西安某廠房地?zé)崴┡到y(tǒng)設(shè)計(jì)方案

西安某廠房地?zé)崴┡到y(tǒng)設(shè)計(jì)方案工程概況西安某廠房由機(jī)加裝配試驗(yàn)廠房及附屬?gòu)S長(zhǎng)辦公樓組成，建筑面積11770m2，，主廠房建筑高度10.5m，附樓建筑高度12.5m,。該工程采用廠區(qū)供熱站提供的80~90℃的地?zé)崴┡?，在該廠房南側(cè)及附樓東側(cè)各設(shè)一個(gè)入口裝置間，耗熱量分別為210kW和405kW，總耗熱量615kW。地?zé)崴┡到y(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)該廠目前有兩口地?zé)峋?，井深約3000m，為第三系地層中的熱水，出水溫度80℃~90℃。此地?zé)崴紫裙S區(qū)散熱器系統(tǒng)使用，溫度降至50~55℃后，供家屬區(qū)地面輻射系統(tǒng)使用。這種合理的梯級(jí)利用方案，提高了地?zé)豳Y源的綜合利用效率。地?zé)崴┡到y(tǒng)設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)是地?zé)崴畬?duì)金屬管存在嚴(yán)重的腐蝕問題。地?zé)崴凶钪饕母g成分是氯化物和溶解氧(O2)。氯離子半徑小，穿透能力強(qiáng)，因此容易穿過金屬內(nèi)表面已有的保護(hù)層造成對(duì)碳鋼、不銹鋼及其他合金強(qiáng)烈的縫隙腐蝕、孔蝕與應(yīng)力腐蝕。氯離子對(duì)金屬的腐蝕作用與濃度及溫度有關(guān)，60℃的地?zé)崴入x子含量為200mg/L時(shí)，就能使不銹鋼產(chǎn)生局部腐蝕，且溫度越高腐蝕作用越強(qiáng)。設(shè)計(jì)難點(diǎn)的解決方案應(yīng)對(duì)地?zé)崴g問題的一種解決方案是：采用帶有換熱器的間接供暖系統(tǒng)，原理圖見圖2。采用該方案的缺點(diǎn)是：(1)需要增加鈦板換熱器、水泵及補(bǔ)水定壓設(shè)備的安裝空間及初投資;(2)換熱器存在傳熱溫差，降低了二次側(cè)水溫，需要增加較多的末端散熱設(shè)備;(3)增加了廠房?jī)?nèi)不必要的水泵能耗，不節(jié)能;(4)受廠區(qū)前期整體規(guī)劃和投資額的制約。根據(jù)資料，傳熱溫差損失約為5%～15%，地?zé)崴疁囟仍降蛽p失越大。1生產(chǎn)井2潛水泵3旋流除砂器4鈦板換熱器5調(diào)峰鍋爐(或熱泵)6末端散熱設(shè)備7供暖循環(huán)泵8地面排放9回灌井圖2地?zé)崴g接供暖系統(tǒng)原理圖第二種解決方案是采用襯塑復(fù)合管與耐腐蝕鑄鐵散熱器組成的直接供暖系統(tǒng)。地?zé)崴┡囊粋€(gè)特點(diǎn)就是供水溫度較常規(guī)供暖低，本工程供暖供回水計(jì)算溫度取80℃/55℃，溫差25℃，如果采用第一種方案，不僅需要增加鈦板換熱器、水泵及定壓補(bǔ)水等設(shè)備及相應(yīng)的安裝空間，而且經(jīng)過鈦板換熱器換熱后，供回水溫度降為70℃/45℃，散熱器面積將需要增加34.6%，廠房四周無(wú)法布置下如此多的散熱器。本項(xiàng)目各專業(yè)的設(shè)備及安裝預(yù)算為286萬(wàn)元，資金較為緊張。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及與甲方協(xié)商，本工程采用了第二種解決方案，該廠區(qū)一些廠房按此種做法已成功運(yùn)行多年，效果良好。供暖系統(tǒng)介紹筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)成功的地?zé)崴┡到y(tǒng)，應(yīng)注意兩點(diǎn)：1)盡量將室內(nèi)環(huán)路進(jìn)行細(xì)分，減小系統(tǒng)作用半徑，以減小供水干管溫降，保證最遠(yuǎn)端的供暖效果;2)盡量采用高供低回的熱水溫度，以提高地?zé)豳Y源利用效率，加大管網(wǎng)溫差，降低運(yùn)行能耗。一些項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)證明，若未注意以上兩點(diǎn)，將不能保證良好的供暖效果。本建筑的供暖系統(tǒng)遵循南、北向分設(shè)環(huán)路的原則，共分8個(gè)環(huán)路(見圖3)，系統(tǒng)的最大壓力損失為30kPa，試驗(yàn)壓力為0.4MPa。系統(tǒng)采用上供下回或下供下回單管同程式敷設(shè)，管道明裝或地溝內(nèi)安裝，由于該地區(qū)屬于一級(jí)濕陷性黃土，按照建筑對(duì)管道檢修的強(qiáng)制性條文要求，廠房?jī)?nèi)設(shè)半通行地溝。為減小管道熱損失，廠房?jī)?nèi)供水干管全部保溫。散熱器采用灰鑄鐵輻射對(duì)流型散熱器TZ4-6-5(8)，防爆房間采用光管散熱器，管徑為D133×4。管材為鋁合金襯塑復(fù)合管，耐溫95℃，耐壓1.6MPa。圖3供暖系統(tǒng)環(huán)路設(shè)計(jì)水力平衡計(jì)算目前的供暖水力平衡計(jì)算程序不能滿足本項(xiàng)目的計(jì)算要求，原因是：1)不能區(qū)分塑料管(K=0.01mm)與鋼管(K=0.2mm)的管壁粗糙度;2)某些計(jì)算程序立管數(shù)超過30個(gè)無(wú)法計(jì)算;3)平衡調(diào)試的可視性和可修改性很差。某些軟件能解決前兩個(gè)問題，但是數(shù)據(jù)輸入界面與調(diào)試過程(重復(fù)多次出計(jì)算書、查看計(jì)算結(jié)果)非常煩瑣，本項(xiàng)目選擇已有的水力平衡計(jì)算程序進(jìn)行改編，解決了以上三個(gè)問題。改編后的水力平衡計(jì)算程序有以下功能：(1)能區(qū)分不同管材的管壁粗糙度，可根據(jù)實(shí)際的熱水溫度對(duì)密度、黏度進(jìn)行修正(見表1);表1系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面(2)根據(jù)推薦比摩阻自動(dòng)配管，并顯示流速，判斷比摩阻是否合適，不合適以紅色符號(hào)提醒;(3)自動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)不平衡率，并指出最大與最小阻力所對(duì)應(yīng)的立管位置，方便進(jìn)行平衡調(diào)試;(4)根據(jù)房間熱負(fù)荷自動(dòng)計(jì)算各立管的熱水流經(jīng)各層散熱器的水溫變化，計(jì)算散熱器片數(shù);(5)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)管材(見表2);系統(tǒng)默認(rèn)立管數(shù)為50，樓層數(shù)為6，可方便地進(jìn)行擴(kuò)充;平衡調(diào)試的結(jié)果立刻可見(見表3，4)表2管材自動(dòng)統(tǒng)計(jì)界面經(jīng)過計(jì)算調(diào)試，本HYPER