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温室采暖设备与配置

2012-09-29  cxm54666

    提要:本节主要讲述温室采暖最大热负荷的计算,采暖系统的型式特点,热水采暖系统的选择计算等内容。

一、采暖的目的与设计的基本程序

(一)采暖的目的与设计要求

作物的生长发育要求在一定的温度条件下进行。在我国北方地区,自深秋至春季;为了使园艺设施内的气温、地温保持在作物生长发育的适宜范围内,就必须进行补充加温——采暖。采暖设计应满足以下要求:

1.采暖设备的容量应保持设施内的设定温度(地温及气温)。

2.设施内空间温度分布应均匀,时间变化应平稳,因此要求采暖设备配置合理,调节能力高。

3.遮荫少、占地少,便于栽培作业操作。

4.设备投资少,加温费用低。

(二)设计的基本程序

采暖设计,首先要根据设施的结构、地理位置等因素进行最大采暖负荷的计算;其次,依据设施所在地及用途等具体条件确定采暖所用热媒。最后根据最大采暖负荷及采暖方式进行散热设备、管道及锅炉容量计算等。

二、最大采暖负荷的计算

最大采暖负荷是采暖设计的基本数据,其大小直接影响到整个设施经济性。

(一)能量平衡

一个完整的能量平衡系统包括太阳能及其通过覆盖材料的透射、通风换热、冷风渗透热损失、与地面的热交换、作物生理生化能量的转换、长波辐射、工作人员和设备产生的热量以及加热系统的供热等。但由于最大采暖负荷的计算是基于冬季凌晨的特定时刻,其中的许多因素都可以不考虑。在此时,没有太阳辐射,通风系统不工作。由于加热期的地面温度稳定接近室内的空气温度,地面热交换很小,作物生理生化能量转换相对而言很微弱;除采暖系统外照明或其它设备也均不运行。这样,最大采暖负荷就可简化为用以平衡设施通过围护结构的传热和冷风渗透两项热损失的能量需求。

(二)围护结构的传热耗热量

温室或大棚通过其各个暴露的表面的传热耗热量可用下式计算:

q1=k·F·(tntW)(1fr)                                    (411)

式中q1——围护结构的传热耗热量,W

     k——围护结构的传热系数,W/m2·℃;

     F——围护结构的面积,m2

     tn——冬季室内计算温度,℃;

     tw——冬季室外计算温度,℃;

     fr——热节省率。

整个设施的围护结构传热耗热量Q1等于它的围护结构各部分基本传热耗热量q1的总和。

Q1=q1=kF(tntW)(1fr)                  (412)

下面对上式中各项分别讨论。

1.冬季室内计算温度tn

在影响作物生长、发育的环境条件中,温度是一个重要因素。由于作物生长发育本身是一个相当复杂的过程,而且存在许多不可避免的随机因素或未知因子。这些将会导致生理过程发生波动,使作物生长发育的适宜温度具有一定变化范围,即适宜温度范围。作物各自都有最低温度、最适温度和最高温度“三基点温度”(表411,表412),在最适温度条件下,当其它环境条件得到满足时,作物干物质积累速度最快,作物生长发育迅速而良好。冬季室内计算温度即由此而定。

411  蔬菜的温度指标

蔬菜种类

生长时期

对温度的要求(℃)

适宜温度

最高温度

最低温度

白天

夜间

 

苗期

22±3

28

22

15

苗期到开始结瓜

24±4

33

22

15

结瓜期

26±4

38

24

15

 

苗期

20±4

28

20

15

苗期到开始结果

22±4

30

20

15

结果期

26±4

34

24

12

番茄、辣椒

苗期

18±3

26

18

10

苗期到开始结果

22±3

28

20

10

结果期

22±4

30

22

6

 

苗期

20±3

26

22

12

苗期到开始结瓜

22±4

30

22

12

结瓜期

24±4

34

22

10

 

结荚前

20±3

25

20

15

结荚期

22±4

30

22

12

 

 

16±4

25

14

2

白菜、芹菜、莴苣、茴香、蒿子杆

 

18±6

30

15

2

412  花卉的温度指标

种类

繁殖适温

生育适温

成花适温

     

