长春市某大厦高层建筑采暖给排水设计毕业说明书.docx

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长春市某大厦高层建筑采暖给排水设计毕业说明书

摘要

本设计为长春市永辉大厦高层建筑采暖、给排水设计。

该建筑为综合性的建筑，包括地下一层及地上十五层。

地下室层高4.2米，有车库、储水池、员工宿舍等，地上一层和二层建筑物，层高5.1米，都是综合市场。

三层，层高4.8米，是人材市场。

四层，层高4.8米，有餐饮中心、办公室、厨房等。

五层为设备层，层高2.2米，六层到十五层，层高3.6米，都是客房。

该建筑总热负荷为655.27Kw，总建筑面积为2.11万平方米，总的热指标为31.01W/m2。

对该建筑物的采暖进行分区采暖，并且由建筑物内房间功能的不同，采取不同的系统。

一层至四层为低区，采用下供下回式，水平串联。

五层至十层为中区，六层至十五层为高区，都采用垂直单管式。

对于垂直单管，上面几层采用单管跨越式，下面几层采用单管顺流式，这样能适当的减轻供暖系统中出现的上热下冷的现象。

该建筑换热站放在地下室，换热站总的流量为28176.6Kg/h,分别对三个区进行采暖供水，每个区都用两台换热器，三台循环水泵和两台补给水泵。

做中高区的给排水设计，给水分为一个区，给水进行下分式，对于底层的排水单独排出，给水管材使用PPR塑料管，排水管材使用UPVC塑料管。

在设计过程中，参考了大量的图集、规范，进行了合理的设计。

关键词：

采暖；换热站;给排水;设计

Abstract

Thisdesignishigh-riseheatingandwatersupplyanddrainagedesignforYonghuimansionofChangchun.Thisbuildingisintegrated,includingonefloorundergroundandfifteenfloorsonovergroundpart.Thebasementis4.2mhigh,withgarages,reservoirs,andemployeedormitoriesandsoon;thefirstandsecondfloorsongroundareaggregatemarkets,whichare5.1mhigh.Withtheheightof4.8m,thethirdflooristhepersonnelmarket.Theforthfloor,withtheheightof4.8m,issetwithrepastcenter,offices,kitchensandsoon.Thefifthfloorismechanicalfloor,whichis2.2mtall.Fromthesixthtothefifteenthfloor,thereareguestrooms.Thegrossheatloadofthisbuildingis655.27Kw,andthegrossbuildingareais21100ｍ².theheatingsteadis31.01W/m2.

Accordingtothedifferentfunctionsoftherooms,thatinsidethebuilding,theheatingforthisbuildingwillbedividedintodifferentpartsandadoptdifferentsystem.Fromthefirsttoforthflooristhelowerpart,usingthehorizontalcascadesystemwithuppersupplyandlowerreturn.Themiddlepart---fromthefifthtotenthfloorandthehighpart---fromsixthtofifteenthfloor,adoptverticalmonotubesystem.Fortheverticalmonotube,theupperfloorsemploysinglepipeleap-forwardtype,butthelowerfloorsadoptsinglepipedownstreamvalvestype,thuscouldalleviateproperlythephenomenonofupside-hotandunderside-coldthatappearedintheheatingsystem.

Theheat-exchangestationofthisbuildingsetsinthebasement,withthegrossflowof28176.6Kg/h,conductstheheatingandwatersupplyforthethreepartsseparately.Everyparthastwoheat-exchangestations,threecirculatingwaterpumpsandtwomake-uppumps.

Forthewatersupplyanddrainagedesignofmiddleandhighparts,watersupplyisdividedintoonepartandemploysundersidesupplytype.Fortheseparatedischargingofwaterinunderstratum,watersupplyusePPRplasticpipes,waterdrainagepipesuseUPVCplasticpipes.

Duringthecourseofthedesign,throughreadinglotsofcollectivedrawing,specifications,Idoreasonabledesignwithmightandmain.

