小区供暖系统设计说明书毕业论文.docx

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小区供暖系统设计说明书毕业论文

小区供暖系统设计说明书

[摘要]

本设计名称是小区供暖系统设计，采用城市污水源进行热泵系统的方案。

基本参数：

一次网供回水温度为110/70℃，小区所有建筑物进行低温水供暖，要求供回水温度80/60℃。

本次设计主要有工程概述、热负荷计算、供热方案确定、管道水力计算、系统定压方式的确定、设备及附件的选择计算等几方面的内容。

在热网设计合理，安装质量符合标准和操作维修良好的条件下，热网能够顺利地运行，尤其对于只有供暖用户的热网，在非采暖期停止运行期内，可以维修并且排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求。

[关键词]：

小区供暖热泵参数设计系统选择

Districtheatingsystemdesignspecification

[Abstract]:

Thisdesignnameisdistrictheatingsystemdesign,usingheatpumpsystemofcitymeansthescheme

Basicparameters:

anetworkforthereturnwatertemperatureof110/70℃,communitiesallbuildings,lowtemperaturewaterheatingrequirementsfor80/60℃bymonitoringthereturnwatertemperature

Includesprojectoverview,thedesignschemeintheheatloadcalculation,heating,constantpressurepipelinehydrauliccalculation,systematicwayofcalculation,theselectionofequipmentandaccessoriesandsoonseveralaspectsofcontent.

Inheatsupplynetworkdesignisreasonable,installationqualityconformtothestandardandtheoperationandmaintenanceofgoodconditions,heatsupplynetworkcanrunsmoothly,especiallyforusersonlyheatingheatsupplynetwork,intheCaiNuanQistoprunningperiod,canrepairandeliminateallkindsofhiddendangers,tomeettherequirementsofnormaloperationduringtheheatingperiod

[keywords]:

selectparameterdesignofdistrictheatingheatpumpsystem

1.绪论

1.1、几种设计方案的比较

随着科学技术的发展，一系列的供暖方式的出现，不同的加热方式有不同的优势和劣势，使其可以应用于不同的领域，不同的环境，下面列出了几个常用的加热方法及各自的优点，缺点和相应的成本：

1.1.1集中式供暖：

城市供暖适用居所：

普通住宅、办公楼

（1）原理：

城市供暖，供热和集中供热锅炉为热源的加热方法。

（2）优点:

是一个成熟的技术，安全，可靠，价格便宜的使用。

（3）缺点：

加热时间和温度不能控制自己，热舒适性差；热沉不美丽的空间，影响装饰效果；收费难的问题不能得到解决，由于加热不特别是新的住宅入住率低。

；热沉温度达到80度时就会产生粉尘，使加热侧壁布满灰尘；在采暖期后不热，加热率逐年增高；供热管网设施要长期维护，修理和更换。

（4）费用：

100平方米的房间例如，运行和维护成本为18元/平方米。

一个采暖季付1620-2520元。

1.1.2家用燃煤锅炉：

家庭供暖

（1）优点：

无加热时间；加热炉可同时提供生活热水。

（2）缺点：

加热炉的使用寿命为6年，更新费用必须由业主承担。

灰尘是严重的，有空气污染问题。

管道的散热面积，影响外观

（3）费用：

100平方米的房间内的温度保持在18摄氏度为例，一个取暖季节，工资1500-2000元。

1.1.3热冷风式空调机：

升温快

（1）原理：

采用电能供暖。

（2）优点：

即开即用，升温快。

安装方便，可拆移。

（3）缺点：

产生干燥和静电，不利于人体健康。

费用较高

（4）费用：

以100平方计算，采暖季需支付2000-3500元

1.1.4家用中央空调系统：

舒适安全使用场所：

别墅

（1）优点：

1、档次高、外形好、舒适度高。

2、带新风系统的“风冷式”更为舒适。

3、温度与时间可预调。

4、适合面积较大的低密度住宅和别墅。

（2）缺点：

1、前期投入较大，运行费用较高。

2、无法享用国家低谷用电优惠政策。

3、天气过冷的时候制热效果非常不好。

（3）费用：

100平米室温保持在18度约60元/平米，一个采暖季约需支付5400元。

1.1.5水源热泵系统：

工厂、住宅供暖

（1）原理：

利用高位能使热量从低位热源向高位热源的节能装置。

（2）优点：

1实现对不能直接利用的地为热能准换为高位热能2、不会对环境产生污染3、能量的利用率较高，降低了高品位能量的损耗，成本较为低廉。

（3）缺点：

受低位能源与周围环境温度的影响较大。

（4）费用：

不同地区的环境温度不同，所以产生的费用也随着环境的变化而随之改变，一般情况下，低位热源温度越低，则相应的费用较高，反之，温度较高，则费用越小。

基于上述方案的各自的优缺点，同时为了相应国家节能环保的号召，本次设计采用热泵供暖系统。

同样热泵供暖系统可分为以下几种:

1地表水源热泵2地下水源热泵3、土壤耦合热泵，在本次设计中，采用地表水源热泵，地表水源热泵相比其他两种热泵具有以下优点：

1地下水源热泵需利用地下水作为低温热源，如果回灌达不到要求的话，会造成地表的塌陷；2土壤的能量的流动性不如水的能量能量流动性好，长时间使用会影响低位热源的温度，造成对小区的供暖达不到条件；3地表水源热泵具有显著的环保效益，它可以利用地表水源中的污水作为低位热源来使用，降低了成本，同时也实现了对资源的最大化利用。

1.2、地源热泵的简介

1.2.1地热的优点

在寒冷的冬天，地源热泵中央空调系统利用水和地源（地下水，土壤或地表水）进行热交换“拿出”的供应室内采暖，在炎热的夏季，地源热泵将室内的热量“取”出来，释放到地下水，土壤或地表水。

地源热泵系统，通过输入少量的高品位能源，如电力，将低温位热能转移到高温位。

在锅炉（电，燃料）供热系统中，只有90％以上，或70％至90％的燃料能源的能量转换成热能的用户，与地源热泵系统相比，电锅炉加热系统会消耗超过三分之二的能量，地源热泵系统比燃料锅炉节省能源一半以上的资源，并且地源热泵系统的热源温度一年四季相对稳定，地源热泵系统一般在9-16℃，制冷，制热系数可达3.5-6.3，与传统的空气源热泵相比，要高40％以上，节约普通中央空调的50％-60％的运行费用。

地源热泵系统的污染物排放，与空气源热泵相比，减少了40％以上，比传统的电加热相比，减少70％以上，如果结合其它节能措施和减排会更明显。

虽然制冷剂也被使用，但比传统的空气调节装置的填充量减少了25％。

，并且没有任何污染，可以建造在一个住宅区内，不燃烧，无黑烟，无浪费，无堆放燃料浪费空间和没有远距离输送热量是地源热泵的显著特点。

1.2.2国内地源热泵的发展简史

地源热泵是不是一个新的空调系统，早在20世纪30年代，欧洲一直是该项目的应用，主要用于冬季取暖。

20世纪70年代的能源危机，地源热泵系统的工程应用达到一个高峰，技术的成熟。

由于空调技术应用后，地源热泵作为传统空调的一个分支，对于大多数人来说才被广泛接受。

中国在该领域的地源热泵的研究始于20世纪80年代初，天津大学，天津商业大学。

然而，自那时以来，其他一些单位也有地热供暖，一系列的理论和实验研究，是非常缓慢的，因为中国的能源价格和其他因素的特殊性，地源热泵的推广应用。

20世纪90年代以后，由于国际环境的影响，地源热泵与节能和环保优势，这种技术越来越受到人们的重视，越来越多的技术人员开始投入到这项研究中。

1998年是一个里程碑，在我们的国家在该领域从今年开始，国内多家高校都建立了地源热泵。

其中，1998年，重庆建工学院建筑浅埋竖管换热器和水平的热交换器，包括实验装置；青岛技术学院于1998年建立了聚乙烯垂直地源热泵装置，1998年湖南大学建设的水平地面地源热泵实验装置，1999年，同济大学建立一个垂直的地源热泵设备。