种子发芽(℃)

插木发根(℃)

日气温

(℃)

夜气温

(℃)

日气温

(℃)

夜气温

(℃)

蕙兰

 

 

1826

2025

 

1518

芽形成需15℃左右,68周花蕾在25℃-30℃可消蕾

仙客来

1820

 

2025

1015

1315

 

1617

花蕾在25℃以上即产生高温障碍。

 

18

18

1718

1821

16

17

 

1720

1620

 

郁金香

 

2025

1618

913

 

香石竹

 

1618

1825

914

 

 

夜温超过15℃,则切花品质下降。

蔷薇

 

1320

2126

1218

 

 

 

玫瑰

2022

2022

2025

1820

1315

 

铁炮百合

 

 

2024

1318

1823

1316

 

2.冬季室外计算温度tW

冬季室外计算温度tw如何确定,对采暖系统设计有很关键性的影响。如采用过低的tw值,使采暖系统造价增加;如采用值过高,则不能保证采暖效果。由于温室、大棚结构的特殊性,tw值亦不能简单地套用工业与民用建筑中供暖室外计算温度。

美国温室制造业协会(NGMA)的《温室设计标准》中建议采用美国加热、制冷、空调工程师学会(ASHRAE)手册或其它气候资料中的推荐数据。使用ASHRAE的手册时,一般取出现概率为97.5%的冬季干球温度。

国内目前对冬季室外计算温度的选取没有统一标准,可按冬季空调室外计算温度选定tw值,进行设施的围护结构耗热量计算。冬季空调室外计算温度可在暖通设计手册中查出,但对于一些局域性气候带应根据实际情况确定气象参数。表413给出了我国北方地区主要城市的一些统计数据。

413  温室室外设计温度

 

温度(℃)

 

温度(℃)

哈尔滨

29

 

12

 

29

石家庄

12

 

21

 

11

 

17

 

10

乌鲁木齐

26

连云港

7

克拉玛依

24

 

9

 

18

 

8

 

13

 

7

西 

8

 

8

呼和浩特

21

 

14

3.围护结构的传热系数k

由于设施结构中有非透光材料,计算时应分别进行计算。表414列出了一些常见材料的传热系数k。对于一些新兴的特殊材料,计算时应咨询生产厂家。

鉴于温室支撑结构的材料多为金属,在使用k值计算透光覆盖材料的热损失时乘以一个结构系数,以考虑包括屋脊、窗框、屋檐、天沟和骨架等结构的影响。见表415

414  推荐传热系数(k

材料名称

k值(W/m2·K

材料名称

k值(W/m2·K

单层玻璃

6.4

墙体材料

 

双层玻璃

4.0

瓦楞水泥石棉板

6.5

保温玻璃

厂商提供

混凝土,100mm

4.4

单层塑料膜*

6.8

混凝土,200mm

3.3

双层充气塑料膜

4.0

混凝土块,100mm

3.6

单层玻璃上覆盖单层塑料膜

4.8

混凝土块,200mm

2.9

单层玻璃上覆盖双层塑料膜

3.4

保温板

厂商提供

FRP瓦楞板

6.8

内表面抹灰砖墙24砖墙

2.08

结构塑料板(冬季)**

 

内表面抹灰砖墙37砖墙

1.57

16mm

3.3

内表面抹灰砖墙49砖墙

1.27

8mm

3.7

 

 

6mm

4.1

 

 

*  新发展的红外聚乙烯膜可以减少热损失,但考虑安全因素,实际计算中不作折减;

