杭州联体别墅水暖系统设计 学位论文.docx
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杭州联体别墅水暖系统设计学位论文
杭州联体别墅水暖系统设计
摘要：
舒适的室内环境是人们不懈追求高生活品质的目标。
本设计为杭州联体别墅供暖及给排水系统设计，旨在为住户提供舒适的生活环境、经济的生活方式。
采暖系统采用低温地板辐射采暖与传统采暖公用的形式。
给排水工程设计包括了室内生活给水系统设计，室内排水系统设计，室内热水系统设计。
此给水系统采用市政给水管网直接供水，排水系统采用污废合流制，排水系统采用的伸顶通气单立管排水系统，通气冒高出屋顶2.00m。
给水系统采用PP-R给水管材，排水系统立管采用PPI螺旋排水管，各层排水支管采用普通的UPVC排水管，热水系统采用PP-R给水管材。
关键字：
传统采暖；低温地板辐射采暖；给水；排水；热水。
HangZhouvillabuildingcomplextogivethedrainageandheatingsystemdesign
Abstract：
Comfortableindoorenvironmentispeople'sunremittingpursuitofahighqualityoflifegoals.ThedesignoftheHangZhouvillabuildingcomplexdesignedtoprovidetenantswithacomfortablelivingenvironment,economicwayoflife.
Heatingsystemusesradiantfloorheatingandradiatorheatingcommonform.Thisdesignconstructionincludedintheroomforthedewateringexcavationdesigntolivetotheaqueoussystemdesign,intheroomthedrainagesystemdesign,aswellastheroominternalheatwaterproject.Amongthem,districtwatersupplysystemforwater.ThedrainagesystemusesthedirtwasteCombinedsystem,thedrainagesystemusesspeciallyextendsgoesagainsttheairventdrainagesystem,ventilatestobravetooutdoroof2.00m.UsesPP-Rfortheaqueoussystemforthewatertubing,ThedrainagesystemBranchusesthePPIspiraldischargepipe,eachdrainingwaterBranchusestheordinaryUPVCdischargepipe.ThehotwatersystemusesPP-Rtogivethewatertubing.
Keywords:
Radiantfloorheating;Low-temperatureradiantfloorheating;Forwater;Drainingwater;Hotwater.
第1章绪论
1.1采暖系统概述
人们的生活和生产需要舒适的室内热环境。
在冬季，由于室外温度的下降，室内温度也会随之降低。
这时，只有通过人工的方法向室内供给热量，才能保证室内一定的温度，从而满足人们的热舒适要求。
供暖就是用人工方法向室内供给热量，保证一定的室内温度，以创造出适宜的生活太哦件或工作条件的技术。
1.1.1我国供热采暖现状
我国严寒和寒冷地区，主要包括东北、华北和西北地区（简称三北地区）累计年日平均温度低于或等于5℃的天数，一般都超过90天以上，这一地区习惯上称为采暖地区，其面积约占我国国土面积的70%。
