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文檔簡介
I 沈陽市某商住樓采暖及通風防排煙設計 摘 要 本設計內(nèi)容為沈陽市某商用住宅樓采暖及通風防排煙設計:該建筑分為住宅、商鋪、車庫、 地下室;地下室一層 、高層主體建筑十二層。 采暖設計根據(jù)建筑的具體要求選取不同的系統(tǒng)。住宅部分使用散熱器分戶熱計量采暖;商鋪選用雙管下供下回異程式系統(tǒng),地下室不采暖。在系統(tǒng)的布置上,應盡量簡化系統(tǒng),設備布置緊湊,節(jié)省管材,排氣暢通,并滿足用戶的要求。 熱力站是將熱網(wǎng)送來的供熱介質(zhì)加以調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換,向用戶系統(tǒng)分配,滿足熱用戶的要求,選用合適的設備,并進行合理的布置,是熱量得到最大程度的利用 。 根據(jù)高層建筑消防設計手冊本設計電梯前室采用正壓送風,自然排風。 地下室通風防排煙設計采用機械送風,機械排風機械加壓排煙的方式。 關鍵詞: 采暖;通風;熱力站; 防排煙 II A Design of Heating ,ventilating and Controlling-discharging Smoke System in A Commercial Residential Building in Shenyang Abstract The contents of this design are heating system, ventilating system and controlling- discharging smoking system in a high-rise building in Shenyang. The building of design consists of commercial residential buildings, residential, shops, garage and basement;the first floor of the basement and the twelfth of the high body building. The design of heating selects a different system based on specific request of the building.Radiator heating is used in residential section by heat flowmeter;shops use dual direct return system ,the garage part without heating.The arrangement of the system should try to simplify the system , the device,the compact and exhaust pipe clear and satisfy uesrs. Heat production plant distributes heat by heat net to the consumer,which meets consurners.Selecting the proper equipment and making reasonable arrangements make the heat get the maximum use. According to the criterion on the fireproofing in high-rise building for daily usage .Elevator adopts plus pressure ventilation,natural exhaust ventilation .The basement adopts mechanically ventilation, mechanically raising pressure to remove smoke . Key words: Heating; Ventilation; Thermal Station; Smoke III 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 前 言 . 1 第一章 設計原始資料 . 2 1.2 設計原始資料 . 2 1.2.1 項目概況 . 2 1.2.2 沈陽市氣象資料 . 2 1.2.3 室內(nèi)計算參數(shù) . 2 第二章 供暖系統(tǒng)設計熱負荷計算 . 3 2.1 圍護結構的熱工性能 . 3 2.1.1 校核圍護結構傳熱熱阻是否滿足最小傳熱熱阻的要求 . 3 2.2 室內(nèi)供暖系統(tǒng)的設 計熱負荷 . 4 2.2.1 供暖系統(tǒng)設計熱負荷 . 5 2.2.2 圍護結構的基本耗熱量 . 5 2.2.3 圍護結構的附加耗熱量 . 5 2.2.4 冷風滲透耗熱量 . 7 2.2.4 冷風侵入耗熱量 . 10 2.2.5 房間熱負荷計算示例 . 11 2.2.6 建筑物總的供暖熱負荷及采暖熱指標 . 13 第三章 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng) . 14 3.1 系統(tǒng)形式的種類與確定 . 14 3.1.1 系統(tǒng)形式的種類 . 14 3.1.2 分戶采暖熱水供暖系統(tǒng)方案的分析 . 15 3.1.3 系統(tǒng)的確定 . 16 3.2 散熱器的選擇及布置原則 . 17 3.2.1 散熱器的基本要求 . 17 3.2.2 散熱器的選用原則 . 17 3.2.3 散熱器類型的比較 . 18 3.2.4 散熱器的布置原則 . 20 IV 3.3 散熱器的計算 . 21 3.3.1 散熱器的計算 . 21 3.3.2 散熱器計算示例 . 22 3.4 管道布置 . 23 3.4.1 干管的布置 . 23 3.4.2 支管的布置 . 23 第四章 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水力計算 . 24 4.1 繪制系統(tǒng)圖 . 24 4.2 熱水供暖系統(tǒng)管路水力計算 . 24 4.2.1水力計算的公式 . 24 4.2.2 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路水力計算的主要任務和方法 . 25 4.2.3 水力計算步驟 . 26 4.2.4 水力計算應考慮的原則與方法 . 27 4.3 熱水供暖系統(tǒng)主要設備及附件 . 29 4.3.1 集氣罐和自動排氣閥 . 29 4.3.3 溫控閥的選擇 . 30 4.3.4 管材的選擇 . 30 4.3.5 過濾器的選擇 . 30 4.3.6 補償器的選擇 . 30 4.3.7 管道的敷設與保溫 . 31 4.4小結 . 31 第五章 熱力站設計 . 32 5.1 熱力站的介紹 . 32 5.1.1 熱力站的分類 . 32 5.1.2 換熱站站房設置要求 . 32 5.2 設計基本參數(shù) . 33 5.3 換熱器的選取 . 33 5.3.1 換熱器的選擇 . 33 5.3.2 換熱器選型計算 . 34 5.4 水泵的選取 . 35 V 5.4.1 循環(huán)水泵的選擇 . 35 5.4.2 補水泵的選擇 . 37 5.5 分、集水器的選擇 . 38 5.6 補水箱的選擇 . 39 5.7 除污器的選擇 . 39 5.8 軟化水設備的選擇 . 39 5.8.1 軟化水設備流量計算 . 39 5.8.2 軟化水設備的確定 . 39 5.9 管道附件 . 40 5.9.1 管道和閥門 . 40 5.9.2 定壓系統(tǒng) . 40 5.9.3 支架設置 . 40 5.9.4 管道的防腐 . 40 5.9.5 管道的保溫 . 41 第六章 通風機防排煙設計 . 42 6.1 高層建筑的通風及防排煙設計 . 42 6.1.1 防排煙系統(tǒng) 的確定 . 42 6.1.2 機械加壓送風系統(tǒng)設計注意事項 . 43 6.1.3 機械加壓送風風量計算 . 43 6.1.4 風機的選型 . 45 6.1.5 送風口的設置 . 45 6.1.6 加壓系統(tǒng)的控制 . 45 6.2 地下室的通風機防排煙設計 . 46 6.2.1 防煙分區(qū) . 46 6.2.2 設計規(guī)范 . 46 6.2.3 系統(tǒng)選擇 . 46 6.2.4 風口、風管的計算 . 46 6.2.3 風機選型 . 47 6.3 人防系統(tǒng)的設計 . 47 6.3.1 平戰(zhàn)結合人放地下室通風設計的特點 . 47 VI 6.3.2 地下室人防系統(tǒng)的方案確定 . 48 6.3.3 風機選型 . 48 參考文獻 . 49 附錄 A:外文文獻 . 50 附錄 B:熱負荷表 . 65 附錄 C:水力計算表 . 80 附錄 D:局部阻力系數(shù)表 . 87 附錄 E:散熱器片數(shù)統(tǒng)計表 . 92 致謝 . 101 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 1 前 言 通過這次的畢業(yè)設計,將我這幾年所學的專業(yè)知識得到了綜合的運用,這次的畢業(yè)設計我知道不僅要學會知識,還要能綜合的運用。經(jīng)過這幾年的學習,我對本專業(yè)的知識都有了基本的了解,但都是一些理論上的東西,并 不知道如何將他們在實際中應用。但這次畢業(yè)設計綜合了以前所學的知識,使理論與實踐能合理的結合。 本次畢業(yè)設計的題目是沈陽市某商住宅樓采暖及通風防排煙設計,這個題目所涉及到的專業(yè)知識有:供熱工程、暖通空調(diào)等。雖然這些知識我們在課堂上已經(jīng)學習過,但對于這次的設計我們所掌握的知識還是遠遠不夠的,所以在設計過程中,閱讀了大量的書籍、規(guī)范、文獻,確保這次的設計能符合各類規(guī)范。 本文首先根據(jù)實際資料計算了熱負荷,然后根據(jù)熱負荷等條件,選擇了供暖系統(tǒng)的方案,并繪制出了該系統(tǒng)的平面圖和系統(tǒng)圖,然后對該系統(tǒng)進行了水力計算、管徑 和流速的選擇,使系統(tǒng)滿足水力平衡的要求。然后為換熱站選取設備,并進行換熱設備的布置,最后根據(jù)有關規(guī)范進行通風機防排煙的設計,計算風量,布置風口。 本次設計將我以前所學的知識進行了綜合的運用,為我以后的工作打下了良好的基礎,但由于實際工作經(jīng)驗不足,水平有限,設計中難免有錯誤,望各位老師諒解指正。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 2 第一章 設計原始資料 沈陽市某商用住宅樓采暖及通風防排煙設計 1.2 設計原始資料 1.2.1 項目概況 本工程為沈陽市某商用住宅樓 12 層高層商用住宅樓;地下 1 層,地上 12;建筑面積8844 平方米, 其中地上面積 7584 平方米、地下室面積 1260 平方米;地下 1 層,地上12;框架結構;地下 1 層為人防和設備層??偢叨葹?。熱力公司提供熱源 110 70高溫水。 建筑結構資料 1)外墻 : 370磚墻,泡沫混凝土木絲板,白灰粉刷。 K=0.78W/ .(校核低限熱阻); 2)內(nèi)墻: 240磚墻。 K=2.03W/ . 3)屋面: 70,瀝青膨脹珍珠巖 100mm。 K=0.55W/ .(校核低限熱阻); 4)地面:保溫 K 0.25W/ . 