和泓四季节项目住宅楼采暖设计毕业设计.docx
《和泓四季节项目住宅楼采暖设计毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《和泓四季节项目住宅楼采暖设计毕业设计.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
和泓四季节项目住宅楼采暖设计毕业设计
学士学位毕业论文（设计）
北京市和泓四季项目
7#住宅楼采暖设计
摘要
毕业设计题目为北京市和泓四季项目7#住宅采暖设计，建筑面积24308㎡，建设地点在北京市西四环和泓四季住宅楼工程。
采用下供下回双管式热水采暖系统，连续供热，热源来自小区锅炉房；供水温度80℃，回水温度60℃。
采暖热负荷为957.73KW，采暖热指标为39.4W/㎡。
本设计的主要设计范围包括主要负责建筑物室内采暖系统的设计，布置管道和散热设备、选择计算散热设备，管道的水力计算及附属设备的选择。
画出分集水器大样图。
严格按有关设计规范或规程进行采暖系统设计，并且考虑了建筑节能、环保等要求。
关键词：
采暖系统设计，热负荷，水力计算
Abstract
ThegraduationdesigntopicfortheBeijingandHongfourseasonsproject7#residentialheatingdesign,constructionareaof24308㎡,constructionsiteinChangchun.Itisthenexttimeunderthedoublepipetypehotwaterheatingsystem,theheatingloadis957.73KW,heatingindexis39.4W/㎡.
Curriculumdesignofthedesignincludeheatingdesignheatloadcalculation,layoutofpipelineandcoolingequipment,selectionandcalculationofcoolingequipment,pipelinehydrauliccalculationandequipmentselection.Instrictaccordancewiththerelevantdesignspecificationsforheatingsystemdesign,whichtakesaccountofthebuildingenergysaving,environmentalprotectionandotherrequirements.
Keywords:
Designoftheheatingsystem,heatload,hydrauliccalculation
1设计题目
北京市和泓四季项目7#住宅楼采暖设计
2原始资料
1.建筑物修建地点：
北京市西四环。
2.土建资料：
建筑物的平、立面图（见蓝图）
3.其他资料：
热源：
独立锅炉房；
供水温度80℃，回水温度60℃
建筑物周围环境：
室内、无遮挡。
3设计依据
本科毕业设计任务书
3.2主要参考资料
1．陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第一版.北京：
中国建筑工业出版社.2002.
2．贺平，孙刚.供热工程[M].第三版.北京：
中国建筑工业出版社.2002.
3．杨世铭，陶文铨.传热学[M].第四版.北京：
高等教育出版社.2006.
4．民用建筑节能设计标准[M].北京：
中国建筑工业出版社.1996.
5．李德英，许文发.供热工程..北京：
中国建筑工业出版社.2004
6．马最良，邹平华.暖通空调.第二版.北京：
中国建筑工业出版社.2002.
3.3设计范围
1.计算供暖设计热负荷
2.布置管道和散热设备、选择计算散热设备
3.管道的水力计算及附属设备的选择
4设计基本参数
1.地理位置：
北纬：
39°54′东经：
116°23′
气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短暂。
年平均气温10-12℃。
2.大气压力：
10.31（米水柱）
3.室外气象参数：
供暖室外计算温度为：
-9℃
供暖室内计算温度为：
18℃
冬季室外平均风速：
V=3.1m/s
冬季主导风向：
SW
冬季主导风向频率：
23%
5相关土建资料选取
5.1屋顶的基本结构
1.预制细石混凝土板25mm，表面喷白色水泥浆；
