供暖毕业设计.docx
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供暖毕业设计
第1章设计概况
天津澳皮王汽车装饰有限公司总占地面积15866.2m2，总建筑面积5761.06m2，建筑密度31.58%，容积率0.36，绿化率24.18%。
厂区内主要包括一栋矩形办公楼，一个长条形生产车间，一个长条型半成品库房，一个矩形成品库房，一座L形宿舍楼与食堂相连，还有一块二期空地。
办公楼主要用于公司的行政办公、接待宾客，公司事务办理，各级会议的召开等公司的日常工作。
车间主要负责设备及产品的加工生产。
半成品库房用于存放半成品。
成品库房用于存放成型的产品。
宿舍楼与食堂主要用于解决公司员工的食宿。
办公楼位于厂区西南侧，长21.4m，宽21.4m，共有两层，首层层高为4.2m，顶层层高为3.6m，其外墙为加气混凝土外墙，外门窗均采用塑钢结构。
办公楼一层主要有会议室、洽谈室、展厅等房间。
二层主要有总经理室、秘书室、财务室、样品间、操作间和办公区，
生产车间位于办公楼左侧，长72.24m，宽24.24m，高4.9m，生产车间的外围护结构采用采钢板和钢筋混凝土外墙，屋顶采用采钢板。
半成品库房位于车间东北侧与生产车间并排，长72.24m，宽24.24m，高4.9m，外围护结构采用采钢板和混凝土外墙，屋顶采用阳光板和采钢板。
宿舍楼位于厂区东北角，共两层，层高3m。
宿舍的外围护结构为钢筋混凝土外墙，屋顶为防水屋顶。
一次管网提供的热源为95~70℃热水。
从厂区东南角引进。
第2章设计方案的选取与比较
2.1办公楼供暖方案
办公楼采用低温地板辐射采暖系统。
低温地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统。
该系统以整个地面作为散热面，地板在通过对流换热加热周围空气的同时，还向四周的维护结构进行辐射换热，从而使维护结构表面的温度升高，其辐射换热量约占总换热量的50%。
低温地板辐射采暖系统既能高效地使用各种低品位能源作为热源，具有节能的效果，又具有室内温度均匀、温度梯度小、角度温度高、卫生条件高、热舒适性好等特点，因而是一种减少建筑能耗提高热舒适性的理想采暖系统，其可靠性、舒适性与卫生性已经在诸多工程中得到了验证。
与对流供暖系统相比，辐射供暖系统具有以下主要优点：
1.由于有辐射强度和温度的双重作用，造成了真正符合人体散热要求的热状态，因此，具有最佳的舒适感。
2.不需要在室内布置散热器，也不必安装连接散热器的水平支管，所以，不但不占建筑面积，也便于布置家具。
3.室内沿高度方向上的温度分布比较均匀，温度梯度很小，热损失可大大减少。
4.由于提高了室内表面的温度，减少了四周表面对人体的冷辐射，提高了舒适感。
5.不会导致室内空气的急剧流动，从而减少了尘埃飞扬的可能，有利于改善卫生条件。
6.房间的分隔可以任意变化。
7.在建立同样舒适条件的前提下，辐射供暖时房间的设计温度可以比对流供暖时降低2—3℃（高温辐射时可以降低5—10℃），从而，可以节省供暖能耗。
8.有可能兼作夏季降温的供冷表面。
9.有可能以塑料管代替金属管作为埋管。
同时考虑到该建筑物的外围护结构采用了一定面积的玻璃幕墙，如果使用散热器采暖会影响建筑物的美观，因此决定采用低温地板辐射采暖系统，而不使用散热器采暖。
在使用地板采暖时应注意以下几个问题：
1、低温热水地板辐射采暖系统的供水温度不宜超过60℃，供热系统的工作压力不得超过0.8MPa。
2、地暖系统每年在使用前应清洗一次过滤器。
具体方法如下:
首先关闭
连接导管的进、回水阀门,然后打开过滤器,取出过滤网并清洗干净,检查过滤网有无破损、堵塞，如有损坏，应换上同规格的过滤网，按原样装好即可（注意：
在拆装过滤网的过程中，切勿使杂物进入管内）。
3、地暖系统在开始供水或使用过程中，管道中可能积存空气，影响采暖效果，这时可打开分、集水器的放气阀，将气体排出，方法和传统供热相同。
4、系统各支路的水流量可以通过调节各支路上的球阀调节，并以此达到控制各部分温度的目的，但调节时应慎重以免影响其他支路。
5、铺设在地面下的地暖管距地板面仅约3-4cm，砸碰、敲击地面容易伤及地暖管，因此铺设地暖管道的地面严禁敲砸、撞击等，严禁在地面上楔入任何尖锐物，以防损坏地暖管。
当您需要在地面上放置过重（大于2吨/平方米）物品时,请先与物业公司或我公司联系。
6、用户确需在屋顶上钻孔时，务必注意钻孔深度不能超过楼板结构厚度，以防损坏上层地暖管。
7、分、集水器附近外露的管道较多，应注意保护，最好加防护罩。
8、严禁在分、集水器附近及铺设了地暖管的地面上放置高温热源，以防破坏管道系统。
