小区分户采暖和乐松购物地下车库生活水网和热网设计35.doc

目 录
第1章 绪论······································································································ 1
1.1 分户采暖································································································ 1
1.1.1 分户采暖系统的实现································································· 1
1.1.2 我国与国外分户采暖现况························································· 2
1.2 二级网简介···························································································· 3
1.3 设计内容································································································ 4
第2章 原始资料与设计条件····································································· 5
2.1 工程情况简介························································································5
2.2 原始资料与设计参数··········································································· 5
2.3 设计任务······························································································· 6
2.3.1 分户采暖····················································································· 6
2.3.2 二级网························································································· 6
2.4 本章小结······························································································· 7
第3章 锦江小区某号楼分户采暖设计··················································· 8
3.1 采暖负荷计算······················································································· 8

3.1.1 围护结构的热负荷····································································· 8
3.1.2 冷风渗透热量··········································································· 10
3.1.3 冷风侵入热量··········································································· 11
3.2 供热系统的确定················································································· 16
3.2.1 管道系统的确定······································································· 16
3.2.2 散热器的选择和计算································································17
3.2.3 水力计算和管径的选择··························································· 24
3.3 本章小结····························································································· 28
第4章 乐松小区热力管网设计······························································· 29
4.1 热负荷计算························································································· 29
4.2 系统的形式选择················································································· 29
4.3　二级网调节方案················································································· 30
4.4 系统水力计算····················································································· 31
4.4.1 系统水力计算··········································································· 31
4.4.2 热负荷时间延续图··································································· 36
4.5 管道固定吊架的应力计算································································· 38
4.6 管道的保温························································································· 40
4.6.1 保温材料及其制品··································································· 40
4.6.2 管道的保温结构······································································· 41
4.6.3 供热管道保温的热力计··························································· 42
4.7 本章小结······························································································45
第5章 乐松小区生活给水网设计·························································· 46
5.1 生活给水量的确定············································································· 46
5.2 生活给水网的水力计算····································································· 47
5.2.1 设计秒流量··············································································· 47
5.2.2 生活给水网的水力计算··························································· 50
5.3 本章小结····························································································· 52
第6章 工程造价预算················································································· 53
6.1 工程造价的特点和构成····································································· 53
6.2 工程量的提取····················································································· 54
6.2.1 室内分户采暖··········································································· 54
6.2.2 二级网······················································································· 55
6.3 本章小结····························································································· 55
结论····················································································································· 56
参考文献············································································································ 57
致谢····················································································································· 59
摘 要
近几年，热从以前的福利变为了商品，供热系统在设计时也越来越注重系统的控制、调节和节能等方面的因素。所以，分户采暖成为了供热系统设计的首选。二级网是连接了热源和用户之间的管段，对整个系统的调节有十分重要的作用。
本设计从实际出发，根据建筑和二级网所覆盖区域的具体，设计采暖系统和二级网。室内部分，主要是采用稳定系数法计算房间负荷，根据负荷继续对系统进行水力计算、散热器计算、附件选择及计算。然后，安排系统的布置形式。二级网部分，二级网的负荷应用平均面积热指标法计算负荷，安排系统管线敷设方式，水力计算确定管径，选择补偿器、支架、阀门等附件，还要对附件进行相应的应力计算，保证选用附件的安全性。
室内系统设计的目的是解决传统方案无法对单独用户进行控制的问题。二级网要求达到热用户的热力和水力平衡。
关键词：热网；二级网；生活用水网

ABSTRACT
In recent years, hot has become the commodity from welfare and the designer of the heating system pays more and more attentions to the factors like system control, adjustment, energy conservation, etc. Therefore, each consumer supply system design becomes the first choice. Secondary network connected the heat source and consumers, has the extremely vital role to the overall system adjustment.
This design embarks from the reality, covers the region according to the building and secondary network concrete, design heating system and secondary network. The indoor part, mainly uses the stability coefficient method to calculate the room load, and continues to carry on the water power computation, the radiator computation, the appendix choice and computation. Then, the design arranges the arrangement form of the system. The parts of the secondary network distributes area heat index method to compute the load, arranges system pipeline. Based on the hydraulic calculation, it can determine caliber, chooses accessories, compensator, support, valve, and so on. It also needs to calculate the stress of the accessories to ensure the security.
The indoor system design’s goal is to solve the problem that the traditional plan can not control each consumer. The requests of the secondary network are that the heat consumer can get both thermodynamic equilibrium and hydraulic equilibrium.
Key words: heat supply network; secondary network; domestic water net

