北京某小区采暖设计计算说明书.docx
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北京某小区采暖设计计算说明书
摘要
本设计主要分为北京市某小区E型经济适用房采暖工程和培训楼采暖工程两部分。
E型经济适用房共三层。
户型组织形式为每户两层带阁楼，四室两厅一厨两卫一车库。
采用散热器供暖与低温热水地板辐射供暖相结合，供暖方式为异程式下供下回。
一层与二层除车库与阁楼采用散热器供暖外，其余采用低温热水地板辐射供暖。
三层阁楼全部采用散热器供暖。
其中一层与二层浴室安装浴霸补充地暖系统不能满足要求的热量。
总供暖面积1248m2，总热负荷69388W，热指标为55.6W/m2。
其中包括E1型经济适用房，供热面积793m2，热负荷43610W，热指标为55W/m2；E2型经济适用房，供热面积455m2，热负荷25777W，热指标为56.7W/m2。
培训楼南北两侧宿舍楼为六层混合结构，东西两侧会议室为五层混合结构。
全部采用散热器供暖，供暖方式为同程式下供下回。
供暖面积为13024m2，供暖热负荷为691286W，热指标为53.1W/m2。
户型组织形式为“口”字型建筑，中部为大空间内庭。
通过此设计进一步掌握了建筑采暖方面的知识，这为以后的工作打下了基础，同时也找到很多方面的不足，为今后的学习明确了方向。
关键词：
经济适用房，培训楼，水力计算，低温热水地板辐射采暖系统，散热器采暖
ABSTRACT
Thedesignisdividedintotwoparts,theE-typeofaffordablehousingheatingworksinacampinBeijingandthetrainingfloorheatingworks.
E-typeofaffordablehousingatotalofthree.Sizeformsoforganizationforeachhouseholdtwolayerswiththeattic,Sishiliangting,akitchenandtwobaths,agarage.
Usingradiatorheatingandlowtemperaturehotwaterfloorradiantheating,heatingforthedifferentprogramsforthenexttime.Oneandtwo-storyadditiontothegarageandatticradiatorheating,therestofthelowtemperaturehotwaterradiantfloorheating.Thethree-loftallradiatorheating.LayerandthesecondfloorbathroominstallationYubaaddedtowarmthesystemcannotmeettherequirementsoftheheat.Thetotalheatingareaof1248m2,thetotalheatload69388W,theheatindexis55.6W/m2.IncludingE1typeofaffordablehousing,heatingareaof793m2,andheatload43610W,heatindexis55W/m2;E2affordablehousing,heatingareaof455m2,theheatload25777W,heatindexis56.7W/m2.
TrainingBuildingandsouthsidesofthedormitoryforthesix-storymixedstructure,eastandwestsidesoftheconferenceroomforthefive-storymixedstructure.Allradiatorheating,heatingforthesameprogramforthenexttime.Heatinganareaof13024m2heatingandheatloadfor691286W,theheatindexis53.1W/m2.Sizeorganizationsintheformofa"mouth"shapedbuilding,thecentralpartofthelargespaceatrium.
Withthisdesigntofurtherunderstandtheknowledgeofbuildingheating,whichlaidthefoundationforfuturework,butalsofindalotofdeficiencies,andacleardirectionforfuturelearning.
