毕业论文-张家口市某办公楼供暖及给排水工程设计.doc

张家口市某办公楼供暖及给排水工程设计张家口市某办公楼供暖及给排水工程设计 摘摘 要要 本设计主要是对张家口市某办公楼进行采暖及给排水工程的设计。建筑总体 为六层，采暖系统形式采用单管垂直跨越式热水供暖系统，二到六层为上供下回 式，一层为上供上回式，供回水温度为 95/70。采暖系统采用散热器采暖，其 中在散热器与立管连接的支管上安装跨越管和三通阀，这样既可以节能又可以满 足用户自行调节室内温度的需求，以达到房间内的舒适性。此外该采暖系统还具 有经济、稳定性好、排气方便、构造简单等优点。 由于该建筑层数少层高较低，且六层无用水器具，市政给水管网水压和配水 量足以满足建筑的用水要求，因此在给排水设计方面采用直接给水的方式。排水 方面采用屋顶设通气阀的普通单立管排水系统。 消防设计方面采用的是消火栓灭火系统，室内消火栓管路呈环状，屋顶及地 下分别设置消防水箱及水池，并连接加压水泵以满足消火栓供水压力。 关键词关键词：单管垂直跨越式；散热器采暖；给排水设计；消防设计 Zhangjiakou one office building heating and water supply and drainage engineering design Abstract This design mainly is an office building in Zhangjiakou for heating and water supply and drainage engineering design. Chosen is radiator heating, heating, system forms of choice is for next time to different programs of mechanical circulating hot water heating system, for the return water temperature of 95 / 70 . Single pipe vertical leap for indoor heating form, is in the vertical tube connected to the radiator pipe is installed on a cross tube and a three-way valve, it can be achieved according to user needs for traffic regulation, thus to achieve the purpose of adjusting indoor temperature and meet the requirements of comfort. In a word, the heating system with hydraulic stability is good, easy to exhaust, the advantages of simple structure, etc. Water supply and drainage design, due to the less number of low-rise building floors, outdoor water supply pipe network pressure and water in a day are enough to satisfy the requirement of the building with who, fixed with the method of direct water supply. Drainage ways to choose the land is have common ventilation pipe drainage system. Fire protection design, since there are no special requirements, the selection of fire hydrant water supply system is the most basic. Key words: the radiator heating; Vertical single pipe by leaps and bounds; Water supply and drainage design; Fire protection design 目 录 1 引言1 1.1 供暖概述 1 1.2 散热器采暖的优缺点.1 2 设计原始资料及采暖热负荷的计算 2 2.1 设计原始资料.2 2.1.1 工程概况2 2.1.2 张家口室外气象参数2 2.2 采暖热负荷计算.2 3 供暖负荷计算3 3.1 热负荷计算 3 3.2 热负荷计算举例.6 4 采暖设计及水力计算7 4.1 散热器采暖设计.7 4.1.1 散热器性能及选用规则7 4.1.2 散热器的布置与安装8 4.2 采暖系统形式的确定.9 4.2.1 供暖系统分类9 4.2.2 机械循环供暖系统分类9 4.3 水力计算 10 4.3.1 基本原理10 4.3.2 水力计算10 5 供暖系统设备及附件的选型12 5.1 散热器温控阀的选择.12 5.2 自动排气阀的选择.12 5.3 