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毕业设计（论文）

哈尔滨通达6号楼采暖及换热站设计

HarbinTongdaBuilding6,design

长春工程学院

摘要

现如今，随着经济的发展，人们生活水平的提高，大家对室内环境的要求也随之提高，集中供热被广泛地应用，采用集中供暖可以减少能量的浪费,提高供热效率,减少环境污染,利于管理。

我国的供暖设计、施工和运行管理工作，主要是以学习前苏联供暖技术为依据。

经过了数十年供暖通风技术人员的努力，在1975年建设部颁布的设计规范基础上，1987年颁布了适合我国国情的总结了供暖通风技术经验的国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）。

规范中对室外计算温度和供暖热负荷的确定以及计算原则和方法，进行了大量的研究和编制工作，其成果与世界先进国家的相比毫不逊色。

3003年颁布了现行的《采暖通风与空气调节设计规范》

在进行采暖设计的时候，系统大容易出现系统的垂直失调或者水平失调，无论出现何种的失调现象，都乎对采暖系统的预期效果产生很大的影响，所以我们在进行设计的同时一定要注意这一点。

为了防止失调的产生，本设计对建筑划分成六个采暖分区进行设计，这样就能有效的防止在本设计中出现水力失调的产生。

关键词：

集中供热规范水力平衡节能

Abstract

Now,alongwitheconomicdevelopment,people'slivingstandardsimprove,peopleontheindoorenvironmentrequirementsalsowillincrease,centralreduceenergywaste,improve,whichwill,constructionandoperationmanagementoftheformerSovietUnion,mainlytolearneffortsoftechnicalstaff,theMinistryofConstructionissuedin1975onthebasisofthedesignspecifications,in1987issuedasummarysuitableforChina'snationalexperienceinthetechnologystandard"andairconditioningdesignspecifications"（GBJ19-87）.Specificationoftheoutdoortemperatureandtodetermineandcalculatetheprinciplesandmethods,agreatdealofresearchandpreparation,theresultswiththeworldadvancedcountriescomparedfavorably.3003wasenactedinthecurrent"andairconditioningdesignspecification"During,thesystemispronetolargesystemsorattentiontothispoint.Inordertopreventthegenerationofoffset,thedesignofthebuildingisdividedintosixdesign,thiscaneffectivelypreventthewaterappearsinthedesignofthegenerationofimbalance.

Keywords：

Central，供暖系统在单位时间内向建筑供给的热量。

它随着建筑物得失热量的变化而变化。

供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度下t’w下，为了达到要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q’。

它是设计供暖系统的最基本年依据。

2.1通过维护结构的温差传热量作用下的基本耗热量

（2-1）

式中—维护结构基本耗热量，W；

—围护结构的传热系数,W（m2·℃）；

—围护结构的面积，m2；

—冬季室内计算温度，℃；

—供暖室外计算温度，℃；

—维护结构的温差修正系数。

2.2维护结构的附加（修正）耗热量

实际耗热量会受到象条件以及建筑物情况等各种因素影响而有所增减。

由于这些因素影响，需要对房间维护结构基本耗热量进行修正。

这些修正耗热量称为维护结构附加（修正）耗热量。

通常按基本耗热量的百分率进行修正。

附加（修正）耗热量有朝向修正、风力附加和高度附加耗热量等。

朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对维护结构基本耗热量的修正。

《暖通规范》规定：

宜按下列规定的数值，选用不同的朝向修正率：

北、东北、西北0～10％；东南、西南-10～-15％

东、西-5％；南-15～-30％

选用上面朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、建筑物使用和被遮挡情况。

对于冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-10%-0，东西方向可不修正。

风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对维护结构基本耗热量的修正。

在计算维护结构基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约为4ms的计算值。

我国大部分地区冬季平均风速为2～3ms。

因此《暖通规范》规定：

在一般情况下，不考虑风力附加。

只有建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇厂区内特别突出的建筑物才考虑垂直外维护结构附加5％～10％。

