暖通专业毕业论文.

1、兰州交通大学毕业设计(论文) 1 目录目录 1. 绪论.2 2. 设计原始资料.5 2.1 建筑物概况.5 2.2 气象参数.5 2.3 设计热媒.5 2.4 围护结构资料.5 3. 供暖系统设计热负荷.6 3.1 供暖系统设计热负荷的计算原理.6 3.1.1 围护结构的基本耗热量.7 3.1.2 围护结构附加（修正）耗热量.11 3.1.3 冷风渗透耗热量的计算.13 3.1.4 冷风侵入耗热量的计算.14 3.2 供暖系统设计热负荷的计算.15 4. 供暖系统散热器的选择.17 4.1 散热器的选择原则.17 4.2 散热器的计算.17 4.2.1 散热面积的计算.18 4.2.2 散热器

2、片数的确定.19 4.3 散热器的布置.20 5. 系统选择、系统与外网连接方式及管道附件.22 5.1 系统选择.22 5.1.1 室内采暖系统形式.22 5.1.2 热水采暖系统的分类与特点.22 5.1.3 目前常用的几种典型供暖方式及其特点 .23 5.1.4 供暖系统选择.25 5.2 系统与外网连接方式 .25 5.2.1 系统与外网几种连接方式.25 5.2.2 高层供暖系统与外网连接形式的确定.29 5.3 供暖系统附件.30 5.3.1 管道支架.30 5.3.2 阀门.30 5.3.3 断流器和阻旋器.30 5.2.2 加压泵.31 兰州交通大学毕业设计(论文) 2 6.

3、水力计算.32 6.1 水力计算基本公式.32 6.2 水力计算的任务.33 6.3 水力计算的方法.33 6.4 水力计算的步骤.34 6.5 系统水力计算.35 6. 管道的保温.37 6.6.1 保温管道的确定.37 6.6.2 保温材料的选择.37 6.6.3 管道保温施工.37 结论.39 致谢.40 参考文献.41 附表 1 围护结构基本耗热量表. 42 附表 2 冷风渗透、冷风侵入及维护结构总耗热量表. 66 附表 3 散热器片数计算表.74 附表 4 水力计算表.89 附表 6 系统管件统计表.100 附图 1 高区采暖系统草图 附图 2 低区采暖系统草图 兰州交通大学毕业设计

4、(论文) 3 1. 绪论绪论 采暖又称供暖，是指向建筑物供给热量，保持室内一定的温度，以创造适宜的生 活条件或工作条件的技术。这是人类最早发展起来的建筑环境控制技术。人类自从懂 得利用火以来，为抵御寒冷对生存的威胁，发明了火炕、火炉、火墙、火地等采暖方 式，这是最早的采暖设备与系统，有的至今还被应用。发展到今天，采暖设备与系统， 在对人的舒适感和卫生、设备的美观和灵巧、系统和设备的自动控制、系统形式的多 样性、能量的有效利用等方面都有着长足的进步。 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。根据三个主要组成部分的相互位置关系来分，供暖系统可分为局部供

5、暖系 统和集中式供暖系统。热媒制备、热媒输送和热媒利用三个主要组成部分在构造上都 在一起的供暖系统，称为局部供暖系统，如烟气供暖（火炉、火炕等） ；热源和散热设 备分别设置，用热媒管道相连接，由热源向各个房间或各个建筑物供给热量的供暖系 统，称为集中式供暖系统。 供暖技术的发展，离不开工业水平的提高和集中供热事业的发展。随各国具体情 况不同，各国供暖技术的发展也有不同的特点。如原苏联和东欧等国家，由于城市多 采用大型热水网路系统，因而在散热器热水供暖系统和工业厂房采用集中热风供暖方 面，无论在系统的设计原理和方法、运行中系统水力工况和热力工况的分析、以及与 热网的连接方式等问题，都进行了大量的

6、研究工作和有丰富的实践经验。在欧、美等 国家中，由于市场经济和适应用户的多种要求，在多种形式供暖系统（如辐射供暖、 与空调相结合的供暖方式等） 、供暖设备和附件的多样化、以及供暖系统的自控技术等 方面，不断进行研究和开发，促进了供暖技术的现代化。 现今我国的供热工程建筑和技术取得了显着的成就，但是从供热技术整体看，我 国与先进国家相比，城市住宅和公共建筑集中供热率较低，供热系统的热能利用率、 供热产品的品种、质量以及供热系统的运行管理和自控水平等方面，还有不小差距。 随着经济建设和人民生活水平的日益提高，对供热技术的要求也会越来越高，这就需 要广大供热技术人员的共同努力。 现在的采暖方式有很多

7、种选择，选择时要考虑的因素也越来越多，如能源与环境 保护、投资、运行管理热舒适度等。现在我国正处在基本建设加速发展的时期，许多 城市迫于环境保护的压力急需在各种采暖方式中做出选择。而各种采暖方式在初投资、 运行费用、环境影响、安全性热舒适性等方面还存在较大的争议。推广哪一种采暖方 兰州交通大学毕业设计(论文) 4 式对于一个城市来说都涉及巨大的资金投入。不适当的采暖方式，不仅会导致建设资 金的浪费、还会引起能源、环境、社会安定等方面的一系列问题。因此，如何准确全 面的评价各种采暖方式的优劣，如何针对一个实际工程选取最适合的采暖方式，就成 为一个很重要的问题。 本设计采用的是集中采暖，室内部分采