其它阀门的选用及说明12 5.4 热补偿的选择12 6 管道保温及防腐13 6.1 保温管道的确定.13 6.2 保温材料的选择.13 7 给排水工程的设计、计算13 7.1 设计概况 13 7.2 给排水管道的布置及敷设.14 7.2.1 给水管道布置的要求14 7.2.2 排水管道布置的要求14 7.3 建筑内部给水系统的水力计算.14 7.3.1 生活给水设计秒流量计算14 7.3.2 给水管网的水力计算14 7.4 建筑内部排水系统的水力计算15 7.4.1 生活排水设计秒流量计算15 7.4.2 排水管网的水力计算15 8 消火栓给水系统设计、计算16 8.1 消火栓给水系统设计.16 8.2 消火栓给水系统计算.16 8.2.1 消火栓布置16 8.2.2 水枪喷嘴处所需的水压16 8.2.3 水枪喷嘴的出流量17 8.2.4 水带阻力 .17 8.2.5 消火栓口所需的水压17 8.2.6 校核 .17 9 结论19 谢辞19 参考文献20 附录21 1 引言引言 人们的生产生活从古到今受许许多多方面的制约，寒冷就是其中之一。由 于我国的北方地区冬季室外气温较低，在没有任何措施的情况下人们很难进行 日常的生产生活，这样就需要对房间补充热量。补充房间热量的形式有许许多 多，我们要根据实际情况来确定不同的供暖方式，不仅要满足人体的舒适性， 也要做到经济实用。 随着人类社会的进步，各式各样的建筑如雨后春笋般层出不穷。给排水作 为其中不可或缺的部分，在维持建筑正常运行方面起着非常大的作用。由于建 筑物功能的多样性、结构的复杂性以及受外界方面的制约性，无论是在技术深 度上还是广度上都是一定的挑战。例如供水的水量、水压和对供水的安全程度， 同时排水的可靠性方面也是需要注意的方面。 由于许多高层建筑的功能相对复杂，失火可能性很大，而且失火后迅速蔓 延，人员的疏散及扑救将非常困难。为此，就必须给建筑设置安全可靠的室内 消防给水系统，从而保障建筑的安全可靠，这也是建筑质量审核中的重中之重。 1.1 供暖概述 为了维持人类的正常生产生活，供暖占据着很高的地位，尤其是在冬季更 是不可动摇。由于人们的生产生活需要大量的热能，而作为主要热能输出的煤、 燃气等又是不可再生能源，所以能源的节约、新型能源的开发已经成为当前社 会的主题。 1.2 散热器采暖的优缺点 其优点是： （1）运行管理简单，维修费用低； （2）热水的跑、冒、滴、漏现象轻，因而节能； （3）可以采用多种方法进行调节； （4）供暖效果比较好，连续供暖时，室内的温度波动小，可以创造良好的 室内环境，从而增加舒适度； （5）管道、设备腐蚀轻，使用寿命长。 其缺点是： （1）散热器靠水在其内温度的降低放出显热，散热器内的散热传热系数较 低，因此在相同的供热量下，所需要的供暖设备比较多，管道系统的管径比较 大，造价较高； （2）在相同设计热负荷情况下，热水为热媒时流量较大，输送热媒消耗的 电能多。 综合来看，从有利节能、环保、提高舒适性、维修简便和使用寿命长诸方 面而言，散热器采暖系统的优点是主要的，应使其成为民用和公共建筑的主要 采暖系统形式，也用于工业建筑及辅助建筑中。 2 设计原始资料及采暖热负荷的计算设计原始资料及采暖热负荷的计算 2.1 设计原始资料 2.1.1 工程概况 工程名称：张家口市某办公楼供暖及给排水工程设计 建筑地点：张家口市 项目概况：本工程建筑层数为地上六层，总建筑面积 7816.8m2，建筑占地 面积 1744.4m2，建筑一到四层层高为 3.5 米，五层六层层高为 3.9 米，建筑总 高度为 21.8 米。 墙体材料：采用的是加气混凝土砌块，外墙 250mm 厚，内墙 200mm 厚。所有 外墙均有 100mm 厚聚苯乙烯板保温层。 门窗的设计：外窗均采用塑钢节能窗，单框双玻中空玻璃、间隔层气体及 厚度为 5+9A（空气）+3。外门为铝合金隔热节能门。 屋面工程：屋面选用的是 100mm 厚钢筋混凝土板，150mm 厚聚苯乙烯保 温层。 建筑节能设计:该建筑物的体形系数是 0.21，单一朝向外窗墙面积比分别为 南向 0.36；北向 0.20；东向 0.04；西向 0.04。屋面加 150mm 厚聚苯乙烯保温 板，传热系数 K=0.29。外窗采用塑钢节能窗，传热系数 K=1.8。外墙采用 250mm 厚加气混凝土砌块，外贴 100mm 厚聚苯乙烯保温板，墙体的传热系数 为 K=0.36。 2.1.2 张家口室外气象参数 由参考文献民用建筑供暖通风与空气调节设计规范查得： 张家口室外计算温度：-13.6； 室外平均风速：3.6m/s。 最大冻土深度：1.36m。 2.2 采暖热负荷计算 对于一般民用建筑和产热量很小的工业建筑，采暖热负荷的计算只考虑围 护结构的传热耗热量、冷风渗透耗热量和外门冷风侵入耗热量三项失热量。 2.2.1 各计算参数的确定 （1）室内设计温度 根据公共建筑节能设计标准确定室内计算温度，室内计算温度 tn如表 2-1 所示： 表 2-1 室内计算温度 房间功能办公室会议室、 走道 门厅 卫生间 室内设计温度()20181616 （2）围护结构传热系数 各围护结构的传热系数见表 2-2。 表 2-2 围护结构的传热系数 名称传热系数 W/m2 屋面0.29 一区0.47 二区0.23 三区0.12 地面 四区0.07 外墙0.36 外窗1.8 外门3.26 采暖与非采暖隔墙1.58 （3）温差修正系数 值 参阅文献实用供热空调设计手册查得结果如表 2-3。 