石家庄建筑环境与设备工程毕业论文.doc

石家庄铁道大学毕业设计石家庄建筑环境与设备工程毕业论文第1章绪论1.1概述人类最早以火的形式利用能源到后来利用原始灶获得热能供暖、炊事和照明，属于局部取暖和用能方式。1673年英国工程师发明了热水在管内流动以加热房间。1777年法国人把热水采暖用于房间。蒸汽机的发明，促进了锅炉制造业的发展。19世纪初期，在欧洲出现了以蒸汽或热水作为热媒的集中供暖系统。1877年，在美国纽约建成了第一个区域供热锅炉房。20世纪初一些工业发达国家，开始利用发电厂内汽轮机的排汽，供给生产和生活用热，其后逐渐形成现代化的热电厂。原子核的裂变和聚变可以释放出巨大的能量，原子能应用于热电联产始于1965年。本世纪，随着全球可持续战略的实施和新能源革命，世界能源正在向优质化发展，清洁能源、可再生能源（太阳能、地热能、风能、水能等），将越来越多地替代碳能源。燃料多元化和设备小型化、冷热电联与多联产、网络化与智能化控制和信息化管理，以及环境友好，成为新一代能源系统主要特征。因此，供热热源与供热方式的多元化，正在促进现代供热技术飞速发展。1.2原始资料1.2.1工程概况本工程建筑面积29253(采暖面积约27409)，建筑高度98.90m，地下两层、地上三十四层。建筑功能：地下二层为平站结合六级人防工程；地下一层为设备层，地上一至三十四层为住宅，其中一至三层局部商业网点，属一类高层住宅建筑。1.2.2石家庄的地理位置及参数北纬3802，东经11425，海拔81m。大气压力：冬季102.02KPa，夏季：99.39KPa。冬季平均风速：1.8m/s。室外采暖计算温度 -8室内参数卧室 18客厅 18餐厅 18厨房 18卫生间 161.2.4热工参数一般建筑物外墙、楼板和屋顶均属于匀质多层材料组成的平壁结构，其传热系数值可按下式计算： (1-1)式中，K维护结构的传热系数；围护结构各材料层厚度(m)；维护结构各层材料的热导率。例如：屋面的材料为100厚钢筋混凝土+100厚聚苯板其他围护结构的传热系数见表1-1。表1-1围护结构传热系数表结构名称材料组成 传热系数屋面100厚钢筋混凝土+100厚聚苯板0.45南、北外墙200厚钢筋混凝土+50厚挤塑聚苯板0.56东、西外墙200厚钢筋混凝土+65厚挤塑聚苯板0.446变形缝两侧墙膨胀聚苯板填充，厚度同缝宽0.238隔墙墙体内贴25厚胶粉聚苯颗粒保温浆料1.7分户墙200厚钢筋混凝土+20厚胶粉聚苯颗粒1.6分户楼板低温辐射采暖地板，保温层为20厚挤塑聚苯板1.2窗户断桥铝合金中空玻璃，厚度5+12+52.7户门复合保温防盗安全门2.0第2章房间的供暖热负荷计算2.1供暖热负荷的确定冬季，人们为了满足生活和生产的需要往往要求室内或者工作地区保持一定的温度，为了使房间内的空气温度，在某一段时间能达到要求的数值，必须有散热设备补给热量，此热量称为该房间的供暖热负荷。一个供暖系统往往要担负若干个房间的供暖，因而一个供暖系统的热负荷和各个房间的供暖热负荷有直接的关系。所以房间采暖热负荷是供暖设计中最基本的数据，这个数据计算的正确是否，将直接影响着供暖设备的大小、供暖方案的选择及供暖系统的使用效果。一般情况下，房间供暖热负荷应根据房间的热平衡来计算。供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度tw下，到室内温度tn，筑物供给的热量Q。它是供暖系统的最基本依据。冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或者房间的得、失热量确定。(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耗热量，称冷风渗透耗热量；(3)加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称冷风侵入耗热量；(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。从得失热平衡式可以算出：房间供暖热负荷=房间是热量总和-房间得热量总和=房间内散热设备的散热量。然而，在供暖工程设计时，并不逐项详细计算得热量和失热量，尤其对于一般。用建筑来说，通常只计算两类热损失：(1)经过墙、屋顶、地面、门、窗和其他表面传出的热量；(2)加热进入室内的冷空气耗热量。得热量只计算太阳辐射进入室内的热量。2.2围护结构的耗热量围护结构的耗热量，是指当室内温度高于室外温度时，通过围护结构由室内向室外传递的热量。影响围护结构传热的室内外因素(如室外空气温度、室外风速和风向以及围护结构受到的太阳辐射等因素)都随时间不断发生变化，围护结构的实际传热过程是不稳定传热过程。