2.卷材防水层；
3.水泥砂浆找平层20mm；
4.保温层，沥青膨胀珍珠岩125mm；
5.隔气层；
6.现浇钢筋混凝土板120mm；
7.内粉刷。
8.传热系数K=0.55W/（㎡.℃）
5.2保温外墙的基本结构
1.外粉刷加浅色喷浆；
2.砖墙240；
3.保温层；
4.木丝板；
5.钢板网抹灰加油漆
6.Ｋ＝1.27w/（m².°c）。
5.3外门窗的选择
门连窗的传热系数K=1.42w/（m².°c）
门的传热系数K=1.42w/（m².°c）
窗的传热系数K=2.6w/（m².°c）
6热负荷的计算
供暖热负荷主要包括：
围护结构耗热量、冷风渗透耗热量。
6.1维护结构的耗热量
围护结构基本耗热量，可按下列公式计算：
Q=
（6-1）
式中：
Q—围护结构的热负荷，W；
—部分围护结构的传热系数，W/m2·K；
—部分围护结构的面积，㎡；
—冬季室内计算温度，℃；
—冬季供暖室外计算温度，℃；
a—围护结构的温差修正系数。
6.2维护结构最小传热热阻的校核计算
校核围护结构的传热阻是否满足最小传热阻的要求
最小传热阻
（6-2）
——最小总热阻，m2.0K/W；
——冬季室内计算温度，
；
——冬季室外计算温度，
；
——温差修正系数；
——围护结构内表面换热热阻，㎡·K/W；
=1×（18+9）×0.11/（6×8.7）
=0.06
外墙实际传热阻为:
R0=1/K=1/1.58=0.63㎡·K/W
所以满足要求。
6.3围护结构的附加耗热量
6.3.1朝向修正耗热量
由规范可知朝向修正的具体数值：
北、东北、西北：
0～10%
东、西：
-5%（取-5%），
东南、西南：
-10%～-15%
南：
-15%～-30%
此建筑为朝南的生产厂房所以取：
-20%
朝向修正统计表表6-1
朝向
东
南
西
北
修正值
-5
-15
-5
0
6.3.2风力附加耗热量
因为在《规范》中明确规定：
只是在不避风的高地、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，才考虑垂直围护结构附加5%-10%。
而长春处在内陆，所以不必考虑风力附加。
6.3.3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（楼梯间）的高度附加率，当房间的高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应该大于15%。
因为本设计房间都不超过4m，所以不考虑高度附加。
6.4门窗缝隙渗入冷空气的耗热量
在风力和热压造成的室外压差作用下，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。
6.5建筑物采暖热指标的计算
建筑物采暖热指标常用的有体积热指标及面积热指标。
体积热指标用下式计算：
（6-4）
式中：
——采暖体积热指标，
；
——建筑物外围体积，
。
面积热指标按下式计算：
式中：
——供热设计热负荷；
——供暖热指标
；
——房间建筑面积
。
本设计是九层住宅楼，总建筑面积为：
24308m2,总层高35.1m。
总设计热负荷为：
957735W
计算面积热指标：
q.v=40
符合要求。
6.6热负荷计算实例
具体步骤和算法如下：
以1-101卧室为例：
具体步骤和算法如下：
1）西外墙的耗热量：
3×2.7×1.27×27×1=278W
因为朝向修正是-5%，所以修正后的东墙的耗热量是
Q=0.95
113.74=264W
2）北外墙的耗热量
Q=
=2.7×3.2×1.27
27
1=296W
朝向修正是0，风力附加为0，高度附加,0，所以修正后的耗热量是：
Q=296W
3）北外窗的耗热量
Q=
=1.5×1.5
2.6
27
1=158W
因为朝向修正是0，风力附加为0，高度附加0，所以修正后的耗热量是：
Q=158W
4）地面的耗热量
地带1：
Q=
=（2×3+2×1）×0.47×27×1=102W
地带2：
Q=
=1.8×0.8×0.23×27×1
=19W
因为地面的修正系数均为1，所以它的值是
102+19=121W
围护结构的耗热量为：
296+158+264+121=829W
5）冷风渗透热负荷为：
Q=0.278VρwCp（tn-tw）
=0.278×1×3×3×2.7×1.2×1×（18+9）
=226W
总负荷为829+226=1055W
7采暖热媒和采暖系统的选择
7.1采暖热媒的选择