第1章　绪论
随着热量的商品化，分户采暖成为了现代供暖形式的首要选择。经济水平和供暖技术的不断提高，供暖方式也不断向经济、舒适、节能和以人为本的方向发展。所以，本设计为了满足用户的各种要求，供暖系统采用分户采暖形式。
1.1 　分户采暖
1.1.1　分户采暖系统的实现
由我国过去的经济体制所决定的传统采暖工程设计，既不要求分户供热、也就不存在分户计量热量问题，故大都采用竖向串连的单双管采暖系统(如图1.1 Ⅰ和Ⅱ)。后来随着多层建筑的发展及热水采暖系统的推广，从单纯的经济适用观点出发，在民用采暖工程中，几乎都采用了竖向串连的单管采暖系统(图1.1Ⅱ)。由于各住户是分层居住，而竖向串连的单、双管采暖系统中分布于各住户内的散热器，是上下之间顺序的串接在一起，不能以户为单位形成独立的水力循环分支回路，因此不可能从系统中分离出来实现分户供热。双管系统中的散热器虽然可以从采暖系统中隔离开来，但这些散热器分布在住户的各个房间，住户可以随时随心操作，供热主管企业是难以监控管理的。虽然可采用智能开关阀设施解决这一难题，但这种针对个别不交采暖费的用户所采取的措施，却要遍及到每个住户，无论从经济效益或是社会效益看，都是得不偿失的。因此，上述传统的单、双管采暖系统都是不可能实现分户供热的。