高度附加耗热量是考虑房屋高度对维护结构耗热量的影响而附加的耗热量。

《暖通规范》规定：

民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m时，高度每高出1m应附加2％，但总的附加率不应大于15％。

但应注意的是：

高度附加率，应附加于房间各维护结构的基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。

所以该建筑的外维护结构的耗热量：

（2-2）

式中—高度附加率，％，15％≥≥0；

—朝向修正率，％；

—风力附加率，％，≥0。

2.3冷风渗透耗热量

在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。

把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。

影响冷风渗透耗热量的因素有很多，如门窗的构造、门窗朝向、室外风向和风速、室外空气温差、建筑物高低以及建筑内部的通道状况等。

总的来说，对于多层的建筑物，由于房屋不高，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。

计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分数法。

本设计采用换气次数法计算冷风渗透耗热量。

（2-3）

式中—房间的换气次数，次²散热器面积所散出的热量,单位为W（m².℃）。

它是散热器散热能力强弱的主要标志。

本次设计所选用的散热器传热系数通过《实用供热空调设计手册》查得。

3.3散热器的计算

3.3.1散热器面积的计算

散热器散热面积F按下式计算：

（3-1）

—散热器内热媒平均温度，℃；

—供暖室内计算温度，℃；

—散热器的传热系数，W（m2·℃）；

—散热器组装片数修正系数；

—散热器连接形式修正系数；

—散热器安装形式修正系数。

为散热器进出口水温的算术平均值

（3-2）

式中—散热器进水温度，℃；

—散热器出水温度，℃。

此外，一些实验表明，在一定的连接方式和安装形式下，通过散热器的水流量对某些形式的散热器K值和Q值也有一定的影响。

如闭式钢串片散热器中，当流量减少较多时，肋片的温度明显降低，传热系数K值和散热量Q值下降。

对不带肋片的散热器，水流量对传热系数K值和散热量Q值影响较小，可不修正。

散热器表面的涂料不同，对K值和Q值也有影响，银粉的辐射系数低于调和漆，散热器表面涂调和漆时，传热洗漱比涂银粉时高10%左右。

3.3.2散热器片数的计算

在确定所需的散热器面积后（由于每组片数或总长度未定，先按β1＝1计算）计算，可按下式计算所需散热器的总片数或总长度。

（3-3）

式中—每片或每1m长的散热器散热面积，m2片或m2m。

然后根据每组片数或长度乘以修正系数，最后确定散热器面积。

暖通规范规定，柱型散热器面积可比计算值小0.1m2（片数n只能取整数）。

3.4散热器的布置

布置散热器时，应注意下列的一些规定：

1.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流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。