Keywords:
affordablehousing,trainingbuilding,hydrauliccalculation,lowtemperaturehotwaterradiantfloorheatingsystem,radiatorheating
目录
中文摘要Ⅰ
英文摘要Ⅱ
1工程概况1
2设计参数2
2.1室外气象参数2
2.2室内设计参数2
3负荷计算4
3.1围护结构耗热量4
3.2冷风渗透耗热量5
3.3冷风侵入耗热量5
3.4围护结构热工性能参数6
3.5热负荷计算结果7
4采暖设计8
4.1系统方案比较与确定8
4.2散热器选型9
4.3地暖设计10
4.4水力计算11
4.5采暖热计量12
5施工说明14
5.1地暖系统施工14
5.2采暖管道选材与施工15
5.3热力入口16
6节能专篇18
7设计小结19
致谢20
参考文献21
1工程概况
本设计为北京市某小区经济适用房和培训楼采暖工程设计。
北京市某小区采暖工程（2期）A-经济适用房（Ｅ型）供热工程，供暖面积1248m2。
包括E1型经济适用房，供热面积793m2；E2型经济适用房，供热面积455m2。
本工程为两层混合结构。
层高3.0米,总高度11.2米。
户型组织形式为每户两层带阁楼，四室两厅一厨两卫一车库。
北京市某小区采暖工程（2期）B-培训楼供热工程，供热面积13024m2。
南北两侧宿舍为六层混合结构，层高3.2m，总高度19.2m；东西两侧会议室为五层混合结构，一层层高为4.25m，二至五层层高为3.8m，总高度19.45m。
户型组织形式为“口”字型建筑，中部为大空间内庭。
2设计参数
2.1室外气象参数
地点：
中国北京市北京；
建筑气候分区：
寒冷地区；（依据《采暖通风与空气调节设计规范》（2001年版）
经纬度：
东经116.47，北纬39.80；
冬季采暖计算温度:
-12.0℃；
最多向平均风速:
4.8m/s；
冬季采暖室外计算温度:
-9℃；
冬季通风室外计算温度:
-5℃；
室内温度:
20℃；
采暖天数:
90天;
年主导风向：
北；
室外风速：
冬季2.8m/s；
当地气压：
10204Pa（冬）；
最高地下水位：
-2m；
2.2室内设计参数：
依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）条文3.1.1和《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）表3.0.1-1中的有关规定进行室内参数的确定。
具体参数请如下：
E型经济适用房：
浴厕、厨房、餐厅25℃；卧室20℃；
楼梯间16℃；卫生间18℃；
藏书阁、健身房16℃；车库5℃
培训楼
宿舍20℃；
楼梯间、走廊、门厅、洗漱间16℃；
卫生间、会议室18℃
3负荷计算
应用《鸿业暖通空调负荷计算软件5.0》计算采暖设计热负荷。
软件计算依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）具体计算方法如下：
对于民用建筑而言，热负荷主要取决于：
围护结构的耗热量（包括相邻户通过户间隔墙与楼板的传热量）、冷风渗透耗热量、太阳辐射得热量及户内的生活得热。
3.1围护结构的耗热量
围护结构的耗热量，应包括基本耗热量和附加耗热量两部分。
按稳定传热理论计算围护结构的基本耗热量，计算公式为：
式中
——围护结构的基本耗热量（W）；
——围护结构的面积（m2）
——围护结构的传热系数[W/（m2·℃）]
——供暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度（℃）
——冬季室内计算温度（℃）
——围护结构的温差修正系数。
围护结构的附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定，各项附加（或修正）百分率，宜按下列规定的数值选用：
（1）冬季冷风渗透朝向修正
北1.00
南0.15
东0.15
西0.40
（2）风力附加率
由于北京市最多风向平均风速小雨5m/s，本次设计不考虑风力附加率。
（3）高度附加率
负一层、一层、二层、三层的层高均大于大于4m，每高出1m，按在围护结构的基本耗热量和其他附加耗热量的基础上附加2%进行计算。
对于与供暖相邻的围护结构，当相邻房间的设计温差大于或等于5℃时，应按稳定传热方法计算通过隔墙或楼板等的传热量。
如与相邻房间的设计温差小于5℃，但通过隔墙和楼板等的传热量大于该房间热负荷的10%时，也应计算其传热量
3.2冷风渗透耗热量
加热由门窗等缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，应根据建筑物的门窗构造、门窗朝向、热压和室外风速、风向等因素来确定。