本设计采用80/60℃的低温热水热媒采暖。
7.2采暖系统的确定
可供选择的系统形式：
按系统循环动力的不同，可分为重力循环系统和机械循环系统。
（1）靠水的密度差进行循环的系统，称重力循环系统。
供暖系统型式表表7-1
序号
形式名称
适用范围
特点
1
单管上供下回式
作用半径不超过50m的多层建筑
升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗电能
水力稳定性好
可缩小锅炉中心与散热器中心距离
2
双管上供下回式
作用半径不超过50m的三层（≯10m）以下建筑
升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗电能
易产生垂直失调
室温可调节
3
单户式
单户单层建筑
一般锅炉与散热器在同一平面，故散热器安装至少提高到300~400mm高度
尽量缩小配管长度减少阻力
（2）靠机械（水泵）力进行循环的系统，称机械循环系统。
机械循环热水供暖系统常用的几种型式：
供暖系统型式表表7-2
序号
型式名称
适用范围
特点
1
双管上供下回式
室温有调节要求的四层
以下建筑
常用的双管系统做法
排气方便
室温可调节
易产生垂直失调
2
双管下供下回式
室温有调节要求且顶层不能敷设干管时的四层以下建筑
缓和了上供下回式系统的垂直失调象
安装供回水干管需设置地沟
室内无供水干管，顶层房间美观
排气不便
3
双管中供式
顶层供水干管无法敷设或边施工边使用的建筑
可解决一般供水干管挡窗问题
解决垂直失调比上供下回有利
3、对楼层扩建有利，排气不利
4
双管下供上回式
热媒为高温水，室温有调节要求的四层以下建筑
解决垂直失调有利
排气方便，能适应高温水热媒，可降低散热器表面温度
3、降低散热器传热系数，浪费散热器
5
垂直单管顺流式
一般多层建筑
常用的一般单管系统做法
2、水力稳定性好，排气方便，安装构造简单
6
垂直单管双线式
顶层无法敷设供水干管的多层建筑
当热媒为高温水时可降低散热器表面温度
2、排气阀的安装必须正确
7
垂直单管下供上回式
热媒为高温水的多层建筑
降低散热器的表面温度
2、降低散热器传热量、浪费散热器
8
垂直单管上供中回式
不易设置地沟的多层建筑
节约地沟造价，系统泄水不方便
2、影响室内底层房屋美观，排气不便
9
垂直单管三通阀跨越式
多层建筑和高层建筑
1、可解决建筑层数过多垂直失调的问题
10
单双管式
八层建筑以上
避免垂直失调现象产生
可解决散热器立管管径过大的问题
克服单管系统不能调节的问题
11
水平单管串联式
单层建筑或不能敷设立管的多层建筑
常用的水平串联系统，经济、美观、安装简便
散热器接口处易漏水，排气不便
12
水平单管跨越式
单层建筑串联散热器组数过多时
入口设换热装置造价高
13
分层式
高温水热源
1、入口设换热装置造价高
14
双水箱分层式
低温水热源
管理较复杂
采用开式水箱，空气进入系统，易腐蚀管道
注：
1.无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便压力平衡。
2.水平供水干管敷设坡度不应小于0.003。
坡度应与水流方向相反，以
利排气。
回水干管的坡度不应小于0.003，坡度应与水流方向相同。
考虑到本工程的实际规模和施工的方便性，本设计采用上供下回
式、重力循环双管异程式供暖系统。
8散热器的选择与计算
本工程选用铸铁GCR4-DN25型翅片管型散热器600×120。
结合室内负荷，散热片主要参数如下，散热面积0.24㎡，水容量1L/片，重量2.2Kg/片，工作压力0.8MPa。
多数散热器安装在窗台下。
8.1散热器的计算
本设计采用铸铁柱式散热器600×120。
（1）散热器散热面积的计算
散热面积的计算可按《供热手册》的计算公式进行计算。
散热器内热媒平均温度t的确定。
本设计在计算时，不考虑管道散热引起的温降。
对于双管热水供暖系统，为系统计算供、回水温度之和的一半，而且对所有散热器都相同。
（2）散热器片数的计算
散热器片数的计算可按下列步骤进行：
利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积（由于每组片未定，故先按1计算）；
1）得出所需散热器总片数；
2）确定房间内散热器的组数m；
3）将总片数n分成m组，得出每组片数；
4）对每组片数进行片数修正，即得到修正后的每组散热器片数，可根据下述原则进行取舍；