表 2-3 围护结构的温差正系数 序号围 护 结 构 特 征 1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.00 2闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.90 3与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（16 层建筑）0.60 4与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（730 层建筑）0.50 5非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.75 6非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.60 7非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.40 8与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙0.70 9与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.40 10伸缩缝墙、沉降缝墙0.30 （4）门、窗缝隙渗入的空气量 L 见表 2-4 表 2-4 每米门、窗缝隙渗入的空气量 Lm3/(mh) 冬季室外平均风速（m/s） 门窗类型123456 单层木窗1.02.03.14.35.56.7 双层木窗0.71.42.23.03.94.7 单层钢窗0.61.52.63.95.26.7 双层钢窗0.41.11.82.73.64.7 推拉铝窗0.20.51.01.62.32.9 平开铝窗0.00.10.30.40.60.8 注：1.每米外门缝隙渗入的空气量，为表中同类型外窗的两倍。 2.当有密封条时，表中数据可乘以 0.5-0.6 的系数。 （5）冷风渗透朝向修正系数 n 值（张家口地区） 北向：1.0 南向：0.1 东向：0.1 西向：0.35 （6）围护结构附加耗热量 1）朝向修正 围护结构的附加耗热量朝向修正见下表 2-5。 表 2-5 围护结构温差修正系数 方向 北向 东、西向 南向 修正率 0% -5% -15% 2）风力附加 由于在供暖通风与空气调节设计规范中规定：一般情况下不考虑风力 附加。只在河边、不避风的高地、海岸旷野上的建筑以及厂区、城镇内特别高 的建筑物，垂直的外围护结构热负荷需要附加 5%10%，本设计为位于张家口 市区的一座六层办公楼，位于较平坦的地区，所以不考虑风力附加。 3）高度附加 根据规范，当房间净高超过四米时，每增加一米，附加 2%，但最大的附加 率不能超过 15%。本设计最高层高为 3.9 米，故不考虑高度附加。 （7）冷风侵入的外门附加率 N 见下表 2-6。 表 2-6 外门附加率的 N 值 外门布置情况附加率 一道门65n% 两道门（有门斗）80n% 三道门（有两个门斗）60n% 公共建筑和生产厂房主要出口500n% 注：n 为建筑物的楼层数。 3 供暖负荷计算供暖负荷计算 3.1 热负荷计算 建筑内房间的热负荷 Q 主要由以下几部分组成： Q = Q1+ Q2+ Q3 （3-1） 式中： Q1围护结构耗热量，W； Q2冷风渗透耗热量，W； Q3冷风侵入耗热量，W。 1.围护结构的基本耗热量 Q1=aKF（tn-tw) （3- 2） 式中： K 围护结构的传热系数，W/m2； F 围护结构的面积，m2； tn 冬季室内的计算温度，； tw 供暖室外的计算温度，； a 围护结构温差修正系数。 2.冷风渗透耗热量 Q2=0.278VwCp（tn-tw） （3- 3a） 式中：V经过门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h； w供暖室外计算温度下的空气密度，本设计取的是 1.34/m3； Cp冷空气的定压比热，Cp1kJ/(kg)； 0.278单位换算系数，1kJ/h0.278W。 该计算冷风渗透耗热量的方法为缝隙法，对于不同类型的门窗，在不同风 速下每米长缝隙渗入的空气量 L。 其中，渗透空气量： V=Lln （3-3b ） 式中：L每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季室外平均风速， m3/(hm)； l门、窗缝隙的计算长度，m； n渗透空气量的朝向修正系数。 3.冷风侵入耗热量 Q3=NQ1.j.m （3-4） 式中： Q1.j.m外门基本耗热量，W。 N考虑冷风侵入的外门附加率。 本建筑为节能建筑，屋面、墙体、外窗均采取了保温措施，外门为有门 斗的两道门。 根据以上方法分别计算出每个房间的围护结构基本耗热量、冷风 渗透耗热量及冷风侵入耗热量，从而计算出各房间的总热负荷。 3.2 热负荷计算举例 以 101 房间为例说明热负荷的计算过程： 1. 基本耗热量 围护结构传热系数 K 查表 2-2，查得南外墙传热系数 K=0.36W/m2，南 外窗传热系数 K=1.8W/m2，西外墙传热系数 K=0.36W/ m2，西外窗传 热系数 K=1.8W/m2，围护结构的附加耗热量朝向修正查表 2-5，查得西向 修正-5%，南向修正-15%，温差修正系数 =1；室内设计温度为 tn=20，室外 计算温度为 tw=13.6。 