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地暖毕业设计方案

一设计题目及原始资料

1．题目：

室内供暖设计

2．原始资料：

1）.建筑物建设地址：

内蒙古工业大学科技实验楼

2）.气象资料：

室内计算温度如下：

教室16℃;实验室16℃;礼堂（报告厅）16℃;低压配电室12℃；厕所15℃；储藏室12℃；公共建筑的门厅14℃；走廊14℃；

室外计算温度-19℃；供暖总天数188天；室外平均风速1.6m/s；

3．土建基本资料

1）建筑材料物理性能计算参数：

钢筋混凝土的导热系数λ=1.74W/m·℃；

花岗岩的导热系数λ=3.49W/m·℃；

瓷砖的导热系数λ=2.2W/m·℃；（ζ=10mm）

陶粒混凝土的导热系数λ=0.50W/m·℃；

石灰沙浆的导热系数λ=0.81W/m·℃；（ζ=20mm）

GJ保温板的导热系数λ=0.042W/m·℃；

浮石的导热系数λ=0.23W/m·℃；

2）屋顶结构：

98J-1屋2的结构如下：

①。

玛碲脂粉绿豆保护层

②．冷底子油一遍，二毡三油防水层

③．20mm厚1：

3水泥沙浆找平层

④．1：

6水泥焦渣找2%坡，最薄为30mm

⑤．聚苯乙烯泡泡塑料板100mm

⑥．钢筋混凝土基层

屋12的结构如下：

①.刷着色涂料保护层

②．4mm厚聚物改性沥青防水层

③．20mm厚1：

3水泥沙浆找平层

④．1：

6水泥焦渣找2%坡，最薄为30mm

⑤．聚苯乙烯泡泡塑料板100mm

⑥．钢筋混凝土基层

屋14的结构如下：

①.卧铺20mm厚水泥花砖面层为1:

3水泥沙浆,25mm厚

②,③,④,⑤,⑥,同上.

保温压型钢板:

ζ=0.5~1.4mm厚彩涂钢板,聚氨酸泡沫40,60,80mm厚.

4．动力资料：

1）热网的位置：

内工大校园热力站

2）热媒的性质参数：

热源供水温度95，回水温度70

二围护结构耗热量的计算

1．围护结构的基本耗热量：

可按下式计算：

q=kF（tn–tw）aW

式中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——供暖室外计算温度，℃；

a——围护结构的温差修正系数。

注：

①.对于保温性能差和易于室外空气流通的情况，不供暖房间或房间的空气温度更接近于室外空气温度，则α值更接近1；②.相邻两个房间的温差小于5时，不计算通过隔墙或楼板的传热量。

2．墙的传热系数K的计算：

w/m2℃

式中Ro——围护结构的传热阻，m2℃/w；

αn,αw——围护结构内表面，外表面的换热系数，w/m2℃；

δi——围护结构各层的厚度，m；

λi——围护结构各层材料的导热系数，w/m2℃

各层围护结构墙体的传热系数见下表：

一层

0.96

1.08

0.90

1.25

1.13

1.16

1.39

1.14

1.06

1.15

1.19

0.97

0.99

1.25

1.15

1.06

1.12

二层

1.05

1.15

1.12

1.18

1.33

1.03

1.15

1.12

1.08

1.05

1.20

1.02

1.25

1.09

1.12

1.08

1.06

九层

1.02

1.08

1.14

1.12

1.15

1.12

1.01

1.15

1.12

1.08

0.99

1.14

1.05

0.9

1.01

1.15

1.12

1.01

十层

1.06

1.12

1.08

1.05

1.12

1.14

1.13

1.01

1.14

1.05

1.09

1.12

1.01

0.99

0.96

1.15

1.14

1.08

注:

三层至八层各墙身的结构可以近似地认为与二层的相同.因此,传热系数K也可以认为相同,因此无需另行计算.