5)內(nèi)門: K 2.9W/ .; 6)外窗:單框雙玻鋼窗, K 3.9W/ .; 7)陽臺門:玻璃木門, K 6.4W/ .; 1.2.2 沈陽市氣象資料 供暖室外計算溫度 -16.8 冬季室外計算相對濕度 64% 冬季室外風速 2.0m s 設計計算用采暖日期 151天 極端最低溫度 -31.4 最大凍土深度 148cm 1.2.3 室內(nèi)計算參數(shù) 住宅采暖室內(nèi)計算溫度:臥室、客廳、廚房 18 衛(wèi)生間 25樓梯間 14 商用室內(nèi)采暖計算溫度:營業(yè)廳、控制室、配電室 18 門廳 16車庫 5 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 3 第二章 供暖系統(tǒng)設計熱負荷計算 供暖系統(tǒng)設計熱負荷是供暖設計中 最基本的數(shù)據(jù)。他直接影響供暖系統(tǒng)方案的選擇、供暖管道管徑和散熱器的設備的確定,關系到供暖系統(tǒng)的使用和經(jīng)濟效果。 2.1 圍護結構的熱工性能 2.1.1 校核圍護結構傳熱熱阻是否滿足最小傳熱熱阻的要求 為了同時滿足人們熱工和衛(wèi)生方面的要求,在穩(wěn)定傳熱條件下可得出圍護結構的最大傳熱系數(shù)和最小傳熱熱阻,建筑物圍護結構采用的傳熱阻值。應大于最小傳熱阻。 1、 外校核墻最小傳熱熱阻 ( 1)、外墻: 370 磚墻,泡沫混凝土木絲板,白灰粉刷。維護結構類型為型。 ( 2)、校核圍護結構傳熱阻是否滿足最小傳熱的要求 確定維護結構的熱惰 性指標 D 值及 tw e的取值可從供熱工程表 1-13 中查得,具體見下表所示。 表 2.1 冬季圍護結構室外計算溫度 圍護結構的類型 熱惰性指標 D 值 tw e的取值() 6.0 4.16.0 1.64.0 1.5 tw e=t w tw e=0.6t w+0.4tp。 min tw e=0.3t w+0.7tp。 min tw e=tp。 min 最小傳熱阻: ny ewn RtttR m i n0m2 W 式 2-1 式中 0minR圍護結構的最小傳熱阻, yt供暖室內(nèi)計算溫度 tn 與圍護結構內(nèi)表面溫度n的允許溫差,;按供熱工程附錄 1-6 選用。 nR冬季圍護結構室外計算溫度,。 a 圍護結構溫差修正系數(shù)。對于外墻、平屋頂及直接接觸室外空氣的樓板,內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 4 a =1.0 tw e圍護結構冬季室外計算溫度,。 該外墻屬于型圍護結構(表 2-1),圍護結構冬季室外計算溫度 tw e等于 tw e=t w=-16.8 按公式( 2-1),最小傳熱阻 ny ewn RtttR m in0m2 W 根據(jù)已知條件及查得數(shù)據(jù),以 tn=18, tw e=-16.8 ,yt=6(供熱工程附錄 1-6),n R=0.115(供熱工 程表 1-1)代入,得 667.0115.016 )8.16(18m i n0 R m2 W 外墻實際傳熱阻為 28.178.0110 KR m2 W min00 RR,滿足要求。 2、 頂棚校核最小傳熱阻 ( 1)、屋面: 70 ,瀝青膨脹珍珠巖 100mm。 K=0.55W/ .。維護結構類型為型。 ( 2)、校核圍護結構傳熱阻是否滿足最小傳熱的要求。 該外墻屬于型圍護結構(表 2-1),圍護結構冬季室外計算溫度 tw e等于 8.166.04.06.0 m i n pwew ttt 04.209.244.0 20 又 ny ewn RtttR m in0m2 W 根據(jù)已知條件及查得數(shù)值,以 tn=18, tw e=-20 ,yt=4.5(供熱工程附錄 1-6),n R=0.115(供熱工程表 1-1)代入,得 97.0115.015.4 2018m i n0 R m2 W 屋頂實際傳熱阻為 81.155.0110 KR m2 W min00 RR,滿足要求。 2.2 室內(nèi)供暖系統(tǒng)的設計熱負荷 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 5 2.2.1 供暖系統(tǒng)設計熱負荷 供暖系統(tǒng)設計熱負荷,是指在設計室外計算溫度 /wt下,為達到要求的室內(nèi)溫度nt,供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量 Q 。它是設計供暖系統(tǒng)的最基本依據(jù)。 在工程設計中,供暖系統(tǒng)的設計熱負荷,一般可分為幾部分進行計算。 3211 QQQQQ xj 式 2-2 式中 Q 供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量, W; jQ1 圍護結構的基本耗熱量, W; xQ1 圍護結構的附加(修正)耗熱量, W; 2Q 冷風滲透耗熱量, W; 3Q 冷風侵入耗熱量, W。 2.2.2 圍護結構的基本耗熱量 在工程設計中,圍護結構的基本耗熱量是按一維穩(wěn)定傳熱過程進行計算的,即假設在計算時間內(nèi),室內(nèi)、外空氣溫度和其它傳熱過程參數(shù)都不隨時間變化。對室內(nèi)溫度容許有一定的波動幅度的一般建筑物來說,采用穩(wěn)定傳熱計算可以簡化計算方法并能基本滿足要求。 圍護結構的基本耗熱量,可按下式計算: wn ttKFq W 式 2-3 式中 K 圍護結構的傳熱系數(shù), W( m2)。 F 圍護結構的面積, m2; nt 冬季室內(nèi)計算溫度,; wt 供暖室外計算溫度,; 圍護結構的溫差修正系數(shù),可按供熱工程 附錄 1-2 查得。 2.2.3 圍護結構的附加耗熱量 圍護結構的基本耗熱量是在穩(wěn)定條件下計算得出的。實際耗熱量會受到氣象條件以及建筑物因素等各種影響而有所增減。由于這些因素影響需要對房間圍護結構基本耗熱量進行修正。這些修正耗熱量稱為圍護結構附加耗熱量。通常按基本耗熱量的百分率進行修正。附加耗熱量有朝向修正、風力附加和高度附加耗熱量等。 1、 朝向修正耗熱量 朝向修正耗熱量是考慮建筑物受太陽照射影響而對圍護結構基本耗熱量的修正。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 6 當太陽照射建筑物時,陽光直接透過玻璃窗,是室內(nèi)得到熱量。同時由于陽面的圍護結構較干燥,外表面 和附近氣溫升高,圍護結構向外傳遞的熱量減少。采用的修正方法是按圍護結構的不同朝向,采用不同的修正率。需要修正的耗熱量等于垂直的外圍護結構(門、窗、外墻及屋頂?shù)拇怪辈糠郑┑幕竞臒崃砍艘韵鄳某蛐拚省?暖通規(guī)范規(guī)定;宜按下列規(guī)定的數(shù)值,選用不同朝向的修正率 北、東北、西北 010%; 東南、西南 -10%-15%; 東、西 -5%; 南 -15%-30%。 選用上面朝向修正率時,應考慮當?shù)囟救照章?、建筑物使用和被遮擋等情況。對于冬季日照率小于 35%的地區(qū),東南、西南和南向修正率,宜采用 -10%0,東 、西向可不修正。 2、 風力附加耗熱量 風力附加耗熱量是考慮室外風速變化而對圍護結構基本耗熱量的修正。在計算圍護結構基本耗熱量時,外表面換熱系數(shù)w是對應風速約為 4m s 的計算值。我國大部分地區(qū)冬季平均風速一般為 2 3m s。因此,暖通規(guī)范規(guī)定:在一般情況下,不必考慮風力附加。只對建在不避風的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物,以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特高的建筑物,才考慮垂直的外圍護結構附加 5% 10%。 本設計中,沈陽市冬季室外平均風速為 2m s,因此不必考慮風力附加。 3、 高度附加耗熱量 高度附加耗熱量是考慮房屋高度對圍護結構耗熱量的影響而附加的耗熱量。 暖通規(guī)范規(guī)定:民用建筑和工業(yè)輔助建筑物)的高度附加率,當房間高度大于4m 時,每高出 1m 應附加 2%,但總的附加率不應大于 15%。樓梯間除外,因為 對于多層建筑物樓梯間的耗熱量計算不考慮高度附加,因為樓梯間的空氣和各樓層相通,只是在布置散熱器時,盡量放在底層。這就已考慮豎向溫度梯度了。 應注意,高度附加率,應附加于房間房間各圍護結構的基本耗熱量和其它附加耗熱量的總和上。 本設計中,只有底層商鋪層高為 4.2m,由于每高出 1m應附 加 2%,一層只高出 0.2m,可不考慮高度附加。 綜合上述,建筑物或房間在室外供暖計算溫度下,通過圍護結構的總耗熱量 1Q ,可用下式綜合表示 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 7 fchwngxj xxttKFxQQQ 11111 W 式 2-4 式中 Q 供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量, W; K 圍護結構的傳熱系數(shù), W( m2)。 F 圍護結構的面積, m2; nt 冬季室內(nèi)計算溫度,; wt 供暖室外計算溫度,; chx 朝向修正率, %; fx 風力附加率, %,fx 0; gx 高度附加率, %,15%gx 0。 2.2.4 冷風滲透耗熱量 1、冷風滲透耗熱量計算公式 在風力和熱壓造成的室內(nèi)外壓差作用下,室外的冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內(nèi),被加熱后溢出。把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量,稱為冷風滲透耗熱量。冷風滲透耗熱量在設計中占有不小的份額。 影響冷風滲透耗熱量的因素有很多,如門窗構造、門窗朝向、室外風向和風速、室內(nèi)外空氣溫差、建筑物高低以及建筑物內(nèi)部通道狀況等。 對高層建筑,可通過計算不同朝向的門、窗縫隙長度以及每米長縫隙滲入的冷空氣量,確定其冷風滲透耗熱 量。這種方法稱為縫隙法。對于不同類型的門窗,在不同風速下每米長縫隙滲入的空氣量 L,可采用表 2-2的實驗數(shù)據(jù)。 表 2-2 每米門、窗縫隙滲入的空氣量 hmmL 3 門窗類型 冬季室外平均風速( m s) 1 2 3 4 5 6 單層木窗 1.0 2.0 3.1 4.3 5.5 6.7 雙層木窗 0.7 1.4 2.2 3.0 3.9 4.7 單層鋼窗 0.6 1.5 2.6 3.9 5.2 6.7 雙層鋼窗 0.4 1.1 1.8 2.7 3.6 4.7 推拉鋁 窗 0.2 0.5 1.0 1.6 2.3 2.9 平開鋁窗 0.0 0.1 0.3 0.4 0.6 0.8 注: 1、每米外門縫隙滲入的空氣量,為表中同類型外窗的兩倍。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 8 2、當有密封條時,表中數(shù)據(jù)可乘以 0.5 0.6的系數(shù)。 門、窗縫隙滲入室內(nèi)的總空氣量 V可按下式計算 lnLV hm3 式 2-5 式中 L 每米門、窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量,按當?shù)囟臼彝馄?均風速,采用表 2-2的數(shù)據(jù), m3( h m); l 門、窗縫隙的計算長度, m; n 滲透空氣量的朝向修正系數(shù)。 門、窗縫隙的長度,建議可按下述方法計算:當房間僅有一面或相鄰兩面外墻時,全部計入其門、窗可開啟部分的縫隙長度,當房間有相對兩面外墻時,僅計入風量較大一面的縫隙;當房間有三面外墻時,僅計入風量較大的兩面的縫隙。 