由公式（3-2），计算出该房间的围护结构基本耗热量 南外墙：F= 4.253.51.81.8=11.6m2 Q1=KF(tn tw)=10.3611.6(20+13.6)= 140.3W 朝向修正后负荷 Q1=119.3W 西外墙：F= 6.353.50.60.9=17.2m2 Q2=KF(tn tw)=10.3617.2(20+13.6)=208.1W 朝向修正后负荷 Q2=197.6W 南外窗：F=1.81.8=3.2m2 Q3=KF(tn tw)=11.83.2(20+13.6)=193.5W 朝向修正后负荷 Q3=164.5W 西外窗：F=0.60.9=0.54m2 Q4=KF(tn tw)=11.80.54(20+13.6)=30.2W 朝向修正后负荷 Q4=28.7W 地面 I：F=2623.9=19.8m2 Q5=KF(tn tw)=10.4719.8(20+13.6)=312.7W 地面 II：F= 1.94 =7.6m2, Q6=KF(tn tw)=10.237.6(20+13.6)=58.7W 2.冷风渗透耗热量 Q2 缝隙法计算冷风渗透耗热量，依据公式（3-3） ，计算步骤如下： （1）渗透空气量的计算 根据建筑图所给出的窗户类型，可以计算窗的可开启部分缝隙长度为9m 和4.9m；查表 3-4 可得在冬季室外平均风速为 3.6m/s 下，则每米窗缝隙渗入室 内的空气量 L=1.7m3/(hm)；南向朝向渗透空气量的朝向修正系数 n=0.1，西 向为 0.35。总的冷风渗透量 V=Lln 则 V=1.790.1+1.74.90.35=4.45m3/h （2）冷风渗透耗热量 Q2 Q2=0.278VwCp（tn-tw） =0.2784.451.341（20+13.6）=48.2W 3.冷风侵入耗热量 Q3 101 房间没有外门，因此冷风侵入耗热量为 0。 .最后，按公式 3-1 Q = Q1+ Q2+ Q3，得到房间总耗热量 Q =929.7W。以同样 的方法计算其它各房间的热负荷，结果见附录 1。 4 采暖设计及水力计算采暖设计及水力计算 供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分，他向房间散热以补充房间的 热损失，保持室内温度。散热设备向房间传热的方式主要有下列三种情况： 1.供暖系统的热媒（蒸汽或热水） ，通过但热设备的壁面，主要以对流传热 方式（对流传热量大于辐射传热量）向房间传热。这种散热设备通称为散热器。 2.供暖系统的热媒（蒸汽、热水、热空气、燃气或电热） ，通过散热设备的 壁面，主要以辐射方式向房间传热。散热设备可采用在建筑物的顶棚、墙面或 地板内埋设管道或风道的方式，此时，建筑物部分围护结构与散热设备合二为 一；也可以采用在建筑物内悬挂金属辐射板的方式。以辐射传热为主的供暖系 统，称为辐射供暖系统。 3.通过散热设备向房间输送比室内空气高的空气，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。热风供暖系统既可以采用集中 送风的方式，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。 本次设计采用热水作为热媒，考虑负荷对设计的影响，本设计采用单管垂 直跨越式散热器采暖形式，其供水温度为 95，回水温度为 70。 4.1 散热器采暖设计 散热器采暖是通过热媒将热源产生的热量传递给室内空气的一种散热设备。 其主要传热方式是对流传热，由于传热系数受材料结构等方面的影响，所以需 要根据规格选取不同的散热器。 4.1.1 散热器性能及选用规则 关于散热器，主要有以下几点要求： 1.热工方面的要求 要想使散热器的散热性能更好的途径有很多，可以增大散热器的散热量或 是提高散热器的传热系数，增加散热器外壁的散热面积（使外壁上的肋片变多） ， 使散热器周围的空气流速加快和增加散热器向外辐射的强度等途径。 2.经济方面的要求 散热器还受到了经济方面的制约，通过散热器传给房间内的单位热量所需 要的金属消耗量越少，则安装成本就越低，经济性相对就越好。 3.安装使用和工艺方面的要求 散热器由于是由金属构成，则它应具有一定的机械强度和承压能力；散热 器的结构形式还必须要便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸还不能太大， 占用的房间面积和空间也要少；由于散热器需要大批量生产，则生产工艺还必 须满足要求。 4.卫生和美观方面的要求 散热器外表不能太粗糙，这样不易积灰便于清扫，散热器的装设还应使房 间更加美观。 5.使用寿命的要求 由于建筑物需要长期使用，则散热器也应不易破损被腐蚀。 综上所述，选用散热器类型时，应在诸如热工、经济、卫生和美观等方面 的基本要求多加注意。此外根据环境地点不同等情况，需对某方面有所侧重。 同时，在设计选择散热器时，应注意相关规定。 4.1.2 散热器的选型计算 参阅文献新型散热器的选用与安装选定散热器类型并计算散热器散热 片数 n（片） 。 本设计散热器选钢制 D 型管与圆管焊接散热器。散热器技术参数见表 4- 1。选取型号为 RT2-300 的散热器。 