毕业设计（论文）-青海省西宁市世家馨城综合楼的集中供暖设计.doc

摘摘 要要 随着我国城市建设事业的发展，以及国家对于能源与环境保护的要求，供暖系统的 规模从单幢采暖系统发展成为中大型区域集中供暖系统，出现了大量住宅，公共建筑的 集中供暖系统。集中供暖在节能和坏境保护方面都有很大的优势，发展速度很快。 本设计题目为青海省西宁市世家馨城综合楼的集中供暖设计，在设计中包括室内外 设计参数的确定、供暖热负荷的计算、供暖系统方案的选定、散热器类型的选定及供暖 系统水力计算。 选择供热系统需要的各种必要的设备和水泵等。整个设计严格按照规范，充分考虑 技术，经济同时关注节能，使整个热网有一个较高的效率。 关键词：区域供热,热负荷,散热器,热网，系统 ABSTRACT With the city constructs developing and energy save and environment require,the heating systems have changed from single heating to district heating.So many district heating system come out in many north cities in China. My design title is the heating network designing of xining .In this design ,manual of heating system mainly includes indoor and outdor parameters,calculation of heat load,choice of heating system,decision of the type of radiator and definite diameters of water pipe through calculation of water power. I choose the basic equipment such as bump,heat exchanger with these calculatings.In my design, I supply some districts with hot water .All the designs have a stict to the bans,considering the and enconme and energy save,in order to make the network be a high efficient. KEY WORDS :district heating ,network design ,heat Load ，system 目 录 前 言 .1 1 设计资料 .2 1.1 设计题目.2 1.2 设计任务和目的.2 1.3 设计原始资料.2 1.3.1 设计建筑物所在地区及地形资料 .2 1.3.2 土建资料 .2 1.3.3 气象资料 .2 1.3.4 动力资料 .3 2 设计参数的计算与确定 .4 2.1 设计温度的确定.4 2.2 建筑围护结构传热系数的确定与校核.4 2.2.1 围护结构的热工性能 .4 2.2.2 计算围构护结的传热系数 .4 2.2.2.1 外墙传热热阻和最小传热热阻的校核 .5 2.2.2.2 内墙传热热阻和最小传热热阻的校核 .6 2.2.2.3 屋面传热热阻和最小传热热阻的校核 .7 2.2.2.4 确定地面的传热系数 .8 3 供热系统热负荷的计算 .10 3.1 房间内的热损失.10 3.2 通过围护结构的耗热量.10 3.2.1 通过围护结构的基本耗热量 .10 3.2.2 通过围护结构的朝向修正耗热量 .11 3.2.3 通过围护结构的风力附加耗热量 .11 3.2.4 通过围护结构的高度附加耗热量 .11 3.3 计算冷风渗透耗热量.11 3.4 外门冷风侵入耗热量的计算.12 3.5 供暖房间热负荷计算示例.12 4 供热系统形式的选择与设计 .14 4.1 供热系统形式的选择.14 4.1.1 按系统循环动力 .14 4.1.2 按管道连接及热媒流经路程 .14 4.1.3 按系统每组立管数不同 .14 4.1.4 按供水方式 .14 4.2 管道的布置.14 4.3 散热器的选择计算及散热器的布置.15 4.3.1 散热器材质的选择 .15 4.3.2 散热器散热面积和片数的计算 .15 4.3.3 散热器的计算示例 .16 4.3.4 散热器的布置 .17 5 室内的水力计算 .18 5.1 室内热水供暖系统管路水力计算的基本原理.18 5.2 室内热水供暖系统管路不平衡率校核计算.18 5.2.1 室内热水供暖系统各管段压力计算 .18 5.2.2 室内热水供暖系统水力不平衡率计算 .19 5.2.2.1 同程式系统水力计算示例 .19 5.2.2.2 异程式系统水力计算示例 .20 6 系统定压方式选择 .22 6.1 用户支管定压.22 6.2 热水供热系统定压方式.22 6.2.1 膨胀水箱定压 .22 6.2.2 普通补水泵定压 .22 6.2.3 气体定压罐定压 .22 6.2.4 蒸汽定压 .22 6.2.5 补水泵变频调速定压 .23 6.2.6 自来水定压 .23 6.2.7 溢水定压形式 .23 6.3 本设计的定压方式.23 7 系统附属设备选型 .24 7.1 循环水泵的布置与选择.24 7.2 补给水泵的选择计算.27 7.2.1 补给水泵的选择要求 .27 7.2.2 补给水泵的选择计算 .27 7.3 除污器的选择.28 7.4 集气罐的选择.29 8 管道的敷设与保温 .30 8.1 管道的敷设.30 8.2 管道的保温.30 8.3 管道的防腐.30 8.4 供热系统的主要节能措施.31 总 结 .32 参考文献 .33 致 谢 .34 附表一 .35 附表二 .60 附表三 .73 0 前 言 在人们的日常生活和社会生产过程中，都可能要用到大量的热能。所谓供暖，就是 用人工方法向室内供给热量，使室内保持一定的温度，以创造适宜的生活、生产和工作 条件的技术。 所有供暖系统都由热媒制备（热源）、热媒输送和热媒利用（散热设备）三个主要 部分组成。热源和散热设备分别设置，用热媒管道连接起来，由热源向各个房间或者各 个建筑物供给热量的供暖系统，称为集中式供暖系统，由热源、供热管网和热用户组成。 按人体生理机制对气温和环境的要求，人们活动的环境温度在 12以上较为适宜，集中 供热的标准温度 182是根据人们的生理机制而确定的。 在严寒的冬季，由于房屋 围护结构的保温作用，室内的温度一般要比室外高出 5左右，但是当室外温度在 8 以下时，室内就不能保证温度在 12以上，这时人体就会产生寒冷感，此时就需要人为 的提供一定的热量来满足舒适性要求，所以我国把采暖的室外界线温度定为 8。 本次设计对象为青海省西宁市开发区世家馨城综合楼，设计任务为下部三层商城和 四至十二层居民住宅楼供暖的热负荷计算，供暖系统形式设置，采暖管道系统布置和水 力计算，以及采暖附件的选择计算等。 由于本人设计水平有限，且未从实际中直接的了解过供暖设计的整个过程，所以对 于很多细节内容不是很清楚，设计中难免有一些未考虑周全或不足之处，请老师不吝赐 教，我在此表示衷心感谢。 1 1 设计资料 1.1 设计题目 青海省西宁市开发区世家馨城综合楼供暖设计。 1.2 设计任务和目的 本设计包括了三层公共建筑商场商铺等和九层民用住宅供暖设计，主要涉及到房间 散热量的计算、散热器的计算、系统形式的设计、管网的布置、水力计算和设备选型等。 根据所学基础理论和专业知识，结合实际工程，按照工程设计规范、标准、设计图 集和有关参考资料，在老师的指导下，独立完成建筑所要求的工程设计，并通过设计过 程，比较系统地掌握暖通设计规则、方法、步骤，了解相关专业的配合关系，培养分析 问题和解决问题的能力，为将来从事建筑环境与设备工程专业及其相关工作和施工、验 收调试、运行管理和有关应用科学的研究及技术开发等工作，奠定可靠的基础。 1.3 设计原始资料 1.3.1 设计建筑物所在地区及地形资料 此世家馨城综合楼位于青海省西宁市开发区，北纬 36.72， 东经 101.75。青海地 处青藏高原东北部，具有高原大陆性气候，较为寒冷。 此建筑总高十二层，下面三层为商业楼，主要为精品专卖店和商铺，上面为九层民 用住宅楼。 1.3.2 土建资料 建筑平面图及剖面图、立面图。建筑图中已包括建筑物尺寸、建筑围护结构和门窗 位置、尺寸、建筑层高、建筑应用等。 1.3.3 气象资料 从哈尔滨工业大学 王宇清主编 供热工程中查找: 2 大气压力：冬季 Pb =77510Pa；夏季 Pb =77350Pa； 冬季供暖室外计算温度： -13 极端最低温度： -26.6 极端最高温度： 33.5 冬季室外平均风速： 1.7 m/s 平均相对湿度: 48% 冬季日照率： 70% 最大冻土深度： 134cm 1.3.4 动力资料 本设计的对象为居住及公共建筑，室内热水供暖系统，大多采用低温热水供暖系统， 设计的供回水温度多采用 95 /70。故此，本设计采用低温热水供暖，供回水温度为 95 /70。 本设计上三层与下九层结构形式大不相同，采用上下分别供暖，各设置单独系统， 下层楼层低管线少需要资用压力小，采用重力循环热水供暖系统，上层采用机械循环热 水供暖系统。 3 2 设计参数的计算与确定 2.1 设计温度的确定 查询刘梦真、王宇清著高层建筑采暖设计技术得以下室内设计参数。 