8、用上供下回单管跨越同程序系统，如此选 择不仅符合当今大多数办公室等公用建筑的要求，而且布置简单、水力也容易平衡。 另外，设计中对热负荷的计算，散热器的选择，以及采暖系统的选择，系统的水力计 算，该建筑的通风系统等方面都进行了详细的论述与计算。 兰州交通大学毕业设计(论文) 5 2. 设计原始资料设计原始资料 2.1 建筑物概况建筑物概况 本设计为北京市某高层办公楼采暖通风设计,此建筑 15 层高为 3.3 米，6 层高 3.6 米，11 层高 6.6 米，共 11 层框架结构,详见附图。 2.2 气象参数气象参数 北京地区设计用室外气象参数：冬季供暖室外计算温度 -9；冬季室外平均风速 2.8

9、m/s；冬季大气压力：1020.4 hpa。 2.3 设计热媒设计热媒 95/70 机械循环热水系统。 2.4 围护结构资料围护结构资料 外墙构造：300 厚容重小于 8.5knm2的 kk 型大空砖砌块，外抹 20mm 厚水泥 砂浆，内贴 50 厚挤塑聚苯板； 内墙构造：200 厚 kk 型空心砖，两侧各抹 20 厚水泥砂浆； 屋面构造：65 厚挤塑聚苯乙烯泡沫保温层，k=0.46wm2k。 楼板构造：120 厚钢筋混凝土楼板，40 厚水泥珍珠岩砂浆垫层，k=2.0 wm2k； 底层与地下一层之间的楼板设保温层，k=0.45 wm2k。. 外门、外窗材料：单框中空玻璃塑钢推拉窗（6+12a+

10、6） ，k=2.6 wm2k，外门为 钢化大玻璃门，k=6.4 wm2k，内门为单层木制门。 门窗尺寸：见平面图； 地面：150 厚炉渣保温垫层。 兰州交通大学毕业设计(论文) 6 3. 供暖系统设计热负荷供暖系统设计热负荷 供暖系统设计热负荷是供暖设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选 择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。 3.1 供暖系统设计热负荷的计算原理供暖系统设计热负荷的计算原理 供暖系统的设计热负荷是指在某一室外温度下，为了达到要求的室内温度， w t n t 供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它是随着建筑物得失热量的变化而变化 的。

11、 供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度下，为了达到要求的室内温度， w t n t 供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它是设计供暖 系统的最基本依据。 q 冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、失热量确定： 失热量有： 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。 6 q 得热量有： 7. 生产车间最小负荷班的工艺设备

12、散热量； 7 q 8. 非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量； 8 q 9. 热物料的散热量； 9 q 10. 太阳辐射进入室内的热量； 10 q 此外，还会有通过其它途径散失或获得的热量。 11 q 对于没有由于生产工艺所带来得失热量而需设置通风系统的建筑物或房间的热平 衡就简单多了。失热量只考虑上述的前三项耗热量。得热量只考虑太阳辐射进 sh q d q 入室内的热量。 围护结构的传热耗热量是指当室内温度高于室外温度时，通过围护结构向外传递 的热量。在工程设计中，计算供暖系统的设计热负荷时，常把它分为围护结构传热的 基本耗热量和附加（修正）耗热量两部分进行计算。基本耗热量是指在设计条件

13、下， 通过房间各部分围护结构（门、窗、墙、地板、屋顶等）从室内传到室外的稳定传热 兰州交通大学毕业设计(论文) 7 量的总和。附加（修正）耗热量是指围护结构的传热状况发生变化而对基本耗热量进 行修正的耗热量。附加（修正）耗热量包括风力附加、高度附加和朝向修正等耗热量。 朝向修正是考虑围护结构的朝向不同，太阳辐射得热量不同而对基本耗热量进行的修 正。 因此，在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般可分几部分进行计算： =+ q . 1 j q . 1 x q 2 q 3 q （3.1） 式中 围护结构的基本耗热量； . 1 j q 围护结构的附加耗热量； . 1 x q 冷风渗透耗热量； 2 q

14、 冷风侵入耗热量。 3 q 注：本设计中教学楼供暖采取间歇供暖的形式，故要在总的负荷上再增加 20%的 附加值。 3.1.1 围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量 通过围护结构的基本耗热量，按下式计算： q)( wn ttkf （3.2）式中 通过供暖房间围护结构的温差传热量(或称为基本耗热量), w； q 围护结构的传热系数, w/；k 围护结构的面积, ；f 冬季室内计算温度, ； n t 供暖室外计算温度, ； w t 围护结构的温差修正系数。 整个建筑物或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和。 . 1 j q q = （3.3） . 1 j q q)( wn tt

15、kf 1. 室内计算温度 n t 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。室内计算温度的 选定，应满足人们生活和生产工艺的要求。生活用房间的温度，主要取决于人体的生 理热平衡。 许多国家所规定的冬季室内计算温度标准，大致在 1622范围内。根据国内有关 卫生部门的研究结果认为：当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静状况时，室内计 兰州交通大学毕业设计(论文) 8 算温度 20比较舒适，18无冷感，15是产生明显冷感的温度界限。 中华人民共和国国家标准采暖通风与空气调节设计规范 （gbj19-87）规定：设 计集中供暖时，冬季室内计算温度，应根据建筑物的用途选用。本设计为北京

