地板輻射供暖回路管長(zhǎng)的簡(jiǎn)易計(jì)算模型及應(yīng)用

陶愛榮

南京工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院

進(jìn)入新世紀(jì)以來，地板輻射供暖技術(shù)在我國得到了廣泛的應(yīng)用[1]。為了得到較好的應(yīng)用效果，需要進(jìn)行一系列詳細(xì)的工程計(jì)算，其中，關(guān)于輻射回路管長(zhǎng)的計(jì)算就是一個(gè)值得重視的環(huán)節(jié)[2]。根據(jù)工作程序的先后，這種計(jì)算可以分畫圖前計(jì)算和畫圖后計(jì)算兩種。所謂畫圖前計(jì)算，指預(yù)先算出回路管長(zhǎng)，再畫輻射盤管布置圖。所謂畫圖后計(jì)算，指先畫輻射盤管布置圖，再計(jì)算回路管長(zhǎng)。前者常用于設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工隊(duì)估算工程量、工程監(jiān)理等，計(jì)算依據(jù)主要是已有的工程經(jīng)驗(yàn)。后者則用于水力計(jì)算、設(shè)計(jì)概算和工程預(yù)決算，計(jì)算依據(jù)為詳細(xì)的圖紙[3]。本文針對(duì)第一種情況，以主流的盤管布置方式為研究對(duì)象，推導(dǎo)出簡(jiǎn)易的回路管長(zhǎng)計(jì)算模型，并與商用軟件進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。

1 模型及驗(yàn)證

地板輻射供暖的排管方式有很多種，本文選取比較常用的回折型排管和平行型排管為研究對(duì)象，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，該思路同樣適合其它排管方式。

1.1 回折型排管

該排管方式如圖1所示[3]。房間的長(zhǎng)和寬分別為L(zhǎng)和W，熱水管間距為d。

圖1 回折型排管

為了便于估算，這里忽略管道的拐彎半徑。根據(jù)圖1，從左往右看，豎向管道長(zhǎng)度分別近似為L(zhǎng)-2d、L-4d、L-6d，……，為一個(gè)等差數(shù)列，項(xiàng)數(shù)約為INT((W/d-1)/2)。

則豎向管道總長(zhǎng)度可表示成：長(zhǎng)豎=[L-2d+L-2d-(INT((W/d-1)/2)-1)×2d]×INT((W/d-1)/2)

類似的，橫向管道總長(zhǎng)度可表示成：長(zhǎng)橫=[W-2d+W-2d-(INT((L/d-1)/2)-1)×2d]×INT((L/d-1)/2)

總管長(zhǎng)表示成：長(zhǎng)總=長(zhǎng)豎+長(zhǎng)橫

1.2 平行型排管

該排管方式如圖2所示[3]。房間的長(zhǎng)和寬分別為L(zhǎng)和W，熱水管間距為d。

圖2 平行型排管

為了便于估算，這里同樣忽略管道的拐彎半徑。根據(jù)圖2，豎向管道的單根長(zhǎng)度約為L(zhǎng)-2d，總根數(shù)為INT(W/d-1)。

則豎向管道總長(zhǎng)度可表示成：長(zhǎng)豎=INT(W/d-1)(L-2d)

而橫向管道總長(zhǎng)度可近似表示成：長(zhǎng)橫=2W

總管長(zhǎng)表示成：長(zhǎng)總=長(zhǎng)豎+長(zhǎng)橫=INT(W/d-1)(L-2d)+2W

考慮到實(shí)際工程中，圖2的排管也可能旋轉(zhuǎn)90°布置，這時(shí)總管長(zhǎng)為：長(zhǎng)總=長(zhǎng)豎+長(zhǎng)橫=INT(L-d-1)(W-2d)+2L

將兩種情況統(tǒng)一考慮，總管長(zhǎng)又可表示為：總長(zhǎng)=max(INT(L/d-1)(W-2d)+2L,INT(W/d-1)(L-2d)+2W)

1.3 驗(yàn)證

為了便于驗(yàn)證計(jì)算，本文根據(jù)上述簡(jiǎn)易計(jì)算模型編制了電子表格，見表1。

表1地板輻射加熱管長(zhǎng)度計(jì)算電子表格

在該電子表格中，只需輸入房間長(zhǎng)度、寬度、管道間距，并選擇排管形式，就可以自動(dòng)算出管道總長(zhǎng)度。

本文選擇了天正采暖計(jì)算軟件作為驗(yàn)證工具，該軟件根據(jù)房間的長(zhǎng)度、寬度、排管形式及管間距，可以自動(dòng)生成平面布置圖，并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)管道長(zhǎng)度。

從表2可以看出，本文提出的簡(jiǎn)易計(jì)算模型具有較好的準(zhǔn)確度。

表2地板輻射加熱管長(zhǎng)度計(jì)算對(duì)照表

2 應(yīng)用

地板輻射供暖回路管長(zhǎng)的計(jì)算涉及很多方面，這里僅以設(shè)計(jì)規(guī)劃和施工備料為例，介紹其應(yīng)用。

1）設(shè)計(jì)規(guī)劃。已知某房間，長(zhǎng)度和寬度分別為6m和4m，擬用外徑為16mm的PE-X管，管間距100mm，要求進(jìn)行設(shè)計(jì)回路規(guī)劃。按照本文介紹的簡(jiǎn)易計(jì)算模型，可以計(jì)算出回折型排管長(zhǎng)度為210m，平行型排管長(zhǎng)度為236.2m。按照設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，單個(gè)回路不宜超過120m，故該房間至少需規(guī)劃成兩個(gè)回路，至于采用回折型排管還是平行型排管，可以根據(jù)工程實(shí)際情況確定[4～6]。如確定采用兩個(gè)回路，并且采用回折型排管，每個(gè)回路占地按長(zhǎng)度3m、寬度4m考慮，代入上述簡(jiǎn)易計(jì)算模型，每個(gè)回路長(zhǎng)度約為108m，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

2）施工備料。同樣考慮長(zhǎng)度和寬度分別為6m和4m的某房間，采用外徑為16mm的PE-X管，按平行型排管，管間距100mm，要求進(jìn)行施工備料。由于施工圖中的管道規(guī)格數(shù)量往往統(tǒng)計(jì)的是總數(shù)，具體到某個(gè)區(qū)域、某個(gè)房間的施工備料，常需要班組自己確定。利用本文提供的簡(jiǎn)易計(jì)算模型，可以算出管長(zhǎng)約為236.2m，考慮10%的損耗并取整數(shù)，可按260m的長(zhǎng)度進(jìn)行備料。

3 結(jié)論

地板輻射供暖回路管長(zhǎng)的計(jì)算，是個(gè)值得重視的問題。對(duì)照驗(yàn)證表明，本文介紹的簡(jiǎn)易計(jì)算模型，具有一定的準(zhǔn)確度。應(yīng)用分析表明，該模型靈活高效，可以廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工備料等領(lǐng)域。

[1] 賀平.供熱工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009

[2] 全國勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)工程師公用設(shè)備專業(yè)管理委員會(huì)秘書處.全國勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)公用設(shè)備工程師暖通空調(diào)專業(yè)考試復(fù)習(xí)教材(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008

[3] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008

[4] 中華人民共和國建設(shè)部.采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50 019-2003)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2004

[5] 中華人民共和國建設(shè)部.暖通空調(diào)制圖標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50114-2001)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2002

[6] 中華人民共和國建設(shè)部.地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程(JGJ142-2004)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004