住宅楼分户采暖与热力站、热力管网设计毕业设计说明书.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书太原世纪花园住宅楼分户采暖与热力站、热力管网设计摘 要采暖就是用人工的方法向室内供给热量，使保持一定的室内温度，以满足人们对室内条件和工作条件的要求。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。本设计主要采用分区供热和分户计量采暖系统，热源由换热站集中供给，散热器给室内的供热方式由对流供热和辐射供热。根据此建筑物的特点采用分区供热，以防止压力过大而超过底层散热器设备的允许值。散热器采用上供下回的连接方式，管道敷设在垫层内，使室内布置更加合理、美观。采暖室内系统采用双管同程式，供热中干管系统采用双管异程式，对于异程式来说上层循环环路长度长阻力大，下层循环环路长度短阻力小，刚好抵消重力作用产生的上层大于下层的附加压力，减小垂直失调的问题。同时在各个用户的入口都有热计量表，用户就可以根据自己的需要来调节热量，这样既满足了人们对生活条件的需要，又符合了经济、节能等方面的要求。关键词：热能工程；热媒；热源；分户采暖 The Design of Household-based Medium Heating,Heat Exchanger station and Heating-supply pipe network for Taiyuans Century GardenAbstractHeating is to use artificial methods to the indoor heat supply, maintaining a certain level of the indoor temperature to meet the peoples indoor and working conditions demands. All heating systems by the heat of the media (heat), heat-borne transmission and use of heat medium (cooling equipment) of three main components.The main design and use of district heating household metering heating system, heat from the ground floor of a heat transfer station on supply, the indoor heating radiator to form by convection heating and heat radiation. According to the characteristics of buildings used district heating, in order to prevent excessive pressure on the bottom radiator equipment and over the allowable value. The radiator is connected by the means of come the next time, the laying of pipelines in the cushion, the interior layout more rational, attractive. Indoor heating system uses the form of twin-tube in different process. The trunk system of Heating system uses the form of twin-tube in different process.for the form of twin-tube in different proces, the length and the resistance of upper circulation is great and the length and the resistance of the lower cycle loop length is small and it just offsets the additional pressure and it can reduce