**这里的结构塑料板在生产上也称为双壁刚性塑料片材。

415  结构因子

结构形式

结构因子

     金属结构玻璃温室,骨架间距0.4~0.6m

1.08

     金属结构玻璃温室,骨架间距1.2m

1.05

     金属结构玻璃钢温室

1.03

     金属结构塑料膜温室

1.02

     木结构塑料膜或玻璃钢温室

1.00

4.围护结构的面积F

由于围护结构的传热耗热量是按不同材料分别计算的,对每部分围护结构的传热面积也应该分别计算。

耗热量计算中面积可按各部分围护结构的几何尺寸进行计算。

5.热节省率fr

对温室、大棚等设施,由于有透光的要求,其覆盖材料的传热系数一般都很大,若不采取一定的措施,单凭一层薄膜在大多数情况下是不能够在设施内造成适宜作物生长的温度。对加温温室采用多层覆盖后,可有效地减少热量通过透明覆盖材料的散失,使采暖负荷减小,其减小的比例称为保温覆盖的“热节省率”fr。保温覆盖的方式和材料不同,热节省率fr也不同,一般约为25~60%,见表416

416  保温覆盖的热节省率(fr)     (三原义秋,1980)

保温方法

保温覆盖材料

热节省率

玻璃温室

塑料大棚

双层固定覆盖

玻璃、聚氯乙烯薄膜

聚乙烯薄膜

0.40

0.35

0.45

0.40

一层保温幕

聚乙烯薄膜

聚氯丙烯薄膜

不织布

混铝薄膜

镀铝薄膜、铝箔聚乙烯层膜

0.30

0.35

0.25

0.40

0.50

0.35

0.40

0.30

0.45

0.55

两层保温幕

两层聚乙烯薄膜

聚乙烯薄膜+镀铝薄膜或铝箔聚乙烯夹层

0.45

0.65

0.45

0.65

外面覆盖

温室用草苫

0.60

0.65

多层覆盖能有效地抑制热量的散失,如不加温的大棚,当外界气温为-3℃时,外面加盖草帘比单层聚乙烯薄膜的棚内温度提高5~7℃;双层薄膜比单层薄膜的棚内温度提高3~5℃,三层薄膜的棚内温度提高5~6℃。

对新型外覆盖材料热节省率,可向生产厂家咨询。

(三)冷风渗透耗热量

在风压和热压造成的室内外压差作用下,室外的冷空气通过温室的缝隙渗入室内,被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量,称为冷风渗透耗热量Q2

影响冷风渗透耗热量的因素很多,如门窗的构造、朝向、室外风向和风速、室内外空气温度差等。对于温室等园艺设施,在工程设计中,冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用,可忽略热压的影响。

根据美国温室制造业协会的《温室设计标准》规定:冷风渗透耗热量的计算通常是基于风速小于6.7m/s。由于风速增大、围护结构的传热耗热量也将增大,所以对于风速持续超过上述基准的地区,温室的围护结构传热耗热量应乘以一个风速系数。表417给出了推荐值。

417  风速因子(W

风速(m/s

风速因子(W

6.71

1.00

8.94

1.04

11.18

1.08

13.41

1.12

15.65

1.16

冷风渗透耗热量按下式计算

Q2=0.00028NV(tntW)                              413

式中,N为温室与外界的空气交换率,也称换气次数,以每小时的完全换气次数为单位;V为温室内部体积,m3。(NV的乘积则是以m3/hr为单位的换气速率)。不同温室结构的换气次数见表418

418  推荐设计换气次数(N

温室形式

换气次数

温室形式

换气次数

新温室

 

旧温室:

 

单层玻璃、玻璃搭接、缝隙不密封

1.25

维护保养好

1.50

单层玻璃、玻璃搭接缝隙密封

1.0

维护保养差

1.00~4.00

塑料膜覆盖

0.60~1.00

 

 

结构塑料板覆盖

1.00

 

 

单层玻璃上覆盖塑料膜

0.90

 

 

最大设计热负荷Q即为:

Q=Q1+Q2                                 414

三、采暖装置

(一)热水锅炉分类及型号

1.锅炉的分类

锅炉的两大基本组成是汽锅和炉子。燃料在炉子中燃烧放出的热量被气锅受热面吸收。一个放热,一个吸热。显然,放热是最根本的,是锅炉工作的基础;作为锅炉的燃烧设备——炉子,其任务在于为燃烧提供尽可能良好的条件,使其将化学能最大限度地转化为热能;同时,亦应兼顾炉内辐射换热的要求。