16、市某高 层办公楼建筑，各房间冬季室内计算温度如下： 表 3.1 室内计算温度 房间类型 门 厅 走 廊 会 议 室 办公室、宿舍、 资料室 值班 室 库 房 盥 洗 室 洗 浴 室 电 脑 室 卫 生 间 楼 梯 间 前 室 设计温度（）141418181810232518141414 2. 供暖室外计算温度 w t 供暖室外计算温度如何确定，对供暖系统设计有很重要关键性影响。如采用过 w t 低的值，使供暖系统的造价增加；如采用值过高，则不能保证供暖效果。 w t 目前国内外选定供暖室外计算温度的方法，可以归纳为两种：一是根据围护结构 的热惰性原理，另一种是根据不保证天数的原则来确定。 我国

17、现行的暖通规范采用了不保证天数方法确定北方城市的供暖室外计算温 度值。采用不保证天数方法的原则是：人为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外 计算温度值，亦即容许这几天室内温度可能稍低于室内计算温度值。规范规定：“供 n t 暖室外计算温度，应采用历年平均不保证 5 天的日平均温度”。通过对许多城市的气象 资料统计分析，采用不保证 5 天的方法确定值，使我国大部分城市的值普遍提高 w t w t 了 14(与采用热惰性原理对比)，从而降低了供暖系统的设计热负荷并节约了费用， 而对人们居住条件则无甚影响。 通过查暖通规范附录得北京市的供暖室外计算温度为-9。 3. 温差修正系数值 室内外计算温差修

18、正系数 ，实际上是对（-）的修正。当围护结构外侧直接 n t w t 对大气时（=1） ，则基本耗热量的公式应为。但是在计算围护结构时， q)( wn ttkf 还常遇到围护结构外侧并不直接与室外空气接触，它的外侧是不供暖房间或空间（如 顶棚，或地下室等） 。而这些房间或空间又常有同室外相通的门或窗，换句话说，该围 护结构的外侧空气温度并非是，这时为了简化计算，对计算温差（-）给以修正， w t n t w t 修正系数是根据经验给定的，可查供热通风设计手册得。 此外，如两个相邻房间的温差大于或等于 5时，应计算通过隔壁或楼板的传热量。 兰州交通大学毕业设计(论文) 9 本设计中外墙、屋顶、地

19、面以及与室外相通的楼板取 1；非采暖地下室上面的 楼板取 0.75。 4. 围护结构传热系数值k （1）匀质多层材料（平壁）的传热系数值。一般建筑物的外墙和屋顶都属于匀k 质多层材料的平壁结构。传热系数值可用下式计算：k w/ （3.4） wjn wi i n rrrr k 1 11 11 0 式中 围护结构的传热阻，w; 0 r 、围护结构内表面、外表面的换热系数，w； n w 、围护结构内表面、外表面的传热阻，w; n r w r 围护结构各层的厚度，m； i 围护结构各层材料的导热系数，wm； i 由单层或多层材料组成的围护结构各层材料层的热阻，w。 j r 本设计中，建筑物外墙为三层复

20、合结构，采用 300 厚容重小于 8.5knm2的 kk 型大空砖砌块，外抹 20mm 厚水泥砂浆，内贴 50 厚挤塑聚苯板； 依据实用供暖空调设计手册 （以下简称手册 ）查得数据如下： 水泥砂浆层：=0.93 wm； =0.02 m； 挤塑聚苯板层：=0.047 wm； =0.04 m； 空心砖块层：=0.45wm； =0.3 m； 内表面换热系数: =8.7 w； n 外表面换热系数: =23 w。 w 故：可计算出外墙总热阻: 91 . 1 23 1 93. 0 02 . 0 047. 0 05. 0 45 . 0 3 . 0 7 . 8 1 11 0 wi i n wjn rrrr 即

21、可计算出外墙总传热系数: w/52 . 0 91 . 1 11 0 r k 兰州交通大学毕业设计(论文) 10 校核围护结构传热阻是否满足最小传热阻的要求： 该外墙属于型围护结构，围护结构冬季室外计算温度,；13 ew t0 . 6 y t w 59416 . 0 115 . 0 6 13181 . min . 0 n y ewn r t tt r ，满足要求。 0 r min . 0 r 同理算出其它部分的传热系数如下： 表 3.2 围护结构传热系数 围护结构外墙外窗门屋面玻璃幕墙一层楼板一层以上楼板 传热系数 （w/） 0.762.60.466.40.452.0 注意：外墙传热系数为修正后

22、所得值，修正系数为 1.46。 本公式不适用于窗、阳台门和天窗。 砖石墙体的传热阻，可比式的计算结果小 5。 外门(阳台门除外)的最小传热阻不应小于按采暖室外计算温度所确定的外墙最 小传热阻的 60。 当相邻房间的温差大于 10时，内围护结构的最小传热阻，亦应通过计算确定。 当居住建筑、医院、幼儿园、办公楼、学校和门诊部等建筑物的外墙为轻质材 料或内侧复合轻质材料时，采用轻型结构时，其外墙最小传热阻在按式计算结果的基 础上进行附加。 天棚的结构，如屋面有坡时，校核最小热阻应按最小厚度处进行计算，计算天棚 的耗热量时可按平均厚度去计算天棚的传热系数，校核公式。r min . 0 r （2）地面的

