毕业设计--市某住宅楼采暖设计.doc

长江大学工程技术学院毕业设计(论文)题 目 名 称西安市某住宅楼采暖设计题 目 类 型毕业设计系 部城市建设系专 业 班 级建筑环境与设备工程学 生 姓 名胡海强指 导 教 师曹辉/副教授辅 导 教 师曹辉/副教授时 间2013.6,1目 录毕业设计（论文）任务书开题报告指导教师审查意见评阅教师评语答辩记录及成绩评定中文摘要英文摘要前 言1 设计条件及工程概况11.1 室外气象参数11.2 工程简介12 设计冷负荷、热负荷计算12.1 室内设计条件12.2 热负荷设计参数选择32.2.1 围护结构32.2.2 冷风渗透量的确定32.2.3 风压与热压的确定标准32.3 热负荷的计算42.3.1 外墙和屋面传热形成的冷负荷42.3.2 外玻璃窗传热形成的冷负荷42.3.3 窗户日射得热引起的冷负荷52.3.4 地板传热形成的冷负荷52.3.5 冷风侵入形成的冷负荷62.3.6 热压和风压作用形成的冷负荷62.4 设计冷负荷计算分析82.4.1 设计冷负荷中各分项冷负荷分布情况及其所占比例82.4.2 各层设计冷负荷分布情况82.5 典型房间计算说明93 设计热负荷的计算93.1计算热负荷93.2计算结果104系统方案的确定104.1 方案优比较104.2 供热系统的划分原则114.3 该建筑采暖方案的确定115采暖设备的选型计算115.1 散热器的选择计算115.2 水泵选型136气流组织136.1 采暖房间的气流组织形式147 系统水力计算187.1 室内采暖系统的水力计算187.1.1 供热管道的设计原则187.1.2 供热管道的选择187.1.3 供热管道的制作187.1.4 计算方法187.1.5 计算举例197.2 室外采暖系统的水力计算247.2.1 供水回水系统的设计原则247.2.2 供水回水系统的方案确定247.2.3 供水管道的选择247.2.4 供水管道水力计算257.2.5 定压水泵的选择297.2.6 分集水器的选择307.2.7 膨胀水箱的选择307.2.8 采暖系统安装要求317.2.9 阀门安装318管道的保温3281 保温的目的3282 温材料的选用3283 保温层的经济厚度32结 论35参考文献36致 谢37附 录381 设计条件及工程概况西安市某住宅楼采暖设计学 生：胡海强，长江大学工程技术学院指导教师：曹辉，长江大学工程技术学院 【摘要】该住宅楼位于陕西省西安市。地上十一层，其中110层为房间住户，最上面有两个跃层;建筑高度为36.75米,建筑面积为 3537.9平方米，属二类高层住宅建筑，系新建工程。本设计内容包括建筑负荷的计算，采暖系统方案选择、设备选型、管道、水管的水力计算、热源计算等。冷负荷计算采用公式法，根据建筑的特点和使用功能，其采暖方案为：下供下回式。并相应的进行了水泵、管道、膨胀水箱等设备的选型工作。【关键词】负荷计算；采暖系统；方案选择；水力计算Pipe Size for steam heating systemsThe students:Hu HaiQiang Department of Urban ConstructionInstructor: CaoHui, Yangtze University of Engineering and TechnologyAbstract Xian Floor in Xian City, ShanxiProvince, 12 storeys above ground, 1 to 10 layers of commercial house, 10to 12floors of hotel rooms; building height of 36.75 meters and a gross floor area of 3537.9 square meters, is a class of high-level public buildings, the Department of the new construction. The design elements include building load and wet load calculation, air conditioning system selection, equipment selection, duct hydraulic calculation of water pipes, air distribution calculation, calculation of heat and cold sources.Pressure losses in srerm calculation using harmonic method, according to the characteristics of the building and use its air conditioning program: fan coil units and fresh air system. The design at the same time considers the hydraulic calculation of the building wind and water pipes, and the appropriate selection of pumps, piping, fans and other equipment. The air conditioning system considers piping insulation, silencer, shock treatment.Keywords load calculation; air conditioning system; program selection; hydraulic calculation前 言本次设计的题目为西安市某住宅楼供暖设计。该住宅楼位于陕西省西安市。地上十一层，其中110层为房间，1112层为两个跃层;建筑高度为36.75米,建筑面积为 3537.9平方米，属二类高层建筑，系新建工程。本次设计的内容包括： 1、建筑冷负荷的计算。 2、系统方案的确定，该系统采用下供下回式系统。这种方案的好处是可保证 了各大楼房的温湿度要求。 3、管道的水力计算，通过对整个建筑的采暖系统进行大致的草图勾画，得到采暖系统、户内系统的大致布置方式，进而对各部分进行水力计算，尽量保证系统的水力平衡，同时进行水泵、膨胀水箱等设备的选型。 4、热源的选择， 5、管道的保温 通过本次采暖的实际以求满足人体对室内舒适环境的要求。 二零一三年三月二十日I西安市某住宅楼采暖设计1设计条件及工程概况1.1 室外气象参数 洪湖市中心位于北纬2648，东经11226，海拔26-40米，属于寒冷地区。其室外气象参数为： 表1.1 室外主要气象参数夏季干球温度30.3湿球温度23.4主导风向SSE平均风速2.4m/s 冬 季干球温度-3.2相对湿度60%主导风向NNW平均风速2.4m/s1.2工程简介 该住宅楼位于陕西省西安市，地上十一层;建筑高度为36.75m,建筑面积为 3537.9，属二类高层建筑，系新建工程。2设计冷负荷计算2.1 室内设计条件住宅内条件：冬季：室内温度20，相对湿度60%，2.2冷负荷设计参数选择2.2.1 围护结构根据空气调节,屋顶；保温材料为水泥膨胀珍珠盐k=1.22w/(*k),面积见每个图 ,p=0.75窗户：单层玻璃钢窗，k=6.4,挂浅色内窗帘墙：保温材料为水泥膨胀珍珠盐，k=1.07w/(*k),=0.22室内设计温度：TN =20室内压力稍高于室外大气压力。2.3 冷负荷的计算2.3.1外墙的冷负荷计算 通过墙体的得热量形成的冷负荷，可按下式计算： 式中： K围护结构传热系数，W/m2K； F墙体的面积，m2； 室内设计温度，； 冷负荷温度逐时值；地点修正温度。2.3.2窗户的冷负荷计算 通过窗户进入室内的得热量有瞬变传热得热和日射得热量两部分，日射得热量又分成两部分：直接透射到室内的太阳辐射热qt和被玻璃吸收的太阳辐射热传向室内的热量q。 （a）窗户瞬变传热得形成的冷负荷 工程中用下式计算： 式中： K围护结构传热系数，W/m2K； F墙体的面积，m2； 室内设计温度，； 冷负荷温度逐时值；地点修正温度。 （b）窗户日射得热形成的冷负荷 日射得热取决于很多因素，从太阳辐射方面来说，辐射强度、入射角均依纬度、月份、日期、时间的不同而不同。从窗户本身来说，它随玻璃的光学性能，是否有遮阳装置以及窗户结（钢、木窗，单、双层玻璃）而异。此外，还与内外放热系数有关。工程中用下式计算： CLQj= xg xd Cs Cn Jj W 式中 xg窗户的有效面积系数； xd地点修正系数； Jj计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷，W/m2； Cs窗玻璃的遮挡系数； Cn窗内遮阳设施的遮阳系数。 2.3.4 地板传热量 (2.8)式中热负荷，kW； K传热系数 ； t1室内温度，；t2室外温度， F-传热面积2.3.5 渗入空气量计算公式：V=L*l*n （2.9）式中V每米门窗，窗缝隙渗入室内的空气量；l门窗缝隙的计算长度 ；n渗透空气量的朝向修正系数。由以上公式对冷风渗透负荷进行计算。2.3.6 冷风渗透量渗透量： Q 0.278*V*C*(t1-t2) （2.10）： 式中Q冷风渗透量C冷空气的顶叶比热 V渗入空气量2.4各层冷负荷计算结果根据相关公式计算的结果，房间计算的冷负荷见后面统计表，这里只举一例做说明之用2.5 典型房间计算说明以11G一层房间为例，简要的说明其负荷计算过程。3 设计热负荷的计算3.1计算热负荷采用公式法 Q=K*F*(t1-t2)*n （3.1）式中冬季热负荷，kw；K传热系数，W/m2； 传热面积，m2； n-传热修正系数3.2计算结果计算结果见后面统计表，这里不再做具体说明4系统方案确定建筑是人们生活与工作的场所。人们大约有五分之四的时间在建筑物中度过。随着民用建筑中采用的采暖系统形式越来越多。但由于不同的建筑功能不同、负荷不同、建筑特点及要求也不同，使得所采用的采暖系统也各有特点。所以在选择建筑内采暖系统的形式时，应该结合各方面的条件进行综合考虑。目前经常使用的采暖系统主要是上供下回式，下供下回式，同程式，异程式，采暖所用的热媒主要是热水或者蒸汽4.1 方案优比较优点：在系统热负荷，立管数，热媒参数和供热半径都相同的情况下，机械循环系统的作用压力比重力循环系统大得多，系统的管径就细很多。为了减小立管之间出现立管之间环路压力不易平衡的问题，防止减轻系统的水平失调的现象，可以采用以下做法：1，供，回水干管采用同程式布置2，仍然采用异程式系统，但计算方法有所改变3，仍然采用异程式系统，采用首先计算立管环路的方法4.2 采暖系统的划分原则(1)能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、等要求。(2)初投资和运行费用综合起来较为经济；(3)尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；(4)尽量减少、管道长度，便于施工、管理和测试。(5)系统应与建筑物分区一致。4.3 该建筑的采暖方案确定本设计根据建筑使用特点，供水立管和回水立管采用下供下回式，各房间管道的布置采用同程式5采暖设备的选型计算采暖设备包括水泵，膨胀水箱，集气罐。，集气罐用直径100-250的立式型号，设置在各立管的末端的最高处5.1 散热器的选择计算 室内冷负荷Q=659W，供水温度t1=95回水温度t2=70tp=(95+70)/2=82.5 t=82.5-18=64.5 1. 查附录，对M-132型散热器： K=2.426*t0.286=2.426*64.50.286=7.99 修正系数 散热器组装片数修正系数，n1=1.0 散热器连接形式修正系数，n2=1.0 散热器安装形式修正系数，n3=1.02 根据公式 F=Q/(K*T )*n1*n2*n3=659/(7.99*65.5)*1*1*1,02=1.75m2M-132型散热器每片散热面积为0.24m2,计算片数n4为： N4=F/f=1.75/0.24=8片当散热器的片数为8片时，n1=1.0,因此实际所需散热器面积为： F=F1*n1=1.75*1=1.75m2实际采用片数为： N=1.75/0.24=9片 。5.2 膨胀水箱的选型膨胀水箱一般采用钢板制成，通常是圆形或者矩形，计算公式为V1=0.045*V2T1=95-70=25，求出膨胀水箱有效容积后，可以按全国通用建筑设计图集选用所需型号6气流组织气流组织也称空气分布，气流组织设计就是合理组织室内空气的流动，以达到空调房间工作区的温室度、精度、区域温差及工作区气流速度。气流组织直接影响室内空调效果，是空气调节设计的一个重要环节。尤其是在室温要求在规定范围内波动、有洁净度要求及高大空间等几种情况下，均匀得消除室内余热余湿，并能更有效地排除有害气体和空气中的灰尘。因此，不同性质的空调房间，对气流组织和风量计算有不同程度的要求。对气流组织的要求主要是针对“工作区”，所谓工作区是指：对舒适性空调而言指空调房间内人员的活动区域，一般指距地面2m以下的区域；工艺型采暖则视具体情况而定3。一般的采暖房间，主要是要求在工作区内保持比较均匀而稳定地温湿度；而对工作区室内温湿度又允许波动范围要求的采暖房间，主要是在工作区域内满足气流的区域温差、室内温湿度基数计其波动范围的要求。气流的区域温差是指工作区区域内无局部热源时，由于气流而影起的不同地点的温差。6.1 采暖房间的气流组织形式采暖房间的气流组织形式可以查阅相关资料，因为对本次采暖设计关系不大，随意这里就不在做具体说明6.2 各房间户内系统阻力的计算 现在以一层户内系统阻力计算为例，其余计算结果见统计表。各管段的编号见图纸，这里就不另附详图。1，计算各管段的管径： 水平管段1的流量为G=0.86*Q/(t1-t2)=0.86*3740/25=128.7Kg/h,查后面附表可知：比摩阻R=52.7 V=0.18m/s 该管段的实际长度为L=12.5m局部总阻力系数为8.0，沿程阻力为P=R*L=52.7*12.5=65。7Pa 所选管径为DN=15，其他管径的确定方法和此方法相同，这里不再做过多说明6.2.1 单元立管不平衡率的计算现计算各层的不平衡率X：一单元一层用户的阻力损失为则一单元一层用户的资用压力为则不平衡率X=(2828.5-2800)/2828.5=1.0% 同理计算以上各层的不平衡率见统计表各层相对于第一层不平衡率统计表楼层号345678910跃层下跃层上不平衡率X%1.41.22.12.22.31.944.677.911G和11G1同层之间也存在不平衡率，但是两者之间的相差是很小的，通过阀门可以调节为平衡从以上数据可以看出，重力产生的影响是很小的，各层的不平衡率在允许的误差范围内。供水管，和回水管的进出口处必须安装调节阀，以便流量地调节。以上是本次供热工程主要环节过程中的简要说明，施工说明见施工说明书，施工说明书中包含相关的技术要求和规范要求，请仔细阅读。材料表依图纸尺寸制作和安装。6.2.2 供水立管和回水立管的布置方式本次设计根据该建筑的特点，所有立管全部布置在管道井中，布置详图见图纸说明7 单元立管水力计算单元立管的水力计算方法和计算原理同上，都是根据负荷算出流量，在根据流量查相关的水力计算表，从而确定合适的管径和比摩阻以及水的流速，再统计出局部阻力系数，根据P1=R*L计算出沿程阻力，在用动压乘以局部阻力系数，计算出局部阻力，沿程阻力加上局部阻力就是总阻力7.1 入户装置的水力计算入户装置的水力计算主要是确定入户管的管径，相应阀门的选型，过滤器以及温控阀的选型，特别是要注意在入户装置中还有热表7.1.3 采暖管道的安装风管用镀风管。采暖管道选用材质的原则是户外管道全部采用无缝钢管，户内管道全部采用塑料管，户内管道全部采用埋地敷设，转弯处用弯头连接，变径管采用相应的大小头连接，对于金属管道必要时可以采用内接头或者活接头连接，管道穿墙时必须要加套管。7.1.4 计算方法在系统和设备布置、管道材料、选择好之后，本次设计采用的计算方法是控制比摩阻法，通过热负荷计算出流量，再查相应的手册确定相应管段的管径比摩阻柳树等参数，这种方法是可行有效的，所以本次设计采用了该计算方法，目前这种方法被广泛采用。 （7.1）7.2 采暖系统的水力计算的原理7.2.1 采暖系统的设计原则（1）必须使室内温度控制在设计温度范围内；（2）尽量避免垂直失调和水平失调；（3）选择合适的管径，避免系统不能运行或者运行成太高；（4）水力计算的误差要控制在误差范围内；7.2.2 膨胀水箱安装室外侧水系统和室内侧水系统都应设置膨胀水箱。在常规的开式水箱安装位置受到限制时，可采用密闭式膨胀罐。膨胀水箱的底部标高至少比系统管道的最高点高出1.5m，补给水量通常按系统水容积的0.5-1%考虑。膨胀箱的接口应尽可能靠近循环泵的进口，以免泵吸入口内液体汽化造成气蚀。封闭式采暖系统，应在高于回水管路最高点1-2m处设膨胀水箱。膨胀水箱设有膨胀管、补水管、溢水管和泄水管，并应设有水位控制仪表或浮球阀。采暖系统的注水与补水均应通过膨胀水箱来实现6。7.2.9 阀门安装采暖系统的阀门可采用闸阀、止回阀、球阀，对于大管路可采用蝶阀，选用阀门时，应和系统的承压能力相适应，阀门型号应与连接管管径相同7。阀门的作用一为检修时关断用，一为调节用。当需定量调节流量时，可采用平衡阀。平衡阀可以兼作流量测定、流量调节、关断和排污用。一般在下列地点设阀门：（1）水泵的进口和出口；（2）系统的总入口、总出口；各分支环路的入口和出口；（3）热交换器、表冷器、加热器、过滤器的进出水管；（4）自动控制阀双通阀的两端、三通阀的三端，以及为手动运行的旁通阀上；（5）放水及放气管上；（6）压力表的接管上。8管道的保温81 保温的目的管道保温的目的为：a提高冷、热量的利用率，避免不必要的热损失，节约能源，提高设备的使用效率。82 温材料的选用保温材料的热工性能主要取决于其导热系数，导热系数越大，说明性能越差，保温效果也越，因此选择导热系数低的保温材料是首要原则。同时综合考虑保温材料的吸水率、使用温度范围、使用寿命、抗老化性、机械强度、防火性能、造价及经济性12，可以在本设计中对供回水管及风管的保温材料均采用带有网格线铝箔帖面的防潮离心玻璃棉。表8.1离心玻璃棉的特点项 目项 目保温性能导热系数低施工性能轻质易施工节能效能最佳物理/化学性能稳定、抗震动、耐老化、抗腐蚀吸声降噪性优经济性能成本价格低、损耗少、性价比高、使用寿命长防火性A级，不燃，无有毒烟气83 保温层的经济厚度关于经济厚度,要考虑以下一些因素13：（1）保温材料的类型及造价(包括各种施工、管理等费用)；（2）冷（热）损失对系统的影响；（3）采暖系统及热源形式；（4）保温层所占的空间对整个建筑投资的影响；（5）保温材料的使用寿命。结 论本次采暖毕业设计虽然工作量很大，计算的内容比较复杂，要考虑的问题也很多，但是有老师细心地帮助和耐心的指导师没有克服不了的问题的，只要我们肯下功夫任何困难都是可以解决的。本次设计的过程中，主要解决的问题是管线的布置问题以及管道的水力计算，如何控制好各层房间的不平衡率是一个很重要也是一个很关键的问题，这个问题决定着这次设计的成败，所以我仔细研究了下相关的计算原理，最后计算结果还是比较理想的。在计算的过程中我们还要考虑垂直失调还有水平失调的问题，用热水作为热媒必然会导致重力附加产生的压力，这一点我们是必须要考虑在内的设计过程中还有一些其他的采暖设备要选型，我们可以查阅相关的设计手册来解决好这个问题。总而言之，通过本次毕业设计我的理论水平还有实践水平都有很大程度上的提高，对一些问题的认识也更加深刻。这为我将来从事相关工作打下了坚实的基础。参考文献 1 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB 50736-2012。北京：中国建筑工业出版社，2012。2采暖通风与空气调节制图标准GB/T50114-2001。 北京：中国计划出版社，2001。3 赵荣义等空气调节第四版，北京：中国建筑工业出版社，2009.03。4 薛殿华空气调节，北京：清华大学出版社，1991.06。5 黄 翔空气调节，北京：机械工业出版社，2006.046 陆亚俊暖通空调，北京：中国建筑工业出版社，2002。7 朱颖心建筑环境学北京：中国建筑工业出版社，2010.108 付祥钊流体输配管网第二版，北京：中国建筑工业出版社，2005.079 单寄平空调冷负荷计算方法专刊，北京：中国建筑科学研究院空气调节研究所。10 李德英供热工程，北京：中国建筑工业出版社，2003。 11 陆耀庆等实用供热空调设计手册第二版，北京：中国建筑工业出版社，2008.05。12 赵荣义等简明空调设计手册第一版，北京：中国建筑工业出版社，1998。13 电子工业部第十设计研究院空气调节设计手册第二版，北京：中国建筑工业出版社，1995。14全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调、动力，北京：中国计划出版社，2009。15 陆亚俊暖通空调，北京：中国建筑工业出版社，2002。06。16 陆亚俊建筑冷热源，北京：中国建筑工业出版社，2009。07。17 孙一坚简明通风设计手册北京：中国建筑工业出版社，1997。06。18 陆亚俊 马最良 姚杨空调工程中制冷技术哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社，2000。19 彦启森等空调工程中制冷技术第三版，北京：中国建筑工业出版社，2004。06。20通风与空调工程施工验收规范GB50243-2002，北京 中国计划出版社，1993