表 4-1 散热器技术性能表 散热器技术性能表（单片） 单片型号 高度 H(mm) 接口中心 距 H1（mm） 片宽 B（mm ） 标准散 热量 q0(W) 重量 （kg） 水容量 （L） 一体连 接片数 接管尺寸 指数 n RT2-30035030084740.60.713-40 DN15，DN2 0 1.24 RT2-600650600841170.951.203-40 DN15，DN2 0 1.24 RT2-900950900841581.311.693-40 DN15，DN2 0 1.24 RT2-120012501200841112001.642.183-30 DN15，DN2 0 1.25 RT2-150015501500841352401.972.673-30 DN15，DN2 0 1.26 RT2-180018501800841602802.323.163-30 DN15，DN2 0 1.27 表中所示散热量 q0为标准工况下（t=64.5）的散热量。每片非标准 工况下的散热量 Q=q0（ts/64.5)n ，式中ts=（T进+T出）/2-T室温 以 104 房间为例计算： 房间总热负荷为：606.8W。 按上式计算散热器单位散热量为：Q=66.35W 散热器片数为：n=606.866.351.01.01.021.09 片 计算修正散热器片数为：9 片 4.1.2 散热器的布置与安装 选择经济性能和热工性能较好的散热器之后，接下来应该进行散热器的布 置。布置散热器的时候，应该符合相关规定。 在散热器组装好之后，或是整组出厂的散热器在安装之前还应该作水压试 验，以确保散热器的正常使用。散热器最好明装，暗装时装饰罩应该有较为合 理的气流通道、足够的通道面积并便于维修。这些都是从建筑物的用途，有利 于散热器的安全、适应室内装修的要求、放热以及围护管理等方面进行考虑的。 盥洗室、贮藏室、厨房、厕所以及走廊的散热器，可以同邻室串联连接，因为 在这些情况下单独设根立管不方便而且不经济。应该注意的是，热水供暖系统 由两组散热器串联安装的时候，在管道水力计算完毕得出每根立管的温降之后， 才能够根据各立管的温降来得出散热量。有冻结危险的楼梯间，应该由单独的 立、支管进行供暖。一般不应将其散热器同临室连接，这样是为了不影响与之 相临房间的供暖效果。而且散热器前不得设置调节阀。值得注意的是，安装在 装饰罩内的恒温阀必须采用外置传感器。传感器应设在能正确反应房间温度的 位置。本条属于暖通规范新增加的条文。 4.2 采暖系统形式的确定 4.2.1 供暖系统分类 热水供暖系统可按下列方法分类： 1.按供暖系统循环动力的不同，可以分为重力（自然）循环系统和机械循 环系统。依靠水的密度差从而进行循环的系统，称为重力循环系统，依靠机械 （水泵）使热水循环的系统，称为机械循环系统。 2.按照散热器供、回水方式的不同，可以将系统分为单管系统和双管系统。 热水经过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地分配给多组散 热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系 统，称为双管系统。 3.按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式。 4.按热媒的温度不同，可分为低温供暖系统和高温供暖系统。 4.2.2 机械循环供暖系统分类 现将机械循环热水供暖系统的主要形式分述如下： （一）垂直式系统 按供回水干管的布置位置不同，有下列几种形式 1.下供下回式双管热水供暖系统； 2.中供式热水供暖系统； 3.下供上回式（倒流式）热水供暖系统； 4.混合式热水供暖系统。 （二）水平式系统 按供水管与散热器连接方式的不同，可以分为顺流式和跨越式两类。 水平式系统对比于垂直式系统，具有如下优点： 1.系统的总造价，一般要比垂直式系统稍低； 2.管路比较简单，无穿越各层楼板的立管，便于进行施工； 但是单管水平式系统串联的散热器较多时，运行时容易出现水平失调，就 是前端过热但是末端过冷现象。 综上所述，考虑到建筑物的使用功能及特点，本设计采用上供下回式系统。 由于该建筑物的层数为五层，所以采用单管垂直跨越式系统，其中立管中的一 部分水量会从散热器流进，另一部分水量通过跨越管从而跟散热器流出的回水 进行混合后，再流入下一层的散热器。与顺流式比起来，本系统的垂直失调现 象改善了很多。 4.3 水力计算 4.3.1 基本原理 设计热水供暖系统，为使系统中的水流量符合设计要求，以保证流进各散 热器的水流量符合需要，就要对管路进行水力计算。室内的热水供暖系统管路 的水力计算有以下主要任务： 1.按照已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，可以确定各管段的 管径； 2.按照已知各管段的流量和各管段的管径，可以确定系统所必需的循环作 用压力； 3.按照已知系统的管径和该管段的允许压降，可以确定通过该管段的水流 量。 参阅文献实用供热空调设计手册： 总阻力： P=Py+Pj=RL+ 2 2 (3-3) 水流量: (3- tt hg Q G 86. 0 4) 式中：Py沿程压力损失，Pa； Pj局部压力损失，Pa； R单位长度摩擦压力损失，Pa/m； L管道长度，m； 局部阻力系数； 热媒的密度，kg/m3。 