由于不稳定传热计算比较复杂，同时冬季室内外平均温度比室内外温度日波动值较大，在连续供暖建筑物内，外围护结构的传热阻的作用，当室外温度波动时，引起内表面温度波动很小，因此，在工程中可近似按某一稳定传热计算，而对围结构传热状况发生变化的影响，用附加或修正的方法加以考虑。因此在工程设计中，将建筑物围护结构的传热量应包括基本耗热量和附加耗热量。2.2.1围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量是指在设计条件下(某一稳定传热状况下)，通过房间各部分围护结构从室内到室外的稳定传热量总和。建筑物围护结构的基本耗热量，按一维稳态传热过程计算，即假定室内、外空气温度和其他影响传热过程的因素都不随时间变化，应按下式计算： (2-1)式中，Q围护结构的基本耗热量，W；K围护结构的传热系数，W/(m2K)；F供暖房间所计算的围护结构的传热面积，m2；tn冬季室内计算温度，；tw采暖室外计算温度，；围护结构温差修正系数。计算实例：四层104卧室北外墙北外墙的传热耗热量为：。2.2.2围护结构附加耗热量围护结构的附加耗热量是指考虑围护结构的传热状况发生变化，对基本耗热量进行修正的耗热量。通常按基本耗热量的百分率进行修正。主要包括朝向修正、风力附加、外门附加和高度附加耗热量等。(1) 朝向修正耗热量朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。朝向修正耗热量主要考虑三方面因素：其一，太阳照射建筑物时，阳光透过玻璃窗，使室内直接得热；其二，由于受阳面的围护结构较干燥，传热系数较小；其三，外表面和附近气温升高，围护结构向外传递的热量减少。采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用了不同修正率需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构(门、窗、外墙、及屋顶的垂直部分)的基本耗热量乘以相应的修正率。朝向修正率见表2-1。表2-1 朝向修正率朝向朝向北、东北、西北0%10%东南、西南-10%-15%东、西-5%南-15%30%选用朝向修正率时应综合考虑当地冬季日照率、建筑物的使用和被遮挡等情况。本设计中朝向修正选取：东/西(朝向修正) -5%北/东北/西北(朝向修正) 10%南(朝向修正) -20%计算公式： （2-2）式中，Q围护结构的基本耗热量，W；围护结构的传热系数，W/(m2K)；供暖房间所计算的围护结构的传热面积，m2；tn冬季室内计算温度，；tw采暖室外计算温度，；围护结构的温度修正系数；朝向修正率。 计算实例：一单元四层104室北外窗北外窗的传热耗热量为：(2) 风力附加耗热量风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的影响。在计算围护结构基本耗热量时，围护结构外表面的表面传热系数aw是在一定的室外风速条件下的计算值。我国大部分低区冬季平均风速不大，一般为23m/s。因此，在一般情况下，不必考虑风力附加，只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，才考虑垂直外围护结构附加5%10%。(3) 高度附加率民用建筑和工业企业辅助建筑的高度附加率(楼梯间除外)，房间高度大于4m，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。高度附加率应附加于房间围护结构基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。本设计中最大层高为底层的商业，为4.35m，高出0.35m，高度附加率为0.35/(1/2%)=0.7%。即在总负荷的基础上附加0.7%。2.3冷风渗透耗热量在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。冷风渗透耗热量，在供暖设计热负荷中占有不小的份额。影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗构造、门窗朝向、室外风速与风向、室内外空气温差、建筑物高度以及建筑物内部通道状况等。对于多层建筑，由于房间高度不高，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用。对于高层建筑，则应考虑风压与热压综合作用的结果。计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分数法。本设计采用缝隙法。缝隙法：通过计算不同朝向的门、窗缝隙的长度以及在风压于热压综合作用下，每米长缝隙渗入的冷空气量，确定其冷风渗透耗热量。