2.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。

3.散热器一般应明装，布置简单。

内部装修要求较高的的民用建筑可采用暗装。

托儿所和幼儿园应暗装或加防护罩，以免烫伤儿童。

4.在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同邻室串联连接。

两串联散热器之间的串联管直径应与散热器接口直径相同，以便水流畅通。

5.在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层或按一定比例分布在下部各层。

6.铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：

粗柱型（M132）—20片；细柱型（四柱）—25片；长翼型—7片。

3.5散热器举例计算

以一层卫生间为例

（3-4）

根据公式（3-4）可计算出一层供水温度，Q=3501W，Q1=1624W，Q2=1877W,tn=16℃,

Δt=tpj—tn=68.3-16=52.3℃。

修正系数：

散热器组装片数修正系数，先假定β1=1.0；

散热器连接形式修正系数，查表3-2，β2=1.009；

散热器安装形式修正系数，查表3-3，β3=0.95；

根据式（3-1）

椭柱翼645型散热器每组散热器散热面积为0.211m2，计算n，为：

片

查表（3-4）当散热器片数在11-20片时，β1=1.05，

因此，实际所需的散热面积为：

实际采用的片数为：

片

取整数，应采用椭柱翼645型散热器18片。

散热器连接形式修正系数β2

表3-1

连接方式

各类柱型

1.0

1.009

—

—

—

铜铝复合柱翼型

1.0

0.96

1.01

1.14

1.08

连接方式

各类柱型

1.251

—

1.39

1.39

铜铝复合柱翼型

1.10

1.38

1.39

—

散热器组装片数修正系数β3表3-2

安装形式

β3

装在墙体的凹槽内（半暗装）散热器上部距墙距离为100mm

1.06

明装但散热器上部有窗台板覆盖，散热器距离台板高度为150mm

1.02

装在罩内，上部敞开，下部距地150mm

0.95

装在罩内，上部，下部开口，开口高度均为150mm

1.04

散热器组装片数修正系数β1表3-3

每组片数

＜6

6~10

11~20

＞20

β1

0.95

1.00

1.05

1.10

第四章供暖系统的选择

4.1供暖系统的分类

室内热水供暖系统可分为：

1.按系统循环动力不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。

2.供回水方式不同，可分为单管系统和双管系统。

3.按管道敷设方式不同，可分为垂直和水平式系统。

4.按热媒温度不同，可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。

4.2供暖系统的选择

设计建筑为公建，重力循环单管上供下回式系统简单、不消耗电能、水利稳定性好，可缩小锅炉中心与散热器中心距离，经济性较好，且较为节能。

但是该系统升温慢、作用压力小、管径大，对舒适度的要求较为不满；机械循环双管上供下回式是常用的双管系统做法。

该系统排气方便，室温可调节，较好的满足了舒适度要求。

但易产生垂直失调。

机械循环单管上供下回式也是一种常用的单管系统做法。

它的水力稳定性好，排气方便，安装构造简单，有利于施工。

以热舒适度要求、系统运行的安全性和经济性等原则作为依据，同时根据各自的适用范围、特点，结合建筑物的概况，对三种方案进行比较选择。

最终选择以机械循环同程单管上供下回方式进行供热，由于建筑本上的特点，在进行系统的选择时候，把建筑分成三个区，高区、中区和低区，高区、中区和低区又分别由四个环路构成，入户管路是由三根管道进入建筑，将热水送至每个区的顶层然后通过立管再往下送至散热器进行采暖。

4.3采暖管道的布置

室内热水供暖系统管路布置合理与否，直接影响到系统造价和使用效果。

应根据建筑物的具体条件（如建筑的外形、结构尺寸等），与外网连接的形式以及运行情况的因素来选择合理的布置方案，力求系统管道走向布置合理、节省管材、便于调节和排除空气，而且要求各并联环路的阻力损失易于平衡。

采暖管道的敷设，应有一定坡度。

对于热水管，坡度宜采用0.003，不得小于0.002；立管与散热器连接的支管，坡度不得小于0.01。

第五章水力计算

5.1热水供暖系统水力计算的基本公式

设计热水供暖系统，为了使系统中各管段的水流符合设计要求，以保证流进各散热器的水流量符合需要，就要对管路进行水力计算。

当流体沿着管道流动时，由于流体分子间及其与管壁之间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件（如弯头、三通、阀门、散热器等）时，由于流动方向或速度的改变，产生局部漩涡和撞击，也会损失能量。