4.3.2 水力计算 本供暖系统采用的是上供下回垂直单管跨越式系统。首先根据公式确定各 管段的流量 G，根据 G 和选用的 Rpj值的不通，从实用供热设计手册中可 以查得各管段的比摩阻、管段的流速、管径，从而算出沿程阻力。然后，查得 管段的局部阻力系数，可以算出局部阻力。系统的总阻力为沿程阻力加局部阻 力。最后算出最不利环路的总压力损失，计算不平衡率，并将之控制在15%之 内。 水力计算步骤： （1）在轴侧图上进行管段编号，立管编号并注明各管段的热负荷和管长。 （2）确定最不利环路。本系统为单管系统，一般取最高最远的环路作为最 不利环路。 （3）确定最不利环路各管段的管径： 1）虽然引入口处的外网的回水压差比较大，但是考虑到系统中各环路的压 力损失比较易于平衡，设计时就采用推荐的平均的比摩阻 Rpj大致为 60120Pa/m 从而来确定最不利环路各管段的管径。 2）根据各管段热负荷的不同，求出各管段的流量，计算公式如下： ) (4187 3600 hg tt Q G ) ( 86. 0 hg tt Q 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）根据平均比摩阻和各管段的流量查供热手册附录，选定合适的管径、 流速和压降。 （4）确定各管段的长度。 （5）确定局部阻力损失。 1）确定局部阻力系数 。根据系统图中管路的实际情况，列出各管段局部 阻力名称。查供热手册附录，得出局部阻力系数，结果见附录 3。 2）利用供热手册附录，根据管段流速 v，可查出动压头Pd值。 （6）求各管段的压力损失。 根据公式（3-3） 、公式（3-4）计算阻力损失。 （7）求环路的总压力损失。 （8）计算富裕压力值。考虑到施工的具体情况，可能会增加一些在设计计 算中未计入的压力损失。因此，要求系统应有 10%以上的富裕度。 （9）通过系统上的阀门进行调节，把系统的不平衡率控制在 15%的范围之 内。入口处的剩余循环压力，用调节阀节流消耗掉。 经计算系统南左侧最不利环路资用压力为 11055.13Pa，南右侧最不利环路 资用压力为 12899.8Pa，不平衡率为（12899.8-11055.13）/12899.8=14.3%。系统 北左侧最不利环路资用压力为 10882.96Pa，北右侧最不利环路资用压力为 9699.33Pa，不平衡率为（10882.96-9699.33）/10882.96=10.88%。南北侧不平衡 率为（10882.96+40558-12899.8）/(10882.96+40558)=10.78%。校核不平衡率的 时候，超过了 15%，则剩余的自用压力通过立管处的阀门来平衡，或者通过调 管径，使不平衡率控制在 15%之内。其他的管段用同样地方法确定。各管段计 算图详见附录 4，计算结果见附录 5。 5 供暖系统设备及附件的选型供暖系统设备及附件的选型 5.1 散热器温控阀的选择 较佳的流量调节性能是散热器温控阀的阀体应该具有的性质，调节阀阀杆 采用密封活塞形式。温控阀通常分为两通型和三通型两种。本设计为单管系统， 为解决垂直失调问题，选用的是三通预设定型阀，型号为：RTD-N15 公称直径：DN15 最大压力：1MPa 最高水温：120 温控阀的具体安装见 05N1-181 双管系统温控阀的安装。 5.2 自动排气阀的选择 选择排气阀的型号为：B11X-4，规格：DN20，适用范围：t 小于等于 95， P 小于等于 0.8MPa 的冷、热水系统，外形尺寸：D150110。 5.3 其它阀门的选用及说明 调节阀选用手动调节阀，规格参照连接管管径进行选择。具体选型及安装 见 05N1-187。 5.4 热补偿的选择 管道由于受热易发生自由伸长，热水供暖管道应该尽量利用本身的转角从 而进行自然补偿，当自然补偿不足时，可以增设补偿器。但当室内供暖总立管 直线长度大于 20m 的时候，还应该考虑热补偿。管道的伸长量计算公式如下： X=L（t2t1） （5-1） 式中： X管道的热伸长量，mm； 管材的线胀系数，通常取 1210-3mm/m； t2输送热媒的温度，； t1管道安装时的温度，；（通常取-5，管道在地下室或室内时取 0， 室外架空安装时取供暖室外计算温度。） L计算管道长度，m。 闭合管与立管同轴垂直单管系统和垂直双管系统的散热器立管，长度小于 等于 20m 时，可以在立管中间设置固定卡。本设计各立管中间设固定卡。 在水平方向上，考虑到水平干管长度为 50 米，带入公式 4-1，得伸长量为 60mm，考虑干管连接处 L 型热补偿，DN25L 型补偿器长边最大为 15m，最短 边为 2 米。 6 管道保温及防腐管道保温及防腐 供热管道的保温是为了减少热媒在输送过程中产生的热损失，节约燃料的 浪费；保证操作人员的工作安全，改善工人的作业条件；保证热媒的使用温度 等。 6.1 保温管道的确定 以下三种情况需要进行保温设计： （1）敷设在屋顶管沟、地下管沟，闷顶、设备层内以及竖井内的供暖管道； （2）设立在室内的供回水干管、主立管以及暗装的供暖支管； （3）敷设在容易被冻结地方的管道； （4）管道通过的地点，需要进行保温时。 本设计需要考虑保温的管道有设在室内的供回水干管，主立管以及设在楼 梯间、走道，大厅的供暖立管。 6.2 保温材料的选择 保温材料有很多种而且各有特点，在选择时需要分析考虑。