在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，而忽略热压的影响，可按下式近似计算：
式中
——由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量（W）；
——空气的定压热比容[1kJ/（kg·℃）]；
——在基准高度（10m）风压的单独作用下，通过每米门窗缝隙进入室内的风量（m3/m·h），当无实测数据时，可根据冬季室外平均风速查阅相关设计手册；
——门窗缝隙的计算长度（m），应分别按各朝向可开启的门窗全部缝隙长度计算；
——供暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度（℃）；
——冬季室内计算温度（℃）；
——供暖室外计算温度下的空气密度（kg/m3）；
——风压单独作用下，渗透冷空气量的朝向修正系数。
3.3冷风侵入耗热量
针对本设计，培训楼一层入口处按外门进行设计，门面在上方安装风幕以抵御门的频繁开启而引起的冷风侵入。
选用的热风幕参数如下：
型号：
FM1609
风量：
1600—2000m3/h
电压：
220V
功率：
80W
重量：
18kg
3.4围护结构热工性能参数
依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）条文说明4.2.1：
建筑内部得热，炊事、照明、家电、和人体散热量不用考虑，可以作为安全热量。
故本设计中不将人体、设备散热负荷及新风热负荷计入设计热负荷。
围护结构热工性能参数如下：
E型经济适用房：
屋顶为预制01-1-35-5，传热系数0.72W/（m2·k）
外墙为混凝土加气混凝土280（087001），传热系数0.71W/（m2·k）
内墙为砖墙（003003），传热系数0.58W/（m2·k）
外窗为单层塑钢窗，传热系数4.94W/（m2·k）
外门为节能外门，传热系数3.12W/（m2·k）
内门为木（塑料）框单层实木门，传热系数3.35W/（m2·k）
楼板为楼面-2，传热系数0.65W/（m2·k）
培训楼：
屋顶为预制01-1-35-5，传热系数1.91W/（m2·k）
外墙为混凝土加气混凝土280（087001），传热系数0.71W/（m2·k）
内墙为砖墙（003003），传热系数0.58W/（m2·k）
外窗为单层塑钢窗，传热系数4.94W/（m2·k）
外门为节能外门，传热系数3.12W/（m2·k）
内门为木（塑料）框单层实木门，传热系数3.35W/（m2·k）
楼板为楼面-2，传热系数0.65W/（m2·k）
3.5热负荷计算结果
鸿业软件计算结果如下：
E型经济适用房总供暖面积1248m2，总热负荷69388W，热指标为55.6W/m2。
其中包括E1型经济适用房，供热面积793m2，热负荷43610W，热指标为55W/m2；E2型经济适用房，供热面积455m2，热负荷25777W，热指标为56.7W/m2。
培训楼供暖面积为13024m2，供暖热负荷为691286W，热指标为53.1W/m2。
详细负荷计算结果见负荷计算说明书。
4采暖设计
主要进行方案的比较，方案确定，散热器选型与计算，地热盘管绘制，系统水力计算。
4.1采暖方案比较与确定
4.1.1方案比较
对于机械循环系统，按各并联环路水的流程，供暖系统可划分为同程式系统与异程式系统。
二者特点如下：
（1）异程式：
介质流经各环路的路程不相等，近环路阻力小，流量大，其散热器会产生过热，远环路阻力大，流量小，散热器将出现偏冷现象；中环路散热器温度适合，特别是在环路较多的大系统中，这种热的不平衡现象更易发生，且难调节。
但异程系统能节约管材，但采暖系统作用半径小。
（2）同程式：
介质流过各环路的路程大体一致，各环路阻力几乎相等，易于达到水力平衡，因而流量分配也比较均匀，不致象异程系统那样产生热不均匀现象。
同程系统比异程系统多用管材。
但调试简单方便，供热安全可靠。
本工程采用垂直式系统，工程上较为常用的是上供下回式热水供暖系统和下供下回式热水供暖系统。
相比于上供下回式热水供暖系统，后者具有如下特点：
（1）建筑物顶棚下无干管，比较美观。
（2）在下部布置供水干管，管路直接散热给室内，无效热损失小。
（3）在施工中，每安装好一层散热器即可供暖，给冬天施工带来很大方便。
（4）排除系统的空气可通过立管顶部自动排气阀进行。
4.1.2方案确定
根据建筑物的结构特点和用途在此提出三种系统设计方案：
方案一：
机械循环双管异程式下供下回热水供暖系统。
方案二：
机械循环单管异程式上供下回热水供暖系统。
方案三：
机械循环双管同程式下供下回热水供暖系统。
