地板辐射采暖设计说明书.doc

天津市天馨苑小区 36 楼采暖工程设计 Heating Project design for No 36 Building in Tianxinyuan District of Tianjin 摘 要 本次设计为天津市天馨苑小区36 楼采暖工程设计和小区换热站工艺设计 其中采 暖设计包括热负荷计算 采暖系统方案的确定和采暖系统水力计算 换热站设计包括 换热站规模的确定 设备的选型计算和换热站的工艺布置及相关计算 36 楼的建筑面 积为7863 采暖热负荷114kW 采暖系统形式为地板辐射采暖 热媒设计参数为 45 35 户内盘管管材选用管径为20mm的聚丁烯 PB 管 换热站供热规模为13万 设计总负荷为4 2MW 一次热网热水由地热供热站提供 设计参数为71 38 二 次网热水参数为温度45 35 换热站内设置两组BBR50型板式换热器 每组承担70 的总热负荷 循环水泵选择三台 型号为KL W 125 160A 两用一备 补水泵选择两 台 型号为KL W 40 125 在设计过程中 查阅了大量的参考资料 采用了目前常用 的设备和新的技术 并对建筑节能给予关注 关键词 关键词 集中供热 地板辐射采暖 换热站 设计 ABSTRACT It is a design for Tianjin tianxinyuan 36 Building heating engineering including the design for the Tianjin tianxinyuan 36 Building heating project and district heating exchange station The heating design contains heating heat load calculations heating systems and the heating systems to determine the program of hydraulic calculation Heat exchange station design takes brief introdunction exchange station equipment selection process of calculation and heat transfer station layout and calculations 36 floor covers the area of 4732 square meters heating loads of 100kW thermal media set parameters of 45 35 heating system in the form of radiant floor heating pipe diameter is 12mm The total heat load of station design is 4 2MW heat transfer area covers 12 million square meters the heating network design parameters for the heating medium is 71 38 the second network parameters for the heating medium temperature is 45 35 Heat transfer stations choose two type BBR50 plate heat exchanger from energy saving Equipment Co Ltd Beijing Hua Yixin each takes 70 of the heat load three KL W 125 160A type circulating pump from Kaili water pump two KL W 40 125 type pumps from Kaili Third Pump In design process I have looked up a large number of references using the commonly used equipment and new technology and pay much attention to the building energy conservation KeyKey words words central heating floor heating system heat exchange station design 目 录 第第 1 章章 设计概况设计概况 1 1 1 设计题目设计题目 1 1 2 设计任务及要求设计任务及要求 1 1 3 设计原始材料设计原始材料 2 1 41 4 设计依据设计依据 3 第第 2 章章 采暖负荷计算采暖负荷计算 4 2 1 采暖系统设计热负荷采暖系统设计热负荷 4 2 2 围护结构的基本耗热量计算围护结构的基本耗热量计算 5 2 3 围护结构朝向修正耗热量的计算围护结构朝向修正耗热量的计算 6 2 4 冷风渗透耗热量的计算冷风渗透耗热量的计算 7 2 5 冷风侵入耗热量的计算冷风侵入耗热量的计算 8 2 6 热负荷计算举例热负荷计算举例 8 第第 3 章章 采暖方式的比较与选择采暖方式的比较与选择 10 3 1 集中热力网供热集中热力网供热 10 