鉴于燃料有固体、液体和气体三大类别,即使是同一类燃料,如煤炭,又有不少品种,燃烧特性各有差别;再者锅炉容量有大有小,对机械化程度的要求各不相同,因此为适应和满足锅炉的需要,燃烧设备的形式很多。按照组织燃烧过程的基本原理和特点,采暖锅炉所采用的燃烧设备可分如下三类:

层燃炉——燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子,也叫火床炉。它是目前国内供热锅炉中采用得最多的一种燃烧设备,常用的有手烧炉、风力——机械抛煤机炉、链条炉以及往复炉排和振动炉排等多种形式。

室燃炉——燃料随空气流喷入炉室呈悬浮状燃烧的炉子,又名悬燃炉,如燃用煤粉的煤粉炉;燃用液体、气体的燃油炉和燃气炉。

沸腾炉——燃料在炉室中被由下而上送入的空气流托起,并上下翻腾而进行燃烧的炉子,是目前燃用劣质燃料颇为有效的一种燃烧方式。

2.锅炉型号的表示方法

工业锅炉型号由三部分组成,各部分之间用短横线相连,如下表所示:

 

419  锅炉型号表示

第一部分

第二部分

第三部分

 △△        ××

 ××  /  ×××

      ×  

                 蒸发量(供热量)

             过热蒸气温度

          设计次序

            燃烧方式代号

         (出水温度/回水温度)

   燃料种类代号

锅炉体型式代号

介质出口压力

 

型号的第一部分表示锅炉型式,燃烧方式和蒸发量。共分三段:第一段用两个汉语拼音字母表示锅炉本体型式,其意义见表4110;第二段用一个汉语拼音字母代表燃烧方式(废热锅炉无燃烧方式代号),其意义见表4111;第三段用阿拉伯数字表示蒸发量为若干t/h(热水锅炉则用供热量表示)。

4110  锅炉本体型式代号

火管锅炉

水管锅炉

锅炉本体型式

代号

锅炉本体型式

代号

立式水管

LS(立、水)

单锅筒立式

DL(单、立)

单锅筒纵置式

DZ(单、纵)

立式火管

LH(立、火)

单锅筒横置式

DH(单、横)

双锅筒纵置式

SZ(双、纵)

卧式内燃

WN(卧、内)

双锅筒横置式

SH(双、横)

纵横锅筒式

ZH(纵、横)

强制循环式

QX(强、循)

 

4111  燃烧方式代号

燃烧方式

代号

燃烧方式

代号

固定炉排

G(固)

下饲式炉排

A(下)

活动手摇炉排

H(活)

往复推饲炉排

W(往)

链条炉排

L(链)

沸腾炉

F(沸)

抛煤机

P(抛)

室燃炉

S(室)

倒转炉排加抛煤机

D(倒)

旋风炉

X(旋)

水管锅炉有快装,组装和散装三种型式。为了区别快装锅炉与其他两种型式,在型号的第一部分的第一段用k()代替锅筒数量代号,组成KZ(快、纵)、KH(快、横)和KL(快、立)三个型式代号。对纵横筒式也用KZ(快、纵)型式代号,强制循环式用KQ(快、强)型式代号。

型号的第二部分表示蒸汽(或热水)参数,共分两段,中间以斜线分开。第一段用阿拉伯数字表示额定工作压力;第二段用阿拉伯数字表示过热蒸汽(或热水)温度。生产饱和蒸汽的锅炉,无第二段和斜线。

型号的第三部分由两段组成,第一段以汉语拼音字母代表锅炉燃用燃料的种类,见表4112所示。第二段表示锅炉设计次序。用阿拉伯数字连续顺序编制,如原型设计,则无第二段。

4112  燃料品种代号

燃料品种

代号

燃料品种

代号

无烟煤

W(无)

Y(油)

贫煤

P(贫)

Q(气)

烟煤

A(烟)

木柴

M(木)

劣质烟煤

L(劣)

甘蔗渣

G(甘)

褐煤

H(褐)

煤矸石

S(石)

举例:如型号为SHL101.3/350W的锅炉,表示双锅筒横置式链条炉排,蒸发量为10t/h,出口蒸汽压力为13表大气压(~1.3MPa),出口过热蒸汽温度为350℃,适用于无烟煤,按原型设计制造。