墙、梁、柱的平均传热系数的K计算方法:

K=（K1F1+K2F2+K3F3）/（F1+F2+F3）

K1,K2,K3-----分别为墙,梁,柱的传热系数

F1,F2,F3-----分别为墙,梁,柱的面积

玻璃幕墙的传热系数:

K=1/（1/αn+∑δi/λi+1/αw）

=1/（1/8.7+0.03/0.76+0.18+1/23）=2.4W/㎡℃

δ=0.03δ＝0.03

玻璃平板

六层建筑屋顶的传热系数:

R0=（1/8.72）+（1/23.26）+（0.02/2.91）+（0.025/0.93）+（0.004/0.037）+（0.03/0.93）+（0.03/0.26）+（0.1/0.047）+（0.12/1.74）=2.65㎡℃/W

K=1/R0=1/2.65=0.38W/㎡℃

3.围护结构传热面积的丈量

外墙面积的丈量从本层地面算到上层的地面,对于平屋顶的建筑物,最顶层的丈量是从最顶层的地面到平屋顶的外表面的度高,而对有闷顶的斜层顶,算到闷顶内的保温层表面.外墙的平面尺寸,应按建筑物外廊尺寸计算.两相邻房间以内墙中线为分界线.

门,窗的面积按外面上的净空尺寸计算

4.考虑各种耗热量附加值:

.朝向修正耗热量

«暖通规范»规定:

按下列规定的数值,选用不同的修正;

北、东北、西北0％～10％;（本设计取5％）

东西-5％,（本设计取5％）;

东南、西南-10％～-15％;（本设计取-15％）

南-15％-30％;（本设计取-15％）

.风力附加耗热量:

考虑到呼市地区冬季风速变化大,外围结构附加5％;

.高度附加耗热量:

«暖通规范»规定:

民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率,当房间高度大于4m时,每高出1m应附加2％,但总的附加率不应大于15％.

.冷风渗透耗热量:

由«实用供热空调设计手册»

a.门的冷风侵入耗热量;单层门65％,双层门80*1％,三层门60*1％,对于平开较长的应在上述基础上加1.5～2.0倍.

b.窗的冷风渗透:

Q=0.28CplLmρw（tn-tw）.式中Cp=1.0056KJ/（Kg℃）由ρw=ρm/nRT得ρ=1.24Kg/m³

由«实用供热空调设计手册»查L=8.1，带有密封条的L=0.1*0.5=0.055，m为门窗缝隙的综合修正系数，呼市地区10层办公楼的m值见下表：

层数

朝向

4.86

4.12

3.33

2.47

1.42

0.00

4.66

3.89

3.09

2.17

1.01

0.00

4.59

3.82

3.01

2.07

0.87

0.00

4.61

3.85

3.04

2.10

0.92

0.00

4.63

3.87

3.06

2.13

0.96

0.00

5.00

4.26

3.50

2.67

1.70

0.16

5.计算各个房间的耗热量并计算出热指标：

各个房间的耗热量见围护结构的耗热量计算表

外围护结构的最小热阻R0.min的确定：

R0.min=d（tn-tw.e）.Rn/△ty㎡.℃/W

R0.min---围护结构的最小热阻㎡.℃/W

△ty---供暖室内计算温度tn

与围护结构内表面温度tw.e的允许温差,℃

按供热工程附录1-5选用学校外墙△ty=6.0屋顶△ty=4.5

tw.e---冬季围护结构室外计算温度℃

Rn---围护结构的传热热阻㎡.℃/W

外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板ɑ=1.00其中Rn=0.11

外墙R0.min=1*（16-19）*0.11/6.0=0.64㎡.℃/W

屋顶R0.min=1*（16-19）*0.11/4.5=0.86㎡.℃/W

6.各个房间及整个建筑的总耗热量负荷的计算表:

房间号

层数

N01

N02

N03

N04

N05

N06

N07

N08

N09

N10

一

5100

4310

4570

4960

5100

6380

4500

2220

二

6160

4420

5020

2720

3590

3320

4400

5370

3620

4230

三四

4390

3270

3840

3290

2520

4010

3070

4350

2690

五六

4390

3270

3840

3290

2520

4010

3070

4350

2690

七八

5830

4210

5000

2590

3430

3160

3250

4580

2670

九

5700

3860

4560

1640

1670

2500

1030

2040

2030

十

7700

6010

6790

4220

5440

1390

3070

3160

4340

房间号

层数

N11

N12

N13

N14

N15

N16

N17

N18

N19

N20

一

5100

4310

4570

4960

5100

6380

4500

2220

二

6160

4420

5020

2720

3590

3320

4400

5370

3620

4230

三四

4390

3270

3840

3290

2520

4010

3070

4350

2690

五六

4390

3270

3840

3290

2520

4010

3070

4350

2690

七八

5830

4210

5000

2590

3430

3160

3250

4580

2670

九

5700

3860

4560

1640

1670

2500

1030

2040

2030

十

7700

6010

6790

4220

5440

1390

3070

3160

4340

三．供暖系统的选取及热媒

1．考虑到科技实验楼的用途及建筑规模，本着舒适、美观、节能、以及卫生、洁净度高的原则，选取选择供热方式。

而低温热水地板辐射采暖系统均能满足这些要求。

除此之外，低温热水地板辐射采暖系统热稳定性好，增强了隔声效果以及能更满足人体生理需求，而且它还易于进行分户计量。

本设计采用低温热水地板辐射采暖系统。

2．由于所给热源为内蒙古工业大学集中供热的校园热网，所给参数为：

供水温度95℃，回水温度70℃，而低温热水地板辐射采暖系统所需的供水温度较低，依据«暖通空调设计规范»民用建筑的供水温度不应超过60℃，供回水温差宜≤10℃，所以采用所给外网热源时必须设二次换热，使其供水温度不高于60℃

（本设计采用供水温度60℃，，回水温度55℃），具体系统如下：

四．系统管路的选择计算

1．辐射板表面的平均温度

对于地板采暖的辐射板表面即地面温度，为了满足人体的舒适感，

根据«暖通空调设计规范»要求：

人员经常停留的地面宜采用24—26℃，最高不超过28℃

人员短期停留的地面宜采用28—30℃，最高不超过32℃

无人员停留的地面宜采用35—40℃，最高不超过42℃

本设计采用人员经常停留的地面选用25℃，

人员短期停留的地面选用30℃，

无人员停留的地面，选用40℃。

2．加热管管材的选取：

由于所需的管材应满足耐高温、承压高、耐老化以及易于弯曲，易于施工的塑料管材，综合各种塑料管的参数:

本设计采用交联铝塑复合管（XPAP）

其参数如下：

名称

长期使用温度

短期使用温度

软化温度

工作压力

试样压力

线膨胀系数

导热率

优点

XPAP

≤

60℃

≤

90℃

133

1.0

2.1

—3.0

2.5*10

0.45

易弯曲成型，完全消除氧渗，线膨胀系数小

3．加热管管径的确定：

加热管的管径按限制流速法确定：

为防止空气积聚形成气塞，加热管管中应保持不低于0.5m/s的流速。

本设计采用0.5m/s的流速

加热管的管径按下式计算：

D=0.0188（G/v）½d---加热管内径（m）

v---加热管内热媒流速（m/s）

G=0.86Q/△tG---通过某根加热管的热媒流量（m³/h）

Q---某根加热管所负担的热负荷（Kw）

△t—热媒流过加热管的温降（℃）

本设计所铺盘管管径采用统一型号（内径外径均相等），故所需管径为平均管径。

依一层的平均管径为标准。

各个房间的总负荷为42231W（不包括两个400人的公共教室以及低压配电室、管理监控室、管理用房），所需盘管为22个（见平面图），则每个盘管所承担的平均负荷为：

Q=42231/22=1919.5W=1.92KW

G=0.86*1.92/（66-55）=0.33m³/h

d=0.0188*（0.33/0.5）½=0.015m

故选用管径为0.016m

3．加热盘管上面铺设的材料：

如图所示

大理石地板

水泥沙浆找平层

卵石混凝土

○○○○○○○

绝热层保温聚苯乙烯泡沫塑料

λ=2.91,δ=20mm

λ=0.93,δ=10mm

λ=1.74,δ=45mm

λ=0.047,δ=30mm

5．加热盘管间距的计算：

计算步骤如下：

①计算房间热负荷QA

②计算房间地面单位面积耗热量Q，

Q=QA/S（S为房间面积㎡）

③计算加热管的平均水温tptp=（tg+th）/2

④根据房间性质确定地面平均温度tb

⑤计算需要的辐射板的传热系数KK=Q/（tp-tb）W/㎡.℃

⑥计算加热管管上面铺设材料的导热系数：

λ=∑δi/（∑δi/λi）

λi---各层覆盖层材料的厚度（m）

δi---各层覆盖层材料的导热系数（W/㎡.℃）

λ----整体材料的导热系数（W/㎡.℃）

=（0.025+0.045+0.01+0.02）/

[（0.025/0.047+0.045/1074）+（0.01/0.98）+（0.02/2.91）]

=0.1/0.5754=0.174

⑦计算加热管平均间距A

A=2λ/K-B

A---加热管的间距

B---加热管上部覆盖层材料的厚度（mm）B=0.025+0.045+0.01+0.02=0.105（m）

各个房间的盘管间距如下表：

管内径14管外径18

一层：

101

102

103

104

105

106

107

108

109

0.21

0.19

0.25

0.19

0.21

0.15

0.25

0.30

二层：

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

0.16

0.26

0.22

0.35

0.28

0.26

0.20

0.33

0.28

0.31

三（四、五、六）层：

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

0.14

0.27

0.25

0.35

0.29

0.17

0.35

0.27

0.35

七—八层：

701

702

703

704

705

706

707

708

709

710

711

0.18

0.28

0.25

0.35

0.5

0.28

0.26

0.16

0.35

0.24

九层：

901

902

903

904

905

906

907

908

909

910

0.18

0.31

0.25

0.35

0.30

911

912

913

914

915

916

917

918

919

920

0.15

0.35

0.23

0.25

十层：

1001

1002

1003

1004

1005

1006

1007

1008

1009

1010

0.11

0.17

0.14

0.20

0.16

0.10

1011

1012

1013

1014

1015

1016

1017

1018

1019

———

0.20

0.10

0.15

0.25

0.15

———

对于一楼的107和108两个四合班的阶梯问题，应采用局部辐射采暖的热负荷，即按整个房间全面辐射采暖的热负荷乘以该区域面积与所在房间的比值和下表中所规定的附加参数确定：