Keywords:

heating,heat-exchangestation,watersupplyanddrainage,design

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第1章设计任务

1.1设计题目

长春市永辉大厦高层建筑采暖、给排水设计。

1.2原始资料

1.2.1土建资料

1）永辉大厦为综合性的建筑，建筑物的功能有地下室、人材市场、综合市场、餐厅、客房等，总建筑面积为2.11万m2。

2）共有15层，楼高58m。

3）层高：

地下室为4.2m，一、二层为5.1m，三、四层为4.8m，五层为2.2m,

六层至十五层高为3.6m

1.2.2围护结构的选择

（1）.外墙的选用：

由手册选择：

1．水泥砂浆抹灰、喷浆2.砖墙

3.保温层采用聚苯板4.内粉刷加油漆

1）厚度：

=370mm普通砖外墙

2）传热热阻R=1.07（m²•℃／W）

3）传热系数K=0.80[W/（㎡•℃）]

4）冬季tw类型：

Ⅰ型

（2）.屋顶的选用：

1.25mm厚预制细石混凝土板表面喷白色水泥浆

2.卷材防水层

3.保温层采用沥青膨胀珍珠岩，厚度L=75mm

4.水泥沙浆找平层

5.预制钢筋混凝土空心板

6.内刷粉

7.壁厚

=180mm，导热热阻R=1.47（m²•℃／W）,传热系数K=0.60[W/（㎡•℃）]，类型：

Ⅰ型。

（3）.楼板的选用：

楼板材质为钢筋混凝土密度为ρ。

=2500㎏/m3,导热系数为λ=1.74W/（㎡℃）,厚度为150mm,内墙传热系数αn=8.7W/（㎡℃）。

（4）．门的选用：

选用双层金属框门.K=3.26W/（㎡•℃）

（5）.窗的选用：

查手册选得：

选用单层塑钢窗.K=2.5W/（㎡•℃）

1.2.3气象资料

根据手册查得长春地区有关气象参数：

1）地区：

长春市

2）采暖室外计算（干球）温度：

tw´=-23℃

3）冬季室外平均风速V=4.2m/s。

4）最大冻土深度为1.69m。

1.2.4动力资料

.1）热源条件：

集中供热,一次网供回水温度120℃／80℃，建筑设计热煤参数80℃／60℃。

2）水泵系统：

生活给水泵设在地下室，生活水泵房，采用变频泵。

第2章采暖方案的确定及热负荷的计算

2.1设计原理及方案的确定

在工程设计中，围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、室外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。

但实际上是不稳定传热。

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按基本满足要求。

室外热量通过地下土壤传至室外空气的过程与平壁的传热完全不一样,故地下室侧墙传热采用地带法.

根据原始资料，永辉大厦共有地上15层和地下一层，分为三个区，中高区都做垂直单管顺流式和跨越式相结合的系统型式—上面几层采用跨越式，下面几层采用顺流式。

垂直单管的优点：

系统型式简单、施工方便，造价低，可适当地减轻供暖系统中经常会出现的上热下冷的现象。

单管跨越系统，立管的一部分水量流进散热器，另一部分立管水量通过跨越管与散热器流出的回水混合，在流入下层散热器。

与顺流式相比，由于只有部分立管水量流入散热器，在相同的散热量下，散热量的出水温度降低，散热器中热媒和室内空气的平均温差△t减小，因而所需的散热器面积比顺流式系统大一些。