1995年底这一地区城镇共有房屋建筑面积37.4亿平方米，其中住宅20.2亿平方米，占54%。
城镇供热方式大体分为火炉采暖、分散锅炉房供暖、区域锅炉房、城市集中供热等几种，也有部分工业余热及废热用于建筑采暖。
除此之外，随着城市能源结构的变化，出现了户用燃气采暖及电加热器采暖等新型采暖方式。
我国三北地区城镇，仍以火炉采暖为主，在采暖住宅建筑中约占比例3/4；在大中城市，分散锅炉房供热所在比例最大。
集中供热面积8.6亿平方米（1998年末）。
近些年来，随着我国国民经济的迅速发展，国家对环境保护、节约能源、改善居住条件等问题的高度重视，城市集中供热有了的发展，城市供热的数量和质量有了增加和提高。
这些年来，为了实现民用建筑节能第二阶段节能50%的目标，国内许多部门、专家学者做了大量有效的工作，取得了很大的成绩。
建国以来，特别是近几十年来，我国供暖工程建设与技术取得了显著的成就，但在很多方面还需继续努力，不断提高。
1.1.2地板采暖概况及其优缺点
低温热水地板辐射采暖是一种以温度不高于60℃的热水为热媒，在地下加热管内循环流动，加热地板，通过地面以辐射和对流的传热方式向室内供暖的供暖方式。
与其它采暖方式比较，它可以高效利用较低品位的能源，达到节能效果；并且其具有室内温度均匀、卫生条件高、舒适性好等特点。
它是一种减少建筑能耗、提高热舒适性的理想供暖系统。
目前国外低温地板辐射采暖使用已较广泛，而在我国由于对该系统的热工性能和供暖基本认识还不完善，现在仍处于起步阶段，施工、运行技术均还存在一些问题。
但我们可以想像在一个以节能为思潮的社会氛围下它的应用会越来越广、技术也会越来越成熟。
地板采暖的优点主要有：
1、节能。
正如上面讲到地板采暖系统可以使用其它系统无法使用的较低品味热能，并且各种采暖方式室内温度测试结果也表明，地板辐射采暖方式是最理想的采暖方式。
在建立同样舒适条件的前提下，地板采暖房间的室内温度比一般散热器采暖温度低2-3℃，节省了能源，减小了供暖系统的大小，便于管理。
2、舒适。
低温地板辐射采暖通过地板散热，在向人体和周围空气对流换热同时还向四周的家具及外围结构表面进行辐射换热，使壁面温度升高，减少了四周表面对人体的冷辐射。
由于有辐射强度和温度的双重作用，使室温比较稳定且温度梯度小，形成了真正符合人体散热要求的热环境，给人以脚暖头凉的舒适感，是真正的人性化设计。
3、美观。
由于室内取消了暖气片及其管道，这样，可使用的面积相对增加了，装修和室内布置的自由度稍大一些。
4、分户计量方便。
低温地板辐射采暖的管道布置比较灵活，一般各户有自己的分、集水器，设计是很容易满足分户计量的要求。
5、安全，耐用，清洁。
使用时直接与管道的接触比较少，只要地板、楼板结构设计时考虑的全面，设计合理，其使用年限都比较长。
地板采暖有其特殊的构造及布置，但也有一些缺点：
1、层高要求。
由于地板采暖的加热管铺设在房间地下，有不同的结构层，则要求建筑层高增加6-8厘米，并且其管道安装需与土建施工同步进行。
2、造价较高。
地板采暖的施工与土建施工要同步进行，这必然会增加业主的一次投资，再次，目前地板采暖的施工企业相对要少一些，费用较高。
低温热水地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的新形式。
该系统特别适用于大开间、矮式窗、热媒温度低、装修要求高的建筑物。
它以其卫生条件高、舒适性好、室内温度分布均匀等优点得到了越来越多的应用。
它将和散热器供暖系统一起成为我国主导的两种供暖形式。
总体来看，低温热水地板辐射供暖系统是一种较好的供暖形式，它无论从节约能源，室内温度场的分布，还是在舒适度、室内美观、分户计量等各方面都较传统的供暖具有明显的优越性。