23、传热系数。在冬季，室内热量通过靠近外墙地面传到室外的路程较短， 热阻较小；而通过远离外墙地面传到室外的路程较长，热阻增大。因此，室内地面的 传热系数（热阻）随着离外墙的远近而有变化，但在离外墙约 8m远的地方，传热量 基本不变。基于上述情况，在工程上一般采用近似方法计算，把地面沿外墙平行的方 向分成四个计算地带（如图 3.1）。平行于建筑物的所有外墙，自外墙内表面起，向建 筑内划，缩进 2m划一个与外墙轮廓相同的区域，作为第一地带。如此继续向内划， 每 2m宽为一个地带。当距外墙内表面 6m以后，皆属第四地带 本设计中地下室地面为贴土保温地面，其传热系数和热阻值见表 3.3。第一地带靠 兰州交

24、通大学毕业设计(论文) 11 近墙角的地面面积需要计算两次。（本设计不考虑地下室采暖，地下室以上负荷计算 不考虑地带划分，以下紧供参考） 保温地面热阻值计算公式： 00 rr i i （3.5） 式中：贴土保温地面的热阻，w； 0 r 非保温地面的热阻，w； 0 r 保温层厚度，m； i 保温材料的导热系数，w（m） i 表 3.3 保温地面的传热系数和换热阻 图 3.1 地面传热地带划分 5. 围护结传热面积的丈量 外墙面积的丈量，高度从本层地面算到上层地面。对平屋顶的建筑物，最顶层的 丈量是从最顶层地面到平屋顶的外表面的高度；，而对有闷顶的斜屋面，算到闷顶内 的保温地面。外墙的平面尺寸，应

25、按建筑物外轮廓尺寸计算。两相邻房间以内墙中线 为分界线。 门、窗的面积按外墙外面以上的净高尺寸计算。 闷顶和地面的面积，应按建筑物外墙以内的轮廓尺寸计算。对平屋顶，顶棚面积 按建筑物外轮廓尺寸计算。 地下室面积的丈量，位于室外地面以下的外墙，其耗热量计算方法与地面计算相 同，但传热地带的划分，应从与室外地面相平的墙算起，亦即把地下室外墙在室外地 面以下的部分，看作是地下室地面的延伸。 0 r 0 k 地 带 （m2）/ww/（m2） 第一地带2.670.37 第二地带4.820.21 第三地带9.120.11 第四地带14.720.07 兰州交通大学毕业设计(论文) 12 3.1.2 围护结构

26、附加（修正）耗热量围护结构附加（修正）耗热量 围护结构的基本耗热量，是在稳定条件下，按公式（3.3）计算得出的。实际耗热 量会受到气象条件以及建筑物情况等各种因素影响而有所增减。由于这些因素影响， 需要对房屋围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护结构附加（修正） 耗热量。附加（修正）耗热量包括朝向修正、风力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。 当太阳照射建筑物时，阳光直接透过玻璃窗，使室内得到热量。同时由于受阳面的围 护结构较干燥。外表面和附近气温升高，维护结构向室外传递热量减少。采用的修正 方法是按

27、围护结构的不同朝向，采用不同的修正率。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朝向修正率。 暖通规范规定：宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率: 表 3.4 朝向修正率 朝 向修 正 率 北、东北、西北 010% 东、西-5% 东南、西南-10%-15% 南-15%-30% 在本设计中取：北 0% 东、西 -5% 南 -15% 2. 风力附加耗热量 暖通规范规定：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、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外 围结构附加 5%10%。所以在本设计中不考虑风

28、力附加。 3. 高度附加耗热量 暖通规范规定：民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）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%。应注意： 高度附加率应附加于房间各围护结构基本耗热量和其它附加（修正）耗热量的总和上。 综合上述，建筑物或房间在室外供暖计算温度下，通过围护结构的总耗热量可 1 q 兰州交通大学毕业设计(论文) 13 用下式综合表示： q=qj(1+xch+xf+xlang+xm) (1+xfg) w （3.6） 式中 xch朝向修正率， %； xf 风力附加率， %； xlang两面外墙附加， %； xm窗墙面积比过大附加，%

29、； xfg房间高度附加，%； 本设计中十一层的高度大于 4m，故需考虑高度附加耗热量。 3.1.3 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。 2 q 在各类建筑物特别是工业建筑的耗热量中，冷风渗透耗热量所占比例是相当大的， 有时高达 30左右，所以门窗缝隙渗透冷空气耗热量的计算显得尤为重要。 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，根据实用 供热空调设计手册 ，本设计采用缝隙法计算其耗热量。因为分析法计算耗热量

30、虽然较 精确，但是计算过程复杂，工作量大，不利于大型工程设计应用，而缝隙法虽然为概 算，但其精度可以满足设计要求，并且计算方便，适用高层建筑设计。 换气次数法计算公式如下： w （3.7 2 qmttcll wnpw )(278 . 0 ） 式中 0.278单位换算系数； 门窗缝隙长度，m；l 基准风速下单位门窗缝隙长空气渗透量, ；l 3 m 冷空气的定压比热, = 1.0 kj/(kg) ； p c p c 室外温度下的空气密度, ； w 3 /mkg 冬季室内计算温度, ； n t 供暖室外计算温度, 。 w t 压差比值的计算公式如下： 兰州交通大学毕业设计(论文) 14 nof wn