the vertical disorders . At the same time in all users have the entrance of meters, users will be able according to their own needs to adjust the heat so that not only satisfy the peoples living conditions of the needs, in line with the economic, energy and other aspects of the request.Key words: thermal engineering; Hot matchmaker; sources of heat; household heating 目 录摘 要IAbstractII绪 论1第1章 设计原始资料21.1设计题目21.2设计原始资料2第2章 供暖系统热负荷计算32.1设计所在地气象资料32.1.1查出设计题目中建筑物所在地区的相关气象资料32.1.2熟悉设计图纸土建资料42.1.3合理的确定采暖设计热负荷52.1.4数据的舍取52.2围护结构的热工性能62.2.1热工的性能校核必要性462.2.2查出有关围护结构传热系数62.2.3校核围护结构传热热阻是否满足最小传热热阻的要求82.3房间热负荷计算102.3.1供暖系统的设计热负荷102.3.2维护结构基本耗热量122.3.3维护结构的附加耗热量122.3.4冷风渗透耗热量132.3.5冷风侵入耗热量152.3.6计算整个建筑物的供暖热负荷和热指标17第3章 散热器的选择及计算213.1散热器的选择213.1.1对散热器的要求213.1.2对散热器的注意事项213.1.3散热器的类型比较223.2散热器的计算253.2.1散热器的计算253.2.2散热器的布置263.2.3散热器的安装263.3管道布置273.3.1供水干管的布置273.3.2室内管线的布置273.3.3支管的布置273.3.4管道支架的安装28第4章 管道的水力计算294.1绘制系统图294.2水力计算294.2.1供暖系统水力计算的任务294.2.2供暖系统管路水力计算的内容294.2.3确定最不理管路及水力计算方法314.2.4水力计算步骤324.2.5水力计算中的注意事项33第5章 换热站设计365.1换热站的介绍365.1.1换热站的规模和位置要求365.1.2换热站站房设置要求365.1.3换热站热力系统的设计应符合的要求375.1.4换热站规模及形式的确定385.2换热站主要设备的选择385.2.1换热器的选型385.3水泵的选择计算395.3.1循环水泵的计算选型405.3.3补水泵的计算选型41第6章 辅助设备的选择和防腐保温436.1伸缩器436.2集气罐和自动排气阀436.3除污器446.4补偿器446.5软化水箱和水处理器456.6防腐和保温管45总 结48参 考 文 献49附录50附录A外文文献50附录B热负荷计算表74附录C散热器计算表84附录D水力计算表90附录E水力计算立管图96致 谢97 VI绪 论一、毕业设计的目的及意义毕业设计是大学生涯的最后一门课程，对于每个学生来说都是很重要的。它是对学生四年所学知识的全面的、完整的总结，同时也考核了学生对所学课程的掌握程度。它是工院科校学生在校阶段的主要任务，是从学校走向社会的过渡性教学环节。通过毕业设计既可巩固、加深和扩展学生所学的理论知识，又可提高学生运用理论知识解决工程实际问题的能力、计算能力和绘图能力，以及查阅资料和外语阅读能力；并结合科研项目，培养学生初步的科研能力，使学生基本掌握工程设计的内容及程序，以便毕业后尽快的适应实际工作的需要。经过四年的大学学习，我对本专业的基本知识有了一定的了解，但是我的理解多数是停留在课本理论上的，并不完全清楚这些知识在实际中应该如何应用。但这次的毕业设计综合了以前我所学的知识，也使得理论与实践能够有机的结合起来。本次我的毕业设计题目是太原世纪花园住宅楼分户采暖与热力站、热力管网设计，本工程为某地区商业住宅开发小区；首期为11栋；每栋11层；户型面积从90170平米左右；框架结构等。以国内现行暖通、热力管网设计与施工规范为主要依据，对本工程进行分户采暖、小区热力管网设计。 二、毕业设计的1、工程设计计算；2、计算机绘制施工图；3、根据课程设计任务书及工程要求编写设计说明书。第1章 设计原始资料1.1设计题目太原世纪花园住宅楼分户采暖与热力站、热力管网设计1.2设计原始资料 1.