采暖区面积与房间总面积的比值

0.55

0.40

0.25

附加参数

1.30

0.35

1.5

故盘管间距为：

其中tp=57.5℃，tb=25℃，B=0.1m

107房间

Q=6384*0.55*1.3*0.9/8.8*14.4

=32.42

K=Q/（tp-tb）=32.42/32=1.01

A=2λ/K-B=2*0.174/1.01-0.1=0.245

108房间

Q=4498*0.55*1.3*0.9/8.8*14.4

=22.84

K=Q/（tp-tb）=22.84/32=0.714

A=2λ/K-B=2*0.174/0.714-0.1=0.35

对于一楼的两个400人的阶梯教室不易于铺设地盘管，可采用窗下辐射板的型式进行采暖，此盘管选用交联乙烯塑料管（PEX）

其参数特点如下：

名称

长期使用温度

短期使用温度

软化温度

工作压力

试样压力

线膨胀系数

导热率

优点

PEX

≤90℃

≤95℃

133

1.0

1.2-2.5

15*10

0.41

耐温性好，抗蠕变能好

由于盘管的性能可以直接使用外网热源，供水温度95℃，，回水温度70℃

计算管径：

400人的阶梯教室

（1）26896W,教室

（2）22268W

Q=（26896+22268）/10=4916.4（W）

G=0.86*4916.4/25=169.1（Kg/h）

D=0.0188（G/V）½=0.0188*（0.169/0.5）½=0.11故选用0.012m管内径

水泥沙浆找平层

卵石混凝土

○○○○○○○

保温绝热层

λ=0.93，δ=10mm

λ=1.74，δ=20mm

λ=0.047，δ=20mm

K=0.05/（0.02/0.047+0.02/1.74+0.01/0.93）=0.05/0.45=0.11

计算管间距：

tp=（95+70）/2=82.5℃，tb=16℃

400人的阶梯教室

（1）：

Q=26896*0.9/23.0*15=70.16

K=Q/（tp-tb）=70.16/（82.5-16）=1.06

A=2/K-B=2*0.11/1.06-0.05=0.16

400人的阶梯教室

（2）：

Q=22268*0.9/20.8*15=64.23

K=Q/（tp-tb）=64.23/（82.5-16）=0.97

A=2λ/K-B=2*0.11/0.97-0.05=0.18

走廊（7）:

tp=（95+70）/2=82.5℃，tb=25℃

7351*0.9/135.45=48.8

K=Q/（tp-tb）=48.8/（82.5-25）=48.8/57.5=0.85

A=2λ/K-B=2*0.174/0.85-0.1=0.30

五．水力计算

盘管管路的阻力包括沿程阻力和局部阻力两部分。

由于盘管管路的转弯半径比较大，局部阻力损失很小，可以忽略。

因此，盘管管路的阻力可以近似认为是管路的沿程阻力。

沿程阻力按下式计算：

△Py=λ（L/d）（ρv²/2）

△Py----沿程阻力损失（Pa）

λ----摩擦阻力系数

d----管道内径（m）

ρ----热媒水的密度（Kg/m³）

v----加热盘管内热媒的流速（m/s）

L----加热盘管的长度（m）

由于塑料管内壁的粗糙度在0.007m，内壁比较平滑，而每个盘管的是基本在0.15—1.0m³/h之间，盘管的水力工况在水力光滑区内，其值按布拉修斯公式计算：

λ=0.3146/Re¼Re=vd/µ

v----加热盘管内热媒的流速（m/s）

d----管道内径（m）

µ----流体运动粘滞系数（m²/s）

其沿程阻力计算如下：

v=0.5m/s、d=0.014m、µ=0.295*10m²/s60℃时ρ=983.24Kg/m³

λ=0.3146/Re0.25=0.026

Re=vd/µ=0.5*0.014/0.295*10-6=23700

△Py=λ（L/d）（ρv²/2）=0.026*（L/0.014）*983.24*（0.5）²/2=228.3L

总阻力在沿程阻力的基础上附加10％--20％，本设计取10％

故△Py=228.3*1.1L=262.5L

其干管及主立管管径的确立见计算表（后附）.

六系统布置

1．分、集水器的设置

地板辐射盘管的管路采用分水器、集水器与管路系统连接，而分、集水器组装在一个分、集水器箱内，每套分、集水器负责4副盘管的供回水，集箱内的每个支路供回水管设置调节阀，分、集水器的总供、回水管上也设置关断阀。

本设计分、集水箱置于卫生间、走廊的尽头，以及接近于易于排水的位置，既不占用使用面积又便于操作。

其具体位置见平面布管图。

分、集水器的正视图如下：

分、集水器的侧视图如下：

注意：

从分、集水器出来的盘管间距大小，为了防止地面裂开，故应该设柔性套管。

2．环路的设置

为了减少流动阻力和保证供回水温差不致太大，加热盘管均采用并联布置，原则上每个盘管的长度尽量接近，但由于建筑物结构的特别，虽然盘管的长度不相等，但通过集箱内每个盘管引入口的阀门调节可以达到

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