31、zr tvhc tthhc c 273 50 2 4.0 （3.8） h b c 4.0 .4h0 （3.9） 11 b h cncm （3.10） 压差比； c 热压差系数； r c 中和面标高，m； z h 计算门窗中心线标高，m。 （注意：当 h 小于 10m 时，按基准高度 h=10m h 进行计算） 室内设计温度，； n t 室外计算温度，； w t 作用于门窗上的风压差相对于理论风压的百分数，简称风压差系数。 f c 计算高度的的风速，ms； o v 计算门窗中心线标高 h 时的渗透空气量对于基准渗透量的高度修正系 h c 数。 考虑计算门窗所处的高度、朝向和热压差的存在而引入的风

32、量综合修 m 正系数。 b与门窗构造有关的特性常数，其中 b 可采用：对木窗，b=0.56；对钢 窗，b=0.67；对铝窗，b=0.78。 渗透空气量朝向修正系数，以北京为例：北向 1.0，东向 0.15，南向 n 0.15，西向 0.4。 计算 m 值和值时，应注意： c 1. 如计算得出 c-1 时，即（1+c）0，则表示在计算层处，即使处于主导风向朝 向（n=1）的门窗也无冷风渗入，或已有室内空气渗出。此时，同一楼层所有朝 向门窗冷风渗透量，均为 0。 2. 如计算得出 c-1，即（1+c）0 的条件下，根据式（3.9）计算出 m0 时，则 表示所计算的给定朝向的门窗已经，无冷空气侵入，

33、或已有室内空气渗出，此 时，处于该朝向的门窗冷风渗透量，取为零值。 兰州交通大学毕业设计(论文) 15 3. 如计算得出 m0 时，该朝向的门窗冷风渗透耗热量，可按式（3.7）计算确定。 3.1.4 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称为冷风侵入耗热量。根据经验总结，冷风侵入耗热量 可采用外门基本耗热量乘以外门附加率百分数法进行计算。根据工程实际，一道门时 采用 65n。 计算公式为： w . . 1 3mj nqq （4.0） 式中 外门的基本耗热量，w； . . 1 mj q n 考虑

34、冷风侵入的外门附加率，在本设计中取 65n。 n 计算层以上包括计算层所有层数的总和。 3.2 供暖系统设计热负荷的计算供暖系统设计热负荷的计算 根据以上原理和公式就可以很容易的算出室内供暖系统的设计热负荷，以下就是 具体的计算过程。 以 101 房间为例阐述供暖设计热负荷的计算过程，其它房间与此一样，这里就不 在一一说明，计算结果见附录 1。 1围护结构基本耗热量的计算： q 101 房间的围护结构面积计算： 东外墙 f=8.4 3.3=27.72 北外窗 f=3 2.0+1.2 2.0=8.4 北外墙 f=7.5 3.3-8.4=16.35 西外墙 f=2.4 3.3=7.92 西内墙 f

35、=3 3.3=9.9 地面 f=7.5 8.1=60.75 东外墙的基本耗热量 =0.76 27.72 （18-（-9） ） 1=569 w 1 q)( wn ttkf 北外窗的基本耗热量 =6.4 8.4 （18-（-9） ） 1=1452 w 2 q)( wn ttkf 北外墙的基本耗热量 =0.76 16.35 （18-（-9） ） 1=336 w 3 q)( wn ttkf 西外墙的基本耗热量 =0.76 7.92 （18-（-9） ） 1=163 w 4 q)( wn ttkf 西内墙的基本耗热量 =1.88 9.9 （18-（-9） ） 0.76=382 w 5 q)( wn tt

36、kf 兰州交通大学毕业设计(论文) 16 地面的基本耗热量 =0.45 60.75 （18-（-9） ） 0.75=554 w 6 q)( wn ttkf 2围护结构基本耗热量的修正： 根据上述中有关基本耗热量的修正计算说明可以看出：东外墙的朝向修正系数 =-5%，风力附加耗热量与高度附加耗热量均不考虑。 ch x 故修正后的耗热量为：=569 95%=541 w 1 q)1 ( 1ch xq 其它围护结构耗热量修正的计算方法与此相同；计算结果如附录 1 所示。 3. 两面外墙修正：当房间维护结构有两面外墙时要考虑两面外墙修正，修正系数为 0.05（所有外维护结构都要修正，不包括内墙、内门、内

37、窗等。 ） 。具体结果如附录 1 所 示。 4. 围护结构各部分总的耗热量 =569+1524+352+163+382+554=3543 w 1 q 654321 qqqqqq 5. 冷风渗透耗热量的计算： 2 q 北京单位缝长基准渗透量 l=2.4m3(hm), 取 0.8，取 0.7，为 20.4m， r c f c z h 查得= 1.0 kj/(kg)，北京市的冬季室外空气密度 =1.34 ，门窗缝隙 p c w 3 /mkg 长度 8.6m， 74.4 182738.2107.0 9188.2 2 8.40 8.050 273 50 24.02 4.0 nof wnzr tvhc t