建筑地址：太原市2.气象资料：冬季供暖室外计算温度为-9.93.设计热媒：95/70热水系统4.土建资料：1）屋顶：结构层厚（混凝土）120，找平层20厚砂浆，保留层50厚聚著乙烯板，找坡层30厚细炉渣，防水层10厚卷材油毡，抹灰层20厚砂浆，保护层20厚砂浆。2）墙体构造：1.外抹灰20厚；2. 聚苯板保温层30厚；3. 砖墙370厚；4. 内抹灰30厚；第2章 供暖系统热负荷计算2.1设计所在地气象资料2.1.1查出设计题目中建筑物所在地区的相关气象资料查实用供热空调设计手册，以下简称供热手册及供热工程。1、冬季室外计算温度的确定。采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度，主要用于计算采暖设计热负荷。为减少投资起见，一般建筑不必按每年最冷那几天的热负荷进行设计，就是说，对于一些要求不很严格的建筑物，允许平均每年有几天室温稍低于设计温度，这在术语上叫做“不保证”。在采暖热负荷计算中，如何确定室外计算温度是非常重要的。单纯从技术观点来看，采暖系统的最大出力，恰好等于当地出现最冷天气时所需要的冷负荷，是最理想的，但这往往同采暖系统的经济性相违背。从气象资料中就可以看出，最冷的天气并不是每年都会出现。如果采暖设备是根据历年最不利条件选择的，即把室外计算温度定得过低，那么，在采暖运行期的绝大多数时间里，会显得设计能力富余过多，造成浪费；反之，如果把室外计算温度定得过高，则在较长的时间内不能保证必要的室内温度，达不到采暖的目的和要求。因此，正确地确定和合理的采用采暖室外计算温度是一个技术与经济统一的问题。采暖通风与空气调节设计规范GB 5001 9-2003(以下简称设计规范)所规定的采暖室外计算温度t适用于连续采暖或间歇时间较短的采暖系统的热负荷计算。2、冬季室外平均风速(v。)冬季室外平均风速应采用累年最冷3个月各月平均风速的平均值，“累年最冷3个月”，系指累年逐月平均气温最低的3个月，主要用来计算风力附加耗热量和冷风渗透耗热量。3、冬季主导风向冬季“主导风向”即为“虽多风向”，采用的是累年最冷3个月平均频率最高的风向，风向的频率指在一个观测周期内，某风向出现的次数占总数的百分数，主要用来计算冷风渗透耗热量。用四个字母ESWN分别表示东南西北四个方向，其它方位用这四个字母组合表示风的吹向，即风从外面刮来的方向。当风速小于0. 3米秒时，用字母c来表示，各地区冬季主导风向可参见供热手册，如哈尔滨主导风向为SSW，安达主导风向为NW，即分别表示为南西南风和西北风。4、冬季日照率冬季FI照率(冬季日照百分率)，采用历年最冷3个月平均日照率的平均值，系指在一个观测周期(全月)内，实测日照总时数占可照总时数的百分率，用来确定朝向修正率。2.1.2熟悉设计图纸土建资料l、看懂建筑物的平、立、剖面图，对所设计的建筑物的概况有所了解，如建筑物的地点、方位、采暖外网情况及建筑物周边情况等要清楚。2、清楚用来计算热负荷的建筑物的建筑尺寸。3、了解围护结构所用的材料及墙体厚度、楼层高度；清楚每个房间的用途(为室内计算温度准备)、各部分围护结构的主要特点及房间的特殊要求等。采暖热负荷是指在某一段时间内为了使房间或建筑物的室内温度达到采暖设计所要求的标准而需由散热设备在单位时间内供给房间或建筑物的热量，它的值可根据冬季采暖房间的热平衡计算出来。由于室外温度时高时低、室外风速时大时小、热管道向室内散热和太阳辐射到房间里的热时多时少以及房间里的人和物时进时出等等因素，故采暖热负荷是一个时刻都在变化着的值。 采暖设计热负荷是指计算采暖管道、散热设备和锅炉时采用的那个采暖热负荷数据，它是采暖设计中最基本的数据。它的数值直接影响着采暖方案的选择、采暖管径的大小、采暖设备的多少和采暖系统的使用效果。原则上，不采用最大的，而采用接近最大的那个采暖热负荷数据作为计算数据，这样，既可避免浪费投资和设备，又可以满足气候冷的时候房间要求采暖设备供应的热量。对于一般民用建筑和产热量很小的工业建筑，采暖热负荷的计算指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等三项失热量并减去热管道散热量，其它因素则忽略不计。2.1.3合理的确定采暖设计热负荷(1)仔细分析对局部有影响的因素，对能影响到局部房间的各项因素和数据应仔细分析，勿使不遗漏，并且做充分的估计。例如，不同朝向的太阳辐射热的扣除量、传给相邻冷房间(如温度较低的楼梯问等)的热量计算，特别是经外门渗透进来的冷空气量等，都应尽量考虑周全。(2)在管理上应尽量采取减少冷空气渗透措施，对冷空气的处理，首先立足于堵漏，使渗漏的冷空气量减少到最低程度，例如安装门斗、糊窗缝等。这对节约燃料、合理使用采暖设备以及提高室内温度的均匀性等是有效的。 2.1.4数据的舍取 计算各部分围护结构耗热量时取整数，每一房间的耗热量取到10w，传热系数取小数点后2位，面积取小数点后1位。根据建筑物所在城市-太原查出当地的气象资料如下1：1. 东经111度30分113度09分；北纬37度分2738度25分；海拔800米；2冬季供暖室外计算温度：-9.9；3. 冬季最低日平均： -23.34. 冬季空气调节室外计算温度：-12.75.冬季室外平均风速： 1.8 m/s； 7.冬季通风室外计算温度：-8.8；8.冬季日照率： 51%； 9.设计计算用采暖期天数及平均温度 供暖期：日平均温度：R0min。2.3房间热负荷计算1、计算房间的采暖热负荷 (1)将房间编号（已编号完毕，见CAD图 ）； (2)根据房间的不同用途，来确定房间的室内计算温度； (3)计算或查出有关围护结构的传热系数，计算出其面积； (4)确定温差修正系数，(见表2-2)； (5)计算出各部分围护结构的基本耗热量； (6)校核围护结构热阻是否大于最小热阻；(7)计算出房间的热负荷。2、对计算房间热负荷的要求 (1)计算出一处外墙的传热系数并与资料上查得的数值对照： (2)计算天棚的传热系数并校核其热阻是否满足最小热阻的要求； (3)分地带计算任一拐角房间及与其相邻的另外一个房间的地面耗热量。3、计算全部建筑物的采暖热负荷及热指标 (1)计算出建筑物总的采暖热负荷，它等于各房间的采暖热负荷之和； (2)计算出总的建筑面积；(3)计算出建筑物的体积采暖热指标和面积热指标。2.3.1供暖系统的设计热负荷利用下计算： (2-4)式中： 供暖总耗热量，W。围护结构的基本耗热量，W； 围护结构的附加(修正)耗热量，W； 冷风渗透耗热量，W；冷风侵入耗热量，W；表2.2 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1.002闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1 6层建筑）0.604与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7 30层建筑）0.505非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.756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0.607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0.408与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙0.709与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.4010伸缩缝墙、沉降缝墙0.302.3.2维护结构基本耗热量在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，即假设在计算时间内，室内、外空气温度和其它传热过程参数都不随时间变化。对室内温度容许有一定的波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。建筑物围护结构的耗热量，包括基本耗热量和附加耗热量两部分。基本耗热量是通过房间个部分围护结构（墙，屋顶，地面、门、窗等），由于室内外空气的温度差，从室内传向室外的热量。附加耗热量是对于围护结构的朝向、风力、气象条件等不同，对基本耗热量的修正。而围护结构的基本耗热量是房间的得热量与失热量的总和。围护结构的基本耗热量按下式计算: 2 式（1.4） 式中： j部分围护结构的基本耗热量，； j部分围护结构的传热系数，j部分围护结构的表面积，； 冬季室内计算温度，； 冬季室外空气计算温度，； 围护结构的温差修正系数。2.3.3维护结构的附加耗热量围护结构的基本耗热量是在稳定条件下计算得出的。实际耗热量会受到气象条件以及建筑物因素等各种影响而有所增减。所以要对房间围护结构的基本耗热量进行修正。修正后的耗热量即为附加耗热量。通常按基本耗热量的百分率计算。包括朝向修正，风力附加和高度附加等。基本耗热量还不是建筑物围护结构的全部耗热量，因为建筑物围护结构的耗热量还与它所处的地理位置及它的形状等因素(如朝向、风速、高度等)有关，这些因素在计算它的基本耗热量时并没有考虑进去。在附加耗热量中，应按其占基本耗热量的百分率确定。围护结构附加耗热量计算公式如下1： (2-4)式中：附加耗热量；朝向附加率（或称朝向修正系数）；风力附加率（或称风力修正系数）；高度附加。其中取值如下： 北、东北、西北朝向：0；东、西朝向： -5%；东南、西南朝向： -10%-15%；南向： -15%-25%。2.3.4冷风渗透耗热量在风压和热压的作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。当未对采暖房间的门、窗缝隙采取密封措施时，冷空气就会通过门、窗缝隙渗入到室内，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。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。根据现有的资料，暖通规范中给出了用缝隙法计算民用建筑及生产辅助建筑物的冷风渗透耗热量和用百分率附加法计算工业建筑的冷风渗透耗热量。1、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。2、多层建筑的渗透冷空气量，当无相关数据时，可按以下公式计算： L=kV （2-6）式中：V房间体积()； K换气次数(次h)。 3、工业建筑，加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，可根据教材进行设计。4、计算出的房间冷风渗透量是否全部计入，应考虑下列因素； (1)当房间仅有一面或相邻两面外围护物时，全部计入其外门、窗缝隙； (2)当房间有相对两面外围护物时，仅计入较大的一面缝隙； (3)当房间有三面外围护物时，仅计入风量较大的两面缝隙； (4)当房问有四面外围护物时，则计入较多风向的1/2外围护物范围内的外门、窗缝隙。5、计算建筑物耗热量时，为了简化计算，可作下列近似处理： (1)与相邻房间温差小于5时，不计算耗热量； (2)伸缩缝或沉降缝墙按外墙基本耗热量的30计算； (3)内门的传热系数按隔墙的传热系数考虑； 6、计算外门面积时，不扣除腰头窗的面积：计算冷风渗透耗热量有以下三种方法： 缝隙法、换气次数法和百分数法。 公如下： (2-7)式中： L经每米门窗缝隙渗入室内的冷空气量，m/(hm)，根据冬季室外平均风速；l门窗缝隙长度，m；室外空气密度，kJ/(kg)；m冷风渗透量的朝向修正系数kg/m；空气定压比热，=1 。冷风渗透量的朝向修正系数公式如下： (2-6)式中： ；压差比；渗透空气量的朝向修正系数；太原市渗透空气量的朝向修正系数如如表2.11所示。表2.1 天津市渗透空气量的朝向修正系数城市 朝向NNEESESSWWNW太原0.900.400.150.200.300.200.701.002.3.5冷风侵入耗热量在冬季受风压和热压作用下，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侵入耗热量。1、外门附加率，是基于建筑物外门开启的频繁程度以及冲入建筑物中的冷空气导致耗热量增大而加的系数，冷风侵入耗热量的计算方法见供热手册或教材。对于一般民用建筑及工业辅助建筑物仅供人员出入短时间开启的外门，其冷风渗透耗热量，可以考虑为外门的基本耗热量乘以附加百分数。附加时可直接将附加值填入表1中外门耗热量的各注栏中，并说明是外门开启附加。2、计算楼梯间外门的冷风侵入耗热量时，式中的楼层数n应为建筑物的楼层数。3、外门附加率，只适用于短时间开启的、无热空气幕的外门。4、阳台门不应计入外门附加。5、此处所指的外门是建筑物底层入口的门，而不是各层每户的外门。6、关于外门附加率中“一道门附加65*n，两道门附加80*n”的有关规定很难理解，一道门与两道门的传热系数是不同的：一道门的传热系数是4.65w/()，两道门的传热系数是2.33 w/()。冷风侵入耗热量计算公式如下1： (2-8)式中：外门的基本耗热量，W； 冷风侵入耗热量，W； N 考虑冷风侵入的外门附加。表2.4 外门附加率N值外门布置状况附加率一道门65n%两道门（又门斗）80n%三道门60n%供暖建筑和生产厂房的主要出口 500%注：n-建筑物的楼层数。先对房间进行编号见CAD图根据以上公式计算出各部分耗热量后，得出房间总的耗热量，见附录B热量分布说明。 走廊和大厅部分设置散热器，其余的热量由邻近的房间平衡，均可达到设计要求。 算出的热负荷，按照各房间的百分比将大厅不能提供的热负荷分配到各个供暖房间。2.3.6计算整个建筑物的供暖热负荷和热指标采暖工程的概算常常是在还没有建筑结构图纸的情况下进行的，此时无法详细计算采暖热负荷，可是却需要提出采暖系统的主要设备(如锅炉、散热器)，以便订货，为此就要采用简单易行的热指标的方法，估算出系统的采暖热负荷。 温差修正系数(a)室内外计算温差修正系数a，实际上是对(tn-tw)的修正。当围护结构外侧直接对大气时(=1)，则基本耗热量的公式应为=KF(tn-tw)。但是，在计算围护结构时，还常遇到围护结构外侧并不直接与室外空气接触，它的外侧是不供暖的房间 或空间(如顶棚或地下室等)，而这些房间或空间通常是有同室外相通的门或窗。为了便于计算，规定仍利用温差tn-tw 计算耗热量，而用系数进行修正，温差修正系数是根据经验确定的。可查下表。表2.3 民用建筑的面积热指标 建筑类型（W / m2）建筑类型（W / m2）住 宅别墅（12层建筑）办 公医 院试验楼旅 馆影剧院50 70100 12565 9065 9568 9860 8590 120图书馆幼儿园、托儿所学 校商 店礼 堂食 堂体育馆65 9075 12060 8065 100100 16085 14080 150还有一种情况：有时采暖房间围护结构的另一侧也是采暖房间，但两侧的室温不同，与相邻房间的温差大于或等于5时，应计算通过隔墙或楼板等的传热量。与相邻房间的温差小于5时，且通过隔墙和楼板等的传热量大于该房间热负荷的10时，尚应计算其传热量。 (4)围护结构的传热系数(K) 常见围护结构的传热系数可直接查手册，如供热手册或教材。查不到的K值要根据公式进行计算，计算时注意材料的导热系数及围护结构的厚度。 (a)外墙和屋顶的传热系数 一般建筑物的外墙和屋顶多属于匀质多层材料组成的平壁结构，根据传热学原理计算。 (b)地面的传热系数 直接铺在土壤上的不保温地面，地面各层材料的导热系数 1 16 w/ )，不论其厚度如何均为不保温地板)，地面的传热情况与墙、顶棚等不同，在工程上常采用近似计算方法，即把地面沿与外墙平行的方向分成四个计算地带进行计算。 工程计算中也采用对整个房间地面取平均传热系数的方法进行更简易的计算。从供热手册中，可根据房问具有外墙的情况(一面外墙或两面相邻外墙)及进深直接查得房间地面的KF值。 具有相邻两外墙的房间，根据该房问的长宽值直接可以查得其平均传热系数；当房间有三面外墙时，需将地面面积先划分为两个面积相等的部分，每部分均包括一个冷拐角，然后根据分割后的长宽值查得其平均传热系数；当房间具有四面外墙时，需将地面面积先划分为四个面积相等的部分，每部分均包括一个冷拐角，然后根据分割后的长宽值查得其平均传热系数。 (c)在进行采暖设计热负荷计算时，将每一项围护结构填入表中的一行，门、窗、外墙须在名称前冠以朝向，如北外墙表示朝北的外墙，地面如分地带计算耗热量，每一地带应占有表中的一行。1.计算整个建筑物供暖热负荷：2.计算热指标:所以供暖面积热指标： （2-9）热负荷计算举例：A101（北卧室）已知条件：（1）地带的面积为5.04*2+4.32*2，地带的面积为3.04*2+2.32*2-4，地带的面积为1.04*0.32，层高为2.9。（2）外墙的传热系数=0.74。（3）外窗的传热系数=3.49，北外窗：外形尺寸为1.76m1.7m,面积为2.99。西外窗：外形尺寸为0.56m1.7m,面积为0.95。（4）太原采暖室外计算温度为-9.9，室内温度为18，冬季平均风速为1.8 m/s。（5）地面为不保温地面，值按地带决定。计算过程如下：1、外围护结构的基本耗热量北外墙的基本耗热量：Q=7.310.7418-（-9.9）1=150.88西外墙的基本耗热量：Q=14.620.7418-（-9.9）1=301.76修正后的耗热量：Q=301.760.95=286.67北外窗的基本耗热量：Q=2.993.4918-（-9.9） 1 =291.33地带的基本耗热量：Q=18.720.4718-（-9.9）1=245.48地带的基本耗热量：Q=6.720.2318-（-9.9）1 =43.12地带的基本耗热量：Q=0.330.1218-（-9.9）1=1.112、冷风渗透耗热量计算=0.62+1.2=2.4=1.12.40.9=2.38=0.2782.38118-(-9.9