但是要使地板辐射供暖系统充分发挥其优点，避免其缺点，使人们更快更广泛地接受这种新型的供暖方式，还需同行专业人员的共同努力，让其从理论研究、工程设计、施工以及运行管理等诸方面，做到更加完美。
1.1.3家用壁挂燃气锅炉
现代家庭舒适生活离不开舒适的室内温度这个重要指标。
寒冷的冬季怎么样获得适宜的室温呢？
目前主要有以下几种供暖方式：
家用燃气壁挂炉：
通过燃气（天然气、液化气及人工煤气）燃烧产生热水，用水泵打入供暖末端设备（暖气片、地热水管和风机盘管）散发热量。
该方式使用费用低，并且供暖效果好。
同时该锅炉可提供充足的24小时的生活热水。
家用壁挂燃气锅炉具有以下特点：
一、安全性
1、不耗室内氧气：
密闭燃烧，即从室外吸入氧气，并将燃烧废气排出室内。
因此不会发生缺氧和废气遗留房间的危险。
2、过热保护：
当锅炉发生故障（如温控器失灵、炉中有空气），热水温度超过１００℃时，锅炉自动切断燃气开关。
3、过压保护：
如果炉内水压超过３公斤压力，锅炉的安全阀自动打开放水，避免高压损坏锅炉及系统。
4、熄火保护：
如果锅炉没燃烧或突然熄火，控制系统自动关闭燃气开关，避免燃气充满锅炉炉膛造成事故隐患。
5、防冻保护：
锅炉冬季长期不用，如果室内气温太低（低于０℃时），容易结冰损坏锅炉。
此时锅炉将起动水泵或点燃运行短时间，从而防止冻裂。
二、舒适性
1、自动运行：
设定温度后，锅炉燃烧到所设定温度自动停炉。
等温度下降１０或１５℃时，再次点火。
自动循环往复运行，无需人控。
2、房间温度可调：
根据每个房间的要求设定不同的温度，满足不同的需求。
3、静音运行：
由于采用静音风机和密闭燃烧，锅炉运行无噪音。
三、节能性
1、效率高：
锅炉热效率在93%以上。
2、燃气费用低：
同样价值的燃气所含热量比电能所含热量要高一倍以上，因此使用费用低。
3、寿命长：
锅炉有效使用时间园20年以上，平均每年的折旧费很低，从而降低综合费用。
家用壁挂锅炉具有的优越性：
●独立
一家一户独立采暖，不受任何社区和邻里限制
●自由
随时随地采暖，不受季节和时间的约束
●自主
随心所欲控制室温，还可根据不同的气候自行设定采暖热水的温度
●安全
设备运行安全、可靠，全天候系统自动检测；有防冻、过热，超压，缺水，断电，断气等等十多项安全保护设定
●经济
工作效率高达92%，不会浪费能源；更可根据自己生活方式调节温度需求，减少不必要的能源耗费，经济实惠
1.1.4供热采暖的未来发展趋势
建筑是用能大户，1996年全国能源消费总量为13.88亿吨标准媒，而建筑能耗为3.54亿吨标准媒，占全国商品能源消费总量的25.5%。
其中城镇采暖人口占全国人口的13.6%，而1996年采暖用热要占全国商品能源总消耗的9.9%。
因此建筑节能对我国的经济建设与发展有着重要意义。
可以说，实现建筑节能50%目标的主要途径应是供暖系统的节能。
供暖系统节能的主要途径概括起来有四个方面：
（1）热源部分提高燃烧效率、增加热量回收；热源装机容量应与采暖计算热负荷相符；提高锅炉（或热力站）运行管理水平。
（2）管网部分管网系统要水力平衡；循环水泵选型应符合设计参数要求；管道保温应符合规定。
（3）用户末端提高围护结构保温性、门窗热密闭性；充分利用自然热；室内温度的控制，既可以根据负荷需要调节供热量，又可以调节温度以改变需求量经济运行。
（4）采暖供热按用热量计费只有采暖按用热量计费，依靠市场经济杠杆，才能使更多的人关注节能，真正落实节能措施，实现节能目标。
在我国建筑中提高能源利用效率，其潜力十分巨大。
建筑节能是缓解我国能源紧张矛盾、改善人民生活工作条件、减轻环境污染、促进经济持续发展的一项最直接、最廉价的根本措施，也是经济体制改革的一个必要的组成部分。
1.2给排水系统概述
随着我国国民经济的增强，人民生活水平的提高，人民对于给水排水方式都提出了越来越高的要求，从而也促进了给水排水的各方面都日趋完善，特别是改革开放以来的20年间，建筑给水排水面临蓬勃发展的大好时机，特别是小区和高层建筑的不断兴起，使建筑给水排水的各个领域都得到了不断的拓宽和深化。