38、thhc c 003.1104.04.0 67.0 4.04.0 b h hc 23.3174.411003.111 67.0 b h cncm 2 q 6766 . 891823. 334 . 1 14 . 2278 . 0 )(278 . 0 mttcll wnpw 6. 外门冷风侵入耗热量的计算： 3 q 在 101 房间中没有外门，所以不考虑外门冷风侵入耗热量。 7. 101 房间的总耗热量为： =+=3543+676+0=4219 w q 1 q 2 q 3 q 其它房间的耗热量的计算与此相似，计算结果如附录 2 中所示。 兰州交通大学毕业设计(论文) 17 4. 供暖系统散热器的选

39、择供暖系统散热器的选择 4.1 散热器的选择原则散热器的选择原则 供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分，它向房间散热以补充房间的热损失， 保持室内要求的温度，其中散热器是最为常用的散热设备。 供暖系统的热媒通过散热器的壁面，主要以对流的传热方式(对流传热量大于辐射 传热量)向房间传热。对散热器的基本要求，主要有以下几点： 1. 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k 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。 2. 经济方面的要求 散热器传给房间的单位热

40、量所需金属耗量越少，成本越低， 其经济性越好。 3. 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。 4. 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，散热器的装设 不应影响房间观感。 5. 使用寿命的要求 散热器应不易于被腐蚀和破损，使用年限长。 目前，国内生产的散热器种类繁多，主要有铸铁、钢制散热器两大类。在散热器 的选择方面优先考虑铸铁散热器，它具有结构简单，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

41、散热器。 在本设计中，考虑多方面原因，选用四柱 760 型散热器。这种散热器金属热强度 及传热系数高，外形美观，易于清除积灰，容易组成所需的面积，便于落地和靠墙安 装，因此得到广泛应用，其性能参数如下： 表 4.1 四柱 760 型散热器性能参数 型号 散热面积f （m/片） 传热系数 k 的计算公式 （w/m） 四柱 760 型0.235 293 . 0 503 . 2 tk 4.2 散热器的计算散热器的计算 散热器计算是确定供暖房间所需散热器的面积和片数。 兰州交通大学毕业设计(论文) 18 4.2.1 散热面积的计算散热面积的计算 散热器的散热面积 f 按下式计算： 321 )( npj

42、 ttk q f （4.1） 式中 散热器的散热量，w；q 散热器内热媒平均温度，； pj t 供暖室内计算温度，； n t 散热器的传热系数，w/m；k 散热器组装片数修正系数； 1 散热器连接形式修正系数； 2 散热器安装形式修正系数。 3 (1)热媒平均温度的确定 pj t 在热水供暖系统中，为散热器进出口水温的算术平均值。 m t （4.2）)t ( 0i ttm 式中 散热器进水温度，； i t 散热器出水温度，。 0 t 在本设计中采用单管跨越式热水供暖系统，由于每组散热器的进、出口水温沿流 动方向下降，所以每组散热器的进、出口水温必须逐一分别计算。以下是流出第 组散i 热器的回水

43、和跨越管热水混水水温 （令沿水流动方向最后一组散热器为 =1）的计算 i ti 公式： )( hg n i i gi tt q q tt （4.3）式中 流出第 组散热器的水温， i ti 沿水流动方向，在第 组（包括第 组）散热器前的全部散热器的散 n i i qii 热量。 而每层流出散热器的水温要靠以下公式计算得出： ctt q amm i p 0 r （4.4 兰州交通大学毕业设计(论文) 19 ） p 22acm q t tt t i oi m （4.5） 式中 通过散热器的流量，kgs； r m 散热器的热负荷，w；q 进流系数；a 水的比热，4187w(kg)；c 通过立管的流量

44、，kgs； p m (2)散热器传热系数及其修正系数的确定k 散热器传热系数值的物理概念，是表示当散热器内热媒平均温度与室内气温k pj t 相差 1时，每 m散热器面积所散出的热量 w，单位为 w/ m。它是散热器散热能 n t 力强弱的主要标志。它只能通实验方法确定，实验结果整理得=，其中、k b nm tta)(a 均是由实验确定的系数。本设计中的具体参见表 4.1。bk 散热器的传热系数和散热量值是在一定的条件下，通过实验测定的。若实际kq 情况与实验条件不同，则应对所测值进行修正。 散热器组装片数修正系数 1根据前边对散热器的连接方式及安装方式的选择，查 实用供暖空调设计手册 ，在进

45、行计算时先假设，计算得散热器的散热面积0 . 1 1 f，并根据每片的散热面积 0.235m求得散热器的组装片数。然后利用所得的散热器组 装片数查下表可得的值。从而确定实际的 f 及散热器的组装片数。 1 表 4.2 暖气片数修正率 每组片数20 10.951.001.051.10 散热器连接形式修正系数值，可按供热工程附录 24 选用。此次设计是采 2 用的简单的同侧上进下出，所以1.00。 2 散热器安装形式修正系数值 安装在房间内的散热器，可有种种方式，如敞开 3 装置、在壁龛内、或加装遮挡罩板等。可按供热工程附录 25 选用，在此次设计 为散热器安装在墙面上加盖板方式=1.05。 3