表 2-1 室内计算温度 tn/.c 商场 商铺 卫生间 值班室 仓储区管理 顾客休息区 商场办公区 精 品 专 卖 店 卧 室 厨 房 客 厅 走 廊 151516181717171518101816 2.2 建筑围护结构传热系数的确定与校核 2.2.1 围护结构的热工性能 外承重墙：钢筋混凝土(炉渣混凝土聚苯板)墙体, K=0.528 W/( 2 m ),热惰性指 标 D=2.904； 非承重墙和内墙：K=0.508 W/( 2 m ),热惰性指标 D=3.282； 外门：木(塑料)框双层玻璃门 K=2.5 W/( 2 m )； 亮窗：铝合金辐射率0.15Low-E 中空玻璃(空气 12mm) K=2.7 W/( 2 m )； 住宅楼外窗：塑料辐射率0.25Low-E 中空玻璃(空气 12mm) K=1.9 W/( 2 m )； 住宅卫生间外窗：铝合金中空玻璃(空气 6mm) K=3.7 W/( 2 m )； 住宅外门：金属框单层实体门 K=6.5 W/( 2 m )； 住宅卫生间门：木(塑料)框单层实体门 K=3.5 W/( 2 m )； 屋面：钢筋砼现浇板(EPS 机制复合保温板) K=0.586 W/( 2 m ) D=2.576。 2.2.2 计算围构护结的传热系数 为了同时满足人们热工和卫生方面的要求，在稳定传热条件下可得出围护结构的最 4 大传热系数和最小传热热阻，建筑物围护结构采用的传热阻值。应大于最小传热阻。 2.2.2.1 外墙传热热阻和最小传热热阻的校核 外承重墙：为钢筋混凝土(炉渣混凝土聚苯板)墙体, K=0.528 W/( 2 m) , 热惰性指标 D=2.904 表 2-2 外墙结构 材料名称厚度 mm导热系数 耐碱破纤网格布，抗裂砂浆炉渣 01.00 混凝土聚苯板 801.20 钢筋混凝土 2001.00 白灰砂浆 201.00 外墙内表面换热系数 )/(7 . 8 2 Cmw n 供热工程表 2.3 外墙外表面换热系数 )/(23 2 Cmw W 供热工程表 2.4 外墙传热系数为： （2- wi i n aa K 11 1 1） = 23 1 1 02 . 0 00 . 1 2 . 0 2 . 1 08 . 0 00 . 1 0 7 . 8 1 1 )/(528 . 0 2 Cmw 则传热热阻为： 0 R= k 1 = 528 . 0 1 （2- 2） ）（Cm 2 89 . 1 外墙已给出为 300mm 的钢筋混凝土墙，根据该外墙的 D 可知，为型围护结构,根 5 据下列公式围护结构冬季室外计算温度： (2-3) min, 7 . 03 . 0 pwew ttt C 52.22) 6 . 26(7 . 0)13(3 . 0 式中， minp t 累年最低日平均温度，-11.4； y ewn t ttaRn R )( , min, 0 (2-4) 式中： 0 min R 围护结构的最小传热热阻， 2 / o mC W； n R围护结构内表面的传热热阻， 2 / o mC W； 其中： n R =0.115 2 / o mC W； y t 允许温差, oC ； y t=6.0 oC ； 供热工程表 2.14 a围护结构温差修正系数。 对于外墙、平屋顶及直接接触室外空气的楼板，a=1.0 把查得的数据代入式(2-3)得: 0 min R Cm 2 72 . 0 经检验：满足要求。 min, 00 RR 因此，承重外墙的传热系数 K=0.528 W/( 2 m) 2.2.2.2 内墙传热热阻和最小传热热阻的校核 外非承重墙墙：K=0.508 W/( 2 m) , 热惰性指标 D=3.282 表 2-3 内墙结构 材料名称厚度 mm导热系数 挤塑聚苯板 501.10 炉渣空心砌砖 1901.00 白灰砂浆 201.00 外墙内表面换热系数 )/(7 . 8 2 Cmw n 供热工程表 2.3 外墙外表面换热系数 6 )/(23 2 Cmw W 供热工程表 2.4 外墙传热系数为： Cmw aia k w i n 。 2 /508 . 0 23 1 1 02. 0 1 19. 0 1 . 1 05 . 0 7 . 8 1 1 11 1 则传热热阻为： 0 R= k 1 = 508 . 0 1 =1.97(/W) 外墙已给出为炉渣空心砌块(挤塑聚苯板)，根据该外墙的 D= 3.282 可知，为 III 型围护结构,根据下列公式围护结构冬季室外计算温度： min, 7 . 03 . 0 pew twtt C 52.22) 6 . 26(7 . 0)13(3 . 0 其中： minp t 累年最低日平均温度，-26.6； y ewn t ttaRn R )( , min, 0 式中： 0 min R 围护结构的最小传热热阻， 2 / o mC W； n R围护结构内表面的传热热阻， 2 / o mC W； 其中： n R =0.115 2 / o mC W； y t 允许温差, oC ； y t=6.0 oC ； 供热工程表 2.14 a围护结构温差修正系数。 对于外墙、平屋顶及直接接触室外空气的楼板，,0 . 1a 把查得的数据代入式(2-3)得: 0 min R = 0.72 2 / o mC W 经检验： ，满足要求。 min, 00 RR 7 因此，非承重外墙的传热系数 K=0.508 W/( 2 m) 2.2.2.3 屋面传热热阻和最小传热热阻的校核 屋面：钢筋砼现浇板(EPS 机制复合保温板) K=0.586 W/( 2 m) D=2.576 表 2-4 屋面结构 材料名称水泥砂浆 1钢筋混凝土钢筋混凝土水泥砂浆 1预制复合保温板 厚度 mm 20401202066 导热系数 1.001.001.001.001.00 确定屋面的传热系数： 屋面内表面换热系数)/(7 . 8 2 Cmw n 屋面外表面换热系数)/(23 2 Cmw W 屋面传热系数为： W/m0.586 23 1 1 66 . 0 1 2 . 0 1 12 . 0 1 04 . 0 1 02. 0 7 . 8 1 1 =K 2 屋面实际热阻为： )(71 . 1 586 . 0 11 2 0 Cm k R 计算屋面的最小传热热阻： 屋面最小传热热阻计算方法同外墙计算方法，D=2.576，为 III 型围护结构,根据下 列公式围护结构冬季室外计算温度： min, 7 . 03 . 0 pew twtt C 52.22) 6 . 26(7 . 0)13(3 . 0 min, 0 2 0 /72 . 0 RWCmR 所以，屋面满足保温要求。 2.2.2.4 确定地面的传热系数 采用划分地带法确定地面传热热阻，直接铺在土壤上的非保温地面，从外墙内表面 起 2m 为一个地带，第一地带靠近墙角处的面积需计算两次，以补偿墙角处较多的热量 损失。该楼层划分为四个个地带，各地带传热系数如表： 表 2-4 各个地带传热系数 8 地带传热系数 K（w/） 第一地带0.47 第二地带0.23 第三地带0.12 第四地带0.07 9 3 供热系统热负荷的计算 3.1 房间内的热损失 1、围护结构的耗热量； 2、加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量； 3、加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量； 4、水分蒸发的耗热量； 5、加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量； 6、通风耗热量； 7、最小负荷班的工艺设备散热量； 8、热管道及其他热表面的散热量； 9、热物料的散热量； 10、通过其他途径散失或获得的热量。 所以， （3-1） 3211 QQQQQ X j -供暖系统设计热负荷；Q 围护结构基本耗热量； J Q1 围护结构附加耗热量； X Q , 1 冷风渗透耗热量； 2 Q 冷风侵入耗热量。 3 Q 3.2 通过围护结构的耗热量 通过围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量，其中附加耗热量包括：a.朝 向修正耗热量 b.风力附加耗热量 c.高度附加耗热量 3.2.1 通过围护结构的基本耗热量 （3-attKFQ wn )( 10 2） 3.2.2 通过围护结构的朝向修正耗热量 通过围护维护结构的朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳辐射的影响而对围护结构 基本耗热量的修正，由基本耗热量乘以朝向修正率而得出。 表 2-5 相应的朝向修正率 NNEE SE S SW W NW 0.050.05-0.05-0.13-0.20-0.13-0.050.05 3.2.3 通过围护结构的风力附加耗热量 风力附加耗热量是考虑建筑物室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。一般 情况下不考虑风力附加，只对建筑物在不避风的高地或者特别突出的建筑物才附加，因 此青海省西宁市的建筑风力附加取为 0%，本设计中此项不用计算。 3.2.4 通过围护结构的高度附加耗热量 暖通规范规定:民用建筑(楼梯间除外)工业辅助建筑物的高度附加率,当房间高 度超过 4m 时，每高出 1m,附加围护结构基本耗热量和其他围护耗热量的 2%，但总的附 加小于等于 15%。 综上所述，围护结构的总耗热量等于三者之和。即： )1 ( )()1 ( 111fchwngxj xxttaKFxQQQ 高度附加率，%，； g x%150 x 朝向修正率，%； ch x 风力附加率，%； f x 3.3 计算冷风渗透耗热量 冷风渗透量： （3-)(278 . 0 2wnp ttcQ 3） 11 （3- )( 0n lLv 4） ：单位换算系数， ；278 . 0 WhKJ278. 0/1 ：通过门窗缝隙渗入的总空气量， ; Vhm / 3 w ：供暖室外计算温度下的空气密度，； 3 /mkg :冷空气的定压比热， 。 p c)/(1CkgKJcp 查实用供暖空调设计手册相关数据可以得到，青海省西宁市的冷风朝向修正系 数： 东向 西向 南向 北向 7 . 0n1 . 0n7 . 0n1 . 0n 3.4 外门冷风侵入耗热量的计算 冷风侵入耗热量=外门基本耗热量外门附加耗热量 对于民用建筑和工厂辅助建筑物短时间开启的外门（不包括阳台门、太平门和空气 幕的外门）： 一道门为 65n%； 二道门（有门斗）为 80%； 三道门（有两个门斗）为 60%； 其中，n 为门所在楼层数。 本例中外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘以 65n%。 3.5 供暖房间热负荷计算示例 以 1001（编号在已在图纸中标出）房间为例，进行热负荷计算过程如下：已知：取 定Ctn 15 根据：)1 ( )()1 ( 111fchwngxj xxttaKFxQQQ 北外门： 2 48 . 6 6 . 38 . 1mF)/(5 . 2 2 CmWK WQ 6 . 453)1315(5 . 248 . 6 12 WQ476)005. 01 (285 . 248 . 6 1 )(278 . 0 2wnp ttcQ mL 4 . 1436 . 328 . 1 0 )/(425 . 0 mhmLm )/(978 . 3 65 . 0 425 . 0 4 . 14 2 hmV 8.8w=1 13)(1513)-(273 353 3.9780.278=Q2 WQ 8 . 294165 . 0 6 . 453 3 北外墙： ， 2 1 . 158 . 42 . 3mF)/(53 . 0 2 CmWK WQ 6 . 23505 . 1 2853 . 0 1 . 151 1 西外墙： WQ23.690)05 . 0 1 (2853 . 0 )4 . 88 . 48 . 48 . 1 ( 1 南外墙： WQ 5 . 141%)201 (2851 . 0 8 . 43 . 46 . 0 1 地面： WQ 1 . 5952841 . 0 130 . 4 1 楼板： WQ 8 . 912859 . 0 4 . 1051 1 则该商铺供暖设计热负荷总计为： 321 QQQQ W 4 . 25688 .91 1 . 595 5 . 14123.690 6 . 22358 .2948 . 83 .476 将上述各计算数据列入下表中。其他各层各房间的计算方法同上，数据依次列入附表 1 13 中。 4 供热系统形式的选择与设计 4.1 供热系统形式的选择 4.1.1 按系统循环动力 分重力循环和机械循环供暖系统,重力循环系统靠不同水温的密度差为动力而进行 循环，无循环水泵。机械循环系统靠水泵的动力强制循环，系统循环作用压力大，系统 作用半径较重力循环高。 4.1.2 按管道连接及热媒流经路程 分同程式和异程式,供暖管网采用同程式布置（通过各个立管的循环环路的总长度 相等），各并联环路压力损失易于平衡，减轻了在远近立管处出现的流量失调而引起在 水平方向冷热不均的现象（即水平失调），但缺点是金属耗量过大。 异程式系统会使通过各个立管环路压力损失较难平衡，但金属耗量小，易于布置， 造价低廉。 4.1.3 按系统每组立管数不同 分单管系统和双管系统,若采用单管式系统各层散热器的进出口水温不相等，越在 下层进水温度越低，因而在下层的散热器片数或组数要相对比上层的多。 若采用双管系统，由于各层散热器与锅炉的高差不同，虽然进入和流出各层散热器 的供回水温度相同，也将形成上层作用力大，下层作用力小的现象，从而导致流量不均 而上下层冷热不匀的现象（即垂直失调）。 4.1.4 按供水方式 分上供下回式、下供下回式、中供式、下供上回式和混合式热水供暖系统。 综上所述，在本设计中，一层在东西两侧分设两个系统，二三层在东西两侧分设两 个系统，均采用机械循环上供下回，单管顺流式同程式系统，四至十二层东西两侧分设 两个系统，采用机械循环上供下回，单管顺流式异程式系统。 14 4.2 管道的布置 查询刘庆红主编陕西科学出版社管道工程得： 供水干管沿室内内墙架空敷设时，当管径DN80时，供水干管距离墙面尺寸为 150，当管径DN80时，供水干管距离墙面尺寸为180。 连接散热器的立管，当设计采用单立管安装时立管距离侧墙面尺寸为80，距后墙 尺寸为50。当设计采用双立管时，立管距侧墙、后墙尺寸均为50，两立管间距为8