2022年低温热水地板辐射采暖快速水力计算表 .pdf

筑龙网低温热水地板辐射采暖快速水力计算表刘学来1李永安1(1.山东建筑工程学院空调系,山东 济南 250014)摘 要:根据低温热水地板辐射采暖的许多优点,阐述了低温热水地板辐射采暖系统加热管的选择原则及注意事项,建立了系统水力计算的数学模型,给出了四种常用管材的水力计算表.工程技术人员在实际工作中可快速查询,方便应用.关键词:低温热水;地板辐射采暖;水力计算;塑料管材;加热管中图分类号:TU832.1+6文献标识码:A文章编号:1000-5730(2002)03-0037-03低温地板辐射采暖具有舒适、节能、便于分户热计量和有利于装饰,室内温度分布均匀,并可改善楼板的隔音和降低撞击声等显著优点.早在 20世纪二三十年代就在西方发达的法国、德国等国家得到应用,到70年代应用就更为广泛.到1994年,法国约有20%的住宅应用地板采暖系统,在德国为 41%,奥地利为25%,瑞士为48%1.20世纪 80 年代以后,我国先后从韩国及芬兰等国家引进低温地板采暖及相应的管道技术2,并在随后的发展中得到了迅速的应用.低温地板采暖技术在应用过程中,急需与之相应的规程来指导和规范其设计、施工.各地先后制订了一系列低温热水地板辐射采暖的技术规程,在这些规程中存在着不很完善的地方,譬如加热管的水力计算步骤繁琐,计算精度低.作者采用计算机计算技术,对地板辐射采暖技术规程中规定的四种管材进行计算,从而得出各种管材的水力计算表.1加热管的选择敷设于地面填充层内的加热管,应根据耐热年限、热媒温度和工作压力、系统水质、材料供应条件、施工技术和投资费用等因素,选择采用以下管材:交联聚乙烯(PEX)等;无规共聚聚丙烯(PP 2R)管;交联铝塑复合(XPAP,PAX)管;聚丁烯(PB)管.对于以上四种管材,目前我国还没有国家标准,大都采用国际标准化组织的IS O 标准,或其它先进国际标准,对于 PEX管,采用 ISO/DIS 15875;PP 2R 管,采用 ISO/DIS 15874;PB 管,采用 IS O/DIS15876.在IS O中不包含XPAP和PAX,故推荐采用美国 ASTM 标准(表 1).表1 各种加热管的规格参数mm管材公称外径内径最小壁厚管材公称外径内径最小壁厚XPAP,PAX1612.7 1.652016.2 1.902520.5 2.25PEX1613.41.320171.52521.21.9PB1613.41.32017.41.32522.41.3PP2R1612.41.82016.21.92520.42.3IS O 10508标准为一般的压力冷热水管的使用条件建立了分级体系,在该分级体系中对于低温地板采暖常用的塑料管的适用条件为4 级,在使用的 50 年中,40 下工作时间累积为20 年,60 下工作时间累积为25年,最高温度 70 工作时间累积为2.5 年;异常水温 100 工作累积时间为 100 h,总计 47.5 年,其余 2.5 年为不供暖时间(其计算温度均按20 冷水温度计算)3.与以上数据相比,在山东其使用年限相差是很大的,山东地区供暖每年为110天左右,在 40 60 适用条件下总共占到30%,其余 35 年均按 20计算,这是非常安全的,也就是采用以上四种管材,在山东地区作为低温地板辐射采暖的加热管材,在应用期限 50 年的规定中是非常可靠的.由于塑料管道与钢管的力学特性不同,设计时应注意以下几点.a.塑料管道的使用寿命取决于不同使用温度对管材的累积破坏作用,温度每提高10,其使用寿命就减少2.5 倍,不能单纯沿用钢管的强度选取管道.在选取塑料管道时,应用“外径 壁厚”来明确地表示,并考虑壁厚的差异选取管径.b.塑料管材的氧渗透问题,当与其它供暖系筑龙网 筑龙网水暖电资料全部免费下载了！名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -筑龙网统共用同一集中热源水系统、且系统中存在钢管或钢制(铸铁)散热器等易腐蚀的构件时,对 P B管、PEX管和PP2R管,应采用有效阻氧层.c.由于塑料管具有较高的纵向线膨胀系数,即 XPAP管,PAX管为 0.025 mm/(m?k);PB 管为0.13 mm/(m?k);PP 2R 管为 0.18 mm/(m?k);PEX管为 0.2 mm/(m?k),所以这类管材不宜明装,只设于混凝土中.在计算时,应适当考虑安全系数.d.在-10的环境下,PP 2R 管会发生低温脆化,因此在储存、运输及应用时应充分考虑.2加热管的水力计算作者计算过程选用的供水温度为60;回水温度为 50;温差为10;供回水的平均温度为55.以 55 作为水的定性温度查取水的物性参数4可知:水的密度 55=985.44 kg/m3;比热c=4.19 kJ/(kg?K);水的运动粘滞系数55=0.516510-6m/s.为了便于排除管内的空气,加热管内的热水流速不应小于0.25 m/s.同时,加热管内流速应控制在0.250.5 m/s之间,每一个环路的阻力不宜超过3 104Pa.采暖系统的阻力由沿程阻力和局部阻力组成,局部阻力又由管路局部阻力和设备阻力(如分水器、集水器阻力)组成.由于加热管的弯曲半径较大(6 Dw),对局部阻力可按沿程阻力的附加方法处理,经过总结,局部阻力大约占沿程阻力的20%30%2.沿程阻力计算根据公式为Pm=ldV22,式中,Pm为沿程阻力损失(Pa);为沿程阻力系数,无因次;l为加热管长度(m);d为加热管内径(m);V为管断面平均流速(m/s);为水的密度(kg/m3).每米管长的沿程阻力叫比摩阻,用R表示,可用达西?维斯巴赫公式计算R=d2V2.根据文献5,管道的沿程阻力系数与管道的粗糙度(k),流体的流动状态有关,根据Re=Vd/v,式中,Re为雷诺数;v为运动粘滞系数(m2/s),在此取V=0.25 m/s,d=12.4 mm和V=0.5 m/s,d=22.4 mm.由两种在水力计算中出现的最小和最大的Re数知:Remin=6 001.94,Remax=21 684.41,所以,对塑料管取 =0.809 5/Re0.382计算沿程阻力系数5,6.