又如号QXS1208/130/80Y锅炉,表示强制循环室燃热水锅炉,供热量120kcal(1.4Mw),热水出口温度为130℃、回水温度为80℃、压力为0.8MPa,燃油,按原型设计。

由于锅炉至今尚未完全标准化,故按同一型号表示的锅炉,各厂的设计也可能不尽相同,在具体结构、尺寸等方面仍有区别。

(二)采暖的方式及特点

温室的采暖按热媒不同可分为:热水式采暖系统、热风采暖系统、电热采暖系统和其它型式采暖系统。

1.热水式采暖系统

热水采暖系统是由热水锅炉、供热管道和散热设备三个基本部分组成。

对于大型的温室热水锅炉一般选用目前的工业锅炉;少量的温室、大棚则根据最大设计热负荷可选用一般的常压热水锅炉。对于机械化链条炉来讲,吨位越低其燃烧效率越低,常压热水锅炉燃烧效率更低,一般约为60%,经济性较差。

当地若有热电厂或其他热源的情况下,可不设锅炉,而直接加以利用,经济性较好,可降低投资费用。

热水采暖系统的工作过程为:用锅炉将锅炉内水加热,通过循环泵将锅炉加热的热水通过供热管道送到温室或大棚中,并均匀地分配给室内设置的每组散热器,通过散热器来加热室内的空气,提高温室的温度,冷却了的热水回到锅炉再重新被加热。

对于温室等设施来讲,其热水采暖的系统型式大多为单层布置散热器,同程式采暖居多。布置该种系统管路时,可根据温室、大棚的实际情况来布置管路。例如在日光温室中,拱角部分散热量较大,可将系统回水管道布置在拱角部位,以弥补热量散失,提高温室内空气温度的均匀性。

热水采暖系统运行稳定可靠,是目前最常用的采暖方式。其优点是温室内温度稳定、均匀、系统热惰性大,节能;温室采暖系统发生紧急故障,临时停止供暖时,2小时不会对作物造成大的影响。其缺点是系统复杂,设备多,造价高,设备一次性投资较大。

411是同程式热水采暖系统的示意图。在该图中,三根立管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的循环环路长度是相等的,从而可基本上保证采暖的均匀性,温室内的温度较异程式均匀。

在设计此种系统时,需注意供、回水干管的坡度和坡向,其坡度i=0.002~0.005;将集气罐设置在系统最高点,以利于排除系统内的空气。


411  同程式热水采暖系统图式

1—锅炉  2—散热器   3—集气罐  4—膨胀水箱  5—循环水泵  6—供水干管  7—回水干管

热水采暖系统的锅炉和供热管道基本采用目前通用的工业产品。

2.热风式采暖系统

热风加温系统由热源、空气换热器、风机和送风管道组成。

其工作过程为:由热源提供的热水通入空气换热器,室内空气用风机强迫流过空气换热器,吸收热水放出热量,被加热后进入温室,如此不断循环就加热了整个温室的空气。同样在热风式采暖系统中仍然要注意系统的排气问题。为了保证室内空气温度的均匀性,通常将风机压出的热空气送入通风管,通风管由开孔的聚乙烯薄膜制成,沿温室长度布置,此种风管重量轻,布置灵活,易于安装并且不会产生太强的遮荫。

热风采暖系统的优点是:温度分布比较均匀,热惰性小,易于实现温度调节,设备投资少。

缺点是:运行费用和耗能量要高于热水采暖系统。当温室较长时,风机一侧送风压头不够,可能送不到另一端,造成温度分布不均匀。

3.电热采暖系统

电热采暖系统和前面两种采暖系统的区别是:其热能的制备、传输及释放均在同一设备上来完成的。在电热采暖系统中通过暖风机中的电加热器加热流过的室内空气,实现采暖的目的;其内部风管布置同热风采暖。相对热水采暖系统而言,电热采暖一次性投资较低,但运行费用要高于热水采暖系统。