与此同时，中国还成立了一些专业生产厂家的相关产品开始批量生产。

科研院所和企业的合作已经取得了很大进展，在开发和利用地源热泵技术，做了很多的实验研究和工程示范，造成了大量的有效数据，这些宝贵的经验教训，必将大大加快我们国家的发展，源热泵步伐。

1.2.3地源热泵的发展趋势

连接到地源热泵中央空调加热/冷却系统，是目前的发展趋势。

低品位能源的综合利用，有效地利用能源，地源热泵系统的简单性和集成的主题是地源热泵系统的技术走在了前列。

基源热泵的发展趋势，在过去的20年里，系统技术的发展，大致有以下三个方向：

（1）全面热的趋势。

未来地源热泵系统不仅可用于一般住宅，办公室等用户的加热和冷却，往往会浪费能源供热（冷能）和浪费能源的制冷（热）利用，如余热冷运行冷库，制冷余热温室养殖，种植和生活热水供应。

（2）融合的趋势。

随着新材料和新技术的发展，未来可能是地源热泵系统的热泵系统与地面冷却系统集成的转换，从而使的的采矿热和传热效率高

（3）建设领域的趋势。

随着人们的生活和居住环境要求的不断提高，越来越多的建筑需要全年采暖，制冷，热水和冷却功能。

因此，因地制宜地设计，制造和配套安装地源热泵系统的建设空间和周围的自然环境和能源的充分利用，也将是一个发展方向。

1.2.4国外地源热泵

在北美和欧洲的地热泵系统的应用越来越广泛，

在欧洲，为了满足环保和节能的要求，已经积累了丰富的经验，从系统设计的角度来看，使用的水系统的水热泵单位欧洲加热重视，但没有特别地热泵机组标准和专用热泵设备制造商。

1）初始投资成本。

随着不断深化的改革和开放起来，人民生活持续改善，使得人们的追求目标从注重持续快速的经济增长到追求舒适的生活，这样的地源热泵这一新技术在中国具有巨大的市场潜力。

我们也注意到，中国的城市建设步伐不断加快，每年有2.4亿平方米新住宅的城镇。

之前，一个新的建设纳入集中式地源热泵系统的建设，成本比改造旧建筑（甚至低于一般空调系统），这是“冷”与“冷少得多“加热区，几乎是该国的总建筑面积在全国的土地面积，节省巨大的成本占70％和50％。