还有近年来乡镇企业的不断发展，农村生活质量的大大改善，使得建筑给水排水的应用越来越广，同时也对建筑给水排水提出了新的要求。
1.2.1室内给水系统
一、建筑给水系统的分类和组成
对于综合楼给水系统，一般可分为生活给水系统（包括冷热水系统）、消防给水系统（包括消火栓给水系统和自动喷水灭火系统）、生产给水系统（包括软化水系统和生产冷却水系统）三大类。
建筑给水系统一般由引入管、水表节点、升压和贮水设备（水泵、贮水池、高位水箱等）、管网（干管、立管、支管）、给水附件等组成。
二、给水方式的选择
结合城市给水管网压力情况可具体根据建筑屋特点对给水方式进行选择，可考虑的方式有：
城市管网直接供水、城市管网联合屋顶水箱联合供水、水泵加压供水、水泵联合水箱供水、高层分区供水等。
三、管道布置与敷设
（一）对于高层建筑，为了供水安全引人管至少两条，宜从建筑物不同两侧接入，建筑四周应布置给水环网，水表节点设在引入管上。
（二）管道布置应力求长度最短，沿墙，梁，柱平行布置，干管应设在用水量大的地方。
（三）管道一般采用暗装。
（四）当在吊顶或技术层中给排水管道与电缆相交时，给排水管道在下。
在卫生间热水支管应在冷水管上。
（五）给水管道不得设在风道、烟道内
（六）给水管道穿楼层时应预设孔洞。
（七）管道应采取防振，隔音，防露等措施。
1.2.2室内排水系统
建筑内部排水系统是将建筑内部人们在日常生活和工业生产中使用过的水收集起来即使排到室外。
建筑内部排水系统计算的目的是确定排水管网各管段的管径、横向管道的坡度和通气管的管径，以及各控制点的标高和排水管件的组合形式。
建筑内部排水体制分分流制和合流制两种，在确定建筑内部排水体制和设置建筑内部排水系统时主要考虑下列因素：
（1）污废水的性质
根据污废水中所含污染物的种类，确定是合流还是分流。
如当两种生产污水合流会产生有害气体和其它物质时应该分流，与生活污水性质相似的屠宰、食品工厂污水可以和生活污水合流排水。
不含有机物只含泥砂矿物质的工业废水可排入雨水排水系统。
（2）污废水污染程度
同类型污染物，但浓度不同的两种污水宜分流排除，既有利于轻污染废水的回收利用，又有利于重污染废水的处理。
（3）室外排水系统
建筑内部排水最终要排入室外排水系统。
室外排水体制是指污水和雨水的分流与合流；室内排水体制是指污水与废水的分流与合流。
当室外只有雨水管道时，室内宜分流；当室外有污水管网和污水厂时，室内宜合流。
（4）污废水综合利用的可能性和处理要求
工业废水中含有大量污染物质，其中含有能回收利用的贵重工业原料。
为减少环境污染，变废为宝，室内排水系统宜清浊分流，分质分流，否则会影响回收价值和处理效果。
1.3结束语
在上述大背景之下，通过系统的对采暖方式的评价指标体系进行研究，针对不同实际情况得出最优化、适宜的采暖方式就显得很有必要，具有重要的实践指导意义。
可以说这项课题的研究任务与我国可持续发展的战略目标紧密地相结合。
具体来讲，该项课题的研究主要有以下几点意义：
（1）评估传统散热器对流采暖和地板辐射采暖的优缺点，避免片面的看待某种采暖方式。
现在的一些公司、地方或是行业，处于自己某种局部利益、近期利益的考虑，片面的宣传某种采暖方式的特点，而掩盖其缺点或是不合理的一面，从而在社会上形成了一定程度的误导，使得在推广使用某种采暖方式时，不加分别的全面铺开，造成了一些严重不合理问题的存在。
（2）指导采暖方式的科学选择，防止考虑不当造成的巨大资金、能源浪费。
由于缺乏科学的评价指标体系与选择机制，使得在进行采暖方式的选择时往往比较盲目，事先不能很好的进行研究分析、选择比较来确定最终的实施方案，往往造成人财物的浪费。
（3）优化整个城市的采暖系统能源结构，可用于指导新建建筑采暖方式的选择与老城区采暖系统的改造。