Ⅰ—双管系统；Ⅱ—单管系统
图1.1　竖向串连单双管采暖系统

Ⅰ－双管系统；Ⅱ－单管系统；Ⅲ－跨越管
1-分户隔断阀；2-散热器隔断阀；3-温控阀
图1.2 分户水平串连单双管采暖系统
如果将传统的竖向串连的单、双管采暖系统，改变成如图1.2所示的分层水平串连系统形式，当这种水平串连是以每个住户内的散热器数为准则串接在一起形成一个独立的水力循环分支回路时，那么设在分支回路供回水管起始端上的隔断阀门1，就可将用户的采暖回路从整个系统中隔离出来，也能随时中断或并入系统运行。若将分支回路上的两个隔断阀门1安装在一起，并设箱上锁供企业统一管理，就可十分简便的实现分户供热。
1.1.2　我国与国外分户采暖现况
近些年由于煤、水、电等资源费用价格的上涨，供热企业的运行费用越来越高。而且，以前供热是政府和企业给百姓的福利，但现在热也是商品，是商品自然就有它的价格。从以前的福利到现在的商品，百姓不是那么容易就接受的，以上两点就是现在热费收缴难的主要原因。就老式的立管供暖系统来说，所有热用户的散热器都串联在一根立管上，在这其中有一户的热费没有缴清也不能将任何一个阀门关死，只要关死一个阀门，就影响了整根立管的正常供热。但分户采暖就很好的解决了这个问题。分户采暖在设计时，就把没个热用户设计成一个单独的回路，关闭任何一户的阀门不会对整个系统造成影响。分户采暖能够很好的对单独用户进行控制和调节[1]。在以前的老式供暖系统中出现水力失调是必然的结果，如果用的是上供下回式系统必然会出现上热下冷的情况。而且，系统的阀门多在用户室内，想要对系统进行调节不是很容易。但是，分户采暖的阀门都是在用户室外的，对用户的调节相对方便了很多。而且，热也是商品，用户消耗多少热量就要交纳多少热量的费用，在楼层比较高的用户当进入室内的热量较多，室温较高时，他也会自动调小其室内的调节阀，减少热量的使用。
我国的分户采暖形式与国外的分户采暖形式有很多不同的方面。我国的分户采暖主要是要解决的问题是热费收缴和系统调节的问题，热源还是应用以前集中供热的热源，这和我国的实际国情有很大关系的。我国供暖的地区主要是北方城镇地区，热用户居住比较紧密，采用集中供热的形式不是很浪费管道费用，而且就能源的利用率来说也是比较高的。但是我国热源燃料大多使用的都是媒，它对环境有比较大的影响[2]。而且，集中供热的热源也可以是热电站采用热点联产的方式为热用户供热，这样又提高了能源的利用率。
国外除了部分采用我国的分户采暖方式外，近些年燃气壁挂炉在国外渐渐走入了人们的生活。我个人认为使用燃气壁挂炉这类设备供暖才是真正的分户采暖，每个热用户的供暖需求都有燃气壁挂炉满足，而且全部费用和调节都按照个人的需要进行。首先，使用燃气壁挂炉不在存在热费收缴的问题，而且还节省了供热管道敷设的费用。燃气壁挂炉既可供暖又可提供生活热水，而且体积小、重量轻、不占地、安装灵活方便，又可以根据个人的需要自由调节室内的温度，具有冷暖由人、用多少付多少的人性化特点。有资料显示，燃气壁挂炉成为欧洲家用供暖的主要产品。
我国的分户采暖方式和国外现在采用的燃气壁挂炉方式是各有利弊，最主要是集中热源比较符合我国的国情。虽然，燃气壁挂炉方式与集中热源的分户采暖相比教而言有灵活、环保等优点，就我国的能源和平均生活水平来说，不太可能全面或大面积使用燃气壁挂炉方式的分户采暖。但燃气壁挂炉在我国还是有一定市场的[3]。例如，北京市，为了解决城市环境问题，全市以逐渐取消燃媒锅炉，取而代之的是电锅炉。而且，政府也鼓励有条件的市民不接入城市热网，单独供暖。而燃气壁挂炉就是一般用户的首选。
1.2 二级网简介
二级网作为换热站和用户之间的连接部分，在热网系统中起着十分重要的作用。我国北方现在热源大多是集中热源，其覆盖的供热面积一般都非常大。在它覆盖的区域内会有不同热媒参数需求的热用户，如果采用直供式系统，热源不能满足所有热用户的需求。所以，应该在一定区域内设置换热站。在换热站内，把热源输送出来的统一参数的热媒转换成这个区域所需要的热媒参数。
在我国早期的供暖系统中，直供式系统占比较大的比例。但是，直供是不能满足热用户多种的需要。所以，近些年采用二级网连接用户与换热站的热网形式越来越多的使用在供热系统中。
二级网的管网形式主要有枝状和环状管网两种形式。枝状管网布置简单，供热管道的直径，随距热源越远而逐渐减小；且金属耗量小，基建投资小，运行管理简便。但枝状管网不具备后备供热的性能。当供热管网某出发生故障时，在故障点以后的热用户都将停止供热[3]。由于建筑物具有一定的蓄热能力，通常可采用迅速消除热网故障的办法，以使建筑物室温不致大幅度地降低。
1.3 　设计内容
室内设计部分的建筑位于哈尔滨锦江小区内，设计任务是对其冬季室内分户采暖系统进行设计。为完成设计主要工作任务有建筑负荷的计算、水力计算和系统的调节。
乐松小区为于哈尔滨市，本设计的内容是对乐松小区地下车库的二级网设计。此二级网承担输送满足该小区内九栋建筑热负荷的热媒。

第2章　原始资料与设计条件
2.1　工程情况介绍
本设计为哈尔滨市锦江小区某号楼分户采暖系统与乐松小区生活给水和采暖管网设计。此小区占地面积约为2万平方米，南北方向长约为370米，东西方向长约160米，南北方向落差约为2米。
本设计建筑有四个单元，是一梯两户式建筑。设计建筑是八层，顶层为阁楼，全部是住宅。窗户是双层塑钢窗，墙体为普通四九墙。
本小区采用集中供热方式；二级网供回水温度95/70℃。
2.2　原始资料与设计参数
地 点： 哈尔滨；
位 置： 北纬 39°48′ 东经 126°37′；
冬季采暖室外计算温度： -26℃；
采暖期室外平均温度： -9.5℃；
冬季通风室外计算温度： -20℃；
夏季通风计算温度： 27℃；
主导风向： S；
室外风速： 冬季平均 3.8m/s；
冬季最多风向平均 4.7m/s；
夏季平均 3.5m/s；
大气压力： 冬季：100.15kPa 夏季：98.51kPa；
采暖时间： 179天；
冬季日照： 63％
最大冻土层厚度： 250mm；
室内供暖温度： 18℃；
最大冻土深度： 205cm；
采暖设计围护结构条件[5]：
外 墙：普通四九墙；
外 窗：双层塑料钢窗，尺寸为(高)1.5m K=2.0 W/(·k)；
屋 面：加气混凝土；
地 面：不保温地面，K值按地带划分计算。
表2.1 地面各地带传热系数
地 带
第一地带
第二地带
第三地带
第四地带
W/
0.47
0.23
0.12
0.07
层 高：每层均为2.8m
传热朝向修正：
北 0％ 南 -20％ 东 -5% 西 -5%