3 2 小区锅炉供暖小区锅炉供暖 10 3 3 分户采暖分户采暖 10 3 4 采暖末端方式的选择采暖末端方式的选择 11 第第 4 章章 地板辐射采暖设计地板辐射采暖设计 13 4 14 1 采暖盘管的选择与布置采暖盘管的选择与布置 13 4 24 2 采暖盘管设计计算采暖盘管设计计算 14 4 3 水力计算水力计算 15 第第 5 章章 换热站方案确定换热站方案确定 18 5 15 1 换热站概述换热站概述 18 5 25 2 换热站设计要点换热站设计要点 19 5 3 换热器的分类换热器的分类 20 第第 6 章章 换热器的选择及计算换热器的选择及计算 22 6 1 换热器选择计算换热器选择计算 22 6 2 板式换热器阻力计算 板式换热器阻力计算 24 第第 7 章章 水泵及设备选择水泵及设备选择 26 7 1 循环水泵的选型计算循环水泵的选型计算 26 7 2 补水泵的选型计算补水泵的选型计算 28 7 3 水处理设备的选择计算水处理设备的选择计算 29 7 4 其它相关设备的选择及计算其它相关设备的选择及计算 31 第第 8 章章 换热站工艺布置换热站工艺布置 35 8 1 换热站内的热力系统换热站内的热力系统 35 8 2 换热站平面布置换热站平面布置 36 致致 谢谢 38 参考资料及设计规范参考资料及设计规范 39 第 1 章 设计概况 0 第第 1 章章 设计设计概况概况 1 1 设计题目设计题目 天津市天馨苑小区36 楼采暖工程设计 1 2 设计任务及要求设计任务及要求 1 2 1 设计任务 设计任务包括 36 楼采暖设计和小区换热站设计 1 2 2 设计要求 1 采暖设计计算内容 1 建筑围护结构耗热量的计算 确定外墙 屋顶 门 窗 地面等的传热系数 列表计算各房间的基本耗热量 附加耗热量 进而求出供暖设计热负荷 计算该建筑物的热指标 2 采暖系统方案确定 3 采暖系统设备选择及计算 4 采暖系统进行水力计算 2 换热站设计计算 1 换热站热负荷概算 2 换热站方案确定 3 换热器的选择及计算 4 循环水泵 补给水泵及水处理设备选择 5 其它相关设备的选择及计算 6 换热站工艺布置及相关计算 3 设计图纸绘制及基本要求 1 采暖平面图 1 50 或 1 100 2 采暖系统图 按比例绘制 但出图时不需要比例也不标注比例 3 换热站设备布置平面图 1 50 或 1 100 4 换热站管路布置平面图 1 50 或 1 100 第 1 章 设计概况 1 5 换热站工艺系统流程图 无比例要求 6 换热站热力系统图 轴测图 按比例绘制 但出图时不需要比例也不标注比 例 7 图纸目录 设计施工说明 设备材料表等 1 3 设计原始材料设计原始材料 1 3 1 土建资料 天津市天馨苑小区总平面图和 36 楼建筑图 换热站的建筑底图等 1 3 2 气象资料 天津市气象参数由 供热通风设计手册 第三章第 68 69 页表 3 3 查得 列于表 1 1 表 1 1 天津市气象参数 台站位置台站位置大气压力大气压力 kPa 室外风速室外风速 m s 北纬东经 海拔 m 冬季夏季 年平均年平均 温度温度 供暖室外供暖室外 计算温度计算温度 冬季 平均 夏季 平均 39 06 117 10 3 3102 66100 4812 2 93 12 6 1 3 3 热源 由市政热力网 地热供热站 提供 71 38 热水 经小区换热站制备 45 35 热水 再经小区热网供建筑采暖 1 3 4 当地自来水水质指标或采用如下指标 总 硬 度 3 1mol l 其中 非碳酸硬度 0 85 mol l 碳酸硬度 2 25 mol l 总 碱 度 2 25 mol l PH 值 7 7 9 6mg l 溶解固型物 225mg l 夏季水温 20 冬季水温 5 供水压力 4kg cm2 第 1 章 设计概况 2 1 41 4 设计依据设计依据 1 4 1 毕业设计任务书 由指导教师赵树兴编写的 天津市某高层住宅区 36 楼采暖工程设计 毕业设计任 务书 1 4 2 建筑概况 1 本设计为天津地区天馨苑小区 36 楼采暖工程设计 2 本工程为地上 17 层住宅楼 建筑总面积约为 7863 占地面积为 462 5 3 本工程建筑高度最高为 52 2m 首层层高为 3 8m 住宅层高为 2 9m 1 4 3 设计规范及标准 1 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 2 城市热力网设计规范 CJJ 34 2002 3 地面辐射供暖技术规程 JGJ142 2004 3 实用供热空调设计手册 第二版 或 实用供热空调设计手册 4 05K232 分 集 水器 分汽缸 标准图集 5 建筑工程设计文件编制深度规定 2003 版 6 GB T50114 2001 暖通空调制图标准 7 05 系列建筑标准设计图集 N1 6 8 供热工程制图标准 供热设计用 9 CJJ T81 98 城镇直埋供热管道工程技术规程 10 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 GB50242 2002 11 城市供热管网工程施工及验收规范 GJJ28 89 12 通风与空调工程施工质量验收规范 GB50234 2002 第 2 章 采暖负荷计算 3 第第 2 章章 采暖负荷计算采暖负荷计算 2 1 采暖系统设计热负荷采暖系统设计热负荷 对于建筑物来说 有热量的得与失 当建筑物的失热量大于得热量时 为了保证 