9、冬天不采暖时应注意保护，防止分水器部件开裂及采暖管中的水结冰堵塞管道。
2.2车间供暖方案
在车间采用暖风机与散热器联合供暖。
车间为长72米，宽为24米，平均高度大于4米，且车间内房屋较少，大部分是生产操作区，内部空间很大。
如果全部采用散热器供热，就要把全部散热设备布置在外窗的下边。
而车间热负荷很大，有可能导致选择散热器过多。
这是采用散热器采暖的第一个问题，第二个问题是由于车间的内部空间很大，可能导致车间内热环境不均匀，造成局部不能达到采暖的要求。
所以车间采用暖风机与散热器联合供暖系统。
热风供暖是比较经济的供暖方式之一，对流散热几乎占100%。
具有热惰性小，升温快、设备简单、投资省的特点。
暖风机间歇运行，以防止长期吹热风给人体造成的不舒适感。
散热器连续供暖，以保证车间运行的最低温度。
暖风机是由通风机、电动机及空气加热器、百叶风口等部件组合而成的联合机组。
使用暖风机供暖比其它供暖方式可以大大减少温度梯度，因而减少由于屋顶耗热增加所引起的不必要的耗热量，并可节省管道与设备等。
适用于允许采用空气再循环的车间，或作为有大量局部排风车间的补风和供暖系统。
暖风机分为轴流式及离心式两种。
根据其结构特点及适用热媒的不同，又有蒸汽暖风机、热水暖风机、蒸汽热水两用暖风机以及冷热水两用的冷暖风机。
暖风机的重要部件是空气热交换器。
以材质而论，有钢制品的，铝制品、铜制品的和钢铝混合制品的。
生产车间的总热负荷在暖风机热风供暖设计时，主要是确定暖风机的型号、台数、平面布置及安装高度等。
1、暖风机的设计
（1）布暖风机时，宜使暖风机的送风射流相互衔接，使整个采暖空间形空气环流运动，但应防止强烈气体吹向人体。
（2）暖风机布置在外墙上时，其气流不宜于外墙垂直向内吹风。
（3）采用暖风机的系统中，暖风机的数量不宜少于两台。
（4）暖风机的射程X，可按下式估算：
式中X——暖风机的射程，m；
v0——暖风机的出口风速，m/s；
D——暖风机出口的当量直径，m。
（5）送风温度不应低于35℃，不应高于55℃。
2、暖风机的安装
暖风机安装前应检查其完好性。
暖风机应装配相应的热媒管路系统。
并在暖风机的进出支管上装置截止阀，在整个管路系统上应设有排出空气的排气阀装置。
（1）电动机接通电源时应使叶轮按产品上标注的箭头方向旋转。
（2）暖风机底部的安装标高应符合下列要求：
当出口风速v0≤5m/s时，取2.5~3.5m；
当出口风速v0＞5m/s时，取4~5.5m。
（3）暖风机管道系统的作用半径最大不应超过150m。
3、暖风机的使用
（1）暖风机运转前，必须排净管路系统及散热排管中的冷空气。
（2）调整暖风机百叶开启角度，以便得到合适的气流。
（3）热水暖风机的供回水温度可为130~70℃或95~70℃。
（4）暖风机的供水温度一般应保持在90℃以上，最低不能低于80℃，其流通水量必须使其散热排管中的水流速度在0.2m/s以上方能保证散热效果。
（5）为了便于管理可在热水系统中的总进水管中设置自控装置，集中控制暖风机开关以防暖风机吹冷风，具体做法以工程设计为准。
（6）应定期用压缩空气冲洗暖风机并用化学方法除去排污管中的水垢。
（7）热水暖风机的热水应经过软化处理，以减少水垢产生。
（8）暖风机长期不用时，管路系统内充满水，以减少氧腐蚀
4、采用暖风机采暖应注意以下几点：
（1）暖风机安装后应进行水压试验，设计无规定时，单项试压以不小于0.7mpa表压试验，不漏不渗十分钟压降不超过10%为合格综合试压以不小于0.5mpa表压试验，不漏不渗时一小时压降不超过10%为合格。
（2）应按厂房内部的几何形状，工艺设备布置情况及气流作用范围等因素，设计暖风机台数及位置；
（3）室内空气的换气次数，宜大于或等于1.5次/h；
（4）热媒为蒸汽时，每台暖风机应单独设置阀门和疏水装置。
散热器供暖是传统的供暖方式，也是现今使用最广泛的供暖方式。
它使用方便，易于调节。
对于环境美观要求不高的场所，特别是厂房，车间，厂区宿舍等地方，使用的较为广泛。
选择散热器时，应符合下列规定；
（1）散热器的工作压力，应满足系统的工作压力，并符合国家现行有关产品标准的规定；
（2）民用建筑宜采用外形美观，易于清扫的散热器；
（3）放散粉尘或防尘要求较高的工业建筑，应采用易于清扫的散热器；
（4）具有腐蚀性气体的工业建筑或相对湿度较大的房间，应采用耐腐蚀的散热器；
（5）采用钢制散热器时，应采用闭式系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖季节采暖系统应冲水保养；蒸汽采暖系统不应采用钢制柱型，板型和匾管等散热器；
（6）采用铝制散热器时，应采用内防腐型铝制散热器，并满足产品对水质的要求；安装热量表和恒温阀的热水采暖系统不宜采用水流通道内含有粘沙的铸铁等散热器。