低区采用下供下回式系统，水平串联式。

具有以下优点：

（1）系统的总造价，一般要比垂直式系统低；

（2）管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便；

（3）有可能利用最高层的辅助空间（如楼梯间、厕所等），架设膨胀水箱，不必在顶棚上专设安装膨胀水箱的房间。

2.2热负荷计算

2.2.1维护结构的基本耗热量

围护结构的基本耗热量按稳态传热计算，由手册查的：

公式

（2-1）式中Q-维护结构基本耗热量,（W）；

K-维护结构的传热系数，[W/（㎡•℃）]；

tn-冬季室内设计温度，（℃）；

a-温差修正系数；查手册a取1；

tw–采暖室外计算温度。

1.tn的确定：

卫生间：

15℃地下室：

10℃

消防控制室：

18℃卧室：

18℃

值班室：

18℃楼梯间：

16℃

起居厅：

18℃浴室：

25℃

厨房：

16℃储藏间：

10℃

2.tw的确定：

根据我国现行的规范采用历年平均不保证5天的日平均温度，长春市冬季室外采暧温度：

tw=-23℃。

3.地带K值的确定：

由暖通空调·动力技术措施查得：

地带K值的划分，直接铺设在土壤上、地面各构造层材料的导热系数

W/（m•℃）的非保温地面，应平行于外墙、从外向内、每2m宽划分地带，并分别取传热系数为：

第一地带:

K0=0.47W/（㎡•℃）

第二地带:

K0=0.23W/（㎡•℃）

第三地带:

K0=0.12W/（㎡•℃）

第四地带:

K0=0.07W/（㎡•℃）

2.2.2围护结构的附加耗热量

维护结构的实际耗热量会受到气象条件及建筑物情况等各种因素影响而有所增减,所以需要对其进行修正,这些修正量称为围护结构附加量.附加量有朝向修正、风力附加、外门开启附加和高度附加等。

1.朝向修正耗热量：

根据供热通风手册查得：

朝向修正率：

北、东北、西北，取0～10%；

东、西，取-5%；

东南、西南，取-10%～-15%；

南，取-15%～-30%。

当建筑物受到遮挡时，还应根据遮挡情况选取朝向修正率。

当窗墙面积比大于1：

1时，为了与一般房间有同等的保证率，宜在窗的基本耗热量中附加10%。

2.风力附加耗热量：

本工程不考虑风力附加耗热量，风力附加在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数aw对应的风速约为4m/s因此，在一般情况下，不必考虑风力附加。

3.外门开启附加：

根据手册查得，为加热开启外门时侵入的冷空气，对于短时间开启无热风幕的外门，外门的布置情况：

一道门：

附加率：

65n%

两道门：

附加率：

80n%

三道门：

附加率：

60n%，n-建筑物的楼层数。

4.高度附加耗热量：

根据手册查得，由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。

因此规定：

当房间净高超过4m时，每增加1m，附加率为2%，但最大附加率不超过15%。

应注意高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量（进行风力、朝向、外门修正之后的耗热量）的总和上。

2.2.3冷风渗透耗热量

由于缝隙宽度不一，风向、风速和频率不一，因此由门窗缝隙渗入的冷空气量很难准确计算。

规范规定，对于六层以上的民用建筑以及生产辅助建筑物按下式计算门窗缝隙渗入冷空气的耗热量

公式

（2-2）

式中

Q—冷风渗透耗热量（W）;

L—渗透冷空气量（m3/h）；

tn—采暖室内设计温度（℃）；

tw—采暖室外计算温度（℃）；

wn—采暖室外计算温度下的空气密度（Kg/m3）。

对于多层和高层建筑渗透冷空气量按下式计算：

公式

（m3/h）（2-3）

式中L0—在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正和内部

隔断情况时，每米门窗缝隙的理论渗透冷空气量[m3/（m·h）]；

L0=a1×（

）b,其中：

a1—外门窗缝隙渗风系数（m3/（m·h·Pab））.当无实测数据时，可根据建筑外窗空气渗透性能分级的相关标准，查表选择a1=0.5。

v0—基准高度冬季室外最多风向的平均风速（m/s），按规范《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003的内容查得，v0=5.1m/s。