建筑物内温度 就需要给建筑物供暖 一般冬季建筑物损失热量的方面有以下几种 1 围护结构传热耗热量 1 Q 2 加热由门 窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量 称为冷风渗透耗热量 2 Q 3 加热由门 孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量 称为冷风侵入耗热量 3 Q 4 水分蒸发的耗热量 4 Q 5 加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量 5 Q 6 通风耗热量 通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量 6 Q 建筑物的得热量有以下途径 1 生产车间最小负荷班的工艺设备散热量 7 Q 2 非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量 8 Q 3 热物料的散热量 9 Q 4 太阳辐射进入室内的热量 10 Q 对于没有装置机械通风系统的建筑物 供暖系统的设计热负荷只考虑 1 Q 2 Q 3 Q 在工程设计中 计算供暖系统的设计热负荷时 分为围护结构传热的基本耗热量 10 Q 和附加耗热量两部分进行计算 基本耗热量是在设计条件下 通过房间各部分围护结 第 2 章 采暖负荷计算 4 构从室内传到室外稳定传热量的总和 附加耗热量是指围护结构发生变化而对基本耗 热量进行修正的耗热量 一般有风力附加 高度附加和朝向修正等耗热量 2 2 围护结构的基本耗热量计算围护结构的基本耗热量计算 在工程设计中 围护结构的基本耗热量是按一围稳定传热过程进行计算的 可按 下式计算 Q KF n t w t K 围护结构的传热系数 W C 2 m F 围护结构的面积 2 m 冬季室内计算温度 C n t 供暖室外计算温度 C w t 围护结构的温差修正系数 室内计算温度是指距地面 2m 以内人们活动地区的平均空气温度 一般由国家规定 对于本设计 因为采用的是地板辐射采暖方式 计算热负荷时 根据地面辐射供暖技 术规程 室内计算温度的取值应比对流采暖系统的室内计算温度低 2 或取对流采暖 系统计算总热负荷的 90 95 本设计室内计算温度采用前者 要求是主要房间 16 厨房 8 卫生间 20 对于供暖室外计算温度 有两种方法可以计算 分别是根据围护结构的热惰性 w t 原理 还有一种是根据不保证天数法的原则 我国现行的 暖通规范 采用了不保证 天数法 它的原则是 认为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外计算温度 即允 许这几天室内温度可以稍低于室内计算温度 值 对于北方城市 暖通规范 规定为 n t 5 天 本设计地点在天津市 在手册中查得的值为 9 C w t 地面传热系数的计算采用地带划分法 本设计中是贴土非保温地面 计算时把地 面沿外墙平行的方向分成四个计算地带 各地带传热系数查表列于下面 地面传热系 数 第 2 章 采暖负荷计算 5 第一地带 0 47 W k 第二地带 0 23 W k 第三地带 0 12W k 第四地带 0 07 W k 围护结构的传热系数和朝向修正及房间设计温度一览表 表 2 1 传热系数一览表 编号编号构造名称构造名称传热系数传热系数房间房间温度温度 1 屋 面 0 46 卫生间 22 2 混凝土外墙 0 59 厨房 16 3 变形缝外墙缝隙 0 72 卧室 客 厅 18 4 砌块墙 0 82 走廊 16 5 地带传热见上 6 窗 2 7 7 内 门 2 7 8 门 3 9 楼板 0 55 2 3 围护结构朝向修正耗热量的计算围护结构朝向修正耗热量的计算 对于本设计 朝向修正率已选定 风力附加耗热量不予考虑 高度附加耗热量根 据 暖通规范 民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率 当房间高度大于 4m 时 每高出 1m 应附加 2 但总的附加率不应大于 15 本设计不考虑高度附加 围护结 构总的耗热量可用下式表示 1 KF 1 W 1 Q 1 Q j 1 Q xn t w t xchx f 式中 朝向修正率 xch 风力附加率 x f 高度附加率 xg 第 2 章 采暖负荷计算 6 围护结构总的耗热量 1 Q 2 4 冷风渗透耗热量的计算冷风渗透耗热量的计算 在风力和热压造成的室内外压差的作用下 室外的冷空气通过门 窗等缝隙渗入 室内 被加热后逸出 这部分冷空气所消耗的热量 称为冷风渗透耗热量 一般采用 缝隙法计算冷风渗透耗热量 可用下式计算 V Lln L 每米门 窗缝隙渗入室内的空气量 根据当地风速查表 l 门 窗缝隙的计算长度 l 为可开启的缝隙的长度 具体到设计中的 l 值根据建筑图 中门窗型号大小确定 n 渗透空气量的朝向修正系数 冷风渗透耗热量 可按下式计算 2 Q 0 278V 2 Q w C n t w t 供暖室外计算温度下的空气密度 w 冷空气的定压比热 此设计中其值 1 01C 0 278 单位换算系数 上述方法只考虑了风压 而不考虑热压的作用 适用于多层建筑物冷风渗透的计 算 高层建筑由于建筑物高度的增加 热压作用不容忽视 故计算高层建筑冷风渗透 耗热量 首先要计算门窗的综合修正系数 m 值 计算 m 值 先要确定压差比 C 值 3 Q 可用下试计算 0 42 