前者称为沿程损失，后者称为局部损失。

热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：

Pa（5-1）

式中ΔP——计算管段的压力损失，Pa；

ΔPy——计算管段的沿程损失，Pa；

ΔPj——计算管段的局部损失，Pa；

R——每米管长的沿程损失，Pam；

l——管段长度，m。

管段的局部阻力损失，可按下式计算：

Pa（5-2）

5.2水力计算的主要任务

室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务，通常为：

（1）按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力（压头），确定各管段的管径；

（2）按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必须的循环作用压力（压头）；

（3）按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。

5.3水力计算的方法步骤

1.在轴侧图上进行管段编号，支、立管编号并注明各管段及散热器的热负荷。

2.确定最不利环路。

同程系统中即为最远立管的环路。

3.计算最远立管环路各管段的管径：

（1）由于最不利循环环路的各管段水流速过高，各并联环路的压力损失难以平衡，所以常用控制平均比摩阻的方法，按平均比摩阻为60～120Pam来选取管径。

（2）根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下：

Kg；中区和低区的循环水量为98.5t。

6.3补水泵的选择

6.3.1补水泵的流量

补水泵的流量一般可按循环水量的3～5%计算。

6.3.2补水泵的扬程

补水泵的扬程或者压力可按下式确定：

（6-5）

（6-6）

式中ΔP——补水泵压力，Pa；

H——补水泵扬程，m；

Pb——系统补水点压力，KPa；

Pxs——补给水泵吸水管路中的压力损失，KPa；

Pys——补给水泵出水管路中的压力损失，KPa；

，根据算得的数据选循环泵型号：

高区循环泵为ALW40-200（I），扬程50m，流量为12.5m3，流量为5.2m3。

换热站中的管道及设备均做保温，保温材料为珍珠岩，外抹水泥保护壳。

7.2管道的防腐

金属的腐蚀是金属在其工作环境中，因化学或是电化学反应，引起金属的表面均匀或者是局部的耗损现象的总称。

为了减少管道的腐蚀，我们需要对管道进行相应的防腐处理。

热力管道及其设备的防腐处理，主要是金属表面的外防腐和涂料层的保护，

本设计中对管道进行防腐处理，地沟、吊顶刷防锈漆后进行保温处理；地沟内管道保护层外刷沥青漆二道，其他均刷调和漆二道。

7.3固定支架的安装

供热管道上设置固定支架，其目的是限制管道轴向位移，将管道分为若干补偿管段，分别进行热补偿，从而保证各个补偿器的正常工作。

固定支架的安装必须满足下列条件：

1.管段的热伸长量不得超过补偿器所允许的补偿量；

2.管段因膨胀和其他作用而产生的推力，不得超过固定支架所能承受的允许推力；

3.不应使管道产生纵向弯曲。

在本设计当中，固定支架的安装数量和位置可参考下表：

支架间距的选择表7-1

公称直径mm

15

20

25

32

40

50

70

80

100

125

150

200

250

300

支架的最

大间距

保温管

1.5

2

2

2.5

3

3

4

4

4.5

5

6

7

8

8.5

不保温管

2.5

3

3.5

4

4.5

5

6

6

6.5

7

8

9.5

11

12

参考文献

[1]贺平，孙刚，王飞，吴新华编著.供热工程.北京：

中国建筑工业出版社，2009.8

[2]陆耀庆主编.实用供热空调手册.中国建筑工业出版社，2001.8

[3]陆耀庆.供暖通风设计手册.中国建筑工业出版社

[4]中华人民共和国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19—90.北京：

煤炭工业出版社，1999.7

[5]张治江主编.供热通风与空调工程设计资料大全.吉林：

吉林科学技术出版社,1996.7

[6]邵宗义主编.建筑供热采暖工程设计图集.北京：

机械工业出版社，2005.1

致谢

经过了十三周的努力终于完成了我的毕业设计，这次毕业设计的意义不仅仅是为了完成学校的教学目标，也是在我即将走上工作岗位上去一次历练，通过这次的毕业设计，让我对以前所学的专业知识有了更加深层次、系统的认识，也更加的清楚了我们专业的设计工作是如何进行的，通过毕业设计，使我对CAD、天正等绘图软件的操作更加熟练，这对我以后的工作也有很大的好处，所以这次毕业设计对我来说意义非凡。

在本次设计中，我由衷的感谢韩晶老师对我的帮助，韩晶老师利用自己的休息时间对我进行辅导，为我解决设计中遇到的各种各样的问题，让我的设计得以顺利的进行，画图阶段韩老师认真的审阅我的图纸，检查问题，指导我图中出现的问题，韩老师严谨的工作作风和一丝不苟的工作态度深深地感染了我，我想在以后的工作中我一定要向韩老师学习，学习老师的工作态度。

此外还要感谢在设计中帮助过我的同学们，刚刚开始运用绘图软件还不那么熟练，是他们告诉我如何的去运用各种快捷方式，教会了我太多绘图的技巧，再此我谢谢帮助过我的同学，最后再一次的感谢韩老师和帮助过我的所有人，谢谢大家。