一谈到采暖和热水,就不得不提一个非常重要的概念:热力系统。热力系统是现代建筑保温隔热技术发展的一个重要补充,它负责为建筑物提供舒适的温度和充足的热水,是冬季采暖、夏季制冷不可或缺的“大功臣”。那么,如何计算热力系统中的采暖热水流量呢?今天我们就来好好了解一下这个问题。
一、热力系统的分类
热力系统通常可以分为两类:采暖系统和热水系统。
1.采暖系统:主要负责建筑物的冬季供暖,通过燃烧化石燃料(如天然气、煤等)或利用可再生能源(如太阳能、地热等),将热量传递到每一个角落,让空间保持舒适的温度。 common type is hydronic systems,它使用热水作为介质,通过管道将热量输送至暖气片或地暖系统,再将降温后的热水循环至锅炉重新加热。也有使用电能直接将电能转换为热能的电采暖系统,但较不常见。
2.热水系统:主要为建筑物提供生活热水,通常与采暖系统同时存在。热水系统通常由热水器、循环泵、管路等组成部分,可将热水通过管道送到各处龙头,为用户提供舒适的热水体验。
二、采暖热水流量计算方法
采暖和热水流量的计算有多种方法,以下是一些常见且较简单的计算方式:
1.采暖系统流量计算
(1)暖气片系统:
采暖面积的计算公式为:C=S×k×n,其中S为采暖面积,k为系数(通常取1.2~1.5),n为暖气片换热系数(不同类型暖气片有所不同)。例如一个采暖面积为10㎡的房间,使用对流式暖气片,换热系数为45,则C=10×1.2×45。
暖气片系统流量的计算公式为:Q=C×ΔT,其中Q为流量(通常以m³/h为单位),ΔT为温差,以供回水温差为准(如15℃~35℃)。以刚才的例子的采暖面积为例,需要的流量约为1.4m³/h。
(2)地暖系统:
地暖系统通常使用水作为工作流体,其流量计算公式为:Q=A×D×T,其中Q为流量、A为地暖表面面积、D为设计流量系数(取值依地暖类型不同而异,通常为1.2~2.0),T为温升,即水的入地温差。以一个30㎡的地暖表面面积为例,若设计流量系数为1.5,温升为20℃,则所需流量约为1.1m³/h。
(3)对于使用电地暖的房间,可通过电量计算方式来确定采暖功率:P=A×W,其中P为采暖功率(W),A为表面面积(㎡),W为每平方米所需功率(通常取值为100~200W/㎡)。以一个15㎡的房间为例,若每平方米需要150W功率,则需的采暖功率为2kW。
2.热水系统流量计算
热水系统流量主要根据热水器标注的出热量和热效率来确定。以一种常见的天然气热水器为例,其出热量可能为24kW,热效率为90%,则热水器每小时需要的天然气为:P=24×1000/90% ,即约26.7m³/h。
如果是电热水器,可通过公式P=E×N计算所需功率,其中P为功率(W),E为每升水所需的电量(通常标注在热水器上,如3600W/h),N为热水器水流量(L/h)。以一款25L/min的电热水器为例,其功率约为5kW。
三、影响采暖热水流量的因素
前文介绍了采暖和热水流量的简单计算方法,但是实际上,影响流量的因素非常复杂。以下是一些需要考虑的关键因素:
1.建筑物的保温隔热情况:保温效果更好的房屋,需要的采暖热水流量会减少。
2.窗户的面积和朝向:窗户多、朝向恶劣(如正对寒风吹来方向)会增加采暖需求。
3.使用场所和用户数量:不同建筑类型、不同规模的场所,采暖和热水需求量差别巨大。如同一所学校,学生宿舍的采暖热水需求可能远高于办公室。
4.当地气候和温度:寒冷地区、冬季温度低,需要更高的采暖热水流量。
5.热源设备和系统类型:不同热源(如燃气锅炉、电锅炉、太阳能等)、不同系统的热效率和流量不同。
6.管道敷设方式和长度:管道更长、敷设方式不合理,会导致流速变慢、热量散失增多,从而提高对流量的要求。
四、案例分析
为了让大家更好地理解流量计算的实际应用,我们以一个案例来分析具体情况。
假设某新建筑需要设计热力系统,该建筑为两层小楼,建筑面积约300㎡,冬季*温度为-10℃,使用燃气锅炉供暖,且已安装了保温隔热材料。
1.采暖系统设计
该建筑可采用地暖+暖气片混合系统。因建筑面积不大,可粗略估计采暖面积为280㎡(实际应由*人员*测量)。地暖面积约占1/3,即约100㎡;暖气片面积约200㎡。
地暖系统流量:Q=A×D×T,以设计流量系数D=1.8、温升T=25℃计算,约需流量3.3m³/h。
暖气片系统流量:以对流式暖气片为例,假其换热系数为50,则采暖面积为200㎡时,C=200×1.2×50,所需流量约为3.6m³/h。
综合考虑,可将采暖系统流量设定为4m³/h。
2.热水系统设计
该建筑内设有两个浴室,预计同时使用热水的情况为10人。以每人每天平均用水量50L为例,则同时高峰用水量为50×10=500L/h。
以一款热效率为92%的燃气热水器为例,其标注出热量可能为30kW。则根据P=24×1000/92%计算,热水器每小时需燃烧约26.1m³的天然气。
考虑到热水器并不一直处于满负荷运行状态,可将热水器功率设定为略高的30kW,以保证热水充足。
五、系统安装与调试
热力系统的安装必须由*人员操作,确保管道敷设合理、设备连接紧密。安装完成后,还需要进行调试和测试,确保系统正常运行,并根据实际情况对流量进行调整。尤其是在实际使用中,可能需要根据不同季节、不同天气、不同时间段的使用需求,灵活调节采暖和热水流量。
在调试阶段,可以采用临时计量装置,如流量计、水表等,实时监测系统流量,以确保流量达到设计要求。同时,还应注意观察系统运行情况,如有异常、噪音、漏水等问题,应及时处理。
此外,建筑内使用情况、天气变化都会影响采暖热水需求,因此,热力系统应具有可调节性,可根据实际情况灵活调整。在使用一段时间后,还应定期维护保养,清洗过滤器、检查管道是否有漏等,确保系统高效运行。
结语:
采暖和热水流量计算并非一成不变,它根据建筑特点、使用需求、气候环境等多种因素而变化。热力系统作为现代建筑的必备设施,其设计和计算需要*人士仔细严谨地考虑,业主也应充分了解,以选择适合自己的系统,确保建筑舒适、高效、经济地运行。