0 50 273 nwrz fn ttc hh C c h vt A 第 2 章 采暖负荷计算 7 0 4 0 4 b h ch 1 1 b h mcnC 2 0 278 pnww Qc Ll ttm 为中和面标高 25 z h 以本建筑一层为例 16 C 9 C 层高 n t w t 2 9m 3 1m s 1 01 b 0 67 L 2 88 1 41 kg 0 7 0 5 算得 0 v p c w 3 m f c r c C 3 10 1 003 北向朝向系数 n 1 0 查表 得 m 1 76 0 同理 南向综合修正系数 h c m 1 85 东向朝向系数 m 1 27 西向朝向系数 m 2 02 2 5 冷风侵入耗热量的计算冷风侵入耗热量的计算 在冬季受风压和热压的作用下 冷空气由开启的外门侵入室内 把这部分冷空气 加热到室内温度所消耗的热量即为冷风侵入耗热量 冷风侵入耗热量可用下式计 3 Q 算 N 3 Q 1 Q j m 式中 外门的基本耗热量 W 1 Q j m N 考虑冷风侵入的外门附加率 2 6 热负荷计算举例热负荷计算举例 以下是 201 室的热负荷计算过程 1 外围护结构有北外墙 北阳台和西外墙 北阳台的面积为 F 1 5 2 9 4 35 北外墙的面积为 F 3 2 9 1 5 2 9 4 35 西外墙的面积为 F 3 6 2 9 10 44 根据 暖通规范 温差修正系数 a 均取为 1 按照围护结构基本耗热量公式 第 2 章 采暖负荷计算 8 计算出 201 卧室的围护结构基本耗热量为 北外墙耗热量 64W atKFq n w t 北阳台基本耗热量 206W 西外墙基本耗热量 154 W 朝向修正系数 北 10 西 5 详见表 2 1 2 根据 暖通规范 天津市的冷风朝向修正系数 东向 n 0 15 西向 n 0 4 南向 n 0 15 北向 n 1 0 西北 n 1 0 因为有阳台 故没有冷风渗透耗热量 温差修 正系数为 0 7 详见表 2 1 表 2 1 负荷表 面积 Ktn tw tn tw Q1 j c n f Q Q1 Q2 Q3 Q 名称 及方 向 W W WWWWW 1345678910111213 15161718 北阳台4 35 2 70 7206 10110226 北外墙4 35 0 59164 1011071 西外墙10 44 0 59 16 925 1154 5 0 95146 443 0 0443 注 各个房间负荷 详见附录 1 第 3 章 采暖方式的比较与选择 9 第第 3 章章 采暖方式的比较与选择采暖方式的比较与选择 目前常见的采暖方式 有三大类 一是城市集中热力网供热 二是居住区规模集 中供热 三是分户供热 下面对这三种采暖方式优缺点做一个分析和比较 3 1 集中热力网供热集中热力网供热 市政热力网采暖一般适用大型高层住宅社区 从能源的利用看 集中供热最合理 优点是安全 清洁 方便 而其缺点是不能按住户需要安排采暖季 采暖费用固定 长期以来我国北方地区大都采用集中供暖方式 也多以居室采暖面积而定 这种计量 收费方式给供暖收费带来很大麻烦 不论用户是否居住 都得交采暖费 由于末端无 计量方式和调节手段 导致 30 40 的热量浪费 集中供暖分户计量是目前国家非常提倡的一种供暖方式 采取集中供热 分户计 量可避免以上采暖方式的诸多弊端 对于普通的社区 集中供热 分户计量应是以后 采暖方式的一种发展方向 3 2 小区锅炉供暖小区锅炉供暖 适用于中型住宅社区 其优点是安全 清洁和方便 并且采暖时间可由小区业主 协调决定 而其缺点是费用比城市集中供热方式略微有些高 由于管理不当还存在污 染问题 目前石家庄市区不许建燃煤锅炉 只能用燃气 燃油或电锅炉 运行费用较 高 和城市热力管网集中供热一样 用户不住也得交钱 否则会影响其他层的供暖 还有就是容易出现系统失调 冷热不均等状况 3 3 分户采暖分户采暖 分户采暖主要有分户燃气炉采暖和分户电热直接采暖两种 燃气壁挂炉天然气取暖是一种重要形式 它与集中采暖相比 优点是采暖时间自由设 定 每个房间温度可随意调节 有些锅炉可提供生活热水 缺点是使用费用高 使用 寿命较短 家中无人时需低温运行 热泵经常启动及火焰燃烧 噪音大 分户直接电热采暖方式优点是可根据需要调节室温 达到节能目的 室内温暖舒 适 取消了暖气片及管道 增加了使用面积 节省了锅炉房 热力站及室外管网 计 量方便 缺点是 用电高峰期 不能保存蓄热 另外就是它作为家庭采暖设备前期投 入较大 电力作为高品位的能源转换为低品位的热能 存在浪费 在能源利用上不合 第 3 章 采暖方式的比较与选择 10 理 由上所知 集中供暖分户计量是目前最适合的采暖方式 3 4 采暖末端方式的选择采暖末端方式的选择 从采暖采取的末端方式看 主要是散热器和地板辐射两种 接下来从以下几个方面 对两种方式的采暖作一分析和比较 3 4 1 采暖效果 地暖的散热方式是以辐射采暖为主 温度由地板开始自下而上 房间同一层 面的温度均匀 温差小 使人的感觉是足热头凉 舒适感好 散热器采暖是以对流为主的采暖方式 散热器先加热其周围空气 使空气在 房间内形成对流从而达到采暖目的 热空气自上而下对流 房间温度是上热下凉 给 人的感觉是头热脚凉 舒适感相对差些 3 4 2 安装方式及对空间的影响 地暖是将管道自分集水器后暗敷设在地面下 不占水平空间 不影响墙体装 修和家具的摆放 不受墙体是否能固定支架的制约 不过地暖由于管道下须设隔热层 地板相对较厚 对垂直空间的影响约为 