对于多层和高层民用建筑，加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，可按下式计算： (2-3)式中，冷风渗透耗热量，W；0.28单位换算系数，1kJ/h=0.28W；cp冷空气的比定压热容，值为1；w供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3；L渗透冷空气量，m3/h；tn冬季室内计算温度，；tw采暖室外计算温度，。由式(2-3)可知，在室内外温差一定时，冷风渗透耗热量主要取决于渗透冷空气量L。渗入室内的冷空气量L(m3/h)可根据不同的朝向，按下式确定： (2-4)式中，L渗透冷空气量，m3/h；L0通过每米门窗缝隙进入室内的理论渗透空气量，；l门窗缝隙的长度，m；m门窗的冷风渗透压差综合修正系数；b门窗缝隙渗风指数，b=0.560.78，当无实测数据时，可取b=0.67。其中，表示通过每米门、窗缝隙进入室内的实际渗透冷空气量。2.3.1门窗缝隙的计算长度门窗缝隙的计算长度l按各朝向所有可开启得外门、窗缝隙丈量，目前工程上多以下述原则确定：(1) 当房间仅有一面或相邻两面外墙时，全部计入其外门窗的缝隙。(2) 当房间有相对两面外墙时，仅计入风量较大一面外墙的门窗缝隙。(3) 当房间有三面外墙时，仅计入风量较大的两面外墙的门窗缝隙。(4) 当房间有四面外墙时，则计入较多风向的1/2外围护结构范围内的外门窗缝隙。2.3.2通过每米门、窗缝隙进入室内的实际渗透冷空气量通过每米门窗缝隙进入室内的理论渗透空气量L0，是指在基准高度时单独风压作用下，不考虑朝向修正和建筑物内部隔断情况时，通过每米门窗缝隙进入室内的理论渗透冷空气量L0，按下式计算： (2-5)式中，L0通过每米门窗缝隙进入室内的理论渗透空气量，；v0冬季室外最多风向的平均风速(m/s)；a外门窗缝隙渗透系数，当无实测数据时，按表2-2采用；b门窗缝隙渗风指数，b=0.560.78，当无实测数据时，可取b=0.67w供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3。表2-2外门窗缝隙渗风系数a下限值建筑外窗空气渗透性能分级a/0.10.30.50.81.22.3.3冷风渗透压差综合修正系数实际上通过每米缝隙冷风渗透量影响因素很多，因此，根据理论渗透冷空气量计算实际渗透冷空气量时，m是综合考虑在风压与热压共同作用下，不同建筑物体型、内部隔断和空气流通等因素后，不同朝向、不同高度门、窗的冷风渗透压差综合修正系数。热压与风压共同作用。实际的冷风渗透现象，是风压与热压共同作用的结果。处于迎风面的外门窗，由于受风压作用，将使单独靠热压形成的中和面向上移，即渗入空气的楼层数会有所增加。而处于背风面的外门窗，由于室外是负压，将使单独靠热压形成的中和面向下移，则渗入空气的楼层数就会有所减少。因此，就有可能在同一房间内，因朝向不同而渗透风量不等，甚至有的朝向的房间渗入空气，而另一朝向的房间则渗出空气。冷风渗透压差综合修正系数m值按下式计算： (2-6)式中，m门窗的冷风渗透压差综合修正系数；热压系数。在纯热压作用下，作用在外窗、门缝两侧的热压差占渗入或渗出总热压差的百分份额，见表2-3；风压差有效作用系数，简称风压差系数。在纯风压作用下，门窗缝隙内外空气的有效风压差与相应高度的理论风压差的比值。当风垂直吹到墙面上，且建筑物内部气流流通阻力很小的情况下，风压差系数的最大值，可取=0.7；当建筑物内部气流流通阻力很大时，风压差系数值降低，可取=0.30.5。n在纯风压作用下渗透风量的朝向修正系数，见下表2-4；C作用于外门、窗缝隙两侧的有效压差与有效风压之比，见下述；Ch外门、窗缝隙所在高度的高度修正系数，见下述。表2-3 热压系数取值表内部隔断情况开敞空间有内门或房门有前室门、楼梯间门或走廊两端没门密闭性差密闭性好密闭性差密闭性好Cr1.01.00.80.80.60.60.40.40.2表2-4 石家庄缝隙渗透风量的朝向修正系数n朝向北东南西修正系数1.00.50.50.85有效压差与有效风压之比C，可按下式计算： (2-7)式中，C作用于外门、窗缝隙两侧的有效压差与有效风压之比；hz建筑物中和面距室外地坪的高度。中和面指的是室内、外压差为零的界面，通常在热压作用下，可以近似地取为建筑物高度的一半；h计算门、窗的中心线标高。分母中h是计算风压差时的取值。当h10m时，仍应按基准高度h=10m取值；风压差有效作用系数，简称风压差系数。在纯风压作用下，门窗缝隙内外空气的有效风压差与相应高度的理论风压差的比值。当风垂直吹到墙面上，且建筑物内部气流流通阻力很小的情况下，风压差系数的最大值，可取=0.7；当建筑物内部气流流通阻力很大时，风压差系数值降低，可取=0.30.5。v0冬季室外最多风向的平均风速(m/s)；tn建筑物内部形成热压的空气温度，简称竖井温度，；tw采暖室外计算温度，。