由于E型经济适用房工程负荷小，系统作用范围较小，散热器阻力较小，不易采用同程式系统，又考虑到分户热计量要求，选用机械循环双管异程式系统。
考虑到施工方便，在上供下回和下供下回的比较中，选择下供下回热水供暖系统。
培训楼工程系统作用范围比较大，为避免系统热力失调，并考虑到施工方便，本工程采用机械循环双管同程式下供下回热水供暖系统。
4.2散热器的选型
4.2.1散热器选型
本工程设计包括E型经济适用房供热工程和培训楼供热工程。
本设计室内散热器采暖采用95℃供水、70℃回水。
E型住宅供热工程热负荷较小，故选用单片散热量较小的钢制方管散热器，型号为GFG8–6.3/4–1.5。
△t=64.5时，Q=73W/片
散热量与温差关系：
Q=4.287△t1.233，单位为W/10片。
（其中△t为供回水平均温度与室内计算温度之差）
培训楼供热工程热负荷较大，故选用单片散热量较大的钢制方管散热器，型号为GFG8–6.3/6–1.5。
△t=64.5时，Q=108W/片
散热量与温差关系：
Q=5.958△t1.248，单位为W/10片。
（其中△t为供回水平均温度与室内计算温度之差）
房间散热器片数为房间热负荷与选用散热器单片散热量之比。
4.2.2散热器布置
散热器布置应注意下列一些规定：
散热器一般应安装在外墙的窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适。
在外墙窗台布置有困难时也可以靠内墙布置。
为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。
在楼梯间或其他有冻结危险的场所，其散热器应有单独的立、支管供热且不得装设调节阀。
散热器一般明装，在内部装修有特殊要求的场合可采用暗装。
在楼梯间布置时，考虑楼梯间热流上升的特点，应按照一定比例分配在下部各层。
铸铁散热器的组装片数四柱一般不易超过20片。
进深较大的房间宜在房间内外侧分别设置散热器。
汽车库散热器宜高位安装，要设置防撞措施。
在此设计中，靠窗布置的散热器距底部地面0.25米，靠墙布置的散热器底部距地面0.2米，地下车库的散热器底部距地面1.5米。
4.3地暖设计
4.3.1低温热水地板辐射供暖的特点
低温热水地板辐射供暖是一种利用建筑物内部地面进行供暖的系统。
该系统以整个地面为散热面，地板在通过对流换热加热周围空气的同时，还与人体、家具及四周的围护结构进行辐射换热，从而使其表面温度提高，其辐射换热量约占总换热量的50%以上，是一种理想的供暖系统，可以有效地解决散热器供暖存在的问题。
低温热水地板辐射供暖节省燃料，电力消耗低，是最经济的供暖设备。
其优点如下：
（1）舒适、卫生、健康。
辐射散热是最舒适的供暖方式，室内地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的良好感觉，负荷“温足凉顶”的中医健身理论，能改善人体血液循环，促进新陈代谢。
同时，这种方法不易造成潮湿空气对流，使得室内十分洁净卫生，改善了家居环境。
（2）美观，不占用使用面积。
室内各种管线均可铺设在地暖结构层中，室内取消
了散热器的立、支管。
这不但增加了使用面积，而且房间可以任意分割，便于装修和家居布置。
（3）由于地暖特殊的地面构造，上下层不供暖时，中间层的供暖效果几乎不受影响，且可以大大减少上层对下层的噪音干扰。
由于地面层及混凝土层蓄热量大，因此在间歇供暖的情况下，室内温度变化缓慢，热稳定性好。
（4）高效节能，运行费用低。
地暖系统可利用余热水，在建立同样舒适条件的前提下，室内设计温度的能耗可以比其他供暖形式降低2%～3%，提高了热效率。
4.3.2地板辐射供暖系统设计与选材
本设计采用40℃供水，30℃回水。
换热器采用板式换热器，型号为BRS-02型,流量为20t/h，供热量0.696MW。
地板辐射采暖的散热量，包括地板向房间的有效散热量和向下层（传热的热损失量），其中有效散热量应等于房间的设计热负荷。
根据房间设计热负荷，房间设计温度，以及设定地暖供回水温度，利用《地面辐射供暖技术规程》JGJ142—2004，确定盘管间距。
间距最小100mm，最大不超过300mm。
加热管布置以保证房间温度分布均匀为原则，采用旋转形、往复形、直列形布管方式。
单个环路长度不超过120m。
铺设加热管的地面平均温度应符合《全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调·动力）》相关要求。
当房间采暖热负荷过大，地板表面温度计算值超过表2.6.4规定时，设置浴霸，承担一部分采暖负荷。
在本设计中根据下面两个原则对主楼进行了地热盘管的设计。
（1）为了使每个分支环路的阻力损失易于平衡，一般控制其总阻力损失在1～2mH2O,每支环路长度控制在60～80m，最长不超过120m.