8CM 散热器采暖是将散热器安装在外窗户下 如受限制则安装在内墙上 一般采 用明装 管道暗敷设在地面下 目前散热器一般采用钢板 铝合金及铜铝复合散热器 管道采用铜管和 PEX 管等 这种方式的安装占用房间的水平空间 影响家具的摆放 散热器的安装受墙体是否能固定支架的制约 3 4 3 使用及维修 地暖室内部分由于由分集水器和 PB 管道组成 其中管道暗设在地面下 分集 水器设置在较隐蔽的地方且或安装或有罩盖住 其在使用中基本不需要清理和维修 地暖由于各个回路长度无法作到完全一致 相对不易调试 散热器采暖由于散热器是裸露安装在室内 所以相对会占用一部分家具摆放 的位置 由于每组散热器供水管均安装温控阀 调试相对方便 第 3 章 采暖方式的比较与选择 11 3 4 4 工程造价 地暖采用苯板做隔热层时 实铺面积造价约为 89 142 元 M2 地暖采用发泡 水泥做隔热层时 实铺面积造价约为 85 138 元 M2 散热器采暖按钢板散热器考虑 按建筑面积计算造价约为 95 137 元 M2 3 4 5 运行费用 根据资料 如果使用频率比较高时地暖相对散热器采暖运行费用节省约 0 在垂直空间较大的房间中 地暖这一优势尤其明显 加上热源是由市政热力网 地热供热站 提供的 71 38 热水 综上所述 本设计 应采用低温地板辐射采暖方式 第 4 章 地板辐射采暖设计 12 第第 4 章章 地板辐射采暖设计地板辐射采暖设计 4 14 1 采暖盘管的选择与布置采暖盘管的选择与布置 4 1 1 地板辐射采暖构造 本设计采用热水作为热煤 根据各房间的单位面积耗热量 采用瓷砖 木地板类 地面 技术参数如下 结构层厚度 70mm 地面材料 瓷砖 供回水温度 供 50 回 40 管材 聚乙烯塑料管 楼层地面辐射采暖构造层结构 首层地面辐射采暖构造层结构 图 4 1 地板辐射采暖构造 1 聚苯乙烯保温板 2 交聚乙烯管 3 地面层 4 水泥沙将找平层 5 细石混凝土 6 聚苯乙烯保温板 8 楼板 4 1 2 地热盘管选择和施工要求 目前 建筑给水塑料管主要有UPVC 管 CPVC 管 PE 管 PAP 管 PE X 管 PP R 管 ABS 管 不锈钢塑料复合管等 我国常用的主要有PAP 管 PE X管和PP R 管 它们除具有塑料管质量轻 耐腐蚀 不结垢 使用寿命长等优点外 还具有以下 特点 良好的卫生性能 可用于饮用水系统且可避免金属管材常出现的 锈水 现象 较好的耐热性能 上述3 种管材的最高工作温度均可达95 安装方便 连接可靠 第 4 章 地板辐射采暖设计 13 综合考虑选择PE X管 PE X管的热膨胀系数虽然较大 但承压能力较大 介于PAP 管和PP R 管之间 价格最便宜 能耐低温 适用于冬季寒冷的地区 经查管径有 DN15 DN50和DN63 110两种系列 参考以往的系统 本系统选择管径为 DN16 盘管的敷设形式有 单蛇形 双蛇形 交错双蛇形 单回形 双回形有文献8 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 卫生间采用直列形 为了保证地热盘管的安全有效运行 施工要注意以下问题 地热管施工前必须对地面 进行硬化和找平 当房间面积超过30m2 或长度超过6m 时 现浇填充层应设置伸缩缝 伸缩缝间距应小于10m 由于每个环路的阻力不宜超过30kPa 这样就决定了每个环路 的盘管长度不能过长 不宜超过120m 低温地板辐射采暖系统将40 60 热水通 过埋于楼板的豆石混凝土或水泥砂浆层内加热盘管经辐射把地板加热 使地表温度达到 24 26 根据散热量要求本系统的供回水温度为 50 40 4 1 3 采暖盘管的布置 本设计总立管设在各单元的管道井内 再分设支管进入各户 各户连在同一个分 水器上 加热盘管的布置按房间分组 影响塑料埋管铺设方式的主要因素是塑料埋管的最小弯曲半径 而满足弯曲半径 的同时也要使地板辐射供暖的热效率达到最大 因此 为了不使地板表面温度过高而 造成人脚部太热而表现的不舒适 最理想的状况是板表面温度均匀一致 同时也要考 虑施工问题 对于双回形布置 经过版面中心点的任何一个剖面 埋管是高温低温管 相间隔布置 存在 零热面 和 均化 效应 从而使这种布置方式的板面温度场比 较均匀 是铺设弯曲度数大部分为90 弯 故铺设简单也没有埋管相交问题 首层地 面 卫生间及厨房必须设防水层 采暖地面构造层与外墙接触部分用聚苯乙烯保温板 作保温处理 4 24 2 采暖盘管设计计算采暖盘管设计计算 4 2 1 设计计算公式 S t1 t2 4 1 式中 导热系数 W m S 形状因子 t1 盘管温度 第 4 章 地板辐射采暖设计 14 t2 地板表面温度 4 2 2 2 ln 2 l S H sh d 式中 l 管长 m H 埋深 mm D 管径 mm 管间距 mm 导热系数 W m 4 3 i i 构造层 瓷砖地板层 10mm 1 1 W m 水泥沙将找平层 20mm 0 93 W m 细石混凝土层 40mm 1 51 W m W m 70 1 07 102040 1 10 031 51 i i 4 3 水力计算水力计算 供暖系统的水力计算是供暖工程设计的重要内容之一 当计算出房间的耗热 量 确定了供暖参数及系统形式之后 即可进行 水力计算的目的 是使系统中各管 段的水流量符合设计要求 以保证流进各散热器的水流量符合要求 即按照已知流量 确定各管段的直径 最后求出室内供暖系统的总压力损失 4 3 1 系统管路水力计算的基本公式 