计算m值和C值时，应注意：(1)如果计算得出C-1，即(1+C)0，表示在该计算楼层的所有个朝向门窗，即使处于主导风向n=1时，也已无冷空气渗入或已有室内空气渗出，此时该楼层所有朝向门窗的冷风渗透耗热量均取零值。(2)如果计算得出C-1，即(1+C)0，在此条件下再计算m值时，若m0，表示所计算的给定朝向的这个门窗已无冷空气的渗入或已有室内空气渗出，此时该层该朝向门窗的冷风渗透耗热量取零值。m0，该朝向门窗应采用前已叙述过的个计算公式计算其冷风渗透耗热量。高度修正系数Ch，即计算门窗中心线标高为h的渗透空气量时，对基准渗透空气量L0的高度修正系数，可按下式计算： (2-8)式中，Ch外门、窗缝隙所在高度的高度修正系数；h计算门、窗的中心线标高。分母中h是计算风压差时的取值。当 h10m时，仍应按基准高度h=10m取值。计算实例：本工程是石家庄一栋34层住宅楼，层高为2.9m，冬季卧室室内供暖计算温度tn=18，室外供暖计算温度tw=-8，w=1.2kg/m3。卧室窗户的缝隙长度为l=4m，缝隙渗风系数a=0.3，竖井温度tn=3。用缝隙法计算一单元七层102卧室北外窗户（C0718）的冷风渗透量。石家庄基准高度冬季室外最多风向的平均风速v0=1.8m/s；根据表2-3，取热压系数=0.8；取风压系数=0.7；取门窗缝隙渗风指数b=0.67。设中和面标高在建筑物总高度的一半处：由式(2-5)可得基准高度，风压单独作用下，通过每米门窗缝隙进热室内的理论空气量设七层窗中心线在层高的一半处，计算热压时取h=(2.96+2.9/2)=18.85m；因h10，故计算风压时亦取h=18.85m；由表2-4，石家庄渗透空气量的北向修正系数n=1.0。根据式(2-7)得压差比由式(2-8)得高度修正系数由式(2-6)可得风压与热压共同作用下，冷风渗透压差综合修正系数根据式(2-4)可得渗透冷空气量 根据式(2-3)可得冷风渗透耗热量2.4冷风侵入耗热量冬季在风压和热压的用下，大量的冷空气从室外或相邻房间通过外门、孔洞侵入室内，被加热成室温所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量可采用外门附加的方法计算，即：冷风侵入耗热量=外门基本耗热量外门耗热量附加率外门附加耗热量可采用外门的基本耗热量乘以表2-5中附加率xm来计算。外门附加率，只适用于短时间开启的、无热风幕的外门。阳台门不考虑外门附加。表2-5外门附加率xm外门特征xm外门特征xm一道门65%n三道门(有两个门斗)60%n两道门(有门斗)80%n公共建筑和工业建筑的主要入口500%注：n为建筑物楼层数。计算实例：一层商业网点3东外门东外门的传热耗热量为2.5供暖系统户间传热对于集中供暖分户热计量供热系统，在确定户内采暖设备容量和计算户内管道时，还应考虑间歇供暖和分室调节引起的隔墙或楼板的传热，计入向邻户传热引起的耗热量附加，也称户间传热负荷，户间传热负荷不统计在供暖系统的总热负荷内。对于内供热系统，其供暖系统的设计热负荷，应为围护结构传热后热量、冷风渗透耗热量与户间传热之和。户间传热的计算公式： (2-9)式中，户间传热负荷；户间楼板或隔墙的传热系数；户间楼板或隔墙的传热面积；户间传热附加率；户间传热计算温差；计算实例：一单元四层104客厅屋面 ，其中 =0.5，=1.2，=26邻户隔墙，其中=0.5，=1.6，=26其余房间供暖热负荷计算结果见附录B第3章系统选择及方案的确定3.1系统选择(1)按供回水方式不同，可分为单管系统和双管系统。热水经立管或水平供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各个散热器中冷却的系统，称为单管系统。热水经供水立管或水平供水管平行的分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。(2)按管道敷设方式不同，可分为垂直和水平式系统。(3)按供水干管布置位置不同，可分为上供下回式、上供上回式、下供上回式、下供下回式。(4)按热媒温度不同，可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统在我国，习惯认为：水温低于或等于100的热水，称为低温水，水温超过100的热水，称为高温水。室内热水供暖系统,大多采用低温水作为热媒。本设计采用低温水(95/70)作为热媒。(5)按管道系统环路长度，可分为同程式和异程式两种系统。同程式系统的特点是介质流过各环路的路程大体一致，各环路阻力几乎相等，易于达到水力平衡，因而流量分配也比较均匀，不致像异程系统那样产生冷热不均匀现象。但同程系统比异程系统多用管材。但调试简单方便，供热安全可靠；介质流经各环路的路程不相等，近环路阻力小，流量大，其散热器会产生过热，远环路阻力大，流量小，散热器将出现偏冷现象；中环路散热器温度适合，特别是在环路较多的大系统中，这种热的不平衡现象更易发生，且难调节。