46、兰州交通大学毕业设计(论文) 20 4.2.2 散热器片数的确定散热器片数的确定 在确定了所需的散热器面积后，先假定1，按下式进行计算 1 ffn （4.6） 式中 每片或每 1m 长的散热器散热面积. 此系统的0.235 m/片，ff 以立管 n4 上的 101 房间的散热器为例说明散热器的计算过程，其它房间的散热器 片数，详见附录 2 可知。 在 101 房间的负荷由立管 n31 和立管 n16 共同承担，假定每组散热器所分担的热 负荷相同，则立管 n16 上的 101 房间的散热器所分担的热负荷为 w 5 . 2109 2 4219 1 q 立管 n16 上其它房间的散热器所分担的热负荷

47、分别为：=1609.5 w, =1495.5 6 q 5 q w，=1533 w,=1567 w，=,1604.5w 4 q 3 q 2 q =+=2109.5+1609.5+1495.5+1533+1567+1604.5=9919 wq 1 q 2 q 3 q 4 q 5 q 根据公式(4.3)得流入第二层散热器的水温为： )( 6543 ihgg tt q qqqq tt = 4 . 797095 9919 15671533 5 . 1495 5 . 2109 95 根据公式(4.5)得第一层散热器的出水温为： = ， =54.1 m t73.66 2 4 . 79 341418732 .

48、 0 2 3600 5 . 1604 4 . 79 o t 0 t 所以 66.73-18=48.73 n ttt m w/m97 . 7 73.48503 . 2 293 . 0 k 321 )( nm ttk q f 34 . 4 05. 111 73.4897 . 7 5 . 1604 所以该组散热器的计算片数为 f/f=4.34/0.235=18.46 片 n 查供热工程附录 23 得：=1.05 1 实际采用片数为：n=1.0518.46=19.39 片 1 n 取整数，应采用四柱 760 型散热器 19 片。 其它房间的散热器片数计算详见附录 2。 兰州交通大学毕业设计(论文) 2

49、1 4.3 散热器的布置散热器的布置 布置散热器时，应注意下列一些规定： 1. 散热器宜安装在外墙窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善 从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，是流经室内的气流比较暖和。当安装或 布置管道有困难时，也可靠内墙安装。如设在窗台下时，医院、托幼、学校、老弱病 残者住宅中，散热器的长度不应小于窗宽度的 75；商店橱窗下的散热器应按窗的全 长布置，内部装修要求较高的民用建筑可暗装。 2. 为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。在陋习建或其它有冻结 危险的场合，应由单独的立，支管供热，且不得装设调解阀。 3. 散热器在布置时，不能与室内卫生设备、工

50、艺设备、电气设备冲突。暖气壁龛 应比散热器的实际宽度多 350400 毫米。台下的高度应能满足散热器的安装要求，非 置地式散热器顶部离窗台板下面高度应50 毫米，离地可为 100200 毫米。底层散热 器安装高度应考虑回水管及跑坡、支管连接等要求。 4. 在垂直单管或双关供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、 盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同临室串联连接。 5. 公共建筑楼梯间的散热器，宜分配在底层或按一定比例分配在下部各层，住宅 楼梯间一般可不设置散热器。把散热器布置在楼梯间的底层，可以利用热压作用，使 加热了的空气自行上到楼梯间的上部补偿其耗热量。 6. 在

51、楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层。本 设计散热器按 16 层负荷比例 40:20:15:15:10:5 分布。 7. 铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值： 二柱(m-132 型)-20 片；柱型(四柱型)-25 片； 8. 建筑物采暖系统高度超过 50 米时，宜竖向分区设置。条件允许时，建筑物的采 暖系统南北向房间宜分环设置。 9. 在楼梯间或其它有冻结危险的场所，其散热器应有单独的立、支管供热且不设 调节阀。 在本设计中采用的是四柱 760 型散热器，最大组装片数为 25 片，并且采用的是明 装方式。 兰州交通大学毕业设计(论文) 22 5. 系统选择、系统

52、与外网连接方式及管道附件系统选择、系统与外网连接方式及管道附件 5.1 系统选择系统选择 5.1.1 室内采暖系统形式室内采暖系统形式 室内供暖系统末端装置使用的热媒主要有三类：热水、蒸汽、与热风。以热水为 热媒的供暖系统，称为热水供暖系统，同理可定义其他两类供暖系统为蒸汽和热风采 暖系统。从卫生条件和节能等因素考虑，民用建筑应采用热水作为热媒。热水供暖系 统也用在生产厂房及辅助建筑中。 室内热水供暖系统是由供暖系统末端装置及连接的管道系统组成，根据观察与思 考问题的角度，可按下述方法分类： 1. 按热媒温度的不同，可分为低温水供暖系统和高温水采暖。在各个国家，对 于高温水的和低温水的界限，都

53、有自己的规定，并不统一。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做热媒。设计供、回水温度多采用 9570。低温水辐射采暖 供、回水温度 6050。高温水供暖系统一般宜在生产厂房中应用。 2. 按系统循环动力的不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。靠 水的密度差进行循环的系统，称为重力循环系统；靠机械（水泵）力进行循环的系统， 称为机械循环系统。 3. 按系统管道的敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式。垂直式供暖系统是 指不同楼层的各散热器用垂直立管连接的系统；水平式供暖系统是指同一楼层的散热 器用水