n值可按供熱工程附錄 1-5查得,沈陽市數(shù)據(jù)查得如下: 北: 1.00東北: 0.70 東: 0.30東南: 0.30 南: 0.40西南: 0.35 西: 0.30西北: 0.70 確定門、窗縫隙滲入空 氣量 V后,冷風滲透耗熱量 2Q ,可按下式計算 wnpw ttcVQ 278.02 W 式2-6 式中 V 經(jīng)門、窗縫隙滲入室內(nèi)的總空氣量, m3 h; w 供暖室外計算溫度下的空氣密度, kg m3,w=1.34kg m3; pc 冷空氣的定亞熱比,pc=1KJ( kg); 0.278 單位換算系數(shù), 1KJ h=0.278W。 2、中和面的確定 總的來說,對于多層( 6 層及 6 層以下)的建筑,由于房屋高度不同在工程設計中冷風滲透耗熱量主要考慮風壓的作用,可忽略熱壓的影響。對于高層建筑,則應考慮風壓與熱壓的綜合作用。高層建筑計算冷風滲透耗熱量首先要確定中和面,中和面就是室內(nèi)外壓差為零的界面。當門、窗中心在中和面以下時,熱壓差為正值,室外壓力高于室內(nèi)壓力,冷風由室外滲入室內(nèi);當門、窗中心在中和面以上時,熱壓差 為負值,室內(nèi)壓力高于室外壓力,室內(nèi)空氣由門窗縫隙滲入室外。 計算高層建筑冷空氣滲透耗熱量 2Q ,首先要計算門窗的綜合修正系數(shù) m 值,計算 m 值內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 9 時,需要先確定壓差比 C值。 C值和 m值可按下式計算。 11 bh Cncm 式 2-7 nwnfzr tttVhc hhcC 27350 204.0 式 2-8 式中 m 考慮計算門窗所處的高度、朝向和熱壓差的存在而引入的風量綜合修正系數(shù); hc 計算門窗中心線標高為 h 時的滲透空氣量對于基準滲透量的高度修正系數(shù)(當 h 10m時,按基準高度 h=10m計算); n 滲透空氣量的朝向修正系數(shù); C 作用在計算門窗上的有效熱壓差與有效風壓差之比,簡稱壓差比。 b 與門窗構 造有關的特性常數(shù);對鋼窗, b=0.67; zh 中和面標高, m;指室內(nèi)外壓差為零的界面;通常在純熱壓作用下,可近似取建筑物標高的一半。 h 計算高度, m; nt 冬季室內(nèi)計算溫度,; wt 供暖室外計算溫度,; rc 熱壓系數(shù)值, rc =0.2 0.5; fc 風壓系數(shù)值,fc=0.7; 0V 風速, m s。 計算 m 值和 C 值時,應注意: ( 1)、如計算得出 C -1時,即 C1 0,則表示在計算層出,即使處于主導風向朝向 1n 的門窗也無冷風滲入,或已有室內(nèi)空氣滲出。此時,同一樓層所有朝向門窗冷風滲透量,均取零值。 ( 2)、如計算得出 C -1,即 C1 0 的條件下,根據(jù)式( 2-7)計算出 m 0時,則表示所計算的給定朝向的門窗已無冷空氣侵入,或已有室內(nèi)空氣滲出,此時,處于該朝向的門窗冷風滲透量, 取值為零。 ( 3)、如計算得出 m 0時,該朝向的門窗冷風滲透耗熱量,可按式( 2-6)計算確定。 3、中和面的計算 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 10 已知在本設計中,沈陽市某 12層商用住宅樓,一層層高 4.2m,二層層高 3.4m, 312層層高 2.8m,室內(nèi)溫度nt=18,供暖室外計算溫度wt=-16.8。塑鋼窗, b=0.67,沈陽市冬季室外平均風速0V=2.0m s, rc =0.3,fc=0.7。 解:計算第九層東北向窗戶滲透空氣耗熱量。 設中和面標高在整個建筑物高度的一半位置上, zh =( 4.2+3.4+10 2.8) 2=17.8m,第九層的窗戶中心線標高 h =4.2+3.4+2.8 6+1.4=25.8m。沈陽市北朝向的朝向修正系數(shù) n =0.70, ( 1)、求壓差比 C 值,根據(jù)式 (2-8), nwnfzr tttVhc hhcC 27350 204.0 = 997.08273 8.16828.257.0 8.258.173.050 24.0 -1 ( 2)、求hc值: bh hc 4.04.0 = 29.18.254.0 67.04.0 ( 3)、求 m 值: 11 bh Cncm = 36.01997.017.029.1 67.0 0 ( 4)、因為 36.0m 0,故窗戶的冷風滲透耗熱量 2Q =0。 根據(jù)同樣方法計算其它層中和面,最后取第九層窗中心線處為中和面。 2.2.4 冷風侵入耗熱量 在冬季受風壓和熱壓的作用下,冷空氣由開啟的外門侵入室內(nèi)。把這部分冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱為冷風侵入耗熱量。根據(jù)經(jīng)驗總結,冷風侵入耗熱量可采用外門基本耗熱量乘以表 2-3的百 分數(shù)的簡便方法進行計算。亦即 mjQNQ 13W 式 2-9 式中 mjQ1 外門的基本耗熱量, W; N 考慮冷風侵入的外門附加率按表 2-3采用 表 2-3 外門附加率 n 值 外門布置情況 附加率 一道門 65n% 兩道門(有門斗) 80n% 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 11 三道門(有兩個門斗) 60n% 公共建筑和生產(chǎn)廠房的主要出入口 500n% 注: n 建筑物的樓層數(shù) 2.2.5 房間熱負荷計算示例 下面以 1001商鋪為例進行熱負荷計算 1、圍護結構傳熱耗熱量 1Q 的計算 ( 1)、東外墻:傳熱系數(shù) K=0.78W m2溫差傳熱系數(shù) =1 傳熱面積 F=4.2 3.5-( 2.8 3.4) =5.18m2 北外墻的基本耗熱量由公式( 2-3)計算: 61.1408.161818.578.011 wnj ttKFQ W 沈陽市東向朝向修正率chx=+5% 通過圍護結構的耗熱量11jQ= 64.14705.161.14011 gj xQW ( 2)、南外墻:傳熱系數(shù) K=0.78W m2溫差傳熱系數(shù) =1 傳熱面積 F=4.2 14.2=59.64m2 南外墻的基本耗熱量由公式( 2-3)計算: 87.16188.161864.5978.011 wnj ttKFQ W 沈陽市南向朝向修正率chx=-19% 通過 圍護結構的耗熱量 21jQ= 28.131181.087.161811 gj xQW ( 3)、東外門:傳熱系數(shù) K=6.4W m2溫差傳熱系數(shù) =1 傳熱面積 F=2.8 3.4=9.52m2 東外門的基本耗熱量由公式( 2-3)計算: 29.21208.161852.94.611 wnj ttKFQ W 沈陽市東向朝向修正率chx=+5% 通過圍護結構的耗熱量 31jQ= 31.222605.129.212011 gj xQW ( 4)、地面:傳熱系數(shù) K=0.25W m2溫差傳熱系數(shù) =1 傳熱面積 F=14.2 3.5=49.7m2 地面的基本耗熱量由公式( 2-3)計算: 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 12 39.4328.16187.4925.0141 wnj ttKFQW ( 5)、規(guī)范規(guī)定與相鄰房間的溫差大于或等于 5時,應計算通過隔墻和樓板的傳熱量。 則西外墻:傳熱系數(shù) K=2.03W m2溫差傳熱系數(shù) =1 傳熱面積 F=4.2 3.5=14.7m2室內(nèi)計算溫度 18nt 室內(nèi)計算溫度wt=5室內(nèi)外計算溫差度 wtt13 地面的基本耗熱量由公式( 2-3)計算: 93.3875187.1403.2151 wnj ttKFQW ( 6)、圍護結構基本耗熱量 51413121111 jjjjjj QQQQQQ = 55.450593.38739.43231.222628.131164.147 W 2、冷風滲透耗熱量 2Q 的計算 根據(jù)供熱工程附錄 1-5,沈陽市的冷風朝向修正系數(shù):東向 n =0.30。按表 2-2,在冬季室外平均風速jpv=2.0m s下,單層鋼窗的沒米縫隙的冷風滲透量 L=1.5m3( m h),東外門的縫隙總長度為 9.8米??偟睦滹L滲透量 V。 41.43.08.95.1ln LV m3 h 冷風滲透耗熱量 2Q 17.578.1618134.141.4278.0278.02 wnpw ttcVQ W 3、冷風侵入耗熱量3Q的計算 可按開啟時間不長的一道門考慮。外門冷風侵入耗熱量為外門基本耗熱量乘 65n%(表2-3) 137829.212065.013 mjQNQ W 4、 1001商鋪供暖設計熱負荷總計為 55531378574506321 QQQQ W 其余各房間的負荷見負荷匯總表(附錄 B)。 5、房間的負荷面積熱指 標計算公式: FQq ff310 W/m2 式中 fQ 建筑的供暖熱負荷, Kw; 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 13 F 建筑物的建筑面積, m2 ; fq 建筑物供暖面積熱指標, W/m2 ; 所以 1001商鋪的面積熱指標為 1117.495 5 5 310 23 mWFQq ff W m2 2.2.6 建筑物總的供暖熱負荷及采暖熱指標 1、建筑物的供暖熱負荷 405825Q W 2、采暖熱指標 53758440582510 3 mWFQq ff W m2 符合城市熱力網(wǎng)設計規(guī)范給出的采暖面積指標推薦值。具體推薦值如下表(表2-4)所示: 表 2-4 采暖熱指標推薦值 建筑物類型 住宅 居住區(qū)綜合 學校 辦公 醫(yī)用托幼 旅館 商店 食堂餐廳 熱指標( W m2) 58-64 60-67 60-80 65-80 60-70 65-80 115-140 注:熱指標中已包括約 5%的管網(wǎng)熱損失在內(nèi)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 14 第三章 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng) 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)時有供暖系統(tǒng)末端裝置及其連接的管道系統(tǒng)組成,根據(jù)觀察與思考問題的角度,可按下述方法分類: 1、按熱媒溫度不同,可分為低溫水供暖系統(tǒng)和高溫水高暖系統(tǒng)。 2、按系統(tǒng)循環(huán)動力不同,可分為重力(自然)循環(huán)系統(tǒng)和機械循環(huán)系統(tǒng)。 3、按系統(tǒng)管道敷設方式的不同,可分為垂直式和水平式。 4、按散熱器供、回水方式不同,可分為單管系統(tǒng)和雙管系統(tǒng)。 5、按管道系統(tǒng)環(huán)路長度不同,可分為同程式系統(tǒng)和異程式系統(tǒng)。 6、按熱 媒溫度不同,可分為低溫水供暖系統(tǒng)( t 100)和高溫水供暖系統(tǒng)( 110-130 70-80)。 3.1 系統(tǒng)形式的種類與確定 3.1.1 系統(tǒng)形式的種類 1、重力(自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng) ( 1)、雙管上供下回式:水流速度低,升溫慢:裝置簡單;無噪聲、不耗電;作用半徑小,管徑大、作用范圍受限。適用于半徑不大于 50米得單棟建筑。 ( 2)、單管上供下回式:升溫慢、作用壓力小、管徑大、系統(tǒng)簡單、不消耗電能、水力穩(wěn)定性好、可縮小鍋爐中心與散熱器中心距離。