热媒 流体 在管道内流动是 由于流体分子间及其与管壁间的摩擦 就有 损失能量 这种为沿程损失 沿程摩擦阻力 而当流体通过管道的一些附件时 第 4 章 地板辐射采暖设计 15 如阀门 弯头 三通 散热器等 由于流体流动方向或速度的改变 产生局部旋 涡和撞击 也有损失能量 这种为局部损失 局部阻力 因此热水供暖系统中 计算管段的总压力损失 可用下式表示 Pa yjj pppRlp 计算管段的压力损失 Pa p 计算管段的沿程损失 Pa y p 计算管段的局部损失 Pa m j p L 管段长度 m 4 3 2 沿程损失 在管路的水力计算中 把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子 称为一个 计算管段 任何一个热水供暖系统都是由许多串联和并联的计算管段组成 流体沿直 线管段流动时 所引起的能量损失 称为沿程损失 为计算方便 都是先计算出每米 管长的沿程损失 也称为比摩阻 其值可用流体力学中的达西 围斯巴赫公式进行计 算 R 2 2d Pa m 5 2 管段的摩擦阻力系数 d 管道内径 m 热媒在管道内的流速 m s 热媒的密度 kg m 4 3 3 局部损失 如前所述 管段的局部损失主要是因流体流过管道中的一些局部附件 如阀门 弯头 三通 散热器等 而一起的一种能量损失 可按下式计算 Pj 2 2 5 3 式中 计算管段中局部阻力系数之和 第 4 章 地板辐射采暖设计 16 各种管附件的局部阻力系数 z 值 是用实验方法确定的 有上面的两个公式可以 计算出各个管段的沿程阻力和局部阻力 为后面计算打下基础 4 3 4 加热管的水力计算 本计算过程选用供水温度为45 回水温度为35 温差为10 供回水的平均 性参数知 水的密度p 985 44kg m3 比热c 4 19kJ kg k 水的运动粘滞系数 v 温度为40 以40 作为水的定性温度查取水的物 0 5165x10 6m s 为了便于 排除管内的空气 加热管内的热水流速不应小于0 25m s 同时 加热管内流速宜控 制在0 25 0 5m s之间 每一个环路的阻力不宜超过3x104Pa 采暖系统的阻力由沿 程阻力和局部阻力组成 局部阻力又由管路局部阻力和设备阻力 如分水器 集水器阻 力 组成 由于加热管的弯曲半径较大 6Dw 对局部阻力可按沿程阻力的附加方法 进行处理 经过总结局部阻力大约占沿程阻力的 20 30 水力计算的详细结果见附录 第 5 章 换热站方案确定 17 第第 5 章章 换热站方案确定换热站方案确定 5 15 1 换热站换热站概述概述 换热站是供热网路与热用户的连接场所 它的主要作用是根据热网工况和 不同的条件 采用不同的连接方式 将热网输送的热媒加以调节 转换 向热 用户系统分配热量以满足用户需求 并根据需要 进行集中计量 检测供热热 媒的参数和数量 5 1 1 换热站的作用 1 将热量从热网转移到局部系统内 有时也包括热介质本身 有时 还利 用采暖 通风系统回水的热量来制取生活用热水 2 将热源产生的热介质温度 压力 流量调整 变换到用户设备所要求的 状态 保证局部系统安全和经济运行 3 检测和计量各用户消耗的热量 4 在蒸汽供热系统中 热力站除了保证向局部用热系统供热之外 还具有 收集凝结水 不含盐类和可溶性腐蚀气体 含热量约为蒸汽含热量的 15 的有 价值的水 并将其回收到热源 5 1 2 换热站的类型 根据热网系统不同 可分为换热站和热力分配站 根据热网的介质不同 可分为水 水换热的热力站和汽 水换热的热力站 根据服务对象不同 可分为 工业热力站和民用热力站 根据热力站的设置和功能 可分为 1 用户热力站 也成为用户引入口 设置在单栋建筑物用户的地沟入口处或该用户的地下室或底层处 当无换 热设备 只是向各用户进行热量分配时 成为热力分配站 2 集中供热站 第 5 章 换热站方案确定 18 热网通过集中热力站向一个街区或多栋建筑物分配热能 这种热力站大多 是单独的建筑物 也可以设置在某一用户建筑物内 通常将集中热力站向各热 用户输送热能的网路 称为二级供热网路 与分散市热力站相比 集中热力站具有运行管理人员少 便于实现遥控 检测和计量等优点 当用户需要生活热水时 分散在各用户设置水加热器 要 比集中设置水加热器的造价要高 因为小的热水供应系统的用水量不均匀性远 大于大型集中热水供应系统 而且 分散的水加热器总面积远远超过集中热力 站内的面积 但是 集中热力站后的二极管网要增加投资费用 所以 应经过 技术综合比较 以确定合理的集中热力站规模 3 区域性热力站 位于大型供热网路上 在供热干线与分支干线的连接点处 应设置区域性 热力站 5 25 2 换热站设计要点换热站设计要点 5 2 1 热力站的数量与规模 热力站的数量与规模一般应通过技术经济比较确定 并考虑以下因素 供 热半径不宜超过800 米 热力站供热区域内建筑物高差不宜过大 以便于选择 同一种连接方式 当具备技术经济比较条件时 热力站的数量和规模可按以下 原则确定 1 新建的居住小区 以每一小区只设一个热力站为宜 2 旧的居住小区 利用原有小区的室外管网和原有的采暖系统 尽量减少 热力站的数目 3 工业热力站 通常一个单位或数个邻近单位共用一个 5 2 2 热力站设计中的问题 对于定压系统 二次热网的定压系统设计十分重要 此定压系统是热力站 负担整个供热区域的供热系统定压 可根据热力站的规模 二级热网供水温度 最高用户充水高度 所需的定压点压力等因素 从各种定压方式中选择 