但异程系统能节约管材，但采暖系统作用半径小。3.2供暖系统的形式机械循环热水供暖系统的形式见表3-1。表3-1机械循环热水供暖系统序系统形式图示适用范围特点1双管上供下回式室温有调节要求的四层以下建筑.最常用的双管系统做法室温可调节易产生垂直失调2双管下供下回式室温有调节要求且顶层不能敷设干管时的四层以下建筑缓和了上供下回式系统的垂直失调现象 安装供、回水干管需设置地沟 室内无供水干管，顶层房间美观 排气不便3双管中供式顶层干管无法敷设或者边施工边使用的建筑可解决一般供水干管挡窗问题 解决垂直失调比上供下回有利 对楼层、扩建有利 排气不利系统形式图示适用范围特点双管下供上回式热媒为高温水室温有调节要求的四层以下建筑对解决垂直失调有利 排气方便 能适应高温水热媒，可降低散热器表面温度，降低散热器传热系数浪费散热器5垂直单管顺流式一般多层建筑常用的一般单管系统做法水力稳定性好排气方便安装构造简单6分层式高温水热源入口处设换热装置造价高系统形式图示适用范围特点双水箱分层式低温水热源管理较复杂采用开式水箱，空气进入系统，易腐蚀管道3.3分层式高层建筑供热系统的形式分层式高层建筑热水供暖系统是将系统沿垂直方向分成两个或两个以上的独立系统。(1)高区采用间接连接方式高区采暖系统与热水网路采用间接连接，如图3-1向高区供热的换热器。可设在建住物的低层、地下室，还可设在室外的集中热力站内。室外热网在用户的资用压力较大，供水温度较高时可采用间接方式。图3-1高区采暖系统与热水网路采用间接连接(2)高区双水箱分或单水箱连接系统高区双水箱分连接系统外网供水温度较低，使用热交换器所需面积过大而不经济时，可考虑采用双水箱分层式供暖系统，如图3-2。 特点：上层系统与外网直接连接。当外网供水压力低于高层建筑静水压力时，在用户供水管上加设加压泵。利用进、回水箱两个水位高差h进行上层系统的水循环。 上层系统利用非满管流动的溢流管与外网回水管连接，溢流管下部的满管高度H取决于外网回水管的压力。两个水箱替代了热交换器起隔绝压力的作用。简化了入口设备，降低了系统造价。采用了开式水箱，易使空气进入系统，造成系统的腐蚀。 图3-2高区双水箱系单水箱分层式供暖系统单水箱连接方式，利用系统最高点的压力，使高层系统循环流动。简化了入口设备，降低了系统造价，但了开式水箱，易使空气进入系统，造成系统的腐蚀。当室外管网在用户处提供的资用压力小或温度较低时采用这种系统形式。3.4对于本工程系统设计的选择由于本工程建筑物高34层已属于高层建筑，首先要对建筑物分区，111为低区，1222层为中区，2334层为高区。异程式系统供回水干管的总长度短，在此机械循环系统中，由于作用半径较小，连接立管较多，通过各立管环路的压力损失较难平衡。同程式系统的特点是通过各个立管的循环环路的总长度相等，压力损失易于平衡，不会出现远近立管处出现流量失调而引起的水平方向上冷热不均现象，但是会比较浪费管材，对于作用半径较小的建筑会造成不必要的浪费。考虑到设计计算的方便，及各种供暖系统的优缺点，最终将供暖系统布置成双管下供下回异程式系统。第4章散热器的选型供暖系统的散热器是系统的主要组成部分。供暖系统是通过设置在供暖房间内的散热设备向房间散热以补充房间的热损失，保持室内要求的温度。散热设备向房间散热方式主要包括下列三种类型。(1)对流供暖供暖系统的热媒(蒸汽或热水)通过散热设备表面，主要以对流换热方式(对流换热量大于辐射换热量)向房间散热。这种散热设备通称为散热器，这种供暖方式称为散热器对流供暖。(2)辐射供暖供暖系统的热媒(蒸汽、热水、热空气、燃气或电热)通过散热设备，散热设备表面主要以辐射换热方式向房间散热，这种供暖方式称为辐射供暖。辐射供暖可采用在建筑物的顶棚、墙面或地板内埋设管道的方式，建筑物部分围护结构与散热设备结合为一体，也可采用在建筑物内悬挂金属辐射板或辐射管的方式。(3)热风供暖通过散热设备向房间送高于室温的空气，直接向房间供热。利用热空气向房间供热的系统，称为热风供暖系统。热风供暖系统可采用集中送风方式，也可以利用暖风机加热室内再循环空气的方式向房间供热。4.1散热器的选择原则散热器的基本要求，主要有以下几点：(1)散热器应满足采暖系统工作压力要求，且应符合现行国家行业标准。(2)热工性能方面的要求，散热器的传热系数值越高，说明其散热性能越好。提高散热器的散热量，增大散热器传热系数的方法，可以采用增加外壁散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径。(3)经济方面的要求，散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低，其经济性越好。