適用于半徑不大于 50 米得多層建筑。 2、機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng) ( 1)、垂直雙管上供下回式:排氣方便、室溫可調(diào)、易垂直失調(diào)、最常用。適用于頂層有屋架或吊頂、室溫有調(diào)節(jié)要求的建筑物不大于 5層。 ( 2)、垂直單管順流式:形式簡單;施工方便;造價低;不能進行局部調(diào)節(jié);過去常用。 ( 3)、垂直單管跨越式:散熱器可單獨調(diào)節(jié)和關斷;部分水量流入散熱器,所需散熱面積增加;可解決垂直失調(diào)問題;管道占用空間,不易裝飾;多層住宅和高層住宅(一般不超過 12層)。 ( 4)、雙管上供上回式:水平供回水管均考慮排氣;每組散熱器下設泄水閥 (或絲堵 );加重垂直失調(diào);適用于工業(yè)建筑及不可能將干管敷設在地 板上或地溝內(nèi)的場合。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 15 ( 5)、雙管下供下回式:干管設于地下室或室內(nèi)地溝,無效熱損失少;室內(nèi)無干管,頂層房間美觀;冬季施工方便;緩和垂直失調(diào);排氣困難。 ( 6)、雙管中供式:解決一般供水干管擋窗問題;減輕垂直失調(diào);利于擴建,可邊施工邊使用;適用于頂層供水干管無法敷設;加建樓層的原有建筑或“品”字形建筑。 ( 7)、雙管下供上回式:易排氣,減輕垂直失調(diào);底層供水溫度,散熱器面積可減少;適用于高溫水采暖;散熱器 k降低,所需面積增加;適用于熱媒為高溫水,對室溫有調(diào)節(jié)要求的建筑。 ( 8)、混合式:可直接連高溫水;系統(tǒng)壓 損大;初調(diào)解難;適用于有高溫水采暖要求的工廠區(qū)和有低溫水采暖的生活區(qū)的熱用戶。 ( 9)、單管水平串聯(lián)式:除主立管外,無立管穿過樓板,施工方便,經(jīng)濟美觀;便于分層管理和調(diào)節(jié);排氣困難;串太多散熱器,易水平失調(diào)。適用于各層使用功能不同或溫度要求不同的建筑物,大面積公共建筑和多層建筑。 ( 10)、單管水平跨越式:每個環(huán)路串聯(lián)散熱器數(shù)量不受限制;每組散熱器可調(diào)節(jié),便于熱計量;排氣不便;散熱器用量增大。適用于單層建筑串聯(lián)散熱器組數(shù)過多時。 3、低溫熱水地板輻射采暖 低溫熱水地板輻射采暖是一種利用建筑物內(nèi)部地面進行采暖 的系統(tǒng)。將地暖管敷設在地面內(nèi)層熱水溫度不超過 60 度,工作壓力不大于 0.4 兆帕的地板輻射供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)以整個地面作為散熱面,地板在通過對流換熱加熱周圍空氣的同時,還與人體、家具及四周的圍護結構進行輻射換熱,從而使其表面溫度提高,其輻射換熱量約占總換熱量的 50%以上,是一種理想的采暖系統(tǒng)。 3.1.2 分戶采暖熱水供暖系統(tǒng)方案的分析 分戶采暖是以經(jīng)濟手段促進節(jié)能,對于民用建筑的住宅用戶分戶采暖就是改變傳統(tǒng)的一幢建筑一個系統(tǒng)的“大采暖”系統(tǒng)的形式,實現(xiàn)分別向各個單元具有獨立產(chǎn)權的熱用戶供暖并具有調(diào)節(jié)與控制功能的采 暖系統(tǒng)形式。 分戶計量采暖系統(tǒng)的特點是對每個采暖用戶進行單獨控制,即每戶獨立采用一個供回水系統(tǒng),一戶一表制,可以單獨對用戶進行調(diào)節(jié)、關斷、計量,不會影響其他用戶。達到分戶計量目的的根本方法是對用戶獨立系統(tǒng)的控制,具體做法是在每戶供水入口處設置熱表及散熱器上安設調(diào)節(jié)閥。通過調(diào)節(jié)散熱器使采暖房間的室溫滿足人體熱舒適性的要求。適宜分戶采暖計量的系統(tǒng)有: 1、水平單管串聯(lián)式系統(tǒng):水平單管串聯(lián)系統(tǒng)是一種比較常見的采暖系統(tǒng)。其做法是在每個住宅單元設置一個總的供回水系統(tǒng)(稱為大系統(tǒng)),每層用戶為一個獨立的小內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 16 系統(tǒng)??偣┗厮?管管井設在靠樓梯的櫥衛(wèi)處,每層供回水接在大系統(tǒng)上(每層只裝一戶),在小系統(tǒng)出入口管道上加調(diào)節(jié)關斷閥門及熱計量表,以便分戶計量熱費。此系統(tǒng)的優(yōu)點是:豎向無穿樓層的立管,不影響墻面裝修;缺點是:不能分室控制溫度;每組散熱器均須設冷風閥;管線過門、陽臺須處理。 2、水平單管跨越系統(tǒng):同水平單管串聯(lián)式系統(tǒng)相同,采用一個大系統(tǒng),可將該系統(tǒng)的供、回水立管設置在管道井內(nèi)。此設計方案中須增設與散熱器組數(shù)相對應數(shù)量三通調(diào)節(jié)閥,控制進入散熱器的最大流量為循環(huán)流量的 30%。該方案的優(yōu)點是:可實現(xiàn)分室控制溫度;豎向無立管,不影響墻 面裝修;缺點是:管路中的附屬設備(三通調(diào)節(jié)閥)增加;管線過門、陽臺須處理;每組散熱器須設冷風閥。 3、水平雙管系統(tǒng):采用水平雙管設計方案,可以避免雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)的垂直失調(diào)問題,而且該系統(tǒng)可以實現(xiàn)每戶一個獨立系統(tǒng),有利于熱量表的安裝,能實現(xiàn)散熱器個體調(diào)節(jié)。任何一層的用戶都可以通過室內(nèi)調(diào)節(jié)閥方便的調(diào)節(jié)介質(zhì)流量,從而達到舒適的室溫,并實現(xiàn)節(jié)能的目的,又不影響其他用戶采暖,但該系統(tǒng)須增設與散熱器組數(shù)相對應數(shù)量三通調(diào)節(jié)閥。該方案的優(yōu)點是:能夠使不易解決的供熱系統(tǒng)垂直失調(diào)的難題得到極大的改善;可分室控制溫度,調(diào)節(jié)性能 優(yōu)于單管系統(tǒng);墻面豎向無立管,不影響裝修; 3.1.3 系統(tǒng)的確定 本設計建筑物超過 12 層,應選擇機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng),與重力循環(huán)系統(tǒng)的主要差別是在系統(tǒng)中設置了循環(huán)水泵,靠水泵的機械能,使水在系統(tǒng)中強制循環(huán),立管采用下供下回異程式,干管為水平異程式。下供下回系統(tǒng)一般設在有地下室的建筑物,或在平屋頂建筑頂棚下難以布置供水干管的場合,與上供下回式系統(tǒng)相比本系統(tǒng)在地下室布置供水干管,管路直接散熱給地下室,無效熱損失??;在施工中,每安裝好一層散熱器即可開始供暖,給冬季施工帶來許多方便。采用這種系統(tǒng),上層循環(huán)環(huán)路長度長 阻力大,下層循環(huán)環(huán)路長度短阻力小,剛好抵消重力作用產(chǎn)生的上層大于下層的附件壓力,減小垂直失調(diào)問題。 戶內(nèi)水平采暖系統(tǒng)采用水平雙管異程式,并在樓梯間內(nèi)設置共用立管,立管放置于采暖管井內(nèi)每戶從公用立管上引出供、回水管,這種形式可實現(xiàn)分戶調(diào)節(jié)熱量。 分戶采暖戶內(nèi)系統(tǒng)應設置溫控調(diào)節(jié)裝置,本系統(tǒng)中設置的溫控閥 可 調(diào)節(jié)室溫,恒定室溫。還可以通過改變閥門的流量大小平衡系統(tǒng),解決水力失調(diào)問題。 對于分戶采暖計量裝置,還應包括系統(tǒng)的入戶裝置,入戶裝置設于采暖管井內(nèi)。供、內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 17 回水管道均設置鎖閉閥,供水熱量表前設置 Y型過濾器。 本建筑由 于層數(shù)較高應按高度進行分區(qū),在垂直方向上分兩個采暖區(qū)分別由不同的采暖系統(tǒng)與設備供給,高區(qū)為 7 12層,低區(qū)為 1 6層。 3.2 散熱器的選擇及布置原則 室內(nèi)供暖系統(tǒng)的末端散熱裝置是供暖系統(tǒng)完成供暖任務的重要組成部分。他想房間散熱以補充房間的熱損失,從而保持室內(nèi)的要求的溫度。散熱器是最常見的室內(nèi)供暖系統(tǒng)末端散熱裝置,其功能是將供暖系統(tǒng)的熱媒(蒸汽或熱水)所攜帶的熱量,通過散熱器壁面?zhèn)鹘o房間。 3.2.1 散熱器的基本要求 1、熱工性能方面的要求,散熱器的傳熱系數(shù)越高,說明其散熱性能越好。 提高散熱器的散熱量,增大 散熱器傳熱系數(shù)的方法,可以采用增加外壁散熱面積(在外壁上加肋片)、提高散熱器周圍空氣流動速度和增加散熱器向外輻射強度等途徑。 2、經(jīng)濟方面的要求,散熱器傳給房間的單位熱量所需金屬量越小,成本越低,其經(jīng)濟性越好。 3、安裝使用和工藝方面的要求,散熱器因具有一定機械強度和承壓能力;散熱器的機構形式應便于組合成所需要散熱面積,結構尺寸要小,少占房間面積和空間;散熱器的產(chǎn)生工藝應滿足大批量生產(chǎn)的要求。 4、衛(wèi)生和美觀方面的要求,散熱器外表光滑,不積灰和易于清掃,散熱器的裝設不應影響房間美觀。 5、使用壽命的要求,散 熱器應不易于被腐蝕和破壞,使用年限長。 目前,國內(nèi)生產(chǎn)的散熱器種類繁多,按其制造材質(zhì),主要有鑄鐵、鋼制散熱器兩大類。按其構造形式,主要有柱型、翼型、管型、平板型等。 3.2.2 散熱器的選用原則 ( 1)散熱器的工作壓力,當以熱水為熱媒時,不得超過制造廠規(guī)定的壓力值。對高層建筑使用熱水供暖時,首先要求保證承壓能力,這對系統(tǒng)安全運行,至關重要。當采用蒸汽為熱媒時,在系統(tǒng)啟動和停止運行時,散熱器的溫度變化劇烈,易使接口等處滲漏,因此,鑄鐵柱型和長翼型散熱器的工作壓力,不應高于 0.2;鑄鐵圓翼型散熱器,不應高于 244.0 cmkgfMPa。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 18 ( 2)在民用建筑中,宜采用外形美觀,易于清掃的散熱器。 ( 3)在放散粉塵或防塵要求較高的生產(chǎn)廠房,應采用易于清掃的散熱器。 ( 4)在具有腐蝕性氣體的生產(chǎn)廠房或相對濕度較大的房間,宜用鑄鐵散熱器。 ( 5)采用鋼制散熱器時,應采用閉式系統(tǒng),并滿足產(chǎn)品對水質(zhì)的要求,在非采暖季節(jié)采暖系統(tǒng)應充水保養(yǎng);蒸汽采暖系統(tǒng)不得采用鋼制柱型、板型和扁管等散熱器。 ( 6)、采用鋁制散熱器時,應采用內(nèi)防腐型鋁制散熱器,并滿足產(chǎn)品對水質(zhì)的要求。 ( 7)、安裝熱量表和恒溫閥的熱水采暖系統(tǒng) 不宜采用水流通道內(nèi)含有黏沙的鑄鐵等散熱器。 3.2.3 散熱器類型的比較 1、鑄鐵散熱器 鑄鐵散熱器長期以來得到廣泛應用。它具有結構簡單,防腐性好,使用壽命長以及熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點;但其金屬耗量大、金屬強度低于鋼制散熱器。