54、平管连接的系统。 4. 按散热器供回水方式的不同，可分为单管和双管系统。热水经立管或水平供 水管顺序流过多组散热器，并顺序的在各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 沿回水立管或者水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。 5.1.2 热水采暖系统的分类与特点热水采暖系统的分类与特点 热水采暖系统是由热源管道系统和散热设备组成的一个有机整体。从不同的角度 将热水采暖系统分为多种形式。 1. 系统中水的循环动力将系统分为自然循环系统和机械循环系统。 自然循环系统中水靠其密度差循环，水在锅炉中加热，温度升高，体积膨胀，密

55、度减小加上来自冷水的驱动使水循环流动。特点：不需要外来动力，能耗低，运行时 兰州交通大学毕业设计(论文) 23 无噪声调节方便管理简单。 机械循环系统中的水循环动力来自水泵。特点：设备复杂，能耗大，管理不方便。 2. 按供回水的方式分类：上供上回式系统，下供下回式系统，上供下回式系统， 下供上回式系统，和中供式系统。 上供下回式系统，特点：供回水干管分别设于系统最上面和最下面，布置管道方 便，排气顺畅。是用的最多的系统型式。 上供上回式系统，特点：供回水干管均位于系统最上面。采暖干管不与地面设备 及其它管道发生占地矛盾。但立管消耗管材量增加，立管下面均要设放水阀。主要用 于设备和工艺管道较多的

56、，沿地面布置干管困难的厂房。 下供下回式系统，供回水干管均位于系统最下面。与上供下回式相比，供水干管 无效热损失小，可减轻上供下回式双管系统的竖向失调。因为上层散热器环路重力作 用压头大，但管路亦长，阻力损失大，又利于水力平衡。顶棚下无干管比较美观，可 以分层施工，分期投入使用。底层需要设管沟或有地下室以便于布置两根干管，要在 顶层散热器设放气阀或设空气管排除空气。 下供上回式系统，特点：无效热损失小，由于低层散热器的平均温度高，有利于 解决某些建筑物一层散热器面积大，难于布置的困难。且有利于排气和防止汽化。 3. 按散热器的连接方式：垂直式系统和水平式系统。 4. 按连接散热器的管道数量分：

57、单管系统，双管系统。 单管系统：节省管材，造价低，施工进度快，水力稳定性好。 双管系统：可单个调节散热器的散热量，管材耗量大，施工麻烦，造价高，易产 生竖向失调。 5. 按并联环路水的流程分： 同程序系统：各环路管路总长度基本相等，水力计算易于平衡，水力失调较轻， 布置妥当时耗管材不多。水力不平衡不易调整。 异程序系统：热媒沿各基本组合体流程不同。节省管材，降低投资。 5.1.3 目前常用的几种典型供暖方式及其特点目前常用的几种典型供暖方式及其特点 传统单管顺流式和双立管水平串联式散热器采暖是目前国内常用的几种供暖方式， 它们不仅可以适应于不同地区和不同场合的供暖，而且还可以满足不同的消费群体

58、。 但是对于几种供暖方式的实用性和经济性，不同阶层和不同行业对此的理解和认识还 存在一些差异。由于单因素经济评价指标有许多不足之处，所以研究经济综合评价指 兰州交通大学毕业设计(论文) 24 标和它们的实用性与经济性显得十分必要，这也正是本文的研究内容。 1.传统单管顺流式散热器采暖：单管顺流式系统的特点是立管中全部的水量顺次流 入各层散热器。其优点是系统型式简单、施工方便、造价低；缺点是不能进行局部调 节和分户控制、分户计量，并且易造成供暖系统的垂直失调，出现局部区域过热或过 冷的冷热不均现象。如果在系统设计时充分考虑引起垂直失调诸因素的影响，并采取 适当技术措施，比如在计算热负荷时扣除管道

59、散热量、适当减少上层散热面积、相对 增加底层散热面积、在顶层局部加装跨越管等等，单管顺流式供暖系统垂直失调现象 是可以避免的。该系统曾是国内一般建筑应用最广泛的采暖型式之一，目前由于国家 供暖行业和用户对供暖系统提出了更高的要求，如分户控制、分户计量和分室控温， 这样就使得单管顺流式供暖系统在居民住宅建筑中的应用受到很大影响。但其系统型 式简单、施工方便、造价低等优点是有目共睹的。所以仍被有限地应用于办公建筑、 学校、医院、公共建筑、工业企业建筑及公有住宅的采暖中。 2.双立管水平串联式散热器采暖：双立管水平串联式系统的特点是热水经总供水立 管和各层水平支管，在多组散热器散热的一种供暖系统。其

60、优点是在热用户入口处安 装锁闭阀和热计量表，可以实现分户控制和分户计量；在热用户内安装集水器并加阀 门来控制不同房间的温度，实现分室控温；管路简单，施工无立管穿越楼板，本层敷 设水平支管时，可埋设在沿墙 50mm 深的沟槽中，室内没有明管比较美观；水平支管 及跨越管的管材可以选用耐设计温度，寿命较长的交联聚乙烯管，这也符合国家“以塑 代钢”节约钢材的政策。缺点是水平方向串联过多散热器时，系统运行易出现水平失调， 造成前端过热而末端过冷现象；水平支管埋设在垫层中，导致每层地面增加约 30mm，不但增加了楼板的荷载，而且还增加了土建造价；水平支管需埋设在沿墙 50mm 深的沟槽中，活动的沟槽盖板与