我国能源日益紧缺，特别是自前年以来，因电力缺口而在各省区频频出现的拉闸限电，比以往任何时候都严峻地把家电产品节能的重要性摆在了人们的眼前，特别是作为夏季用电大户的空调的节能问题更是显得紧迫。
空调产品已经成为我国家庭用电中年耗电量最大的家电产品，因此空调的发展方向必然是——节能。
我希望能够通过作毕业设计，自己的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。
第2章设计任务及设计资料
2.1设计任务
本工程为杭州联体别墅水暖系统设计，该建筑地下一层，地上三层，地面建筑高度11.4m，半地下室深2.18m，总建筑面积约1900m2。
半地下室为储藏室，工人房。
地上三层为住宅。
设计的具体项目有：
（一）室内采暖系统设计
（二）室内给水系统设计
（三）室内热水供应系统设计
（四）室内排水系统设计
2.2设计文件及设计资料
其主要设计数据有：
1、外墙，建筑外墙节能外墙，结构为：
240mm厚混凝土墙，其传热系数k=1.57w/m2·℃，外涂白色高级外墙涂料。
2、窗户，外窗为单层塑钢窗，玻璃为6mm厚的吸热玻璃，内有活动百叶帘作为内遮阳，其传热系数k=4.94w/m2·℃。
3、屋面，屋面为坡屋顶，采用德国瓦。
4、给水资源：
本建筑以城市给水管网为水源，从建筑西北侧市政管道取水，管径为DN200。
常年提供可靠水压0.30Mpa。
5、排水条件：
该城市排水为分流制排水。
6、气象资料：
a、室外气象参数
冬季大气压1020.90hpa,室外风速3.6m/s,采暖计算温度-1℃
b、室内设计参数
室内计算参数祥见表2-1
表2-1室内计算参数表
季节
房间用途
温度（℃）
湿度（%）
采用系统
冬季
工人房
20
50
采用散热器供暖
储藏室
16
50
卫生间
14
60
采用地板辐射供暖，以其对应要求为准
浴室
25
55
厨房
15
50
餐厅
20
50
起居室
20
50
更衣间
23
50
书房
20
50
客厅
20
50
楼梯间
16
50
卧室
20
50
2.3方案对比分析
2.3.1采暖方式比较
5种采暖方式优缺点比较
1、分户式家用中央空调系统：
类型：
有"风冷式"和"水冷式"两种。
优点：
档次高、外形好、舒适度高。
带新风系统的"风冷式"更为舒适。
中央空调系统买房时多由开发商免费赠送。
缺点：
成本高，每套机组价值约数万元，每平方米铺装成本高达500元左右，运行费用高（大多走电费），多用于饭店及高档公寓，不适合大多数普通家庭使用。
2、地板辐射式采暖：
类型：
可以由分户式燃气采暖炉、市政热力管网、小区锅炉房等各种不同方式提供热源，作为埋设在地板下的"另类散热器"。
优点：
地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，舒适度高，十分清洁，比大部分采暖方式节能百分之二十几；能增加2%至3%的室内使用面积，便于装修与摆放家具；随意调温。
缺点：
不便于二次装修；维修麻烦，要选择耐压耐温耐腐蚀、热稳定性能好的高科技环保管材；对层高有影响，铺装管线需要占用约8公分的空间；地板上如铺地毯将影响采暖效果；时间长了，家具可能会变形。
3、电热膜采暖系统
类型：
大多数为天花板式，也有少部分铺设在墙壁中甚至地板下。
优点：
一次性投入少，使用寿命长。
在密封、保温、隔热性强的节能型住宅中使用较为节能，运行费用应在燃煤与燃气之间。
各房间可自行调温。
尽管争议较大，但采用电力采暖绝对是趋势。
同时，北京市已要求从2005年10月起，新建商品房都要采用计量供暖。
缺点：
对住宅的节能性能要求较高。
不能在顶棚钻孔、钉钉子，使住户装修时受限制。
4、独立式燃气（或电）采暖炉
类型：
以天然气、液化石油气、煤气、电为能源，分为不同类型的分户式采暖炉。
优点：