在美国，能源价格相对便宜（及类似），地源热泵具有很强的市场竞争力。

由于相对较低的劳动力成本相比，中国与西方发达国家，中国的基础设施成本。

的基础设施成本是地源热泵的成本增加的主要部分的。

因此，中国与发达国家相比，初始投资相对较少。

2）以改善城市环境质量。

随着人民的生活水平，生活质量的提高，环保意识，人们开始认识到高品质的空气是人类健康的保护。

居民对空气污染的关注程度越来越高，城市（包括室内）对人们的生活越来越多的关注，以及对身体的影响，不接触人体，许多居民开始考虑空气因素的影响。

根据1997年环境状况，中国城市空气质量仍处于较重的污染水平。

据统计，世界上空气污染最严重的10个城市在中国占七席，这也体现了从一个侧面，中国的城市空气质量不容乐观，加强空气治理，已经达到了一个关键时刻。

中国能源结构，即在最不利的因素之一，煤炭在能源生产和消耗在很长一段时间的比例占70％左右。

为了彻底清理环境，减少温室气体排放，中国政府正计划改变以煤为主的能源结构，以实现可持续发展战略。

北京等城市正在考虑用电代替煤来解决这个问题，城市污染。

3-4千瓦每千瓦时电的热量，带来的地源热泵技术将非常有竞争力。

由于电力是地源热泵的唯一力量，所以没有空气污染引起燃烧的燃料分散。

在同一时间，在工厂密封的准备。

使用过程中没有透露加入，以减少对臭氧层的损害。

调查分析表明，地源热泵应用起到了积极的作用，减少温室效应。

看到这种技术在中国将缓解城市空气污染问题。

3）以缓解能源短缺的问题。

生产力的迅速发展的条件下，在新的世纪里，它越来越多地认识到，在这个星球上的资源和能源日益增长的托盘缺乏。

中国的能源短缺是一个不争的事实，即在相同的时间，中国的能源利用效率低的矛盾。

据统计，中国能源总效率约30％，只相当于发达国家在20世纪90年代的水平。

中国建筑能耗占能源消费总量的25％左右，占了大约一半的供热系统的能源消耗。

能源短缺导致中国的能源价格接近，接近发达国家水平。

中国应满足在能源年均增长率只有3％-5％的条件下，国民经济在8％-9％的年增长率持续增长，我们必须重视节能的开发和利用技术和节能产品，这决定了国家必须在空调和采暖的能源消​​耗得到改善。

司徒源热泵技术，由于热泵产生的热量仅用于传递热量，地下，在夏天凉爽所需的热量，而不是70％的电力消耗的热量传入地下建筑也是非常小，因此地源热泵节能技术在中国使用，在一定程度上缓解中国的能源压力。

4）由国家相关政策的支持。

为了减少大气污染造成中国由于冬季供暖，以减少现有的制冷和空调能源消耗，寻找一个新的低功耗，非污染加热制冷和空调技术。

由于中国实施的“能源节约的设计标准，以提高建筑的保温性能，降低建筑物供热能源消耗，其结果是在一个地源热水泵加热的方法每年的运营成本显着降低，增加地源热泵集中供热采暖模式的竞争力。

1.2.5地源热泵技术在中国的推广过程中可能遇到的问题

任何新事物的出现，总是被质疑，地源热泵这项新技术也可能会遇到一些阻力。

首先，现成的，现成的地源热泵技术的信息并不多，但还缺乏这方面的设计，安装和维修技师在同一时间，更少的设备制造商在生产地源热泵，还比较陌生，大多持等待和观望的态度，这样的情况是不利于这项技术在中国的推广。

其次，中国尚未出台相关优惠政策，以促进发展地源热泵技术，这使得利用地源热泵系统的用户不会看到眼前的利益和其他空调系统。

为了鼓励使用地源热泵系统，中国可以提供补贴，鼓励用户购买了地源热泵系统，或调整能源价格，能源价格合理化，给这些用户提供了大量的好处，鼓励人们使用地源热泵系统。

是世界上热泵技术在北美，北欧和中欧国家，由于气候条件基本上是仅用于地源热泵供暖，夏季制冷条件。

中国幅员辽阔，地处中温带冬季取暖需求，需要夏季制冷，北部和南部的气象条件千差万别，在不同地区的同一栋楼，负载可能有很大的不同。

因此，我们不能照搬外国的科技成果，必须投入大量资金进行科研和研究人员研究气候特点使其适用于中国，这在一定程度上，延迟这项技术在中国的推广。

它被认为是地热能源具有广阔的应用前景，在不久的将来，地热能将全球的能源使用结构中占据了较大份额。

随着环保意识的日益重视，“绿色能源”的加强，地源热泵系统技术也将获得前所未有的发展

2工程概况及参数

2.1工程概况

本次设计选取的地理位置为西安，该工程的总建筑面积是1608.6m2,建筑物均属民用住宅，层数为6层，其中一套房间的建筑面积为134.05m2，其中每一层有两套房，该小区共设有六个单元。

本次设计以住宅区域采暖工程为例，对其采暖系统方案的优化选择进行研究，结合实际条件对各种采暖方式进行分析讨论，从采暖系统方案的特点出发，计算方案的采暖设计热负荷，然后对各个方案进行最佳工况分析从而合理确定热源机组和室内散热设备的选型。