冷风渗透压差综合修正系数，由：

公式m=cr△cf（

+C）ch（2-4）

式中cr—热压系数，当无法精确计算时，按开敞空间取1.0。

△cf—风压差系数，当无实测数据时，可取△cf=0.7。

n—单纯风压作用下，渗透冷空气量的朝向修正系数；

C—作用于门窗上的有效热压差与有效风压差之比，按式（2-5）确定；

ch—高度修正系数，按下式计算：

ch=0.3h0.4（2-5）

式中h—计算门窗的中心线标高（m）。

有效热压差与有效风压差之比，按下式计算：

公式

（2-6）

式中hz—单纯热压作用下，建筑物中和面的标高（m），可取建筑物总高度的1/2；

tn‘—建筑物内形成热压作用的竖井计算温度（℃）。

2.2.4地下室热负荷地带计算法

1.第一地带：

Q=385.18×0.47×[10-（-23）]×1=5974.1W

2.第二地带：

Q=385.18×0.23×[10-（-23）]×1=2923.5W

3.第三地带：

Q=388.99×0.12×[10-（-23）]×1=1540.4W

4.第四地带：

Q=166.92×0.07×[10-（-23）]×1=385.6W

地下室总热负荷Q=5974.1+2923.5+1540.4+385.6=10823.6W

以101房间第二个北外窗为例，进行热负荷的计算，方法如下：

由计算可得：

北外窗面积F=4.41m2，取传热系数K=2.5W/m2·℃。

由建筑物功能，室内计算温度tn=16℃，室外计算温度t’w=-23℃。

室内外计算温差△t=tn–t‘w=16-（-23）=39℃。

查表取温差修正系数a=1，由公式（2-1）得：

基本耗热量Q1.j=4.41×2.5×39×1

=430W

取朝向修正xch=8%，风向修正xf=0,所以，修正后的耗热量：

Q=Q1.j（1+xch+xf）

=430×（1+8%+0）

=464.4W

一层层高为5.1m，高度修正xg=2.2%，所以，围护结构的耗热量：

Q‘1=464.4（1+2.2%）=474.6W

计算冷风渗透耗热量：

由公式（2-2）得：

Q‘2=0.28×

×L（tn–tw）

=

5

=0.5×

=27.52×13.14×0.35

=126.56W

对于冷风侵入耗热量不考虑。

Q‘3=0。

所以，房间总的耗热量：

Q总=Q‘1+Q’2+Q‘3

=474.6+126.56+0

=601.2W

以上为房间耗热量计算过程，其它房间的耗热量计算结果在附录表中列出。

第3章散热器的计算

3.1散热器的选择

查手册并比较各类散热器：

选择铸铁散热器，它的优点是：

1.结构简单，防腐性好。

2.使用寿命长以及热稳定性好的优点。

3.柱型散热器有带脚和不带脚的两种片型，便于落地或挂墙安装。

4.外形美观，易清除积灰，容易组成所需的面积。

柱型散热器有五种规格，经比较，选择TZ4-6-5（四柱760型）散热器：

型号：

TZ4-6-5散热面积：

0.235m2/片

重量：

6.6kg/片水容量：

1.16L/片

工作压力：

0.5Mp

TZ4表示灰铸铁四柱型，6表示同侧进出口中心距为600mm，5表示最高工作压力0.5Mp。

传热系数计算公式：

K=2.503△t0.293（W/㎡℃）（3-1）

3.2散热器的布置

根据规范，散热器的布置应符合下列规定：

1.本设计的散热器一般安装在外窗的窗台下，当安装有困难时（如玻

璃幕墙、落地窗等），也可安装在内墙，不影响散热；

2.在双层外门的外室以及门斗中不应设置散热器，以防冻裂；

3.在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，将散热器尽量布置在地层。

3.3散热器的面积计算

散热器计算是确定供暖房间所需散热器的面积和片数。

1.由手册查得，散热器散热面积F：

公式

m2（3-2）

式中

Q—散热器散热量，W；

tpj—散热器内热媒平均温度，℃；

tn—供暖室内计算温度，℃；

K—散热器传热系数，W/㎡·℃；

β1—散热器组装片数修正系数；

β2—散热器连接形式修正系数；

β3—散热器安装形式修正系数。

3.4散热器内热媒平均温度tpj

散热器内热媒平均温度tpj随供暖热媒（热水）←参数和供暖系统形式而定。

1.在热水供暖系统中，tpj为散热器进出口水温的算术平均值。

公式tpj=（tsg+tsh）/2℃（3-3）

式中tsg—散热器进水温度，℃；

tsh—散热器出水温度，℃。

3.5散热器传热系数K及其修正系数值

1.K值表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温tn相差1℃时，每1m2散热器面积所散出的热量W。