具體有以下類型: ( 1)、翼型散熱器:可分為圓翼型和長翼型兩類。 翼型散熱器制造工藝簡單,長翼型的造價也較低;但翼型散熱器的金屬熱強度和傳熱系數(shù)比較低,外形不美觀,灰塵不易清掃。 ( 2)、柱型散熱器:呈柱狀的單片散熱器。外表面光滑,每片各有幾個中空的立柱相互連接。根據(jù)散熱面積的需要,可把各個單 片組裝在一起形成一組散熱器。 柱型散熱器常用的有二柱 M132 型、二柱 700型和四柱 640 型等。 M 132 型散熱器的寬度是 132mm,兩邊為柱狀。中間有波浪形的縱向肋片。四柱散熱器的規(guī)格以高度表示,如四柱 640 型,其高度為 640mm。四拄散熱器有帶足片和不帶足片兩種片形,可將帶足片作為端片,不帶足片作為中間片,組對成一組,直接落地安裝。 2、鋼制散熱器 ( 1)、閉式鋼串片對流散熱器:由鋼管、鋼片、聯(lián)箱及管接頭組成,鋼管上的串片采用0.5mm的薄鋼板,串片兩端折邊 90形成封閉型。許多封閉垂直空氣通道,增強了對 流放熱能力,同時也是串片不易損壞。 ( 2)、板型散熱器:由面板、背板、進出口接頭、放水門固定套及上下支架組成。面板、背板多用 1.2 1.5mm 厚的冷軋鋼板沖壓成型,其流通斷面呈圓弧形或梯形,背板有帶對流片的和不帶對流片的兩種規(guī)格。 ( 3)、扁管型散熱器:這種散熱器是由數(shù)根 50mm 11mm 15mm(寬 x高 x厚 )的水通路扁管疊加焊接在一起,兩端加上連箱制成的。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 19 扁管散熱器的板形有單板、雙板、單板帶對流片、雙板帶對流片四種形式。單、雙板扁管散熱器兩面均為光板,板面溫度較高,有較多的輻射熱。帶對流片的單、雙板扁管散熱器,每片散熱量比同規(guī)格的不帶對流片的大,熱量主要是一對流方式傳遞。 3、鋁制散熱器 鋁制散熱器的的重量輕、外表美觀;鋁的輻射系數(shù)比鑄鐵和鋼的小,。同時,鋁的導熱系數(shù)大,適合于二次表面?zhèn)鳠?,因此鋁制散熱器的翼片較其他形式的散熱器多,并且大而長。使用壽命較其它散熱器的,這和目前的供暖狀況以及鋁制散熱器的模塊化組合有關,我們都知道所有散熱器在使用過程中都會出現(xiàn)不同程度的腐蝕情況,這是因為各種金屬材質(zhì)的自然屬性和我國目前的供暖環(huán)境所造成的,在散熱器出現(xiàn)問題時如果是整體壓鑄的就得整個散熱器換掉,而對于模塊化組合 的鋁制散熱器來說,這一優(yōu)勢非常明顯,哪一片壞了就換哪一片,而其它的可以照常使用,從而最大程度的替用戶節(jié)約了使用成本,也無限的增加了散熱器的使用壽命,避免了無須的浪費。 目前市場上常用的散熱器還有銅鋁散熱器,其特點如下: ( 1)、經(jīng)濟性與裝飾性:由于銅、鋁的導熱性能非常好,故銅鋁散熱器的散熱能力遠遠高于其它材料的散熱器,其熱價比也遠高于其他材料的散熱器。又由于銅、鋁均屬于有色金屬,它的價值是隨著時間而增長的,所以銅鋁復合散熱器的保值率也遠高于其他材料的散熱器。 ( 2)、綜合機械性能:鋁合金型材以其強度高、 水密性及氣密性好、導熱好、外觀精美、加工簡便在我國建筑業(yè)被廣泛應用。尤其是其導熱性好的優(yōu)點近年來已被眾多散熱器廠家重視。 ( 3)、抗堿性水腐蝕能力:銅鋁復合散熱片采用先進的內(nèi)翻邊液壓脹接專利技術制造,精確的工藝參數(shù)能完全消除銅管與鋁型材管之間的間隙,該散熱器熱媒流經(jīng)的聯(lián)箱管及散熱管全部為紫銅管,抗腐蝕性強,無須做內(nèi)防腐處理。因此,它具有良好的抗堿性水腐蝕能力。我國現(xiàn)在推廣生產(chǎn)的銅鋁復合柱翼散熱器,在高堿度水質(zhì)條件下,如果年腐蝕率按 0.005mm/年分析,可有 50 年的耐蝕年限,在此條件下留有充分的余地,也 可保證散熱器的使用壽命 30年以上。 ( 4)、廣泛的適用性:銅鋁復合板式采暖散熱器是由銅管和鋁型材復合,通過專用設備將鋁型材與銅管高壓膨脹使其緊密結合,若干柱拼裝焊接、兩側裝配功能性裝飾件,形成板式散熱器,其外形與鋼制板式散熱器相仿。結構緊湊、外形美觀、便于清潔、重量輕承壓高、散熱效果好(輻射、對流)、經(jīng)久耐用、適用于所有采暖系統(tǒng)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 20 表 3-1本設計中選用 XHTL100/500 型散熱器,其主要技術參數(shù)如下: 項目 代號 單位 規(guī)格型號 XHTL100 500 進出口中心距 H mm 500 片高 H1 mm 565 片厚 B mm 80 水容量 Va 升片 0.45 散熱面積 F m2 0.61 散熱量 Q W片 159 傳熱系數(shù) K W m2 4.04 金屬熱強度 q W kg 1.88 工作壓力 P Mpa 1.0 試驗壓力 P 實 Mpa 1.5 3.2.4 散熱器的布置原則 1、散熱器一般應安裝在外墻的窗臺下,這樣,沿散熱器上升的對流熱氣流能阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響,使流經(jīng)室內(nèi)的空氣比較暖和舒適。 2、為防止凍裂散熱器,兩道外門之間,不準設置 散熱器。在樓梯間或其他有凍結危險的地方,其散熱器應有單獨的立管、支管供熱,且不得裝設調(diào)節(jié)閥。 3、散熱器一般明裝,布置簡單。內(nèi)部裝修要求較高的民用建筑可采用暗裝。托兒所或幼兒園應該暗裝或加防護罩,以防燙傷兒童。 4、在垂直單管或雙管熱水供暖系統(tǒng)中,同一房間的兩組散熱器可以串聯(lián)連接;儲藏室、盥洗室、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器,可同鄰室串聯(lián)連接兩串連散熱器之間的串聯(lián)管直徑應與散熱器接口直徑(一般為 411 )相同,以便水流暢通。 5、在樓梯間布置散熱器時,考慮樓 梯間熱流上升的特點,應盡量布置在底層或按一定比例分布在下部各層。 6、鑄鐵散熱器的組裝片數(shù),不宜超過下列數(shù)值: 粗柱型( M132型) 20片;細柱型(四柱) 25片;長翼型 7片。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 21 3.3 散熱器的計算 3.3.1 散熱器的計算 1、散熱面積的計算 散熱器散熱面積 F按下式計算: 321 npj ttK QF m2 式 3-1 式中 Q 散熱器的散熱量, W; tpj 散熱器內(nèi)熱媒平 均溫度,; tn 供暖室內(nèi)計算溫度,; K 散熱器的傳熱系數(shù), W m2; K=4.04W m2; 1 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù); 2 散熱器連接形式修正系數(shù); 3 散熱器安裝形式修正系數(shù)。 2、散熱器內(nèi)熱媒平均溫度 tpj 在熱水供暖系統(tǒng)中, tpj為散熱器進出口水溫的算術平均值。 2tshsgpj ttt 式中 tsg 散熱器進水溫度,; tsh 散熱器出水溫度,。 對雙管熱水供暖系統(tǒng),散熱器的進、出口溫度分別按系統(tǒng)的設計供、回水溫度計算。 3、散 熱器傳熱系數(shù)及其修正系數(shù)值 ( 1)、散熱器傳熱系數(shù)系數(shù) K:物理概念,是表示當散熱器內(nèi)熱媒平均溫度 tpj與室內(nèi)氣溫 tn相差 1時,每 1m2散熱器面積所放出的熱量,單位為 W( m2)。它是散熱器散熱能力強弱的主要標志。 ( 2)、散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù) 1值:可按下表進行選取。 表 3-2散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù) 1 每組片數(shù) 6 6 10 11 20 20 1 0.95 1.00 1.05 1.10 注:計算散熱器面積時,先取 =1.00,但算出 F后,求出 總片數(shù),然后再根據(jù) 片數(shù)修正系統(tǒng)的范圍乘以對應的值。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 22 ( 3)、散熱器連接形式修正系數(shù) 2:由于本設計中商鋪連接形式為異側上進下出式,室內(nèi)住宅為同側上進下出式,故 2=1.004 和 2=1。其它不同連接方式的散熱器修正系數(shù) 2值,可按供熱工程附錄 2-4取用。 ( 4)、散熱器安裝形式修正系數(shù) 3:安裝在室內(nèi)的散熱器可有種種形式,如敞開裝置,在壁龕內(nèi)或加裝遮擋罩板等。本次設計散熱器明裝,敞開布置,故 3=1。 其他不同散熱器安裝形式修正系數(shù) 3值,可按供熱工程附錄 2-5取用。 4、散熱器片數(shù)或長度的確定 確定所需散熱器面積后,可按下式計算所需散熱器的總片數(shù)或總長度 fFn (片或 m) 式 3-2 式中 f 每片或每 1m長的散熱器散熱面積, m2片或 m2 m。 然后根據(jù)每組片數(shù)或長度乘以修正系數(shù) 1, 最后確定散熱器面積。 3.3.2 散熱器計算示例 以 1001 商 鋪 為 例 , 已 知 : Q=5941W , tpj= ( 95+70 ) 2=82.5 ,5.64185.82 npj ttt ,對于本設計中的散熱器, K=4.04W( m2) 修正系數(shù): 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù),先假定 1=1.0; 散熱器連接形式修正系數(shù),查供熱工程附錄 2-4, 2=1.004; 散熱器安裝形式修正系數(shù),查供熱工程附錄 2-5, 3=1.0。 根據(jù)式( 3-1) 89.220.1004.10.15.6404.4 5941321 npj ttK QF m2 銅鋁 XHTL100/500型散熱器每片散熱面積為 0.61m2計算片數(shù) n、 為: 385.3761.089.22 fFn 片 查表 3-1,當散熱器片數(shù)大于 20片時, 1=1.10, 因此,實際所需散熱器面積為: 18.2510.189.221 FF m2 實際采用片數(shù) n為: 4227.4161.018.25 fFn 片 所以 1001商鋪實際采用散熱器 42片。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 23 其它各室散熱器見附錄 E。 3.4 管道布置 3.4.1 干管的布置 供回水干管設置在管道井中,每個用戶都從干管上接出一個支管,而形成各自的獨立環(huán)路以便于分戶計量。 3.4.2 支管的布置 本設計入戶的支管均設置在戶內(nèi)墊層內(nèi),墊層的厚度不應小于 50mm,本系統(tǒng)散熱器支管的布置形式為供、回水支管異側連接,且支管保證為 0.01 的坡度,以便于排出散熱器內(nèi)積存的空氣,便于散熱。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 24 第四章 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水力計算 4.1 繪制系統(tǒng)圖 根據(jù)是散熱器片組裝片數(shù)的最大值將其分為幾組后,確定總的立管數(shù),繪制系統(tǒng)圖,標明各段干管的負荷數(shù),流量及管長,并對各個管段進行標注。 4.2 熱水供暖系統(tǒng)管路水力計算 4.2.1 水力計算的公式 設計熱水供暖系統(tǒng),為使系統(tǒng)中的各管段的水流量符合設計要求,以保證流進各散熱器的水流量符合需要,就要進行管路的水力計算。 1、基本公 式 當流體沿管道流動時,由于流體分子間及其與管壁間的摩擦,就要損失能量;而當流體流過管道的一些附件(如閥門、彎頭、三通、散熱器等)時,由于流動方向或速度的改變,產(chǎn)生局部漩渦和撞擊,也要損失能量。前者稱為沿程損失,后者稱為局部損失。因此, 熱水供暖系統(tǒng)中計算管段的壓力損失,可用下列公式表示: jjy PRlPPP Pa 式 4-1 式中 P計算管段的壓力損失, Pa; y計算管段的沿程損失, ; jP計算管段的局部損失, Pa; R每米管長的沿程損失, ; l管段長度, m。 2、當量局部阻力法和當量長度法 在實際工程設計中,為了簡化計算,采用“當量局部阻力法”或“當量長度法”進行管路的水力計算。 本設計采用當量長度法方法, 其中,管段的局部損失,可按下式計算: 22jp v 式 4-2 式中 jp 管段中總的局部阻力系數(shù)。 3、平均比 摩阻pjR 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 25 進行水力計算時,可以預先求出最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的平均比摩阻pjR,即 lPRpj Pa m 式 4-3 式中 P 最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的循環(huán)作用壓力, Pa; l 最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的管路總長 度, m; 沿程損失約占總壓力損失的估計百分數(shù)。 根據(jù)式中算出的及環(huán)路中各管段的流量利用水力計算圖表,可選出最接近的管徑并求出最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路中各管段的實際壓力損失和整個環(huán)路的總壓力損失值。 4.2.2 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路水力計算的主要任務和方法 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路水力計算的主要任務,通常為: 1、按已知系統(tǒng)各管段的流量和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力 (壓頭 )。確定各管段的管徑; 2、按已知系統(tǒng)各管段的流量和各管段的管徑,確定系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓 (壓 頭 ); 3、按已知系統(tǒng)各管段的管徑和該管段的允許壓降,確定通過該管段的水流量。室內(nèi)熱水供暖管路系統(tǒng)是由許多串聯(lián)或并聯(lián)管段組成的管路系統(tǒng)。管路的水力計算從系統(tǒng)的最不利環(huán)路開始,也即從允許的比摩阻最小的一個環(huán)路開始計算。由 n 個串聯(lián)管段組成的最不利環(huán)路,它的總壓力損失為 n 個串聯(lián)管段壓力損失的總和。熱水供暖系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力的大小,取決于:機械循環(huán)提供的作用壓力,水在散熱器內(nèi)冷卻所產(chǎn)生的作用壓力和水在循環(huán)環(huán)路中各管路散熱產(chǎn)生的附加作用壓力。各種供暖系統(tǒng)型式的總循環(huán)作用壓力的計算原則和方法。 4、并聯(lián)環(huán)路的壓力損失不 平衡率控制 當系統(tǒng)的最不利循環(huán)環(huán)路的水力計算完成后,即可進行其它分支循環(huán)環(huán)路的水力計算。暖通規(guī)范規(guī)定,熱水供暖系統(tǒng)最不利循環(huán)環(huán)路與各并聯(lián)環(huán)路之間 (不包括共同管段 )的計算壓力損失相對差額,不應大于 25。 5、并聯(lián)環(huán)路流速限制 在實際設計過程中,為了平衡各并聯(lián)環(huán)路的壓力損失,往往需要提高近循環(huán)環(huán)路分支管段的比摩阻和流速。但流速過大會使管道產(chǎn)生噪聲。目前,暖通規(guī)范,規(guī)定。最大允許的水流速不應大于下列數(shù)值: 民用建筑 1.2m/s 生產(chǎn)廠房的輔助建筑物 2m/s, 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 26 生產(chǎn)廠房 sm3 。 4.2.3 水力計算步驟 1、在軸側圖上進行管段編號。 2、確定最不利環(huán)路。本系統(tǒng)為同程式雙管系統(tǒng),一般取立管最遠的環(huán)路作為最不利環(huán)路。 3、計算最不利環(huán)路的管徑。根據(jù)鋼管最小管徑不得小于 20來確定最不利環(huán)路的管徑。首先,根據(jù)各管段的熱負荷,求出各管段的流量。計算公式如下: hkgtt QttQG hghg /86.010187.4 3600 3 式 4-4 式中 Q 管段的熱負荷, W; gt 系統(tǒng)的設計供水溫度,; ht 系統(tǒng)的設計回水溫度,。 4、根據(jù)流量和比摩阻,查手冊,選擇最接近比摩阻的管徑。將查處的 d、 R、 v 和 G 列于計算表中 5、確定長度壓力損失 RLPy ,將每一管段 R和 L相乘,列于水力計算表中。 6、確定局部阻力損失jP,首先確定局部阻力系數(shù) ,根據(jù)系統(tǒng)圖中管路的實際情況 ,列出各管段局部阻力管件名稱,利用設備數(shù)據(jù)手冊,將其阻力系數(shù)值記于表中,并將各管段總局部阻力系數(shù) 也列于下表中。最后,從手冊中根據(jù)管段里流速 v,查出動力壓頭 P,求出局部阻力jP。 7、求出各管段的壓力損失。將計算結果列于供暖管道水力計算表中。 8、求環(huán)路總壓力損失,即最不利環(huán)路所有管段總壓力損失之和。 9、用同樣的方法,分別對高區(qū)和低區(qū)進行水力計算,從而確定出高區(qū)、低區(qū)第一環(huán)路、低區(qū)第二環(huán)路供、回水干管各管段的 管徑及其壓力損失。 10、分別求高區(qū)和低區(qū)最不利環(huán)路的壓力損失不平衡率,使其不平衡率在 25以內(nèi)。 11、根據(jù)水力計算結果,計算出系統(tǒng)的總壓力損失及各立管的供回水節(jié)點間的資用壓力值。 12、確定其它立管的管徑。根據(jù)各立管的資用壓力和立管各管段的流量,選用合適的立管管徑,計算方法同上。 13、求各立管的不平衡率。根據(jù)立管的資用壓力和立管的計算壓力損失,求各立管的不內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 27 平衡率。不平衡率應在 25以內(nèi)。 其水力計算結果見附錄 C。 4.2.4 水力計算應考慮的原則與方法 1、重力循環(huán)自然壓力在分戶采暖系統(tǒng)中不可忽略 重力循環(huán)附加壓力的影響,是造成分戶采暖系統(tǒng)垂直失調(diào)的主要原因。從表( 4-1)中可以看出, 1 6 層建筑的重力循環(huán)附加壓力的影響程度。建筑層高按 3m 考慮,用戶內(nèi)的水平管段的平均比摩阻 mPaRJP 100,環(huán)路長度較長為 100m,則阻力損失為10Kpa。 表 4.1 1 6層建筑重力循環(huán)自然壓力的影響 樓層數(shù) 1 2 3 4 5 6 重力循環(huán)產(chǎn)生的壓( Pa) 467.2 934.3 1401.5 1868.7 2335.8 2803.0 用戶阻力( Pa) 10000 10000 10000 10000 10000 10000 重力循環(huán)壓力占用戶阻力的比例 4.67 9.34 14 18.7 23.4 28.0 同程式立管對于自然重力附加壓力無有效的克服手段,當樓層數(shù)為 3時重力循環(huán)自然附加壓力的影響已接近暖通工程所規(guī)定的并聯(lián)環(huán)路間的計算壓力損失不應大于 15%的規(guī)定。因此同程式立管系統(tǒng)要謹慎選用。對于異程式立管上的熱用戶,樓層越高、沿程與局部阻力越大,但同時自然重力附加壓力也越大,且方向相反,可以互相抵消。當熱媒溫度為 95 70時,若供回水立管的平均比摩阻值為 78Pa m(供回水管占一半),巖沿程與局部阻力與自然重力附加壓力完全抵消,相當于立管沒有壓力。也就是說明對于異程式立管,若立管管徑選擇合適(或采用一定手段)每立管上的水平用戶數(shù)量可以更多,不僅僅局限于通常的 7個??紤]到質(zhì)調(diào)節(jié)的影響,重力循環(huán)自然附加壓力的影響可按設計工況的最大值 2 3 考慮,推薦供、回水溫度為 95 70時,供回水立管的平均比摩阻可在 40 60Pa m的范圍內(nèi)取值。異程式單元立管的阻力可以將重力循環(huán)附加壓力消耗掉,工程設計時,應按實際的供回水溫度考慮消除重力循環(huán)附加壓力的影響。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 28 2、運行中減少重力 循環(huán)自然壓力影響的方法 供回水立管的平均比摩阻在 40 60Pa m的范圍內(nèi)選取,因為通過任意的熱負荷延續(xù)時間圖可以看到在一個采暖期內(nèi),中低負荷區(qū)占有絕大多數(shù)比例,是應該優(yōu)先加以考慮的。以質(zhì)調(diào)節(jié)(流量不變,改變供回水溫度)為例,在采暖期得初、末期,室外溫度較高,熱負荷較低,供回水溫度低且溫差小,重力循環(huán)自然附加壓力較小,當不足以克服沿程與局部的阻力時,對下層的熱用戶有利(熱),對上層的熱用戶不利(冷)??梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)調(diào)高供水溫度,加大溫差,減小流量加以解決,流量的減小對供熱系統(tǒng)的節(jié)能是有好處的;再采暖期的中期, 室外溫度低,熱負荷大,供回水溫度高且溫差大,自然重力附加壓力大,從豎直方向看,下層的熱用戶溫度低,上層的熱用戶溫度高。我們可以采取適當降低溫差,大流量運行。雖然不利于節(jié)能,但從整個采暖期來看,持續(xù)的時間較短。好處體現(xiàn)在: (1)、溫差小,自然重力附加壓力亦小,垂直失調(diào)得以緩 . ( 2)、由于室外溫度低,此時也是熱用戶流量調(diào)節(jié)頻繁期,流量大一點對平衡有利。 3、分戶采暖的最大允許不平衡率控制 傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路之間的計算壓力損失差值對單、雙管的同、異程系統(tǒng)在參考文獻供暖通風設計手冊中有不同的規(guī)定,如表 4-2.而在現(xiàn)行的暖通規(guī)范( GB50019-2003)第 4.8.6條中將各種采暖系統(tǒng)形式的不平衡率統(tǒng)一規(guī)定為:熱水供暖系統(tǒng)最不利循環(huán)環(huán)路與各并聯(lián)環(huán)路之間(不包括共同管路)的計算壓力損失相對差額,不應大于 15%。 表 4-2傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路之間允許差值 系統(tǒng)形式 允許差值( %) 系統(tǒng)形式 允許差值( %) 雙管同程式 15 單管同程式 10 雙管異程式 25 單管異程式 15 4、 熱水采暖系統(tǒng)最不利環(huán)路的單位長度沿程壓力損失,除很小的系統(tǒng)外,一般以不超過 60 120Pa m 為宜。 5、供水干管末 端和回水干管始端的管徑不宜小于 DN20,以利于排除空氣,并小數(shù)顯著的影響熱水流量。 6、采暖系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路,應設置關閉和調(diào)節(jié)裝置。主要是為了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和檢修創(chuàng)造必要的條件。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 29 4.3 熱水供暖系統(tǒng)主要設備及附件 4.3.1 集氣罐和自動排氣閥 1、集氣罐的安裝:熱管道在敷設時需要設置一定的坡度,以利于排出空氣,因此在供水管道的末端設置集氣罐。 集氣罐分立式和臥式兩種,按國標圖制作,當安裝高度不受限制時,亦選用立式。集氣罐上引出的排氣管一般取 DN15,并應安裝自動排氣閥,排氣閥選用 E121 型排氣閥。閥門應設在便于操作 的地方,排氣管排氣口可引向附近水池或室外(閥門應設于室內(nèi)易操作處)。 2、自動排氣閥的安裝:在較大采暖系統(tǒng)中,為方便管理,亦采用自動排氣閥。自動排氣閥的排氣口,一般亦接 DNl5 排氣管,防止排氣直接吹向平頂或側墻,損壞建筑外裝修,排氣管上不應設閥門,排氣管引向附近水池。支管在敷設時需要設置一定的坡度,以利于排出空氣,因此在管道的最高點處設置排氣閥。本設計中供熱管道的設計坡度為 0.003,在每個用戶的入口處設置排氣閥。 3、自動排氣閥設計使用注意事項 ( 1)、自動排氣口可接管也可不接管,一般情況不需接管,為防止 排氣直接吹響平頂或側墻,損壞建筑外裝修,也可加設一個排氣帽,使其排氣口從側面向空間排放,接管可用鋼管也可用橡膠管。在排氣管道上不應裝設閥門。 ( 2)、自動排氣閥應設于系統(tǒng)的最高處,對熱水供暖系統(tǒng)最好設于末端最高處。 ( 3)、自動排氣閥內(nèi)部的密封件不允許與油類物質(zhì)接觸,以防變形失效。 4.3.2 熱量表的選擇 由于本設計要求進行分戶熱計量,故每層入戶裝置應設置熱量表,熱量表一般設于采暖管井內(nèi),同時保證熱表的安裝、檢查、維修的空間。供回水管道均應設置鎖閉閥,熱量表前設置 Y型過濾器,可采用機械式或超聲波式熱表,熱量 表的具體按安裝位置見采暖圖。本設計選用超聲波式流量計,且管徑宜小于或等于入口管徑。選型為 :CRL-H戶用型超聲波熱量表。 準確度: 2級 溫度范圍: 4-95 管徑: 20 溫度: 1-100 流量范圍: 0.0075-4.0 電池壽命: 10年以上 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 30 4.3.3 溫控閥的選擇 水平放射式采暖溫控閥集中設置在分水器處。溫控閥帶有溫度調(diào)節(jié)和預設定裝置,用戶可以通過調(diào)節(jié)旋鈕自己隨時調(diào)整供熱量,降低了不必要的能源消耗。為節(jié)約能源創(chuàng)造了條件。接溫控閥處的管徑為 DN20,選擇溫控閥規(guī)格為: 公稱直徑: DN20 最高水溫: 120 最 大壓力: 1MPa 4.3.4 管材的選擇 1、干管管材的選擇: 供熱管到通常都采用鋼管本設計中由于其工作壓力 1.6MPa,介質(zhì)的工作溫度為 95 70 200,由于鋼管規(guī)格多,強度高,且在熱力管道上廣泛應用,故本設計采用鋼管。 2、室內(nèi)支管管材的選擇: 室內(nèi)支管應敷設于墊層內(nèi),管徑較小,所以選擇塑料管材,本設計中采用交聯(lián)聚乙烯( PE-X)管材。 PE-X 管材具有力學性能好、耐高溫和低溫性能好等優(yōu)點,不結垢特性、良好的環(huán)保性能。 3、閥門的設置和選擇: 本設計中在滿足使用和維修的情況下盡量的減少閥門的設置。設 計中在各個管路的分支處設置閘閥,有調(diào)壓板的地方設置兩個閘閥,并用法蘭連接;在各個用戶的入口處設置鎖閉閥,用于水力調(diào)節(jié)和維修時截斷水流分割管路。 4.3.5 過濾器的選擇 由于過濾器安裝在每戶供水支管上,支管管徑均為 20,故選用 Y 型過濾器,過濾器接管直徑選擇與支管直徑相同。 4.3.6 補償器的選擇 為了防止供熱管道升溫時,由于熱伸長或溫度應力熱引起管道變形或破壞,需要在管道上設置補償器,以補償管道的熱伸長,從而減小管壁的應力和作用在閥件或支架結構上的作用力。 供熱管道上采用補償器的種類很多,主要有管道的自然補償 、方形補償器、波紋管補償器、套筒補償器和球型補償器等。前三種是利用補償器的材料的變形來吸收熱伸長;后兩種是利用管道的位移來吸收熱伸長。當?shù)胤姜M小,方形補償器無法安裝時,可采用內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 31 套管補償器和波紋管補償器。但套管補償器易漏水漏汽,亦安裝在地溝內(nèi),不宜安裝在建筑物上部。波紋管補償器材質(zhì)為不銹鋼制作,補償能力大又耐腐蝕,但造價較高,可視具體工程情況選用。 本設計中多層樓供暖管道采用自然補償?shù)姆绞?,自然補償是利用供熱管道自身的彎曲管段來補償管段的熱伸長的補償方式。自然補償不必特設補償器。 4.3.7 管道的敷設與保溫 供 回水立管設置在管道井中,戶內(nèi)管道設置在地面墊層內(nèi)。各單元采暖立管敷設在管道井內(nèi),保溫采用玻璃棉,半圓形預制保溫結構。 4.4小結 本章主要進行的是系統(tǒng)的水力計算,以確定管徑。其中多層樓總干管管徑為 DN70,商鋪支管管徑為 de50,其它住宅戶內(nèi)管徑均為 de20;高層樓低區(qū)總干管管徑為 DN70,商鋪支管管徑為 de50,其它住宅戶內(nèi)管徑均為 de20;高層樓高區(qū)總干管管徑為 DN50,其它住宅戶內(nèi)管徑均為 de20。經(jīng)計算,該系統(tǒng)阻力平衡。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 32 第五章 熱力站設計 5.1 熱力站的介紹 城市集中供熱系統(tǒng)中 熱網(wǎng)與用戶的連接站。其作用是根據(jù)熱網(wǎng)工況和用戶的不同條件,采用不同的連接方式,將熱網(wǎng)輸送的供熱介質(zhì)加以調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換,向用戶系統(tǒng)分配,以滿足用戶需要,并集中計量、檢測供熱介質(zhì)的數(shù)量和參數(shù)。熱力站可建在單體建筑內(nèi),也可布置在建筑物的底層或地下室內(nèi),對于把原有的鍋爐房供熱系統(tǒng)改造為熱電廠供熱的集中供熱系統(tǒng)的情況,還可以利用原有的鍋爐房改為換熱站。 本設計熱力站設在地下一層。 5.1.1 熱力站的分類 根據(jù)熱力站的位置和功能不同,可分為: 1、用戶熱力站 也成稱為用戶引入口,它設置在單幢建筑用戶的地溝入口或該用戶的地 下或底層處,通過它向該用戶或相鄰幾個用戶分配熱能。 2、小區(qū)熱力站 供熱網(wǎng)路通過小區(qū)熱力站向一個或幾個街區(qū)的多幢建筑分配熱能,折中熱力站大多是單獨的建筑物。 3、區(qū)域性熱力站 它用于特大型的供熱網(wǎng)路,設置在供熱住干線和分支干線的連接點處。 4、供熱首戰(zhàn) 位于熱電廠的出口,完成汽 水換熱過程,并作為整個熱網(wǎng)的的熱媒制備與輸送中心。 5.1.2 換熱站站房設置要求 1、獨立的換熱站應根據(jù)其規(guī)模大小、設置熱交換間、水處理間、控制室、化驗室和運行人員必要的生活用房,如廁所、值班室等。對于兼作小區(qū)維修中心的站房, 還應考慮設置維修間和存放備用設備、儀表、閥件及維修工具的儲存間。 2、設備用房的凈高,應滿足安裝、檢修時起吊設備的空間和管道安裝的需要。換熱站的高度不宜小于 3.0m。 3、設備用房的面積,應保證設備之間有運行操作通道和維修拆卸設備的場地。管殼式換熱器前應留有抽卸管束需要的空間;板式換熱器側面應留有維修拆卸板片墊圈的空間,設備運行操作通道凈寬不宜小于 0.8m。 4、換熱站宜有良好的通風散熱條件,當自然通風不能滿足排熱通風要求時,應設置機械通風。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 33 5、站房設計應考慮預留設備安裝出入口。 5.2 設計基本參數(shù) 有熱 力公司提供熱源 110/70高溫水,需為本小區(qū)新設一換熱站,要求換熱站面積不超過 100,換熱后供回水溫度 95/70,采暖補水為軟化水(全自動)。換熱站內(nèi)設備結構緊湊,布局合理,經(jīng)濟耐用。 5.3 換熱器的選取 5.3.1 換熱器的選擇 換熱器,是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備,又稱熱交換器。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設備,在生產(chǎn)中占有重要地位。特別是被加熱介質(zhì)是水的換熱器,在供熱系統(tǒng)中得到廣泛應用。如它用在熱電廠及鍋爐房中加熱熱網(wǎng)水和鍋爐給水,在熱力站和用戶熱力點初,加熱供 暖和熱水供應用戶系統(tǒng)的循環(huán)水和上水。 本設計選用水 -水板式換熱器,板式換熱器是由許多波紋形的傳熱板片,按一定的間隔,通過橡膠墊片壓緊組成的可拆卸的換熱設備。板片組裝時,兩組交替排列,板與板之間用粘結劑把橡膠密封板條固定好,其作用是防止流體泄漏并使兩板之間形成狹窄的網(wǎng)形流道,換熱板片壓成各種波紋形,以增加換熱板片面積和剛性,并能使流體在低流速成下形成湍流,以達到強化傳熱的效果。板上的四個角孔,形成了流體的分配管和泄集管,兩種換熱介質(zhì)分別流入各自流道,形成逆流或并流通過每個板片進行熱量的交換。 板式換熱器的特點 : ( 1)體積小,占地面積少; ( 2)傳熱效率高; ( 3)組裝靈活; ( 4)金屬消耗量低; ( 5)熱損失??; ( 6)拆卸、清洗、檢修方便。 換熱器的容量和臺數(shù)應根據(jù)采暖、通風、生活的熱負荷選擇,一般不設備用。本設計選用 2 臺換熱器,多層樓和高層樓 1-6 樓共用一臺換熱器,統(tǒng)稱低區(qū);高層樓 7-12層使用一臺換熱器,統(tǒng)稱高區(qū)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 34 5.3.2 換熱器選型計算 1、換熱量的計算: QQ 1.105.1 W 式 5-1 式中 Q 累計熱負荷, W; 1.105.1 考慮損失系數(shù)。 所以通過計算 低區(qū): 3 7 1 6 6 31 6 2 6 5 71 7 5 2 1 81.11.1 QQ W 高區(qū): 1273271157521.11.1 QQ W 2、板式換熱器傳熱計算基本公式為: mtKFQ W 式 5-2 式中 Q 換熱量, W; K 換熱器的傳熱系數(shù), KmW 2 ; F 換熱面積, m2; mt 設計工況下的水 -水換熱器對數(shù)平均溫差,。 