（2）对于较小的房间，可以几个房间合并设置一个环路，而对于较大的房间，可以一个房间布置多个环路。
地暖管材选用PE-X管材。
4.4水力计算
水力计算步骤：
1．在轴侧图上进行管段编号，立管编号并注明各管段的热负荷和管长。
2．确定最不利环路。
本系统为同程双管系统，一般取连接有最大负荷的立管的环路作为最不利环路。
3．计算最不利环路各管段的管径。
水力计算使用鸿业水力计算软件进行计算
（1）虽然引入口处外网的供回水压差较大，但考虑到系统中各环路的压力损失易于平衡，设计采用推荐的平均的比摩阻Rpj大致为60～120Pa/m来确定最不利环路各管段的管径。
（2）确定并输入各管段热负荷。
（3）确定并输入各管段的长度。
（4）确定并输入各管段局部阻力系数。
（5）鸿业水力计算软件即可计算出各管段流量、管径、流速和压降。
水力计算软件求出各管段的流量，依据计算公式如下：
——管段的热负荷，W；
——系统的设计供水温度，℃；
——系统的设计回水温度，℃。
4．求环路的总压力损失。
5．计算富裕压力值。
考虑到施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。
因此，要求系统应有10％以上的富裕度。
6．通过调节调节系统上的阀门和管径进行调节，把系统的不平衡率控制在15％的范围之内。
入口处的剩余循环压力，用调解阀节流消耗掉。
E1型住宅最不利环路压力为3574Pa，流量为1500kg/h。
E2型住宅最不利环路压力为3635Pa，流量为887kg/h。
培训楼最不利环路压力为30990Pa，流量为23780kg/h。
详细水力计算结果见附录水力计算表。
4.5采暖热计量
依照《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003中4.9相关规定：
新建居住建筑的集中采暖系统应当使用双管系统，推行温度调节和户用热量计量装置，实行供热计量收费。
E型经济适用房住宅采暖项目采用分户热计量方式。
培训楼采暖项目在总热力入口处安装总热力计量表。
5施工说明
5.1地暖系统施工
5.1.1系统概述
本设计地板辐射采暖系统采用：
热水供水温度40℃，回水温度30℃。
5.1.2设置要求
地板辐射采暖系统设置应符合下列要求：
1）供水支管上设阀门及过滤器，回水支管上设阀门。
2）分、集水器上设排气阀。
5.1.3建筑要求
地板辐射采暖对建筑构造的要求：
1）在加热管与楼板、外墙之间铺设绝热层。
2）加热管上地面层厚度不小于50mm，设伸缩缝以防止热膨胀导致地面龟裂和破损。
加热管穿过伸缩缝处设长度不小于100mm的柔性套管。
3）地面荷载大于20kN/m2时，对加热管上地面采取加固构造措施。
4）加热管敷设于土壤上时，绝热层一下设防潮层；加热管敷设于潮湿房间（如卫生间、厨房）楼板上时，加热管覆盖层上应设防潮层。
5.1.4试压、冲洗
根据《地板采暖与分户热计量技术》相关说明，采取以下方法：
安装完地板上的加热盘管进行水压试验。
首先接好临时管路及加压泵，灌水后打开排气阀，将管内空气放净后在关闭排气阀，先检查接口，无异样情况方可缓慢加压，增压过程观察接口，发现渗漏立即停止，将接口处理后再增压。
增压至工作压力的1.5倍，工作压力0.6MPa，即试验压力0.9MPa。
稳压1小时，压力降不大于0.05MPa，且不渗不漏为合格。
5.1.5回填豆石混凝土注意事项
根据《地板采暖与分户热计量技术》相关说明，采取以下方法：
试压验收合格后，
立即回填豆石混凝土。
试压临时管路暂不拆除，并且将管内压力将至0.4MPa压力稳住、恒压。
回填混凝土时，不允许踩压已铺设好的加热盘管。
5.2采暖管道选材与施工
为了减少热媒在输送过程中的热损失，节约燃料；保证操作人员的安全，改造劳动条件；保证热媒的使用温度等，需要对供热管道及其附件采取保温措施。
5.2.1管材的选择
1）采暖供回水干管、立管采用热镀锌钢管，连接方式：
螺纹连接。
2）户内散热器采暖管线采用交联聚乙烯（PEX）
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