(4)安装使用和工艺方面的要求，散热器应具有一定机械强度和承压能力；散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间；散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。(5)卫生和美观方面的要求，散热器外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的外形尺寸应适合建筑尺寸和环境要求，装设不应影响房间观感。(6)使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。在散热器的选择方面优先考虑铸铁散热器，它结构简单，防腐性能好，使用寿命长以及热稳定性好的优点；但其金属耗量大、金属热强度低于钢制散热器。4.2各种散热器的优劣比较散热器种类繁多，按其制造材质分，主要有铸铁、钢制和铝制散热器三类。按其构造形式分，主要分为柱型、翼型、管型、平板型等。(1)铸铁散热器 铸铁散热器有柱型、柱翼型等各种形式。新型铸铁散热器具有良好的耐腐蚀性及抗氧化性，其内壁铸造采用不粘砂工艺，解决了普通铸铁型散热器用于分户计量系统堵塞热量表的问题。普通铸铁散热器的承压能力一般=0.40.5 MPa，热稳定性好和价格低廉等优点。铸铁散热器的金属热强度低于钢制散热器。金属热强度一般仅为0.3W/（kg）左右。(2)钢制散热器 钢制散热器有柱型、柱翼型、闭式串片型、扁管型等各种形式。 钢制散热器与铸铁散热器相比，金属耗量少，金属热强度可达0.81.0W/ （kg）；耐压强度高，最高工作压力可达0.8 MPa1.2 MPa。外形美观光洁；占地小，便于布置。新型钢制散热器属轻型、高效节能产品。缺点是无可靠内防腐时易产生氧化腐蚀，为降低钢制散热器的腐蚀，应控制系统水质。(3)铝制散热器 采用铝制型材挤压成型，有柱翼型、板翼型等形式，结构紧凑，造型美观，耐压强度高。有良好的抗氧化性，但抗碱腐蚀性较差。(4)钢（铜）铝复合散热器 以钢管、铜管为内芯，以铝合金翼片为散热元件，结合了钢、铜管高承压、耐腐蚀和铝合金重量轻、外表美观、散热效果好的优点。有压铸和胀管两种结合工艺。柱形散热器与翼型散热器相比，柱型散热器金属热强度及传热系数高、外形美观、易清除积灰、容易组成所需的面积。所以柱形散热器得到较广泛的应用。钢制散热器与铸铁散热器相比：钢制散热器的水容量较少，热稳定性差容易被腐蚀使用寿命比铸铁散热器短。热水采暖系统中，水的含氧量和氯根量多时，钢制散热器很容易产生内部腐蚀。综合考虑各方面因素，选取型号为柱翼780SC(WS)TZY2-100/6-8(10)的散热器。4.3散热器的布置布置散热器时，应注意下列一些规定：散热器一般应安装在外墙的窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适。为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。在楼梯间或其他有冻结危险的场所，其散热器应有单独的立、支管供热且不得装设调节阀。散热器一般明装，在内部装修有特殊要求的场合可采用暗装。同一房间的散热器可以串连，贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同邻室串连连接。两串连散热器之间的串连管径应与散热器接口的直径相同，以便水流畅通。4.4散热器片数的计算散热器计算的任务，是根据供暖设计热负确定供暖房间所需散热器的面积和片数(或长度)。(1)散热器散热面积的计算散热器散热面积按式(4-1)计算(4-1)式中 , 散热器散热面积，m2； 散热器的散热量，W；散热器的传热系数，W/(m2)，可查阅手册或相关产品说明；散热器内热媒平均温度，；供暖室内计算温度，；散热器组装片数修正系数；散热器连接形式修正系数；散热器安装形式修正系数。计算散热器散热面积时，由于每组片数未定，可先假定1=1进行计算，计算出F和n的初始值，然后根据每组的片数乘以修正系数1，最后确定散热器面积。散热器片数修正系数1的取值(只适用于柱形)：6片以下，1=0.95；6-10片时；1=1.0；当散热器片数为11-20片时，1=1.05；当散热器片数为20-25片时，1=11。(2)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(蒸汽或热水)参数和供暖系统形式而定。在热水供暖系统中，tpj为散热器进出口水温的算术平均值。 (4-2)式中， tsg散热器进水温度，；tsh散热器出水温度，。4.5计算实例以一层一单元101客厅为例，选取型号为柱翼780SC(WS)TZY2-100/3-8(10)的散热器。传热系数K=8.4W/(m2)，设计供、回水温度为：95/70，室内供回水管暗敷在本层地面下沟槽内。