对于 补水的处理 为了保证热力站换热设备的正常运行 二级热网系统的补给水应 进行处理 补水来源可考虑如下途径 1 除过氧的软化水 或锅炉连续排污水 这是最好的补水水源 但在实 第 5 章 换热站方案确定 19 际工程中要从热源处的软水系统引接软水管 或在热力站附近有锅炉连续排污 水可以利用 这很不易实现 2 利用一级热网的回水作为二级热网补水 这虽易实现 但却会增加了一 级热网的失水量 加大了热源处的水处理量 不够经济 只有当二级热网系统 对补水水质要求较高 且补水量不大时 可考虑采用此补水方案 3 在热力站内设置简易的水处理设备 把城市自来水经过简单处理补入二 级网 水处理设备可采用整体式水处理装置或复合被膜加药装置 这种处理方 案最为实用 现在 有许多中小城市的集中供热工程中 其热力站采用复合被 膜加药装置处理补水 操作运行简单可靠 效果较好 易于被运行单位接受 是一种值得注意的补水处理方式 补水可利用城市自来水压力直接补入二级热 网 但自来水压力应满足补水压力要求 或采用定压装置补入二级热网 由于 二级热网供水温度不高 一般不会超过90 度 所以不必进行除氧处理 采用简 单的水处理即可满足补水要求 根据大中城市集中供热工程的热力站运行经验 热力站内应设置一个较大容量的贮水箱 此水箱越大越好 这对运行极有好处 建议根据热力的面积 尽可能设计大容量的水箱 甚至搞非标准件或设两个水 箱 5 3 换热器的分类换热器的分类 换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域 随着节能技术的飞速 发展 换热器的种类越来越多 适用于不同介质 不同工况 不同温度 不同 压力的换热器 结构型式也不同 换热器的具体分类如下 1 换热器按传热原理可分为 1 间壁式换热器 间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动 通过壁 面的导热和流体在壁表面对流 两种流体之间进行换热 因此又称表面式换热 器 这类换热器应用最广 间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式 板面式和其他型式 2 蓄热式换热器 蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体 把热量从高温流体传递给低温 流体 热介质先通过加热固体物质达到一定温度后 冷介质再通过固体物质被 加热 使之达到热量传递的目的 蓄热式换热器有旋转式 阀门切换式等 3 流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器 是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连 接起来的换热器 热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环 在高温流体 第 5 章 换热站方案确定 20 接受热量 在低温流体换热器把热量释放给低温流体 这类换热器主要用于回 收和利用高温废气的热量 以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器 多用 于空气分离装置中 如炼焦炉下方预热空气的蓄热室 4 混合式换热器 混合式换热器是通过冷 热流体的直接接触 混合进行热量交换的换热 器 又称接触式换热器 由于两流体混合换热后必须及时分离 这类换热器 适合于气 液两流体之间的换热 例如 冷水塔 气体冷凝器等 2 换热器按用途分为 1 冷却器 冷却器是把流体冷却到必要的温度 但冷却流体没有发生相的变化 2 加热器 加热器是把流体加热到必要的温度 但加热流体没有发生相的变化 3 预热器 预热器预先加热流体 为工序操作提供标准的工艺参数 4 过热器 过热器用于把流体 工艺气或蒸汽 加热到过热状态 5 蒸发器 蒸发器用于加热流体 达到沸点以上温度 使其流体蒸发 一般有相的变 化 由于板式换热器具有传热效率高 对数温差大 重量轻 占地面积小 清 洗方便 而且容易改变换热面积或流程组合 适用于多重介质换热等诸多优点 故此次设计中选用板式换热器 第 6 章 换热器的选择及计算 21 第第 6 章章 换热器的选择及计算换热器的选择及计算 6 1 换热器选择计算换热器选择计算 根据热网设计规范 参照 36 楼采暖设计热指标为 14 4W m2 考虑管网 损失 已知换热面积为 13 万平方米 则换热站负荷 QF可由下式计算 QF qF F 35X130000 4550000 w 4 6X106 W 由地热供热站提供 71 38 热水 经小区换热站制备 45 35 热水 此换热站 4 6MW 换热站设计 计算时按换热站负荷的 70 计算 为 3 2MW 其中 kg m3 kJ kg 71 1 g t38 1 h t984 1 183 4 1 p c kg m3 kJ kg 45 2 g t35 2 h t 2 992 2 179 4 2 p c Pa s Pa s 4 1 1081 4 4 1 1054 6 18 x d xd p t t tt t ln 3845 3571 ln 3845 3571 48 1183800 3200000 Btk Q F p 水 水板式换热器的传热系数K 2900 4600 w 取K 3800 w 初选北京华艾鑫节能设备有限公司的BBR50 型板式换热器 水 