其中對數(shù)平均溫差計算公式: crttcrm tttln 式 5-3 式中 rt 換熱器入口端水的溫差,gr ttt 1; ct 換熱器出口端水的溫差,hc ttt 2。 則 78.8707095110ln707095110ln crttcrmttt 根據(jù)供熱工程查得板式換熱器的傳熱系數(shù) K推薦概略值: 水水換熱器( 逆流) K =3490 6000 KmW 2 本設計中取 4000 KmW 2 3、換熱面積的計算: tBKQF m2 式 5-4 式中 B 考慮污垢系數(shù),其中水水換熱器為 0.8。 4、換熱器選型計算 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 35 ( 1)、低區(qū)換熱器的選擇 3.138.078.84000 371663 tBK QF m2 查換熱水處理設備產(chǎn)品得,本設計采用型號 BRO.2 的板式換熱器,換熱器片數(shù) 67 片,單片換熱面積 =0.2m2,板片厚度 =0.5mm,工作壓力 1.6MPa。 ( 2)、高區(qū)換熱器的選擇: 53.48.078.84000 1 2 7 3 2 7 tBK QF m2 查換熱水處理設備產(chǎn)品得,本設計采用型號 BRO.2 的板式換熱器,換熱器片數(shù) 23 片,單片換熱面積 =0.2m2,板片厚度 =0.5mm,工作壓力 1.6MPa。 5.4 水泵的選取 5.4.1 循環(huán)水泵的選擇 1、循環(huán)水泵流量計算 31 1086.0 hg ttQKG hm3 式 5-5 式中 G 循環(huán)水泵的水流量, hm3 ; Q 供暖系統(tǒng) 熱負荷, W; gt 供暖系統(tǒng)熱媒供水溫度,; ht 供暖系統(tǒng)熱媒回水溫度, 1K 考慮管網(wǎng)等漏損系數(shù) ,本設計取 1.1; 根據(jù)本設計的分區(qū)特點高、低區(qū)分別選擇兩臺水泵,其中一用一備。 ( 1)、低區(qū)循環(huán)水泵流量: 78.12107095 3 3 7 7 8 586.01.11086.0 331 hg ttQKG hm3 ( 2)、高區(qū)循環(huán)水泵流量: 38.4107095 11575286.01.11086.0 331 hg ttQKG hm3 2、 循環(huán)水泵揚程的計算 循環(huán)水泵揚程不應小于換熱器和熱力站內(nèi)管道設備、主干線和最不利用戶內(nèi)部系統(tǒng)阻力之和,循環(huán)水泵揚程計算 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 36 yw HHHrH 1.1 式 5-6 式中 H 循環(huán)水泵揚程, kPa; Hr 換熱器和熱力站內(nèi)管道設備阻力, kPa,一般取 100-150kPa; Hw 主干線供回水管線 總阻力損失, kPa; Hy 最不利用戶內(nèi)部系統(tǒng)阻力損失,一般分戶計量散熱器采暖系統(tǒng)取30-40kPa。 ( 1)、高區(qū)循環(huán)水泵揚程:經(jīng)計算 Hr=120kPa; Hw=7.0kPa; HY=30kPa OmHK P aHHHrH yw 22.177.1723071201.11.1 ( 2)、低區(qū)循環(huán)水泵揚程: OmHK P aHHHrH yw 23.177.173302.71201.11.1 3、循環(huán)水泵的確定 ( 1)、高區(qū)供暖循環(huán)水泵型號為 IS50-32-250A,選用兩臺,一用一備,水泵的性能參數(shù)如表 5-1所示。 表 5-1高區(qū)循環(huán)水泵性能表 型號 流量 Q 揚程 H 轉(zhuǎn) 速 電動機功率 hm3 )(m )min(r KW IS50-32-250A 5.9 17.5 1450 1.5 ( 2)、低區(qū)供暖循環(huán)水泵型號為 IS65-50-125,選用兩臺,一用一備,水泵的性能參數(shù)如表 5-2所示。 表 5-2高區(qū)循環(huán)水泵性能表 型號 流量 Q 揚程 H 轉(zhuǎn)速 電動機功率 hm3 )(m )min(r KW IS65-50-125 15 21.8 2900 3 4、循環(huán)水泵選擇時應具體考慮以下幾個原則: ( 1)、所選的循壞水泵應滿足系統(tǒng)中所需的最大流量和揚程。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 37 ( 2)、循環(huán)水泵的流量 揚程特性曲線( G-H線),在水泵工作點附近應比較平緩,一邊當網(wǎng)路水力工況發(fā)生變化時,循環(huán)水泵的揚程變化較小。 ( 3)、循環(huán)水泵的承壓、耐溫能 力應與熱網(wǎng)的設計參數(shù)相適應。 ( 4)、當循環(huán)水泵安裝在熱網(wǎng)加熱器前,可采用兩級串聯(lián)設置。 ( 5)、單臺運行時,選擇適用于流量變化大而揚程變化小的水泵,即 G-H特性曲線趨于平坦的水泵。 ( 6)、循環(huán)水泵單臺容量、數(shù)量的確定應結合運行調(diào)節(jié)方式來選擇。還應結合考慮現(xiàn)狀負荷所占規(guī)劃總負荷的比例,以及所處的位置。 5.4.2 補水泵的選擇 1、補水泵流量計算補水泵流量宜為正常補水量的 4-5 倍,正常補水量宜采用系統(tǒng)水容量的 1%。 ( 1)、高區(qū)補給水泵的流量計算: hmG 3219.05%138.4 ( 2)、低區(qū)補水泵的流量計算: hmG 3639.05%178.12 2、補水泵揚程的計算 補水泵的揚程不應小于補水定壓點的壓力加 30-50kPa。為保證系統(tǒng)在停止和運行時充滿水,補水定壓點的壓力為采暖系統(tǒng)用水最高點的靜水壓力,并且不超過直接連接用戶系統(tǒng)的底層散熱設備的允許壓力,如普通散熱器用戶 0.4MPa。補水泵臺數(shù)不宜少于兩臺,其中一臺備用。 ( 1)、高區(qū)補水泵揚程: mH 6.405108.24.32.4 ( 2)、低區(qū)補給水泵揚程: mH 8.23548.24.32.4 3、補水泵的確定 ( 1)、高區(qū)供暖補水泵型號為 IX132-25-200A,選用兩臺,一用一備,水泵的性能參數(shù)如表 5-3所示。 表 5-3高區(qū)補水泵性能表 型號 流量 Q 揚程 H 轉(zhuǎn)速 電動機功率 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 38 hm3 )(m )min(r KW IX132-25-200A 1.77 46.5 2900 2.2 ( 2)、高區(qū)供暖 補水泵型號為 IX132-25-200B,選用兩臺,一用一備,水泵的性能參數(shù)如表 5-4所示。 表 5-4低區(qū)補水泵性能表 型號 流量 Q 揚程 H 轉(zhuǎn)速 電動機功率 hm3 )(m )min(r KW IX132-25-200B 1.56 40 2900 1.5 4、補水泵選擇 ( 1)、閉式熱力網(wǎng)補水泵的流量不應小于系統(tǒng)循環(huán)流量 的 2%;事故補水量不應小于供熱系統(tǒng)循環(huán)流量的 4%。 ( 2)、開式熱力網(wǎng)補水量,不應小于生活熱水最大設計流量和供熱系統(tǒng)泄露流量之和。 ( 3)、補水泵揚程的選擇計算與補水點和定壓點(壓力控制點)的相對位置有關。 ( 4)、閉式熱力網(wǎng)補水泵不應少于兩臺,一般選擇兩臺。 ( 5)、對于大型集中供熱一級網(wǎng)系統(tǒng),補水泵應考慮熱源突然停止加熱的事故補水量。 5.5 分、集水器的選擇 在熱源的的供熱熱水管道分支多余兩根時一般需要在供水管道上設置分水缸,在回水管道上設置集水缸,相對于蒸汽管道則應設置分汽缸,具有穩(wěn)定壓力,平緩平均分 配水流的作用。 分水器、集水器尺寸按經(jīng)驗估算確定 D: max35.1 dD 式 5-7 式中 D 分水器、集水器直徑 ,mm; maxd 分水器、集水器支管的最大直徑, mm。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 39 本設計分集水缸都選 219 6,長為 1500mm。 5.6 補水箱的選擇 補水箱的體積要求可以滿足 1 1.5h的最大補水量的使用,同時考慮箱體的尺寸應符合熱力站內(nèi)的布置和美觀及制作簡單節(jié)省材料。水箱體積。選用方形水箱,水箱尺寸L B H=1800 1800 1800。 5.7 除污器的選擇 除污器使供暖系統(tǒng)中最為常用的附屬設備之一,作用是濾除系統(tǒng)中的泥沙、焊渣污物并定期將積存的的污物清除。除污器一般安裝于系統(tǒng)回水干管循環(huán)泵的吸入口前,用于集中除污。也可用于建筑物的入口,分設于供回水干管上,用于分散除污。 1、除污器原理 除污器按其結構形式可分為立式與臥式兩種類型;按其安裝形式可分為直通式與角通式兩種類型。除 污器的斷面大于管道的流通面積,流體在除污器中的流速緩慢,使流體攜帶雜質(zhì)污物的能力下降,并在濾網(wǎng)的聯(lián)合作用下污物沉降于除污器的底部,定期派出。一般除污器的前后設有閥門、壓力表及旁通管,根據(jù)壓力變化情況及時檢修。除污器主要是去除系統(tǒng)中較大的固體顆粒,以保證系統(tǒng)的連續(xù)工作并提高除污效率。 2、除污器的確定 除污器的型號是按照接管直徑選定的。本系統(tǒng)中分別選取 DN50 立式直通除污器一臺, DN80立式直通除污器一臺。 5.8 軟化水設備的選擇 5.8.1 軟化水設備流量計算 軟化水量為循環(huán)水量的 1%,即: hm176.0%178.1238.4 3G 5.8.2 軟化水設備的確定 1、設備選型:本設計選用一臺全自動鈉離子交換軟水設備。 型號: KTS-1RT(Q) 水處理量: 0.5-1.0 hm3 進出口徑: 20mm 樹脂裝填量: 25L 2、軟化原理:原水通過 Na+交換劑時,水中的 Ca2+、 Mg2+被交換劑中的 Na+所替代,使內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 40 易結垢的鈣鎂化合物變成不易結污垢的易溶性鈉鹽而使水軟化。交換劑轉(zhuǎn)變成 Ca、 Mg型后,可以用鈉鹽溶液還原再變成 Na型交換劑而重新使用。 5.9 管道附件 5.9.1 管道和閥門 本設計中的主干管采用鋼管。鋼管的連接方式主要是焊接和法蘭連接。對三通用焊接,各種鑄造管件,如閥門和管子之間連接用法蘭連接,對于彎頭采用鍛壓彎頭連接。設計中的閥門有閘閥和止回閥兩種。閘閥用于熱水管道上,止回閥主要用于泵的出口處,以防止介質(zhì)倒流。 5.9.2 定壓系統(tǒng) 本設計采用補水泵自動定壓補水方式,這種方式是目前國內(nèi)集中供熱系統(tǒng)最常用的一種定壓方式。對系統(tǒng)規(guī)模不大,給水溫度不高的熱水循環(huán)系統(tǒng),補給水泵可以間斷運行,根據(jù)定壓點的壓力,利用壓力控制器來控制泵的啟動和停閉。對系統(tǒng)規(guī)模較大或給水溫度 較高的熱水循環(huán)系統(tǒng),要求壓力波動范圍較小,補給水泵應連續(xù)運行,利用壓力自動調(diào)節(jié)閥來控制補水量,以達到定壓目的。還可以利用旁通管定壓點連續(xù)補水定壓方式,對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行壓力,具有較大的靈
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