散热器明装，支管与散热器的连接方式为上进下出同侧连接。已知101室客厅热负荷Q=1704W. tpj=(95+70)/2=82.5.散热器组装片数修正系数，先假定1=1.0；散热器连接形式修正系数，2=1.0；散热器安装形式修正系数，3=1.02。根据:取柱翼780SC(WS)TZY2-100/6-8(10)散热器，每片散热面积为0.25m2，计算片数n为n=F/f=3.20/0.25=12片。房间若安装一组散热器，当散热器片数为1120片时，1=1.05，因此，实际所需散热器片数为13片，其余见附表C。第5章水力计算5.1水力计算方法及步骤 5.1.1水力计算的目的 热水网路水力计算的主要目的是根据供热管网的水利计算结果选择用户系统与供热管网的连接方式及用户入口装置；选择热水供热系统的循环水泵、补水泵及加压泵的流量和扬程。5.1.2水力计算的任务室内热水供暖系统水力计算的主要任务有：(1)已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定管段的管径。这种水利计算，一般用于已知各管段的流量和选定的比摩阻值或流速值计算环路的压力损失。(2)已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力。这种水力计算，常用于校核计算，检查循环水泵扬程是否满足要求。(3)已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。这种情况的水力计算，通常是对已有的热水供暖系统，在管段作用压力已知时，校核各管段通过的水流量。5.1.3基本原理(1)当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其管壁间的摩擦，就有能量损失，称为沿程损失；当流体流过管道的一些附件时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要产生能量损失，称为局部损失。因此热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示： (5-1)式中，计算管段的压力损失，Pa；计算管段的沿程损失，Pa；计算管段的局部损失，Pa；R每米管段的沿程损失，Pa/m；L管段长度，m。(2)室内热水供暖系统的水流量G与热媒流速v的关系式为：v=4G/(36003.14d2)=G/(2826d2) (5-2)5.1.4计算方法在实际工程中，为了简化计算，采用当量“当量局部阻力计算法”和“当量长度计算法”进行管路的水力计算。5.1.5计算步骤一般设计选用等温降的水力计算方法。即采用了立管或散热器的水温降相等的预先假定，由此也就预先确定了立管的流量。这样，通过各立管并联环路的计算压力损失就不可能相等而存在压降不平衡率。如果采用等温降方法进行异程式系统水力计算，立管间的压降不平衡率往往难以满足要求，必然会出现系统的水力失调。(1)最不利循环环路或分支环路的平均比摩阻Rpj： Pa/m (5-3)式中，P最不利循环环路或分支环路的管路的循环作用压力，Pa；最不利循环环路或分支环路的管路总长度，m；沿程损失约占总压力损失的估计百分数。(2)根据各管段的热负荷，求出各管段的流量： (5-4)式中，Q管段的热负荷，W；tg系统的设计供水温度，；th系统的设计回水温度，。(3)根据查表得出的Rpj及计算出环路中各管段的流量，利用水力计算图(5-1)，可选出最接近的管径，并求出最不利循环环路或分支环路中管段的实际压力损失和整个环路的总压力损失值。(4)当系统的最不利循环环路的水力计算完成后，即可进行其它分支循环环路的水力计算。在实际设计过程中，为了平衡各并联环路的压力损失，往往需要提高近循环环路管段的比摩阻和流速。但流速过高会产生噪音。同时最大允许的水流速，民用建筑不应大于1.2m/s。总之，一个良好的异程式系统的水力计算，应使各立管的资用压力值不要变化太大，以便与选择各立管的合理管径。为此，在水力计算中，管路系统前半部供水干管的比摩阻R值，宜选用稍小于回水干管的R值；而管路系统后半部供水干管的R值，宜选用稍大于回水干管的。图5-1水力计算图5.1.6系统水力计算注意事项(1)热水供暖系统的循环作用压力系统循环水泵扬程相应的压力自然循环作用压力(2)系统作用压力应消耗在克服系统管路阻力并留有一定得储备压力(3)对于并联环路，两节点之间的管路阻力应平衡，不平衡率应符合下列要求：双管异程系统：+15%；双管同程系统：+15%；单管异程系统：+15%；单管同程系统：+15%。由于管径限制，若不平衡率较大时，自动调节流量来实现阻力平衡，由此产生流量偏大或偏小，从而偏离设计流量而出现水力失调及热力失调。(4)热水供暖系统水力计算应从最不利环路开始最不利环路的确定。