比如水泥膨胀 珍珠岩管壳，它具有较好的保温性能，产量大，价格较为便宜的特点，是目前 管道的保温常用中材料。岩棉、矿棉以及玻璃棉管壳，具有保温性能好，无毒、 耐久而且施工方便的特点。管道的保温并非是越厚越好。保温层越厚，表面积 也就越大，超过了一定的限度时，由于表面积的增大反而会使管道热损失增加， 因此，管道保温层不能超过表 8-1 的极限厚度，以达到经济合理的目的。本设 计采用的是玻璃棉管壳保温，公称直径 DN25-32 的保温厚度为 25mm，DN40 的保温厚度为 30mm。 表 5-1 保温层厚度要求 公称直径(mm)3240507080100125150200250 极限厚度(mm)4555658095110115120125130 7 给排水工程的设计、计算给排水工程的设计、计算 7.1 设计概况 本设计中建筑的主要功能是办公和休息，用水量不大，且只有五层用设计 给排水，建筑总高度不高，根据设计资料，已知室外市政给水管网常年可保证 的工作压力为 250KPa，可以满足五层的供水，因此本设计采用的是直接给水方 式，由室外给水管网直接给建筑供水，这样就可以充分利用室外管网的水压， 从而节约能源，减少污染水质的可能性，而且供水系统比较简单，投资较少。 建筑内部污废水排水系统采用的是有通气普通单立管排水系统，排水立管顶端 向上延伸，伸出屋顶后与大气连通。 7.2 给排水管道的布置及敷设 7.2.1 给水管道布置的要求 （1）基本要求 1）确保良好的水力条件和供水安全，力求经济合理 管道应尽可能得与墙、梁、柱平行，走向呈直线，力求管路简短，以减少 工程量，使工程造价降低。干管应布置在不允许间断供水或用水量大的配水点 附近。不允许间断供水的设备和建筑应该采用贯通枝状管网或环状管网双向供 水。 2）保护管道不受损坏 给水埋地管道应该避免布置在承重的地方以避免压坏，而且管道不能穿越 生产设备基础，但是如果遇到特殊情况必须穿越时，就应该采取有效的措施进 行保护。同时还不宜穿过伸缩缝、沉降缝、变形缝，若需要穿过时，也应采取 措施进行保护。 3）便于安装维修 布置管道时还要在其周围留有一定的空间，以便于安装、维修检查。 （2）布置形式 对于给水管道布置布置来说，按供水可靠程度要求可以分为环状和支状两 种形式，支状是单向供水，供水安全可靠性较差，但是节约管材，造价低；环 状管道由于是相互连通，双向供水的，所以安全可靠，但是管线较长，所以造 价高。 7.2.2 排水管道布置的要求 以下三个基本要求是建筑内部排水系统应该满足的基本要求，首先，系统 应该能够迅速且畅通地将污废水排到室外；其次，排水管道系统内部的气压应 该稳定，有毒有害气体不得进入室内，以保持良好的室内环境卫生；最后，管 线布置应合理，简短顺直，从而降低工程造价。 7.3 建筑内部给水系统的水力计算 7.3.1 生活给水设计秒流量计算 参考给水排水设计手册得，办公楼建筑的生活给水设计秒流量计算公 式： qg=0.2aNg （7- 1） qg设计秒流量(L/s)； a 根据建筑物用途而定的系数，本系统选 a=1.5 ； Ng计算管段的卫生器具给水当量总数。 7.3.2 给水管网的水力计算 (1)由给水系统轴测图确定配水最不利点，根据公式（7-1）求出个管段的设计 秒流量，流速控制在允许范围内，查给水塑料管水力计算表可得各管段管径和 单位长度沿程水头损失 i，公式 hi=iL 计算出管路的沿程水头损失 hy，各项计算 结果见附录 6。 (2)室内给水系统所需压力 H H=H1+H2+H3+H4 式中 H建筑内给水系统所需的压力，kPa； H1引入管起点至最不利配水点位置高度所要求的静水压，kPa； H2引入管起点至最不利配水点的给水管路即计算管路的沿程与局部水头损失之和， kPa； H3水流通过水表时的水头损失，kPa； H4最不利配水点所需的最低工作压力，kPa。 H1=7.2+0.8=8.0mH2O=80kPa H2=1.3hy=1.352.9=68.8kPa 本设计中建筑的主要功能是办公和休息，所以用水量不大,总水表安装在最 末端的管段上，q=3.44L/s=12.38m3/h，参考给水排水设计手册LXS-50C 旋 翼湿式水表，其常用流量为 15m3/h12.38m3/h，过载流量为 30m3/h，所以水表 的水头损失： H3=q2q/Kb=q2q/(Q2max/100)=12.382/(302/100)=17kPa H4=15KPa 室内给水系统所需压力 H H=H1+H2+H3+H4=80+68.8+17+15=180.8kPa5.0L/s 8.2.4水带阻力 喷口直径 19mm 的水枪配 65mm 水带，衬胶的水带阻力较小，室内消火栓 水带多为衬胶水带，本工程亦选择衬胶水带。查表知 65mm 的水带阻力系数值 Az值为 0.0172。 水带的阻力损失为: hd=AzLdqxh2=0.00172205.22=0.93m 8.2.5消火栓口所需的水压 Hxh=Hq+hd+Hk=16.9+0.93+2=19.83mH2O=198.3kPa Hk为消火栓栓口水头损失，按 20kPa 计算。 8.2.6校核 设置的消防水箱最低水位高程为 15.6m，最不利点的消火栓的高程 12.8， 则最不利点的消火栓栓口的静水压力为 15.6-12.8=2.8mH2O=28kPa。 