4.其它型式采暖系统

1)火道采暖

主要用于大棚中,作为一种简单的加温方式,取热源为家用取暖铸铁火炉或砖砌的炉灶,在大棚后背墙设一倾斜向上的烟筒,从大棚两端或顶部伸出棚外,依靠烟气流过烟筒时进行热量交换,进而加热室内空气。

这种采暖方式管理不便,添煤频繁,而且在靠近炉体的地方可能发生烤坏作物的现象,棚内污染情况较严重。

2)热风炉采暖

热风炉采暖是近些年发展较快的一种采暖方式。根据所用能源不同,可分为燃煤热风炉、燃油热风炉及燃气热风炉等数种型式。都是依靠能量转换来加热室内空气的。

燃气式热风炉的设备装置最简单,造价最低。燃油热风炉的设备也比较简单,操作容易,自动化程度高,现有一些小型的燃油热风炉,完全实现电脑控制,设定好温度后,全部操作由电脑完成。燃油式设备造价也比较低、占地面积比较小,土建投资也低,但其运行费用较高,相同的热值比燃煤费用高3倍。燃煤式的设备相对燃油式和燃气式要大,管理复杂,但其运行费用最低。

3)电热线采暖

将电热线按一定的间距埋设在地下,依靠电热放出热量来提高地温。

电热线采暖方式通常是用来育苗。电加热部分主要是由电热加温线和控温仪组成。电热线铺放完毕后,将电热线的接头连在控温仪引出的电源线上,通电检查无误后,再断电,沿电热线埋一薄层土,轻轻踏实,固定好电热线,然后覆煤灰或沙土做标志层,再敷土。

(三)散热器的类型及选择计算

散热器是热水采暖系统中重要的散热设备。种类很多,有光管散热器、铸铁柱型散热器、铸铁圆翼散热器,热浸镀锌钢制圆翼散热器,温室中多为光管散热器和铸铁散热器。

1.光管散热器及计算

光管散热器是由钢管制作而成,一般沿温室四周布置,中柱亦布置钢管散热器。该种散热器一般按偶数布置,以便使供、回水管在同一位置,同时散热亦较均匀。沿四周布置可有效降低冷辐射,改善温室内部环境。光管散热器的缺点是:遮荫较大,布置不合理时易影响管理。

光管散热器散热量Q(即为温室最大设计负荷)可按下式计算

Q=A·KΔt·L                             (415)

式中:Q——最大设计热负荷,W

      A——每米长光管的表面积,m2  (见表4113)

      K——管道的传热系数,W/m2 (见表4114)

      Δt——管道内热媒平均温度与室内温度之差,℃;

      L——所需光管长度,m

4113  每米长管道表面积

DNmm

15

20

25

32

40

50

Am2

0.0665

0.084

0.105

0.133

0.151

0.188

表中所列为温室常用管径的外表面积,其它规格管外表面积,可查有关设计手册。

4114  不保温管道的传热系数k(w/m2)

管径(mm

管道内平均水温与室内空气温度差Δt()

40~50

50~60

60~70

70~80

80以上

DN32

12.8

13.4

14.0

14.5

14.5

DN=40~100

11.0

11.6

12.2

12.8

13.4

DN=125~150

11.0

11.6

12.2

12.2

12.2

DN>150

9.9

9.9

9.9

9.9

9.9

2.铸铁柱型散热器

柱型散热器是呈柱状的单片散热器,每片各有几个中空的立柱相互连通。根据散热面积的需要,可把每个单片组装在一起形成一组散热器。

柱型散热器根据立柱的多少主要可分为一柱、二柱和四柱三种型式。根据落地或挂墙安装方式,分为带脚和不带脚的两种式型。

选择该种散热器时,可根据最大设计热负荷所选择的某种型号散热器单片散热量,计算出所需的片数。各型散热器在不同室温情况下单片散热量见表4115

4115  铸铁散热器每片(每根)的散热量(W

室内温度℃

M132

四柱813

四柱760

四柱640

二柱700

圆翼型

5

157

181

163

114

122

651

8

149

172

155

109

116

622

10

144

166

150

105

112

605

12

139

160

144

102

108

593

14

134

154

139

99

104

576

15

131

151

136

97

102

564

16

129

148

134

95

101

558

18

124

142

129

92

97

541

20

119

136

123

89

93

523

23

111

128

116

84

87

494

25

107

122

111

81

84

465

注:①该表中热水供回水温度为分别为95℃和70;