热水供暖系统的最不利环路是指比摩阻最小的环路，一般为最远立管环路。最不利环路比摩阻Rpj的计算与取值。最不利循环环路每米管长的沿程阻力 （Pa/m）可由下式计算式中，最不利循环环路的循环压力，Pa/m；最不利循环环路的总长度，m；沿程压力损失约占总压力损失的估计百分数，一般取=50%。选择适当的比摩阻Rpj值是一个技术经济问题，如果选用较大的Rpj值，则管径可减小（当流量一定时），但系统的阻力损失增加，循环水泵的扬程增大，电能消耗增大，但初投资减小。如果选用较小的Rpj值，则管径可增大，系统的阻力损失减小，运行泵费用减小，但初投资增大。所以全面考虑Rpj值的选取具有一定的经济意义和技术意义，为了各循环环路易于平衡，最不利环路的比摩阻Rpj，一般取60120Pa/m。(5)近立管环路限定流速在实际计算时，为平衡各并联环路压力损失，尽量提高近环路分支管段的R值，流速增大，局部构件产生抽吸作用，或产生漩涡、噪声。最大允许的水流速度不应大于下列数值：民用建筑1.2m/s；生产厂房的辅助建筑物2m/s；生产厂房3m/s。(6)采暖系统供水感官的末端，回水干管的始端d20mm。5.2水力计算算例以一单元低区十层的不平衡率的为例：Q=0.121m3/h，l=65m，=22.5，计算资用压力为3121.433Pa，考虑资用压力修正10%，资用压力一单元低区供暖系统水力计算及不平衡率计算如表5-1所示，其余水力计算见附表D。表5-1一单元低区水力计算序号负荷(W)流量(m3/h)管径管长(m)(m/s)R (Pa/m)Py(Pa)动压(Pa)Pj(Pa)Py+ Pj(Pa)11079453.828DN7080.29317.25138.07641.584249.50387.52936983.323DN702.90.25413.1438.112131.33231.33269.443864063.064DN502.90.38640.56117.64172.20172.201189.84793352.813DN502.90.35434.3799.682160.86760.867160.55722822.563DN502.90.32328.7083.242150.52650.526133.76616812.187DN502.90.27521.1361.297136.79236.79298.087511441.813DN402.90.38255.39160.64170.63470.634231.28406111.440DN402.90.30335.45102.80144.53644.536147.39302881.074DN402.90.22620.1758.512124.77224.77283.2810200820.712DN252.90.34679.05229.25157.90557.905287.111100170.355DN202.90.27871.56207.52137.54937.549245.01234110.120De15650.17243.002795.022.514.428324.62311913100170.355DN202.90.27871.56207.52137.54937.549245.014200820.712DN252.90.34679.05229.25157.90557.905287.115302881.074DN402.90.22620.1758.512124.77224.77283.2816406111.440DN402.90.30335.45102.80144.53644.536147.317511441.813DN402.90.38255.39160.64170.63470.634231.218616812.187DN502.90.27521.1361.297136.79236.79298.0819722822.563DN502.90.32328.7083.242150.52650.526133.720793552.814DN502.90.35434.3999.731160.89860.898160.621864063.064DN502.90.38640.56117.64172.20172.201189.822936983.323DN702.90.25413.1438.112131.33231.33269.44续表5-1序号负荷(W)流量(m3/h)管径管长(m)(m/s)R (Pa/m)Py(Pa)动压(Pa)Pj(Pa)Py+ Pj(Pa)231079453.828DN702.90.29317.2550.052641.584249.50299.52434120.121De15650.17343.022796.622.514.436324.8131212534680.122De15650.17544