按高层民用建筑设计防火规范第 7.47.2 条规定，当建筑高度不超过 100m 时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于 0.07MPa，本设计不能满 足 7m 水柱的要求，需要设置增压设备。 8.2.7水利计算 图 8-1 消火栓给水管网计算用图 按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利的消防竖管为最 左侧的 XL-1，出水枪数为 2 支，相邻消防 XL-2，出水枪数为 2 支。 Hxh0=Hq+hd+Hk=16.9+0.93+2=19.83mH2O=198.3kPa Hxh1=Hxh0+H+h=19.83+3.9+0.08043.9=23.72mH2O 其中，H 为 0 和 1 点的消火栓间距，h 为 0 到 1 管段的水头损失。 1 点的水枪射流量 qxh1=BHq=5.6L/s 进行消火栓给水系统水利计算时，按照图 8-1 所示编号计算，配水管水力 计算成果见表 8-1。 表 8-1 消火栓给水系统配管水力计算表 设计秒流量管长管径流速单阻水头损失计算 管段q（L/s) L(m) DN（mm）v（m/s)i（kPa/m) kPa 0-15.23.61000.60 0.08060.290 1-210.818.81001.25 0.3122.746 2-310.8118.51001.25 0.3125.772 3-421.615.71002.49 1.257.125 4-521.619.431002.49 1.2511.788 Hy=27.72kPa 管路总的水头损失为 Hw=27.721.1=30.49kPa 消火栓给水系统所需总水压 Hx Hx=H1+Hxh+Hw=（11.9+0.4）10+198.3+30.49=351.79kPa 8.2.8水泵接合器的选择 单个水泵接合器流量大致为 10-15L/s，本建筑的室内消火栓消防用水量为 15L/s，所以设置一个水泵接合器以满足要求。 8.2.9消防水箱 消防贮水量按贮 10min 的室内消防用水量计算。 Vx=0.6Qx=0.615=9m3 消防水箱内的贮水由生活给水管网提供。 9 9 结论结论 在这次唐山市某行政办公楼供暖及给排水工程设计任务中，主要对该办公 楼进行了冬季冷负荷计算、采暖水力计算以及给排水、消防的相关计算；确定 了供暖的基本方案即散热器单管垂直跨越式系统，给水系统选取了直接给水方 式、按规定对排水进行了设计、最后根据规范确定了消防系统的形式；并根据 要求对设备及附件进行了选型；最后画出了供暖、给排水和消防的平面图、系 统图以及详图等。 通过本次的设计，我的收获很大，比如在所有设计时应该在保证符合基本 规定的基础上，同时还要达到经济的效果。 谢辞谢辞 时光荏苒岁月如梭，伴随着本次毕业设计的完成，大学生活也即将结束。 回首望去，这半年的毕设时间就是整个大学四年的缩影。从最开始时面对课题 的迷茫不知所措，到期间负荷计算时的焦头烂额，再到系统形式的改来改去、 抠细节，最后终于完成了本次毕业设计。由于经验的匮乏，期间难免有许多考 虑不周全的地方，多亏指导老师的督促指导，以及同学们不厌其烦的帮助，这 个设计才得以顺利完成。 在这里首先要感谢我的辅导老师们，老师们的认真负责，耐心辅导以及谆 谆教诲，不仅教会了我怎样学习，更教会了我们许多为人处事方面的哲理。有 些事，不仅要知其然，更要知其所以然。每周的统一答疑老师都会讲讲共性问 题，这让我知道了很多没有注意到的细节，每次辅导完，收获都很大。 同时也要感谢大学期间教育过我们的所有老师，谢谢你们在大学四年间给 我传道授业，谢谢你们所给予我的一切指导和帮助。此次设计涉及到好多以前 学过的知识，正是各位老师在以前的授课当中，对我们的严格要求，耐心讲解， 才使我们打下了坚实的基础，为本次设计做好了铺垫，使我们顺利完成了这次 设计。 最后要感谢一起同风雨共患难了四年的同学们，无论是最后毕业设计时的 共同奋战，还是平时的互相扶持，没有你们的陪伴，我的大学生涯不会这么丰 富多彩。 总之，感谢陪伴我走过大学时光的老师、同学、朋友以及家人们，是你们 的帮助和包容，才使得本次毕业设计的顺利完成。 参考文献参考文献 1中国有色工程设计研究总院.GB500192003 供暖通风与空气调节设计规范 M.北京，中国计划出版社，2003 2河北省工程建设标准化管理办公室.05 系列建筑标准设计图集M.石家庄， 中国建筑工业出版社，2005 3陆亚俊.暖通空调M.北京，中国建筑工业出版社，2002 4陆耀庆.实用供热空调设计手册M.北京，中国建筑工业出版社，1993 5中华人民共和国建设部.GB/T501142001 暖通空调制图标准M.北京，中 国计划出版社，2002 6贺平，孙刚.供热工程M.北京，中国建筑工业出版社，1993 7张吉光，史自强，崔红社.高层建筑和地下建筑通风与防排烟M.北京，中 国建筑工业出版社，2005 8住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民 用建筑工程设计技术措施（2009）-暖通空调.动力M.北京，中国计划出版社， 2009 9国家技术监督局，中华人民共和国建设部.GB5004595 高层民用建筑设计 防火规范M.北京，中国计划出版社，2005 10中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检