水板式换热器主要技术参数表 表3 2 单板有效换热面积 0 5单通道截面积 0 0011 0 0022 板间距 mm 2 4 4 8接管通径 mm 100 150 有效当量直径 mm 4 8 9 6最大处理量 m3 h 170 380 第 6 章 换热器的选择及计算 22 kg h83455 3871 183 4 32000006 3 6 3 1 1 1 1 hg ttc Q G kg h275664 3545 179 4 32000006 3 6 3 2 2 2 2 hg ttc Q G 取 0 4 m s 1 v 059 0 9843 03600 83455 3600 11 1 1 v G f 54 0011 0 059 0 1 1 d f f n 54 12 nn 118 0 0022 0 54 22 d fnf m s66 0 2 992118 0 3600 275664 3600 22 2 2 f G v 3 4 1 111 1 1093 3 1081 4 9844 00048 0 Re vde 3 4 2 222 2 1054 9 1054 6 2 99266 0 0096 0 Re vde 6 4 1 11 1 1011 3 647 183 4 1081 4 Pr p c 6 4 2 22 2 1033 4 631 179 4 1054 6 Pr p c 取 a 0 3 m 0 7 n 0 33 5 63 111 1 1 1094 1 1011 3 1093 3 3 00048 0 647 PrRe nm ade 5 63 222 2 2 1096 1 1033 4 1054 9 3 00096 0 647 PrRe nm ade 3570 1096 1 1 2 0005 0 50 001 0 1094 1 1 1 11 1 55 21 sg sg K 第 6 章 换热器的选择及计算 23 W 6 50 8 0183570 3200000 Btk Q F p 片101 5 0 6 50 d F F N 取N 101 片 可看出所选换热器型号符合所假设条件 所以选北京华艾鑫节能设备有限 公司的BBR50 型板式换热器两台 6 2 板式换热器阻力计算 板式换热器阻力计算 流道长度 m92 1 26 0 5 0 B F L d 加热侧摩擦系数 22 03 2 0 11 1005 1 1093 3 055 0 Re055 0 f 被加热侧摩擦系数 32 03 2 0 22 1080 8 1054 9 055 0 Re055 0 f 加热侧阻力 Pa 3 32 1 1 3 111 1 1030 5 0048 0 984 4 0 1005 1 2 10 2 de VLf P 被加热侧阻力 Pa 3 33 2 2 3 222 2 1084 9 0096 0 2 992 66 0 1080 8 2 10 2 de VLf P 第 6 章 换热器的选择及计算 24 图6 1 板式换热器 第 7 章 水泵及设备选择 25 第第 7 章章 水泵及设备选择水泵及设备选择 7 1 循环水泵的选型计算循环水泵的选型计算 循环水泵是驱动热水在热水供热系统中循环流动的机械设备 在完成热 水系统管路的水力计算后 便可确定网路循环水泵的流量和扬程 网路循环水泵流量的确定 对具有多种用户的闭式热水供热系统 原则上 应首先绘制供热综合调节曲线 将各种热负荷的网路总水流量曲线相叠加 得 出相应某一室外温度tw下的网路最大设计流量值 做为选择的依据 循环水泵的压头 扬程 应不小于设计流量条件下热源 热网和最不利用 户的压力损失之和 用户系统的压力损失与用户的连接方式及用户入口设备有关 在设计中可 采用如下的参考依据 对与网路直接连接的供暖系统 约为 1 2 mH2O 对与网路直接连接的暖风机系统或大型的散热器供暖系统 约为 2 5 mH2O 对采用喷射器的供暖系统 约为 8 12 mH2O 对采用水 水换热器间接连接的用户系统 约为 3 8 mH2O 对与设混合水泵的热力站 网路供 回水管的预留资用压差值应等于热力 站 后二级网路及其用户系统的设计压力损失值 在热水网路水压图上 可清楚的表示出循环水泵的扬程和上述各部分的压 力 损失值 应着重指出 循环水泵是在闭合环路中工作的 它所需的扬程 尽取决 于闭合环路的总压力损失 而与建筑物的高度和地形无关 循环水泵总流量 循环水泵总流量等于二级热网循环水量的105 110 二级热网循环水 量计算 第 7 章 水泵及设备选择 26 kg h 6 3 Gx 12 ttc Q p 式中 G 网路计算流量 kg h Q 采暖总计算热负荷 kw cp 水的比热容 cp 4 190 kJ kg t1 t2 供 回水温度 计算实例 kg h83315 3871 190 4 32000006 3 1 1 6 3 1 1Gx 12 ttc Q p 选三台水泵 一台备用 另外两台并联使用 并联后 管路内总流量加大 水头损失增加 所需压头加大 而多数情况下 泵与风机的性能是压头加大流 量减少 所以并联运行时单台设备流量减少 循环水泵的计算扬程 循环水泵的扬程可按下式计算 4321 HHHHKH 式中 H 循环水泵扬程 mH2O K 安全系数 K 1 10 1 20 H1 换热站内部的循环泵出水段的压力损失 一般取H1 8 15 mH2O H2 换热站内部除污器至循环水泵入口段压力损失 取H2 H 2 5 mH2O H3 最不利环路供回水干管压力损失 mH2O H4 最不利环路末端用户的压力损失