对供暖系统方案的能耗、一次能源利用率、初投资、年运行费用、系统费用年值及污染物排放量等多个技术经济性指标进行计算比较，对各方案进行综合评价。

设计出小区采暖系统的最优方案。

2.2设计参考资料

西安市气象资料：

11月

12月

1月

2月

3月

平均温度（℃）

6.9

1.3

-0.1

2.9

8.1

平均最高温度（℃）

12.2

6.4

4.8

8.4

13.8

极端最高温度（℃）

24.1

21.6

17.0

24.1

27.8

平均最低温度（℃）

2.9

-2.5

-3.8

-1.1

3.5

极端最低温度（℃）

-12.0

-14.7

-16.0

-11.3

-6.6

平均风速（米/秒）

1.4

1.2

1.3

1.6

1、8

表一

根据（表一），确定本次设计的设计数据：

室外计算温度：

-4℃

冬季室外平均风速和主导风向：

风速为1.46m/s

采暖期天数：

152天

最冷月平均温度：

-3.8℃

采暖期日平均温度：

0℃

3、热负荷的确定

在小区规划图上，根据各幢楼的用途不同，分为住宅楼和居住区综合楼。

在确定供热设计热负荷时，采用常用的面积热指标法，利用以下公式进行计算：

其中，采暖热指标的取值如下所示：

表二采暖热指标

建筑物

类型

住宅

办公楼

医院、幼儿园

旅馆

图书馆

商店

单层

住宅

食堂

餐厅

影剧院

大礼堂

体育馆

热指标

45-70

60-80

65-80

60-70

45-75

65-75

80-105

115-140

90-115

115-160

根据《城市热力网设计规范》给出的供暖面积指标推荐值，取住宅楼

，居住区综合楼

。

在规划图上，按比例算出各幢楼的面积，然后根据相应的公式算出热负荷。

3.1围护结构基本耗热量计算

式中

:

维护结构的传热系数，w／

℃；

:

围护结构的面积，

；

:

冬季室内计算温度，℃

:

供暖室外计算温度，℃

:

维护结构的温差修止系数。

表三维护结构的温差修正系数

外墙、屋顶、地面以及室外相同的楼板等

1.00

屋顶与室外空气相同的非采暖地下室上面的楼板等

0.90

非采暖地下室上面楼板、外墙上有窗时

外墙上无窗且位于室外地坪以上时

外墙上无窗且位于室外地坪以下时

0.75

0.60

0.40

伸缩缝墙、沉降缝墙

防震缝墙

0.30

0.70

与有外门窗的非采暖房间的隔墙

与有外门窗的非采暖房间的隔墙

0.70

0.40

3.2冷风渗透耗热景Q2′

利用以下公式进行计算：

式中

：

经门、窗缝隙渗入室内的总空气量

：

供暖室外计算温度下的空气密度，

：

冷空气的定压比热，c＝1kJ／kg·℃，

：

单位换算系数，

附加耗热值：

--附加耗热量

--朝向附加率（或称朝向修正系数）

--风力附加率（或称风力修正系数）

--高度附加

--外门附加

根据“条例”暖通规范：

可数值按以下规定，请选择一个不同的朝向修正率：

北，东北，西北0~10%；东南，西南~-10-15%；东，西部和南部-5%-15-30%~分别在外。

定向设计建筑，东部和西部，北部和南部。

分别对矫正率：

东：

5%，：

5%，：

25%,西南，北：

10%。

风额外的热量流失是室外风速变化和维修的基本消费结构修饰。

在冬天，在中国大部分地区的平均风速为2~3m/s。

西安室外平均风速为1.46米/秒，所以“暖通规范规定：

一般来说，不管风功率增加。

不安全的高度，河流，海岸，正在施工的建筑和城市地区的荒野，尤其突出的建筑物前，考虑与5%~10%垂直外防护结构。

高附加耗热量是考虑房屋高度对额外的散热结构和维护的影响。

”