可自行设定采暖时间，分户计量。
家中无人时只需保留4度左右的低温运行（防冻作用）。
有的品牌还可同时提供生活热水。
比传统暖气先进、节能、安全，可安装在墙体上、房间角落里，价格多在数百元到1000元左右。
缺点：
存在安全、污染（电采暖除外）等隐患，据说，市区高层住宅现已控制大面积使用，郊外低密度住宅使用比较适合
5、家用电锅炉
类型：
分为不同进口品牌。
优点：
占地面积小，安装简单，操作便利，采暖的同时也能提供生活热水。
舒适性高，适合面积较大的低密度住宅和别墅。
最先进之处在于具有多种时段、不同温控预设功能。
缺点：
前期投入较大，运行费用较高，该产品不太适合利用低谷电蓄热供暖，以达到最为节能之功效。
采暖期运行费用比较：
1、集中式供暖：
按供暖的运行和支付费用为14-24元／平方米（地区不同,收费不同）
2、地板辐射式采暖：
一个采暖季节每平方米大约需要14元18℃情况下。
3、家用电锅炉：
以100平方米居室为例，一个取暖季的基本运行费用在3000元-5000元。
4、家用中央空调系统：
采暖季24元／平方米。
5、分户壁挂式燃气采暖：
以87平方米居室为例，炉子设定温度为60摄氏度，室温保持在20摄氏度左右时，平均1小时1个字煤气，每个字煤气按2元计算，每天使用15小时，约支付30元，一个采暖季共需支付3600元。
2.3.2管道同程、异程比较
水系统按各支路管道长度是否相同，可以分为同、异程系统。
二者各有特点。
对同程式系统，其优点为：
系统的水力稳定性好，各设备间的水量分配均衡，调节方便。
室内管网，尤其是管路较长、用水点较多的管道，利用调节管径的大小进行平衡，往往是不可能的；采用平衡阀或普通阀门进行水量调节则调节工作量很大。
因此，这种管路水管路宜采用同程式。
同程式的缺点为由于采用同程管，管道的长度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，并且增加了初投资，管路较复杂，日常维护麻烦。
.对异程式系统，其优点是系统简单，耗用管材少，施工难度小。
对于外网，各大环路之间、用水点少的系统，可以采用异程式，缺点为虽然水量调节可采用在每一个并联支路上安装流量调节装置，但其调节范围是有限的，对于复杂的系统很难调节，也不容易调平衡。
2.4设计方案确定
本建筑为联体别墅群，研究该建筑的特点和业主的要求，其功能主要为住宅，住户希望使用时有最大的自由度，并且健康经济。
采暖方面，从用户的消费水平和满意度来讲，低温地板辐射采暖应该是首选，现在已逐步重视分户热计量技术，并且取得了很多新的进展。
为了管理方便，不影响用户生活，采暖系统热源采用壁挂炉，地下室的工人房和储藏室，采用散热器供暖，而地上三层住宅采用低温地板辐射采暖。
热水直接从一层厨房的壁挂炉接出来，分别送往地下室的散热器和地上三层的分、集水器处。
系统形式均采用同程系统。
给排水方面，给水由西北侧直接取自市政管网，生活热水由壁挂炉供应，排水直接排入市政排水管网。
第3章采暖系统设计
3.1设计依据
主要依据《实用供热空调设计手册》和《地面辐射供暖技术规程》JGJ142—2004，J365—2004。
在进行低温地板辐射供暖设计时，有下面一些基本要求
（1）低温热水地面辐射供暖系统的供回水温度应由计算确定，供水温度不应大于60℃，民用建筑宜采用35-50℃，供回水温差不宜大于10℃；
（2）低温热水地面辐射供暖系统的工作压力，不应大于0.8MPa，当建筑物高度超过50m时，宜竖向分区设置；
（3）连接在同一分集水器上统一管径的各环路，其加热管长度宜接近，差距不超过15m，其每个回路不超过120m；
（4）加热管内流速不宜小于0.25m/s；
（5）每个环路加热管的进、出水口，应分别与分水器、集水器相连接。
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