散热器布置的注意事项：
1、散热器一般安装在外墙的窗台下，这样，沿散热器上升的对流热空气流能够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。
在楼梯间或其它有冻结危险的场所，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，以防烫伤儿童。
4、在垂直单管或双管热水系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、涮洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同临室串联连接。
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。
2.3宿舍楼与半成品库供暖方案
宿舍楼与半成品库对供暖的要求不高，半成品库主要用于堆放半成品，人员密度较小，使用散热器基本可以满足冬季的采暖要求。
宿舍楼主要用于员工晚上休息，白天人员较少，在工艺美观方面没有特殊要求，所以采用铸铁散热器进行采暖即可。
第3章采暖热负荷计算
供暖系统设计热负荷是供暖设计中最基本的数据。
它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。
3.1采暖热负荷计算原理
3.1.1维护结构基本热负荷
在工程设计中，维护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，即假设在计算时间内，室内、外空气温度和其它传热过程参数都不随时间变化。
实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程。
但不稳定传热计算复杂，所以对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。
但对于室内温度要求严格，温度波动幅度要求很小的建筑物或房间，就需采用不稳定传热原理进行维护结构耗热量计算。
冬季供暖通风热系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、失热量确定：
失热量有：
1、维护结构传热耗热量Q1；
2、加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2，称冷风渗透耗热量。
3、加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3，称冷风侵入耗热量；
4、水分蒸发的耗热量Q4；
5、加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q5；
6、通风耗热量。
通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量Q6；
得热量有：
7、生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7；
8、非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量Q8；
9、热物料的散热量Q9；
10、太阳辐射进入室内的热量Q10；
此外还有通过其它途径散失或获得热量Q11。
对于没有由于生产工艺所带来得失热量而需设置通风系统的建筑物或房间（如一般的民用住宅建筑、办公楼等），建筑物或房间的热平衡就简单的多了。
失热量Qsh只考虑上述的前三项耗热量。
得热量Qd只考虑太阳辐射进入室内的热量。
至于住宅中其它途径的得热量，如人体散热量、炊事和照明散热量（通称为自由热），一般散发量不大，且不稳定，通常可不予计入。
因此，对于没有装置机械通风系统的建筑物，供热系统的供热设计热负荷可用下式表示：
（3—1）
上式带“’”的上标符号均表示在设计工况的各种参数（以下均以此表示之）
维护结构基本耗热量，可按下式计算：
Ｗ（3—2）
式中
---维护结构的传热系数,Ｗ/m2·℃；
---维护结构的面积,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。
3.1.2维护结构的附加（修正）耗热量
围护结构的基本耗热量，是在稳定条件下，按公式4—1计算得出的。
实际耗热量会受到气象条件以及建筑情况等各种因素影响而有所增减。
由于这些因素影响，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。
这些修正耗热量称为围护结构附加耗热量。
通常按基本耗热量的百分率进行修正。
附加耗热量由朝向修正、风力附加和高度附加耗热量等。
3.1.2.1朝向修正耗热量
采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用不同的修正率。
需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。
《暖通规范》规定：
宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率
北、东北、西北0—10%；东南、西南-10%—-15%：
东、西-15%：
南-15%—-30%。
3.1.2.2风力附加耗热量
风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。
在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数αw是对应风速约为4m/s的计算值。
《暖通规范》规定：
在一般情况下，不必考虑风力附加，只对建在不避风的高地、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，才考虑垂直外围结构附加5%—10%。
3.1.2.3高度附加耗热量
高度附加耗热量是考虑房屋高度对围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%。
3.1.3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Q'2。
按缝隙法计算冷风渗透耗热量：
m3/h（3—3）
Ｗ（3—4）
式中V---经门、窗缝隙渗入室内的总空气量,m3/h；
ρw---供暖室外计算温度下的空气密度,kg/m3；
cp---冷空气的定压比热，c=1.34KJ/kg·℃；
0.278---单位换算系数,1KJ/h=0.278Ｗ；
L---每米门、窗缝隙渗入室内的空气量m3/h·m；
l---门、窗缝隙的计算长度，m；
n---渗透空气量的朝向修正系数。
3.1.4冷风侵入耗热量：
在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的外门侵入室内。
把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。
由于流入的冷空气量不易确定，根据经验总结，冷风侵入耗热量可采用外门基本耗热量乘以《供热工程》表1-10的百分数的简便方法进行计算。
亦即
Q'3=NQ'1.j.mＷ（3—5）
式中Q'1.j.m---外门的基本耗热量，Ｗ；
N---考虑冷风侵入的外门附加率。
3.2办公楼采暖热负荷计算
3.2.1热负荷计算原始参数
3.2.1.1办公楼的室外气象参数，室内热负荷计算参数
办公楼供暖设计热负荷计算参数表（表3-1）
序号
参数名称
符号
单位
数值
1
冬季采暖室外计算温度
tw′
℃
－9
2
冬季采暖室内计算温度
办公室、会议室、洽谈室、总经理室、秘书室、展厅
tn
℃
18
男女厕所、楼梯间
tn
℃
16
3
外墙参数（内外刷粉加气混凝土外墙、250mm厚、25号外墙、Ⅳ型）
外墙传热系数
K
W/（m2•℃）
0.94
外墙导热热阻
R
m2•℃/W
1.06
4
单层塑钢外窗传热系数
K
W/（m2•℃）
4.38
5
单层塑钢外门传热系数
K
W/（m2•℃）
4.38
6
玻璃幕墙传热系数
K
W/（m2•℃）
4.38
7
屋顶传热系数
K
W/（m2•℃）
0.59
8
温差修正系数α的选取
与有外门窗的非采暖楼梯间相邻的内墙
α
0.6
与有外门窗的非采暖房间相邻的内墙
α
0.7
与有外门窗的非采暖楼道相邻的内墙
α
0.7
与伸缩缝相临的内墙
α
0.3
9
朝向修正系数的选取
西南向
xoh
－10
西北向
xoh
10
东南向
xoh
－10
东北向
xoh
10
10
风向修正系数
xf
0
11
高度修正系数
xg
每高1m加2%
12
天津冬季室外风速
v
m/s
3.1
13
每米门、窗缝隙渗入室内的空气量
L
m3/h•m
1
14
冷空气的定压比热
cp
kj/kg•℃
1
15
供暖室外计算温度下的空气密度
ρw
kg/m3
1.34
16
渗透空气量的朝向修正系数
西南向
n
0.2
西北向
n
1
东南向
n
0.1
东北向
n
0.4
17
冷风侵入外门附加率
N
65n%
18
低温地板采暖热负荷修正系数
0.95
19
非保温地面传热系数
20
第一地带
K
W/（m2•℃）
0.47
第二地带
K
W/（m2•℃）
0.23