5）对长翼型散热器，散热面积的减少不得超过0.1m2；
6）对圆翼型散热器散热面积的减少不得超过计算面积的10﹪；
（3）散热器数量的计算
确定了供暖设计热负荷、供暖系统的形式和散热器的类型后，就可进行散热器的计算，确定供暖房间所需散热器的面积和片数。
8.2散热器的散热
供暖房间的散热器向房间供应热量以补偿房间的热损失，根据热
平衡原理，散热器的散热量应等于房间的供暖设计热负荷。
散热器散热面积的计算公式为：
（8-1）
式中：
——散热器的散热面积（m²）；
——散热器的散热量（W）；
——散热器的传热系数[W/（m²·℃）]；
——散热器内热媒平均温度（℃）；
——供暖室内计算温度（℃）；
——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；
片数修正系统的范围乘以
对应的值，其范围如下：
片数修正系数表8-1
每组片数
<6
6~10
10~20
>20
0.95
1
1.05
1.1
另外，还规定了每组散热器片数的最大值，对此系统的长翼型散热器每组片数不超过20片。
（1）散热器的传热系数K
散热器的传热系数
表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内空气温度tn的差为1℃时，每平方米散热面积单位时间放出的热量，单位为W/（m²·℃）。
选用散热器时希望散热器的传热系数越大越好。
（2）通过实验方法可得到散热器传热系数公式为
（8-2）
式中：
—在实验条件下，散热器的传热系数，
；
—由实验确定的系数，取决于散热器的类型和安装方式；
从上式可以看出散热器内热媒平均温度与室内空气温差条tn越大，散热器的传热系数K值就越大，传热量就越多。
8.3散热器内热媒平均温度
散热器的平均温度随着供暖热媒的参数和供暖系统形式而定。
它是进水温度与出水温度的平均值。
即符合以下计算式：
（8-3）
式中：
—散热器的平均温度，℃；
—散热器的进水温度，℃；
—散热器的出水温度，℃。
传热系数的计算公式可按：
K=2.489△t^0.3069W/m2•K（8-4）
K=2.237×64.5^0.302=7.09
下面以1-101卧室为例来计算所需的散热器片数：
F=（13005×1×1×1）÷（2.489△t^1.3069）=2.70㎡
散热器片数为：
N=2.70/0.24=11.82片
因此实际的散热器片数为：
N=11.82×1.00=11.82
取12
所以实际散热器片数为12片。
8.4散热器的布置
布置散热器应注意以下规定
l、散热器宜安装在外墙窗台下，这样能迅速加热室外渗入的冷空气，阻挡沿外墙下降的冷气流，改善外窗对人体冷辐射的影响，使室温均匀。
当安装或布置管道有困难时，也可靠内墙安装。
如设在窗台下时，医院、托幼、学校、老弱病残者住宅中，散热器的长度不应小于窗宽度的75％；商店橱窗下的散热器应按窗的全长布置，内部装修要求较高的民用建筑可暗装。
2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。
在陋习建或其它有冻结危险的场合，应由单独的立、支管供热，且不得装设调解阀。
3、散热器在布置时，不能与室内卫生设备、工艺设备、电气设备冲突。
暖气壁龛应比散热器的实际宽度多300～400毫米。
台下的高度应能满足散热器的安装要求，非置地式散热器顶部离窗台板下面高度应≥50毫米，底部距地面不小于60mm，通常为150mm毫米，背部与墙面净距不小于25mm。
4、在垂直单管或双管供暖系统中，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，可同临室串联连接。
5、公共建筑楼梯间的散热器，宜分配在底层或按一定比例分配在下部各层，住宅楼梯间一般可不设置散热器。
把散热器布置在楼梯间的底层，可以利用热压作用，使加热了的空气自行上到楼梯间的上部补偿其耗热量。
6、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。
住宅建筑分户计量的散热器选用与布置还应注意：
（1）安装热量表和恒温阀的热水采暖系统宜选用铜铝或钢铝复合型、铝制或钢制内防腐型、钢管型等非铸铁类散热器，必须采用铸铁散热器时，应选用内腔无黏砂型铸铁散热器；
（2）采用热分配表计量时，所选用的散热器应具备安装热表的条件；
（3）采用分户热源或供暖热媒水水质有保证时，可选用铝制或钢制管形、板式等各种散热器；