    ②圆翼型散热器为三排安装时,每根散热器散热量。

3.铸铁圆翼型散热器

是一根内径75mm的管子,外面带有许多圆形肋片的铸件。管子两端配置法兰,可将数根组成平行叠置的散热器组。管子长度为750mm1000mm两种。

4.热浸镀锌钢制圆翼型散热器

该类散热器是在钢管外绕环状镀锌翼片,经过胀管后,减小翼片和钢管外壁的热阻。此类散热器质轻、传热系数高。但其使用寿命较铸铁散热器短。

在选择温室内散热设备时,由于温室内相对湿度较大,最好选择铸铁型散热器,其使用寿命较长。

四、设备机器容量计算和辅助管配置

1.热水锅炉容量和台数计算

在确定锅炉容量和台数时,应掌握下列几个原则:

①锅炉的容量和台数,对用户负荷变化适应性强。应使锅炉经常处于经济负荷下运行,锅炉的经常负荷不应低于锅炉额定负荷的50~60%

②锅炉容量和台数的确定,应有利于节省人力、物力和基建投资。

③锅炉容量和台数,应保证供暖的安全可靠性。台数的本身应体现出有较高的备用率,一般不宜一台炉,至少有两台炉。

④尽量选用同容量、同型号的锅炉设备,以利管理,提高管理人员操作水平和备件互换容易。

对于单纯以采暖为目的的锅炉,其采暖平均热负荷为:

                           416

    式中 ——采暖平均热负荷,W

        φ——采暖系数0.5~0.7或按式(417)计算。

                            417

         tn——采暖室内计算温度,℃;

         tpj——采暖期室外平均温度,℃;

         tw——冬季室外计算温度,℃;

         Q——全部温室最大设计热负荷,W

锅炉热负荷Qg=K·                         418

                       =1.15·

按所计算出的Qg选定锅炉。

2.燃料消耗量计算

采暖年热负荷按下式计算:

D=24nQg                                     419

式中   D——采暖年热负荷,W/年;

       24——按三班制计算的每昼夜采暖小时数,当一或二班时,则分别以816代入,但D内尚需增加一部分空班时的保温用热负荷。

       n——采暖天数。

锅炉年热负荷D0

D0=K·D=1.15·D                         4110

式中D0——锅炉年热负荷,W/年。

年耗煤量(或重油量)B0

式中  B0——锅炉房年耗煤量,T/

     1.1~1.2——考虑运输和使用上不均衡损耗等因素的富裕系数;

     i"——供水热焓,kJ/kg

     i'——回水热焓,kJ/kg

     ——煤或重油低位发热量,kJ/kg

     η——锅炉热效率,%

锅炉供、回水温度设定为95°与70℃。

热风锅炉的容量,可根据最大设计负荷乘以1.1~1.15来选定。

3.热水管路管径的确定

通常温室采暖系统,其立—支管的管径常取DN20。干管的管径可根据其所负担的负荷大小进行简单确定。表4116是管径估算表(按供水水温95℃、回水水温70℃)。

4116  热水采暖管道管径估算表

管径mm

15

20

25

32

40

50

70

80

100

热负荷W

2740

10450

22061

46444

60958

136430

261000

420903

870833

4.热风采暖送风方式

对于热风采暖系统,为了使温室内温度分布均匀,要求送机将热风均匀地分布在室内空间,即要求均匀送风,才能够保证其送风效果。

保证均匀送风的条件:首先要保证各侧孔流出风量相等,同时使出口气流尽量垂直于管道的侧壁。

目前温室内均匀送风管道均采用等截面的塑料风管;风管侧壁开孔。通过开孔间距的变化来实现均匀送风。关于均匀送风的计算可参见有关设计手册。

    复习思考题

1.最大采暖热负荷由哪几部分组成?

2.温室采暖系统按热媒不同,可分为几种型式?各有何特点?

3.温室热水采暖系统中,常用的散热器有哪几种?

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