由热水带来的热量经由加热管放热,通过地板散发到室内,则有Q=mc(tj-tc)=Gc(tj-tc),式中,Q为管道所输送的热水供应热量(房间热负荷)(kW);G为管道输送热水的体积流量(m3/s);m为管道输送热水的质量流量(kg/s);为水的密度(kg/m3);tj为供水温度();tc为回水温度(),可以确定管道流量与散热量的关系,具体计算结果详见表2(因篇幅有限,只刊载其中一种,对此有兴趣者可与作者联系).表2PEX塑料管道水力计算表流量/10-3m3/h散热量/W内径/外径(mm)13.4/1617/2020.4/25流速/m?s-1比摩阻/Pa?m-1流速/m?s-1比摩阻/Pa?m-1流速/m?s-1比摩阻/Pa?m-1901 031.510.17737.3431081 237.810.21350.1561261 444.110.24864.3641441 650.410.28479.8871621 856.720.31996.6580.19832.2101802 063.020.355114.6240.22038.1971982 269.320.390133.7360.24244.5662132 475.620.426153.9540.26551.3032342 681.920.461175.2410.28758.3970.19925.1612522 888.230.497197.5650.30965.8360.21428.3672703 094.530.532220.8970.33173.6120.23031.7172883 300.830.568245.2110.35381.7140.24535.2083063 507.130.37591.1360.26038.8363243 713.430.39798.8690.27542.59983华 中 科 技 大 学 学 报(城市科学版)2002年筑龙网 筑龙网水暖电资料全部免费下载了！名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -筑龙网流量/10-3m3/h散热量/W内径/外径(mm)13.4/1617/2020.4/25流速/m?s-1比摩阻/Pa?m-1流速/m?s-1比摩阻/Pa?m-1流速/m?s-1比摩阻/Pa?m-13604 126.040.441117.2460.30650.5173784 332.340.463126.8770.32154.6673964 538.640.485136.7950.33758.9404144 744.940.507146.9960.35263.3364324 951.240.529157.4750.36767.8514505 157.550.551168.2280.38372.4834685 363.850.573179.2500.39877.2324865 570.150.41382.0955045 776.450.42987.0715225 982.750.44492.1585406 189.050.45997.3545586 395.360.474102.6595766 601.660.490108.0705946 807.960.505113.5876127 014.260.520119.2086307 220.560.536124.9326487 426.870.551130.7586667 633.170.566136.6866847 839.470.582142.7133问题及讨论a.作者利用计算机详细编制了低温热水地板辐射采暖系统常用四种管材的水力计算表,可供工程设计人员参考.b.计算表是按55 的平均水温进行计算的,供回水温差为10,当供水温度发生变化时,单位比摩阻的数值将发生变化,当变化比较大时,应另行计算确定.参 考 文 献1 王子介.地板供暖及其发展动向J.暖通空调,1999,(6):35-38.2 李永安等.低温热水地板辐射采暖系统设计J.建筑热能与通风空调,2002,(1):62-65.3 曹 越等.热水用塑料管材的选用方法J.暖通空调,2002,(1):52-55.4 陆耀庆.供暖通风设计手册M.北京:中国建筑工业出版社,1987.5 蔡增基,龙天渝.流体力学泵与风机(第四版)M.北京:中国建筑工业出版社,1999.6 冉春雨.塑料管地板采暖研究D.哈尔滨:哈尔滨建筑工程学院,1988.Low TemperatureHot Water Floor RadiationHeatingQuickHydraulicCalculatingTableLIU Xue2lai1LI Yong2an1(1.Dept.of Air Condition,Shandong Architecture&Eng.Ins.,Jinan 250014,China)Abstract:Basedon the advantages of low tem peraturehot waterfloor radiationheatingsystem,the calefactiontubeselectionprinciple and noticeproceedingare expounded.Systemhydrauliccalculating mathematicsm odel is estab 2lished andfour kindsin comm on usetubeshydrauliccalculatingtable areproposed.Thetablesmaybe usefulto theengineeringtechnologypers onnel in practice.Key words:low temperaturehotwater;floor radiation heating;hydrauliccalculating;plastic tube;calefactiontube93第3期 刘学来等:低温热水地板辐射采暖快速水力计算表筑龙网 筑龙网水暖电资料全部免费下载了！名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -