辐射采暖空调系统设计.doc

江苏科技大学本科毕业设计（论文）江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 能源与动力工程 专 业 建筑环境与设备工程 学生姓名 王惠江 班级学号 1040107211 指导教师 周根民 二零一四年六月江苏科技大学毕业论文辐射采暖空调系统设计Design of radiation heating of the air conditioning system 辐射采暖空调系统设计毕业论文摘要传热有三种方式，热传导，热对流，和热辐射，而辐射采暖就是换热方式以辐射换热为主的一种采暖手段，由于其向房间供热的围护结构表面的平均温度比室温高，温差变化小，无风压，相比于其他系统，辐射采暖更加舒适，所以经过一段时间发展，现在已经变得更为的完善。辐射采暖可以电为热源采暖，也可以热水为热源，其采暖末端可为地埋式，可为壁附式，还可以为吊顶式。其中低温热水地板辐射采暖在现在的建筑中被使用率比较高，低温热水是指温度不高于60的热水，将低温热水通入按照系统要求布置好的地埋式盘管中，通过加热地面，向房间辐射散热，以达到供热的目的的系统即为低温热水地板辐射采暖系统。本设计为天津市一两层别墅住宅楼的地板辐射采暖系统的热负荷计算，以及系统设备等的设计选型，各个房间埋地盘管采用PEX交联聚乙烯塑料管，管道使用条件为4级，选择管道规格为（管径壁厚）De20X2.3mm，埋地管道均为连续弯管，中间严禁设有可拆卸接头，并严禁交叉。关键字：热传导； 辐射； PEX管材；埋地盘管AbstractThere are three kinds of heat transfer, heat conduction, heat convection, and radiation, and radiation heating is the way of heat transfer is given priority to with radiation heat transfer of a heating means, because of its retaining structure to the room heating the surface of the average temperature is higher than at room temperature, the temperature difference is small, no air pressure, compared with other systems, radiant heating is more comfortable, so after a period of time development, has now become more perfect.Can electric radiant heating for heating of the heat source, can also be hot water as heat source, the ends of their heating can be buried, for the wall boundary type, can also is condole type.In which low temperature hot water floor radiant heating in the buildings are now utilization rate is higher, low temperature hot water refers to the hot water temperature is not higher than 60 , the low temperature hot water bubbled into a decorated buried coil according to requirements of the system, by heating the ground, the radiation heat room, in order to achieve the purpose of heating system is the low temperature hot water floor radiant heating system.This design is based on low temperature hot water floor radiant heating system to one or two layers of tianjin villa residence for the calculation of system selection, each room to bury ground pipe using PEX cross-linked polyethylene plastic pipe, pipe using conditions for level 4, select piping specifications for the wall thickness (diameter) De20X2. 3 mm, buried pipelines are continuous bending, intermediate forbidden equipped with removable joint, and it is forbidden to cross.Keywords: heat conduction; radiation; PEX pipeline; buried pipelineI目录第一章绪论11.1地板辐射采暖发展历史11.2国内发展形势21.3交联聚乙烯（PEX）管材31.3.1PEX管材简介31.3.2交联聚乙烯管材的优点41.4无规共聚聚丙烯（PP-R）管材41.4.1PP-R管材简介41.4.2 PP-R无规共聚聚丙烯管的优点5第二章建筑设计概况62.1建筑概况62.2设计内容62.3设计任务及要求62.3.1设计任务62.3.2采暖设计计算内容及设计要求62.3.3设计图纸绘制及基本要求72.3.4设计规范及标准72.4设计原始材料72.4.1设计图纸材料72.4.2气象资料7第三章 系统选择93.1 低温热水地板辐射采暖简介93.1.1地板辐射采暖的优点93.1.2地板辐射采暖的缺点10第四章 采暖系统负荷计算114.1地板辐射采暖系统热负荷计算的规定114.2建筑采暖冬季热负荷114.3围护结构的耗热量114.4门窗缝隙渗入的冷风耗热量144.5热负荷计算实例14第五章 系统的设计165.1采暖管材的选择165.1.1地暖管材的选择165.1.2地暖管材的施工要求165.2采暖管材的布置17图5-1：地板辐射采暖构造185.3加热回路的确定18第六章 水力计算196.1加热管的水力计算196.1.1总阻力的计算196.1.2沿程阻力损失196.1.3沿程阻力损失的计算206.1.4加热管水力计算实例20第七章 水设备处理器的设计227.1换热站方案确定227.1.1换热站的作用227.1.2 换热站的类型227.2分、集水器的选型237.2.1分、集水器分类23第八章 管道的保温258.1保温管道的确定原则258.2保温材料的选择25结论26致谢27参考文献及规范28附录1建筑一、二层各房间负荷表29附录2 各层房间热指标40III第一章绪论1.1地板辐射采暖发展历史地板辐射采暖出现在公元前1300年，它并不是一个多隐蔽的技术，第一次地板辐射采暖的模型出现在土耳其王族的宫殿中，其次在公元前80年曾经出现过的“火地”就是当时著名的古罗马浴室将温泉的热水通过一定的手段，通过事先布置好的室内管道并循环达到加热室内温度的一种采暖手段，可见地暖技术早就被人们开发出来。在我国北方，由于冬季温度属于极寒，农村一般没有高端采暖技术，于是产生了“火墙”、“火炕”等沿用至今取暖方法，而地板辐射采暖则正是根据诸多此类的方式而日益完善的一项不可或缺的技术。最初的地暖系统家用并不多，真正开始大量用于家用地暖的地区是欧洲发达国家，该技能在欧洲已经发展几十年了，对于欧洲相关的技术人员民众来说是一项非常成熟的供暖技术，之后再50年代以来就已经遍布整个欧洲、北美并被广泛使用至今1。在法国，装设了地暖系统的住宅建筑约有20%，在德国有40%，奥地利则有25%，瑞士有48%，加拿大有近65%的装设了地暖系统2。而最多的属亚洲的韩国和日本，其新建住宅面积中有80%以上应用的采暖系统为地暖系统。以德国市场为例，虽然从1980年因首次采用时技术不够完善而导致管道漏气且造成的污染，同时还因为管道温度太高（38）造成的人员舒适度，地暖给人们带来的直观感受是并不安全，该技术也并没有在技术人员意料之中被所有人接受。但在随之的5、6年里，地板采暖技术便开始迅速发展了，之后人们研究解决了管道泄漏的问题，加之如今的新房屋条件提高了很多，用于加热的要求要低得多（约20可以），地板采暖的技术和更多的发展潜力。但该项技术目前大多数还仅仅用于新建筑上，因为对温度要求较高是旧房屋相比于新兴建筑而言一个存在以久的问题，而且如果将新地板铺设在原有地板上，会使压缩房间使其高度减小，就好像将房间压扁了一般，所以在德国的市场占有份额不足10%。1930年，美国著名的建筑设计大师莱特先生，他作出了很多很多特别优秀的作品，这些作品除了具备他大师该有的优秀特点外，还大量应用了地暖技术，这在某种程度上而言有利地推动了这项技术的发展，但由于当时还是以铜管作为地热盘管的主要管材，但铜管价格比较昂贵，而且一旦腐蚀或者渗漏，其维修成本也不是小数目，导致此技术受到了很大的限制。直到60年代后期，才逐渐开始把不易老化、耐高温、耐高压、易弯曲的塑料管材开发出来，地暖技术才得到了改善。价格低廉、地面层材料下埋管无接口、输送管内不易结垢、使用周期寿命长等优点的塑料管材的开发，对地板辐射采暖技术的推广和应用起到了相当巨大的帮助。由于地板辐射采暖的优点为舒适、节能、环保等，所以在国外，其不仅大量用于普通住宅和各类医疗机构、游泳馆、健身场所、商贸中心、办公大楼等公共建筑3，在厂房、飞机库、花圃、体育场及蔬菜大棚等建筑系统恒温设施上所占的比重也不可忽视，甚至用于需要保温各类工业管线以及寒冷时期的道路、房屋面、楼梯、机场跑道融雪。到现在为止欧美发达国家新建建筑中使用了地板辐射采暖系统的超过一半。20世纪80年代起地暖在日本和韩国开始流行，而开始进入中国家庭则是在90年代。因为北方地区冬季极寒，所以很大一部分用户都采用地暖作为他们的供暖措施，但随着国内地暖系统发展的日趋成熟，在南方越来越多的家庭也在装修自己的新家时，也用上了地板辐射采暖系统。毕竟每个人都希望能有一个舒适的冬天，就算再寒冷，也能赤着脚，穿着休闲服在家里享受天伦之乐。目前，国内地板采暖方式主要有低温热水地板采暖和发热电缆低温辐射供暖系统。该技术是通过埋设于地板下的加热管铝塑复合管或导电管，把地板表面温度升至1832，以辐射的方式均匀地向室内释放热量而达到采暖效果。且以分户式燃气采暖炉、市政热力管网、小区锅炉房等方法为其提供热源。1.2国内发展形势在我国，从最初的煤炭能源，再到随之发现，并逐渐被开发出的的石油能源衍生的一些类石油产品，还有人们每天都会用的电能，清洁能源核能和太阳能，以及新兴能源地热能，都可作为采暖的热源供应。但煤炭仍旧作为主要供热能源。目前上海等一线城市已经开始使用天然气等不可再生能源，同时也有城市使用的电能。目前，我国的采暖种类繁多，主要包括热电联产、区域锅炉、分散锅炉、电热地膜、热泵技术等，并且已经一步步形成了现在以热电联产为主、集中锅炉房为辅、其他先进高效方式为补充的稳定形势4。相关数据显示，部分地区采暖热源供应方式，主要还是以热电联为主，区域锅炉则比热电联少。随着国家的发展，越来越多的城市装有了集中供热设施，这使得热力网运输系统也飞速的发展起来，在北方地区的绝大部分省市里，几乎全部配备了采暖设施，其规模相当可观，同时还在向大型化发展。全国城市集中供热用户中，民用建筑是主要服务对象，有约1/3的属于公共建筑用户，其数量也相当可观，其中用户主要还是在冬季需要采暖时使用集中供热，绝少用户会选其系统作为生活热水供应。各地区都努力保持着这种良性的发展趋势，合理利用能源，并同时研究更多的供热形式，以实现采暖的可持续发展。当然，需要供热的地主主要还分布在北方地区的城市。当前，随着社会经济和人民对生活质量要求的提高，人们对待住房的态度也随之变的的越来越高了，尤其是在我国北方，冬季相对极寒，且持续时间较长，社会各方面的人员及政府对北方人民住房的保暖质量高度重视。近一百年来，整个世界经济、军事、科技等各方面都有了日新月异的变化，与这种变化同时进行的，是能源消耗以及与能源消耗的同时产生的二氧化碳排放都在成几何级数的增加，这也就导致了全球气温渐渐提高，也就是“全球变暖”。尤其近几年来，全球变暖引发的环境问题更是突出，全球各国都纷纷意识到如果再不严格控制能源消耗，将会使人类生存环境变得日益恶劣，到最后甚至会给人类社会带来灭顶之灾，因此节能减排、控制全球气温上升成为世界性的问题,这一系列的问题也开始正式放在联合国和世界各国的面前5。欧美等发达国家早在上世纪七十年代就已经对正视建筑节能问题。我国作为全球四大经济实体之一，近30年在经济建设上获得了了举世瞩目的成功，但任何事都具有双面性，所以随之带来能耗问题也同样无法避免，人均国内生产总值能耗是发达国家的十倍。据相关人员统计，我国建筑能耗约为全社会总能耗的30%，而且建筑物总面积已超过400亿m2，与此同时每年仍在以近20亿m2建筑面积的速度提升，预计至2020年时，300亿m2这个数字将变成建筑面积累计增加量，而建筑能耗将会上升至40%。相关数据统计显示，能耗大的建筑占我国现有建筑较大比重，每平方米的能源消耗相比于气候参数相似的发达国家多出25倍。所以，建筑保温以及节能方面，是降低建筑物能耗的最直接的办法。为此，我国当局在2004年时就发布了相关法规，并在2007年起强制要求直辖市、省会城市在新建建筑时必须做建筑保温，于是乎我国的建筑节能保温业发展的序幕也正式的开启。1.3交联聚乙烯（PEX）管材1.3.1PEX管材简介一般的高密度聚乙烯管，其分子结构为线型结,其不足之处是耐热性和抗蠕变能力，所以在一般的高密度聚乙烯管中通温度高于45的介质并不合适。“交联”是聚乙烯塑料性能提高的一种重要方式，聚乙烯以交联手段，将原先的线型大分子结构变成了三维网状结构的交联聚乙烯，也就是市面上的PEX，以达到提高聚乙烯的耐热性和抗蠕变能力，同时，抗老化性能、透明性和力学性能等都明显变强，交联度越高，这些特性提高的程度就越大。而且PEX还保持了聚乙烯管材的耐化学腐蚀性和柔韧性，使PEX管更加适合用于地暖盘管。目前，以商品化PEX管分为下面三种：PE-XA管、PE-XB管、PE-XC管。1) PE-XA：即为过氧化物交联聚乙烯，聚乙烯交联过程在一定温度下进行，且交联剂单纯为过氧化物；2) PE-XB：即为硅烷交联聚乙烯，其原理是将普通聚乙烯经过一定的加工手段之后，并将硅烷和聚乙烯连接后水解得到的硅氧交联键的塑料；3) PE-XC：即为辐射交联聚乙烯，其原理是通过物理方法，将聚乙烯大分子之间交联系统性能。1.3.2交联聚乙烯管材的优点良好的耐热、耐寒性能，即使高温下热强度依旧不差：在聚乙烯分子中加入硅烷接枝料，代替本来并不牢固的范德华力，并在聚乙烯大分子链之间形成更加牢固的化学共价键，其分子之间更紧凑了，所以其分子耐热耐寒性好；同样因为这种交联方法，PEX也具有优秀的耐低温韧性，并且加热时不易熔融。超凡的抗蠕变能力：由于地埋管时敷设在地面下，填充层里面的，所以温度变化和加载时间的长短对管材的应力变化影响很大，而PEX管材的蠕变特性在常用的管材里面较为突出。非常耐用抗腐蚀，不易损伤：经过测试，在供水温度110，环应力2.5MPa，时间8760h使用情况，可以算出PEX管材能在70下连续使用50年。1.4无规共聚聚丙烯（PP-R）管材1.4.1PP-R管材简介将玻纤增强聚丙烯塑料和聚乙烯塑料塑料气相法合成，得到的PP-R管，也就是无规共聚聚丙烯，分子数量最低为30万，最高为80万，结构是PP分子中无规律链接PE分子。无规共聚聚丙烯管，是1988到1990年时被研发出并开始使用的塑料管道产品。其刚一出现就依据其性能优越性和应用范围广而迅速的在各种管材种类繁多的时期迅速占领一席之地，使绿色环保成为该产品的正面代名词。但在最近几年市面上的使用，PP-R的质量也并不像人们想象那样毫无问题，这些问题都比较严重的限制了PP-R管材往好的方向发展。1.4.2 PP-R无规共聚聚丙烯管的优点PP-R管除了具有比常规塑料管重量轻、抗腐蚀、不结垢、使用寿命长等特点外，还具备以下主要特点：1、无毒、卫生。PP-R管材料中仅包含碳、氢元素，不含有有害有毒的元素，安全性能高，除了可以供应热水或者冷水外，还可以供应饮用水。2、较好的耐热性。PP-R管的最高可流动95的热媒，可满足规范给出的建筑给排水管网的热水温度限定。3、节能保温。这种管材导热系数k=0.21w/mk，仅达到钢管的千分之五。4、周期寿命长。管材工作要求温度在70，几个常用系列的管材可连续使用50年以上，常温下甚至可以工作100年，甚至更久。5、安装方便，连接可靠。由于管材、管件可利用热熔和电熔焊接，所以其具备很好的焊接性，由于焊接的原因，会使其连接部位的性能强度超过管材本身。6、安装不浪费。PP-R废料经过一定手段后可回收利用，再次作为材料用于管道的生产。回收料所占总量比重在10%以下，不会对产品质量产生不良影响。第二章建筑设计概况2.1建筑概况本建筑位于天津市，本工程为一幢两层别墅住宅的低温热水地板辐射采暖系统设计，系统利用室外热力管网作为供暖热源，管道供水温度为55，回水温度45，采暖供回水干管由室外接至户内分、集水器。户内采暖供回水干管采用镀锌钢管，各个房间埋地盘管采用交联聚乙烯管PEX管，管道使用条件为4级，管道规格为（管径壁厚）De20X2.3mm，地埋管部分均为连续弯管，中间不允许有可拆卸接头，并且不允许管道交叉。2.2设计内容本综合楼设计内容主要涉及：1) 网上查阅资料，如实际案例、论文及实际相关施工图纸，清楚本设计中的相关要求；2) 了解别墅所在地（天津）的各项气象参数和建筑每个房间的采暖特点；3) 了解冬季采暖热负荷计算公式，并对建筑热负荷计算，最后确定最终采暖方法；4) 对所有一、二层所有房间进行采暖室内盘管的设计；2.3设计任务及要求2.3.1设计任务设计任务包括别墅各层各房间采暖设计，设计各房间采暖管材，供、回水管等管道的水力计算，地暖盘管敷设，换热器的设计，分、集水器的设计选型。2.3.2采暖设计计算内容及设计要求1、建筑围护结构耗热量的计算；2、查表，确定外墙，窗门等围护结构的传热系数；将各个房间的基本耗热量，附加耗热量，算出并列出表格统计，进而求出供暖设计热负荷，并计算该建筑物的热指标；3、采暖系统方案确定；4、采暖系统设备选择及计算；5、采暖系统进行水力计算；2.3.3设计图纸绘制及基本要求1、采暖平面图1:50或1:100；2、楼层房间采暖系统图（按一定比例绘制）；3、图纸目录、设计施工说明、设备材料表等。2.3.4设计规范及标准1、采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003版）；2、城市热力网设计规范（CJJ34-2002）；3、地面辐射供暖技术规程（JGJ142-2004）；4、实用供热空调设计手册（第二版）或实用供热空调设计手册；5、05K232分(集)水器分汽缸（标准图集）；6、建筑工程设计文件编制深度规定2003版；7、暖通空调制图标准（GB/T50114-2001）；8、05系列建筑标准设计图集（N1-6）；9、供热工程制图标准供热设计用；10、CJJ-T81-98城镇直埋供热管道工程技术规程；11、城市供热管网工程施工及验收规范（GJJ28-89）；12、暖通空调工程施工质量验收规范（GB50234-2002）；2.4设计原始材料2.4.1设计图纸材料设计图纸施工说明、别墅楼一、二层平面图，一、二层地板辐射加热管剖面图，户内回路分、集水器安装详图。2.4.2气象资料天津市气象参数由暖通空调教科书附录2-1得,列于表1-1。表1-1天津市气象参数台站位置大气压力(kPa)年平均温度()供暖室外计算温度()室外风速(m/s)北纬东经海拔(m)冬季夏季冬季平均夏季平均3910117163.3102.66100.4814.10-93.12.6第三章 系统选择3.1 低温热水地板辐射采暖简介低温热水地板辐射采暖是指先将选定管材的塑料盘管铺设在地面以下，并采取一定的材料浇筑，如混凝土，瓷砖的，然后将低于60的、工作最大压力0.8MPa水引入系统布置好的地热盘管，通过辐射和对流换热的方式，使室内温度达到人体所需大小。这种系统是把地面当成散热面，使地表面温度上升到28左右。地板除了通过对流换热提高室内温度外，还通过辐射的方式跟人体、室内设施及四周的围护结构进行热量交换。其中辐射换热所占比重较多，达到了总热量的一半以上，是一种节能的采暖方式。因为这样的采暖系统室内温度均匀，温度梯度较小，受到了越来越多的人们喜爱。在主要的原理方式上地板辐射采暖系统与常规的散热器采暖有很大的差异，前者为辐射，后者则是对流换热，因此根据两种系统房间计算所得的热量有出入，所设计的数据也不是相等的。3.1.1地板辐射采暖的优点1. 热稳定性好。地暖管供回水的温度要求，一般规定在45到55左右，温差允许范围为10至15。由于温差比较小，对流强度弱，房间内温度更加平衡。特别外门较大、人流量较大和较高建筑的房间，该系统很好的解决了室内温度不均匀的问题。但即使间歇加热，由于地面层及混凝土层蓄热量，室内温度变化仍然很小，具有很好的热稳定性。2. 舒适保健、卫生清洁。地面作为地板辐射采暖供热的散热面，温度最靠近地面温度越高，形成“足温而顶凉”的理想温度分布。系统室内空气流动速度小于0.2m/s，避免因空气流动而引起的扬尘，有效的改善室内空气的洁净度。3. 增加使用面积，美化室内环境。由于地暖和常规散热器采暖不同，其将地暖管布置在人们看不见的地面下，减少了设备的占地面积，而且还便于房屋的装修。4. 节能高效。辐射较于对流舒适感更强，所以在同样条件下，地板辐射采暖设计温度比对流采暖设计温度低2到3。总热损失可以减少10%至30%，节省能源。地暖的热源可以使用很多种不同的能源，除了热网和余热水之外，还有其他一系列的清洁能源，从而降低了采暖能耗。5. 使用寿命长，安全可靠。由于地暖系统的水温不高，运行时管内的水流速度不高，所以不会产生水击现象，同时因为分水器上的安全排气阀的存在，流体对系统也就很难产生一定的破坏。供热管道的正常使用能用半个世纪，这与建筑物的设计可使用年限是相同的，每年只需要对分水器进行维护和修理就可以，而且费用比较便宜。6. 便于温度控制，方便计价收费。目前对于用户的收费为按耗热量收费，不再是以往的按建筑面积，而且由于有保护层的存在，户间传递变小了，分户计量更容易了，更加方便收费。另外采用分户计量的用户供回水系统为双管时，只需要按住热量表和温度计，根据室内温度来自行调节自己的耗热量，对于热量缴费减少了很多麻烦。是计算机智能抄表更加便捷，取暖收费的问题也随之解决了。7. 隔音效果好。铺设地暖盘管只，除了混凝土的填充层，还有其他的聚苯板保温层等，能很好的吸收噪音，隔绝不必要的杂音，给用户带来更好的居住环境。8. 应用范围广。地暖除了用在居民住宅区，同样能用在其他的公共场所，如：体育馆、训练馆、游泳馆、购物中心、酒店大堂等地方。9. 有利于塑料的管材的推广和使用。地板采暖由于安装在人们看不见的地面，不易维修，所以管道的质量要求比较高，这对扩大塑料管材的市场起到了很良好的促进作用。而且相比于金属管材，塑料管材在生产过程中能耗更低、污染更轻，而且便于施工安装，经济方面较更是比金属管道便宜，在可以保证其质量与安全的前提下，是一个管材很好的发展方向。10. 在经济方面相比，地板采暖比采暖散热器和空调更加平民化。3.1.2地板辐射采暖的缺点造价高。但因为地板辐射采暖比较特殊的舒适性和节能效果，已然比较值得长久发展。维修难度大。热水的地埋管都是直埋在混凝土地面中，万一发生损坏、渗透现象时，不方便维修，所以，最后所带来的损失也很大。地板辐射采暖加速能力不足，不能迅速的加热，一般需要较长的时间才能达到人体所需的温度。地暖是从盘管由下至上的散热，会对填充层、找平层还有混凝土造成影响，使得它们收缩，产生应力，甚至到底地面产生轻微裂缝。第四章 采暖系统负荷计算4.1地板辐射采暖系统热负荷计算的规定地板辐射采暖系统设计热负荷，需要根据现行的国家标准采暖通风及空气调节设计规范GB50019的相关规定进行设计。对采暖系统的负荷进行设计时，取室内的计算温度时，可取相同气象参数的对流设计温度值低2。局部地板辐射采暖系统的热负荷，可根据计算房间的常规采暖得到的热负荷乘以需要计算的局部的面积与所在房间的面积的比值和表4-1中所规定的附加系数来确定。表4-1供暖系统局部辐射热负荷的附加系数供暖区域面积与房间总面积比值0.550.400.25附加系数1.301.301.50敷设地下地热盘管的围护结构地面，不需要计算其的传热损失。此辐射采暖系统的高度附热负荷时也不需要计算在设计负荷中。4.2建筑采暖冬季热负荷建筑物冬季采暖通风设计的热负荷在规范中明确规定应根据建筑物散失和获得的热量确定。对于民用建筑，冬季热负荷Q主要分两个部分：Q=Q1+Q2 (4-1)式中：Q1围护结构的耗热量； Q2门窗缝渗入冷空气的耗热量；4.3围护结构的耗热量（1） 围护结构的基本耗热量:（4-2）式中：K围护结构的传热系数，W/m2*K； A围护结构的计算面积，m2； tn冬季采暖室内空气计算温度，； tw冬季采暖室外空气计算温度，； 围护结构温差修正系数；当所需计算的采暖房间不和室外空气直接接触时，室内外的传热温差的削弱会使得计算墙体、门窗等结构的基本耗热量减少6，而围护结构的温差修正系数则代表了该值的修正，其大小取决于邻室非供暖房间或者空间的保温性能和透气情况，其取值表见3-2。表4-2围护结构的温差修正系数围护结构特征外墙、屋顶、地面及与室外想通的楼板1.0闷顶和与室外空气想通的非采暖地下室上面的楼板等0.9与外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙1-6层建筑7-30层建筑0.60.5与不采暖房间相邻的隔墙不采暖房间有门窗与室外相通不采暖房间无门窗与室外相通0.70.4不采暖地下室的楼板外墙有窗外墙无窗0.750.4不采暖半地下室的楼板（户外草坪以上超过1.0m）外墙上有窗外墙上无窗0.60.4在条件不变的情况下，围护结构的基本耗热量可以根据以上公式计算得出的。实际耗热量则会因为室内外温度冷风量，以及建筑物采暖房间的布置等因素的影响而发生变动。因为这些因素，需要对各个房间的基本耗热量Q0的实际数值进行修正，而最后的到的修正耗热量则被称为围护结构耗热量。一般为基本耗热量的百分比。附加耗热量有方向修正、风力附加和高度附加耗热量等。（2） 朝向修正率方向不同的围护结构，得到的太阳辐射热量也不尽相同；同时，风的频率和速度也因为围护结构方向不同而改变。因此，暖通规范规定，一般是以以下规定的百分值，选择各个相应方向的修正率：北、东北、西北朝向：010%；东南、西南朝向;10%15%；东、西朝向：5%；南向：15%30%。选用上述朝向修正率时，应当考虑当地冬季日照率、建筑物使用和被遮挡等情况。而除了冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南三个方向修正率取10%0外，其余方向都不需要修正。（3） 风力附加率暖通规范规定：在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区中特别高的标志性建筑，垂直的外围护结构热负荷附加5%10%。（4） 外门附加率无热风幕且开启时间比较少的外门需要计算外门附加率，可根据外门的基本耗热量乘在表4-3中查到的对应附加率7。阳台门不应该考虑外门附加率。表4-3外门附加率（%）建筑物性质附加率公共建筑或生产厂房的主要入口500民用建筑或工厂的辅助建筑物，当期楼层为n时有两个门斗的三层外门有门斗的双层外门无门斗的单层外门60n80n65n（5） 高度附加率由于室内温度变化的影响，一个房间内的传热量上部大于下部。暖通规范规定：当民用建筑和工业辅助建筑的房间净高超过4m时，每增加1m，附加率为2%，但最大附加率不会超过15%。注意：高度附加率附加的对象为基本耗热及其他附加耗热的总和。由于规范规定，计算地板辐射采暖时，不需要考虑高度附加率，所以本次设计中，不需要考虑高度附加。4.4门窗缝隙渗入的冷风耗热量因为门窗缝隙的宽度不尽相同，风向、风速、频率亦是如此，所以渗入的冷空气耗热量无法轻易准确计算出。暖通规范表明，高层和多层建筑，可使用下式算得门窗缝隙冷风渗入耗热量： （4-3）式中：L渗透冷空气量，m3/h，对多层建筑可按换气次数进行法（表3-4）进行计算； 采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3； cp空气定压比热，cp=1kJ/(kg*)； tn冬季供暖室内设计空气计算温度，； tw冬季供暖室外设计空气计算温度，；当没有准确的数据时，高于10m低于24m的建筑可按表4-4中的值来计算冷风渗入量，下表4-4换气次数是风量（m3/h）与房间体积（m3）的比值。单位为次/h。因此最终的冷风渗入量就为实际房间换气次数乘以体积。表4-4换气次数房间类型一面有外墙的房间两面有外墙的房间三面有外墙的房间门厅换气次数0.50.5-1.01.0-1.524.5热负荷计算实例距地面2m以内的人活动地区的平均空气温度即为室内计算温度。其数值为国家规定大小，因为本设计供暖方式是地板辐射采暖，所以用公式算热负荷时，根据地面辐射供暖技术规程，相比于对流采暖系统的室内计算温度，计算时冬季采暖室内设计温度取值需要低2，或者可以辐射采暖系统热负荷的乘以对流系统的90%95%。本设计室内计算温度采用第一个方法，要求是卧室、客厅、餐厅取18，厨房取15，卫生间则为25。 而对于别墅采暖室外计算温度，有两种方法可以取值，第一种方法是基于围护结构为基础的热惯性原理，第二种则是采用不保证天数法原则。我国现行的暖通规范采用了不保证天数法，其原则是，可以有几天时间低于设计说明时规定的供暖室外计算温度，即在这几天中室内实际温度可以稍低于室内计算温度值，查暖通规范可知，北方城市为5天。本设计地点在天津市，从手册中查得的值为-9。在铺设有加热设备的地面，因为不存在室内空气由地面传递到室外的热量，所以此部分的热损失可以不需要计算在热负荷内。以房间1001卧室房间采暖设计热负荷为例，其他房间热负荷计算表格见附录1。表4-5一层卧室1001负荷表房间编号1001房间功能卧室围护结构名称及方向东外墙北外窗北外墙南外墙面积（m2）14.043.2411.886.84传热系数0.714.940.710.71室内计算温度t1（）18181818室外计算温度t2（）-9-9-9-9室内外温差（）27272727温差修正系数1.01.01.01.0基本耗热量（W）269.15430.15227.74112.83耗热量的修正朝向修正率%55517风力附加%0000修正值0.951.051.050.83修正后的热值269.52497.34262.27105.04高度附加0.000.000.000.00房间热负荷量（W）781.92冷风渗透耗热量（W）300.93总热负荷（W）1082.85第五章 系统的设计5.1采暖管材的选择5.1.1地暖管材的选择目前，市面上给排水塑料管主要包括PP-R管、PAP管、PE-X管UPVC管、CPVC管、PE管、ABS管、不锈钢塑料复合等管材。我国常用的地暖盘管为PAP管、PE-X管和PP-R管8。它们除了有着一般塑料管质量轻、耐腐蚀、不结垢、使用寿命长的特点外，还有着以下特点：1. 良好的卫生性能，即便用于饮用水系统也不怕会和金属管材一样出现“锈水”；2. 良好的抗高温性能，在使用的3种管材中工作时最高可承受95；3. 安装方便，连接可靠。综合多种原因，本系统的地暖系统采用DN20的交联聚乙烯管PE-X管作为地埋管。5.1.2地暖管材的施工要求盘管的敷设形式有：单蛇形、双蛇形、交错双蛇形、单回形、双回形，塑料埋管铺设广泛采用双回形布置方式，其热工性能比较好，供热温度场温度梯度小，舒适性好。本设计管道布置采用双回蛇形。地面面积超过30m2，或地面长边超过6m时，每隔56m填充应留有10mm的伸缩缝，加热管穿伸缩缝处需要设置不小于200mm的柔性套管9。填充层与墙、柱等交界处应留有510mm的伸缩缝，伸缩缝处因填充高发泡聚乙烯泡沫塑料或填满弹性胀膏。根据各房间的面积及之前计算出的各房间热负荷求出个房间的单位面积热负荷（表5-1为一层各房间的面积热指标计算，其他楼层间附录2）。单位面积的热负荷应散热和热管单元的表面面积相对应，根据每个房间的室内空气温度，选择从表中的加热温度和加热管的管间距。表5-1一层各房间面积热指标计算表编号10011002100310041005100610071008功能卧室厕所餐厅厨房主卧厕所2客厅休息室面积16.388.5815.314.0421.247.9217.113.54总热负荷1083444778912168640715692166面积热指标66.151.851.56579.451.491.8160表5-2 管单位地面面积向房间的散热量（）平均水温室内空气温度加热盘管间距（mm）3002502001501005016156.1171.1187.0203.6218.918147.4161.5176.4192.0206.420138.6151.9165.8180.5194.022130.0142.3155.3168.9181.524121.2132.7144.8157.5169.1根据表5-2中数据可得本次低温热水地板辐射采暖所采用热水平均温度为50，供回水温度为5545 表5-3房间盘管间距确定房间号功能室内设计温度（）单位面积热负荷（W/m2）加热盘管间距（mm）1001卧室1844.12001002厕所2548.51501003餐厅1870.52501004厨房1550.72501005卧室1868.92501006厕所2543.31501007客厅18123.32501008休息室18112.52005.2采暖管材的布置本工程设计使用的低温热水（低于60）作为热媒流体，根据房间实际单位面积计算热负荷，地面材料为瓷砖类。技术参数如下：结构层厚度：90mm地面材料：瓷砖供、回水温度：5545管材：交联聚乙烯，PEX图5-1：地板辐射采暖构造C15豆石混凝土是填充层材料最合适的材料，且豆石粒的直径大约在512mm。用于填充于的材料厚度不能低于50mm。铺设在地下的地埋管形式分别有：平行排管式，蛇形排管式和回字形盘管式，其中室内温差最为均衡，梯度较小的为回字形盘管式，在本工程设计中的铺设方式采用的是回字形盘管。5.3加热回路的确定根据表格数据中房间面积及管间距，粗略估算每个房间的盘管的回路数，需要注意的是单个回路加热管长度控制在60到100m之间，如特殊情况，最大可布置到120m。第六章 水力计算6.1加热管的水力计算水力计算是一个供暖系统中重要的供暖工程设计。计算完房间的耗热量，并根据耗热量查得供暖参数以及确定系统的形式之后，下一步便是计算管道水力。水力计算是为了使各个管段水流量能够达到设计需要值，以保证各个地热盘管的水流量都能够符合要求。首先需要通过已知流量确定热水管径，最后计算得出室内供暖系统的总压头损失。6.1.1总阻力的计算热媒（流体）在管道内流动时，因为管道内壁和流体的分子两者会有摩擦的产生，同时流体本身分子也会有摩擦，随之而来的就是流体的能量损失，这种损失叫沿程损失（管道摩擦阻力）；其次当热媒流体通过像阀门、弯头、三通、散热器之类管道附件时，会导致流速的大小和方向都发生了改变，而这种流速的方向或速度的改变，会带来流体在管道中的局部漩涡和撞击，同样会有一定的损失能量，这种为局部损失（局部阻力）。而热水供暖系统也有着这些能量损失，所以管道的总压头可用下式计算：总阻力： (6-1)式中：沿程阻力损失，； 局部阻力损失，； R每米管长的沿程阻力损失，6.1.2沿程阻力损失比摩阻： （6-2）雷诺数： （6-3）摩擦阻力系数：（光滑区的布拉斯休斯公式，适用于雷诺数不超过105的情况10。） （6-4）水流量： （6-5）式中：R每米管长的沿程损失，Pa/s； L管道长度，m； 摩擦阻力系数； d管道内径，mm； v流体在热水管道中的流速，； 热媒密度，； 热媒的运动粘滞系数，6.1.3沿程阻力损失的计算在系统管段的水力计算中，前后水流量不发生变化且管径也相同的一段管段，算为一个计算管段。所有的供水系统都是有一个个独立的管段通过并联或者串联的方式构成。流体沿直线管段流动时，所引起的能量损失，称为沿程损失。为了便于计算，一般先计算每米管长的沿程损失（也称为比摩阻）。具体数值可用达西围斯巴赫公式进行计算： (6-6)式中：沿程阻力系数6.1.4加热管水力计算实例由于PEX等管材与钢管的材料