条例规定：

当空调房间的高度大于4m，每高1米的高度应增加2%，但附加率一般不应大于15%。

所以问´建筑维护结构：

＝

＋

3.3住宅用户之间有温差时户间热量传递。

这在按建筑面积计量热费时，在保证用户采暖温度的前提下，户间传热对热费无影响；但当分户温控按实际用热量计热费时必须考虑户间传热的影响。

户间有温差时每个用户都能从邻户得到或失去热量，其大小与户间围护结构的面积、温差与传热系数的乘积成正比。

按实际可能出现的温差计算传热量，然后考虑可能同时出现的概率。

假设周围房间正常采暖，而在典型房间不采暖的条件下，按稳定传热条件经热平衡计算所得的值。

计算公式如下：

——户间传热负荷（W）；

——户间楼板及隔墙传热系数（W/m2.℃）；

——户间楼板或隔墙传热面积（m2）；

——户间热负荷计算温差（℃），按面积传热计算时为5℃；

——户间楼板及隔墙同时发生传热的概率系数。

当有一面可能发生传热的楼板或隔墙时，N取0.8；

当有两面可能发生传热的楼板或隔墙，或一面楼板与一面隔墙时，N取0.7；

当有两面可能发生传热的楼板及一面隔墙，或两面隔墙与一面楼板时，N取0.6；

当有两面可能发生传热的楼板及两面隔墙，N取0.5。

采暖系统维护结构设计热负荷与户间热负荷总和为采暖系统房间热负荷。

最后设计热负荷为以上各项之和。

3.4人体的热量

人体显热散热形成的计算时刻冷负荷:

——群集系数；

n——计算时刻空调房间内的总人数；

——一名成年男子小时显热散热量，W；

——时间人体显热散热量的冷负荷系数。

3.5备注

热负荷计算中，相邻房间温差小于5℃时不计算隔墙和楼板的传热量（如没有计算房间之间、房间和走廊、房间和楼梯间之间的传热）。

因为，在实际中，走廊里由于房间通过内墙的传热使之可以保持热平衡，并且对楼梯的温度要求不高，同时为了计算的简便，在楼梯里没有布置散热器

4、供暖系统方案确定

4.1污水源系统的特点

地表水换热系统的形式可分为开式地表水换热系统（即地表水直接利用式）和闭式地表水换热系统（即地表水间接利用式）。

开式地表水换热系统就是通过取水口，并经简单污物过滤，装置处理，然后将地表水处理后直接送入机组作为机组的热源；闭式地表水换热形式就是通过中间换热装置将地表水与机组冷媒水通过换热器隔开的系统形式。

地表水包括城市附近的河水、海水、湖水、城市污水，这些物质都可以作为换热系统的低温水源，由于湖水、河水、海水这些水源有时距离城市较远，如果远距离输送，工程的造价巨大，不适合运用，故此次设计的低温水源选取城市的污水，这样可以靠近热用户，节省了输送热量的能耗，从而提高了其系统的经济性，但同时也带来的许多设计中的问题，其中最大的问题就是城市污水中含有的成分极其复杂，常含有较高的有机物（如淀粉、蛋白质、油质等）、大量柔性纤维状杂物与发丝、柔性漂浮物和微尺度悬浮物等，正是由于这些特殊问题常使污水源热泵出现以下问题：

1、污水流经管道和设备时，在换热表面上易发生积垢、微生物贴附生长形成生物膜、污水中油贴附在换热面上形成油膜、漂浮物和悬浮固形物等堵塞管道及设备的入口。

其最终结果就是出现污水的流动堵塞和由于热阻的增加而恶化传热过程；

2、污水常引起管道和设备的腐蚀问题，尤其是污水中的硫化氢易使管道和设备腐蚀生锈；

3、由于污水流动阻塞使换热设备流动阻力不断增大，引起污水量的不断减少，同时传热热阻不断增大，有引起传热系数的不断减少，基于此，污水源热泵运行稳定性相对于其他热水源热泵差，其供热量随运行时间的延长而衰减；

4、由于污水的流动阻塞和换热量的衰减，使污水源热泵的运行管理和维修工作量大；

5、由于设备结垢导致机组耗功增加，例如，当冷凝器结水垢1.5mm时，凝凝温度升高2.8℃，耗电量增加9.8