2.影响散热器传热系数的因素很多：

散热器的制造情况（如采用的材料、几何尺寸、结构形式，表面喷涂等因素）和散热器的使用条件（如使用的热媒、温度、流量、室内空气温度及流速）。

传热系数K值：

公式K=a（△t）b=a（tpj-tn）bW/m2·℃（3-4）

或Q=A（△t）B=A（tpj-tn）BW（3-5）

式中K—在实验条件下，散热器的传热系数，W/m2·℃；

A、B、a、b—由实验确定的系数；

△t—散热器热媒与室内空气的平均温差，℃，（△t=tpj-tn）。

Q—在散热面积F条件下的散热量，W。

△t越大，则传热系数K及散热量Q值越高。

3.5.1散热器组装片数修正系数β1

柱型散热器的修正系数查手册得：

表3-1

组装片数

≤5

6～8

9～10

11～15

16～20

≥21

修正系数

0.94

0.98

1.00

1.02

1.03

1.04

注：

因测试时是以10片为一组进行的，故大于、小于10片时需进行修正。

3.5.2散热器连接形式修正系数β2

所有散热器传热系数K=f（△t）和Q=f（△t）的关系式，都是在散33热器支管与散热器同侧连接，上进下出的实验状况下整理得出。

因此，在上进下出实验公式计算其传热系数K值时，应予以修正，在本次设计过程中，水平串联的β2的值取1.2，垂直单管的β2的值取1.0。

3.5.3散热器连接形式修正系数β3

安装在房间内的散热器，有种种方式，如敞开装置、加装遮挡罩板等，实验公式K=f（△t）或Q=f（△t），都是在散热器敞开装置情况下整理的。

在本次设计中，取β3=1。

3.6散热器片数或长度的确定

按下式计算所需散热器的总片数或总长度。

公式n=F/f（3-6）

式中F—散热器散热面积，m2。

f—每片或每1m长的散热器散热面积，m2/片或m2/m。

计算的结果根据每组片数或长度乘以修正系数β1，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）。

1.对于水平串联散热器的计算，以101房间的五组散热器为例：

因为共有五组散热器，80℃/60℃供回水，所以每组散热器的温差取4℃。

对于第一组散热器：

Q=533.1+601.2=1134.3W，

平均温差：

℃，所以，△t=tpj-tn=78-18=60℃。

传热系数：

K=a△tb=2.503×600.293=8.31（W/m2·℃）

散热器传热面积：

单片散热器面积：

f=0.235m2散热器片数：

当散热器片数为11～20片时，

℃，因此，实际散热器的片数为：

F´=1.05×2.73=2.87m2,所以，散热器片数：

取整数，

n=12片。

对于第二组散热器,Q=948W,tpj=74℃,所以,△t=tpj-tn=56℃。

F=2.49m2，K=8.14（W/m2·℃），

所以，实际计算散热器片数n=11片。

对于第三组散热器，Q=478W，tpj=70℃,所以,△t=tpj-tn=52℃。

F=1.38m2，K=7.97（W/m2·℃），

同理，计算后取整数，散热器片数n=6片。

对于第四组散热器，Q=1134.3W，tpj=66℃,所以,△t=tpj-tn=48℃。

F=3.64m2，K=7.78（W/m2·℃），

同理，计算后取整数，散热器片数n=16片。

对于第五组散热器，Q=1134.3W，tpj=62℃,所以,△t=tpj-tn=44℃。

F=4.08m2，K=7.59（W/m2·℃），

同理，计算后取整数，散热器片数n=18片。

2.对于垂直单管，垂直串联的散热器的计算

以六至十层的601房间以上为例：

散热器的平均温差计算方法均同上。

对于第一组散热器：

Q=1640W，tpj=78℃,所以,△t=tpj-tn=60℃。

F=3.43m2，K=8.31（W/m2·℃），

通过计算取整数得，散热器片数n=15片。

对于第二组散热器，Q=1086W，tpj=74℃,所以,△t=