（4）散热器的布置应确保室内温度分布均匀，并应可能缩短户内管道的产度；
（5）散热器罩会影响散热器的散热量和恒温阀及配表的工作，安装在装饰罩内的恒温阀必须采用外置传感器，传感器应设在能正确反映房间温度的位置。
9水力计算
9.1水力计算的基本原理
设计热水供暖系统，是使系统中各管段的水流量符合水流量的要求，以保证流进各个散热器的水流量符合要求，就要进行管路的水力计算。
当流体沿管路流动时，由于流体分子间及与其管壁间的摩擦，就要损失能量，这部分能量损失叫做沿程阻力损失；当流体流过管段的局部构件时，由于其流动方向或是速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量，这部分能量损失叫做局部阻力损失。
它的总损失的表达式如下：
（9-1）
式中：
—计算管段的压力损失，Pa；
—计算管段的沿程损失,Pa；
—计算管段的局部损失，Pa；
—每米管长的沿程损失，Pa/m；
—管段的长度,m。
9.2水力计算的方法
热水供暖系统的水力计算，可分为等温降法和变温降法。
等温降法的计算特点是预先规定每根立管的水温降，系统中各立管的供、回水温度都取相同的数值，在这个前提下来计算流量。
这种方法的任务的两种方法通常是：
一种是已知各管段的流量，给定最不利环路各管段的管径；另一种是根据给定的压力损失，选择流过给定流量所需要的管径。
因为所给的系统是供回水的温差是25℃，所以选用的水力计算的方法是等温降法。
9.3水力计算的步骤
系统选用的是机械循环异程式供暖，它的具体步骤是：
1.选择最不利环路（一般是最远的环路）计算它所经过的供水干管、最远的立管和回水干管的压力损失，然后求和（选择的一般是最长的供水干管和最短的供水干管所经过的环路），使不平衡率在-15%和15%之间。
2.对于中间的环路则是计算出各个管段的资用压降和各个管段的压力损失，算出它们的比值，使它们的值在-15%和15%之间。
3.在调节好各个管段的压降后（即做好第2步后），计算供回水之间的资用压降，一般应该在计算出数值后再乘以110%的富裕值，用来平衡设计中未考虑到的因素的影响。
在水力计算中，个别管段的管径即使调到最小（即DN20）也不能满足要求，那只能借助阀来平衡压差。
在计算过程中，为使并联环路的压力平衡，往往需要提高个别管段的流速，此时应控制使之不超过允许流速。
因为当流速过高时会在管道的三通或四通处产生喷射作用而破坏水的正常流动，产生噪声。
计算出各个管段的流量后，根据有关规定（水管离围护结构的距离）确定各个管段的长度，计算出各个管段的沿程阻力损失；另外，计算出各个管段的局部阻力损失。
系统选用的是机械循环单管顺流异程式供暖，它的具体步骤是：
1.确定各管段流量G；
2.最远立管的环路的水力计算
最远立管的环路包括1～19管段，总压力损失为：
Pa
3.确定各管段的直径。
据各计算的比摩阻和各管段流量查水利计算表确定各管段管径，确定实际比摩阻和实际流速。
4.计算各管段压力损失，计算各管段的沿程压力损失和局部压力损失。
计算结果见附表。
5.确定系统所需的循环作用压力△P，如果室内循环系统入口处作用压力过大，可用调节阀消除剩余压力。
9.4管道的布置
1.干管的布置
供回水干管设置在管道井中，每个用户都从干管上接出一个支管，而形成各自的独立环路以便于分户计量。
2.支管的布置
本设计入户的支管均设置在户内垫层内，垫层的厚度不应小于50mm,本系统散热器支管的布置形式有供、回水支管同侧连接和供、回水支管异侧连接两种形式，且支管均保证为0.01的坡度，以便于排出散热器内积存的空气，便于散热。
3.管道支架的安装
管道支架的安装，应符合下列的规定：
①位置应准确，埋设应平整牢固；
②与管道接触应紧密，固定应牢靠，对活动支架应采用U形卡环。
支架的数量和位置可根据设计要求确定，若设计上无具体要求时，可按下表的规定执行：
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
不保温管
2.5
3
3.5
4
4.5
5
6
6
6.5
7
8
9.5
11
支架间距的选择表9-1
9.5水力计算实例
选用最不利环路为例子计算：
1.选用最不利环路为例子计算。
见水力计算简图，图中小圆圈内的数字表示管段号，圆圈旁的数字：
上行表示管段热负荷（W）,下行表示管段的长度。
散热器内的数字表示其热负荷（W），大圆圈内的数字表示立管编号。
根据公式计算出流量：
（9-4）
式中：
—管段的水流量，kg/h
升级会员 