第三地带
K
W/（m2•℃）
0.12
第四地带
K
W/（m2•℃）
0.07
3.2.1.2采用保温层的地面传热系数的计算
采用40mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板作为保温绝热层，其导热系数为λ=0.05W/m•K
重新计算4个地带的传热系数：
m2•℃/W
W/（m2•℃）
m2•℃/W
W/（m2•℃）
m2•℃/W
W/（m2•℃）
m2•℃/W
W/（m2•℃）
3.2.2热负荷计算
办公楼热负荷计算表见附表一
办公楼总负荷为：
Ｑ=62858W
3.3车间采暖热负荷计算
3.3.1热负荷计算原始参数
3.3.1.1车间室外气象参数，室内热负荷计算参数
车间供暖设计热负荷计算参数表（表3—2）
序号
参数名称
符号
单位
数值
1
冬季采暖室外计算温度
tw′
℃
－9
2
冬季采暖室内计算温度
tn
℃
18
3
外墙参数（1.2米370mm厚砖墙）
外墙传热系数
K
W/（m2•℃）
1.57
外墙导热热阻
R
m2•℃/W
0.64
4
采钢板参数
采钢板传热系数
K
W/（m2•℃）
0.33
5
单层塑钢外窗传热系数
K
W/（m2•℃）
4.38
6
铁外门传热系数
K
W/（m2•℃）
6.4
7
顶棚（采光板）传热系数
K
W/（m2•℃）
5.5
8
温差修正系数α的选取
外墙、屋顶、地面以及与室外相同的楼板等
α
1.0
9
朝向修正系数的选取
西南向
xoh
－10
西北向
xoh
10
东南向
xoh
－10
东北向
xoh
10
10
风向修正系数
xf
0
11
高度修正系数
xg
每高1m加2%
12
天津冬季室外风速
v
m/s
3.1
13
每米门、窗缝隙渗入室内的空气量
L
m3/h•m
1
14
冷空气的定压比热
cp
kj/kg•℃
1
16
供暖室外计算温度下的空气密度
ρw
kg/m3
1.34
17
渗透空气量的朝向修正系数
西南向
n
0.2
西北向
n
1
东南向
n
0.1
东北向
n
0.4
18
冷风侵入外门附加率
N
65n%
19
低温地板采暖热负荷修正系数
0.95
20
非保温地面传热系数
第一地带
K
W/（m2•℃）
0.47
第二地带
K
W/（m2•℃）
0.23
第三地带
K
W/（m2•℃）
0.12
第四地带
K
W/（m2•℃）
0.07
3.3.1.2车间外围护结构的传热系数计算
车间围护结构采用了上海恒信彩钢板组合房屋有限公司生产的EPS轻质彩钢夹芯板，EPS轻质隔热彩钢夹芯板，以其外形美观、色泽鲜艳、结构新颖、安装快捷、应用广泛的特殊优点，令人瞩目，成为当代国内推行的新型复合材料。
该彩钢夹芯板外层是高强度的彩色钢板，内层是轻质隔热材料聚苯乙烯泡沫塑料，通过自动复合机，用高强度粘合剂将两者粘合而成。
具有重量轻、机械强度高、隔热、隔音、耐腐蚀、耐水蒸汽渗透及气候性等优良性能，目前已被广泛用于净化车间、工业厂房、办公楼、体育馆、别墅等建筑。
EPS轻质彩钢夹芯板性能参数：
板厚（mm）5075100150200250
板重（kg/m2）10.0010.4510.9011.8012.7013.60
传热系数（Kcal/m2h℃）0.570.380.2850.190.1430.114
本车间采用板厚为100㎜的彩钢板，其传热系数K为0.285Kcal/（㎡•h•℃,）经换算得K=0.285×1.16=0.33W/（m2•℃）
3.3.2热负荷计算
车间的采暖热负荷计算表见附表二。
车间总负荷为：
Ｑ=78155W
采用散热器供暖的负荷为：
Ｑ=23447W
采用暖风机供暖的负荷为：
Ｑ=54708W
3.4宿舍楼采暖热负荷计算
3.4.1热负荷计算原始参数
宿舍楼供暖设计热负荷计算参数表（表3—3）
序号
参数名称
符号
单位
数值
1
冬季采暖室外计算温度
tw′
℃
－9
2
冬季采暖室内计算温度
宿舍
tn
℃
18
淋浴室
tn
℃
25
楼道及楼梯间
tn
℃
16
3
外墙参数（内外刷粉钢筋混凝土外墙、370mm厚、25号外墙、Ⅳ型）
外墙传热系数
K
W/（m2•℃）
1.57
外墙导热热阻
R
m2•℃/W
0.64
4
单层塑钢外窗传热系数
K
W/（m2•℃）
4.38
5
单层塑钢外门传热系数
K
W/（m2•℃）
4.38
6
顶棚（聚苯板等）传热系数
K
W/（m2•℃）
2.61
7
温差修正系数α的选取
外墙、屋顶、地面以及与室外相同的楼板等
α
1.0
8
朝向修正系数的选取
西南向
xoh
－10
西北向
x
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