤量的经验数字

0. 7MW蒸发量的锅炉需要的燃煤量：

无烟煤：180kg/h；烟煤：270kg/h；褐煤：360kg/h。