冷风渗透朝向修正：
北 0.3 南 1.0 东 0.2 西 0.7
2.3 设计任务
2.3.1 分户采暖
根据房屋的建筑设计，计算各房间的热负荷，确定室内采暖系统布置方式，包括室内供热网路系统形式、管道敷设方式、管沟分布情况、立管位置与建筑等其他专业需要协调处理的问题。并要计算系统水力工况、散热器片数。
2.3.2 二级网
本设计针对乐松小区地上部分和地下车库的具体情况，通过对热负荷的计算，以及生活用水量的估算，进行供热系统和生活用水管网设计。二级网设计的主要任务为：
1、采暖负荷的计算及绘制负荷延续时间图；
2、供热方案的确定(系统形式、敷设方式及路径)；
3、系统水力工况的计算；
4、供热系统的调节；
5、供热管道和生活用水管道的敷设与保温；
6、管道附件及强度计算。
二级网的设计主要由将热媒从热源输出和分配到各热用户的管线及附件系统所组成。供热管线的构造包括：供热管线及其附件、保温结构、补偿器、管道支座以及地上管道吊架(由于本设计是地下车库二级网地沟或检查井可以不设，直接在地下车库的顶部走管即可)从而确定管线平面布置形式。供热管道及其附件是供热管线输送热媒的主体部分。供热管道附件是指供热管道上的管件(三通、弯头等)阀门、补偿器、支座和器具(放水、排水、疏水、除污等装置)，这些附件是构成供热管线和保证供热管线正常运行的重要部分，管道附件处应设检查室，从而确定管线纵断面布置。
2.4　本章小结
本章说明了本次设计的原始资料以及设计的主要任务。分户采暖包括负荷的计算，散热器的选择和相应的水力计算及管径的确定。二级网部分主要是负荷计算，系统的确定，附件的选择和计算。

第3章 锦江小区某号楼分户采暖设计
随着热由福利变为商品，相应的供热系统也要随着用户新的要求而转变。供暖系统的形式要适合热量的计量，为热费收取做准备。分户采暖就是适应这一要求的供暖系统形式。
3.1 采暖负荷计算
供暖系统的热负荷是指在某一室外温度tw下，为了达到要求的室内温度tn供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。
小区热负荷的计算采用稳定系数法进行计算，主要包括的负荷有围护结构的基本热负荷、窗的冷风渗透量、门的冷风侵入量、朝向修正、高度附加量等。
3.1.1 围护结构的热负荷
围护结构的热负荷一般是指由于室内外温度的差别导致热量从室内散失。其散失的方式主要从墙体、楼板、地板、门、窗向外导热。围护结构的热负荷是由基本耗热量和附加耗热量组成。基本耗热量是指在设计条件下，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量的总和。附加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。附加耗热量包括风力附加、高度附加和朝向附加等附加耗热量[7]。
1、 围护结构的基本耗热量
围护结构基本耗热量的计算公式为：
(3.1)
式中，——围护结构的传热系数，单位W/(m2·℃)；
——围护结构面积，单位m2；
——冬季室内计算温度，℃；
——冬季室内计算温度，℃；
——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Q等于它的围护结构各部分基本耗热量q的总和,即
(3.2)
根据采暖通风与空气调节设计规范，哈尔滨的室内设计温度取18℃，室外设计温度取-26℃。围护结构温差修正系数值的大小，取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。对于保温性能差和易于室外空气流通的情况，不供暖房间或空间的空气温度更接近室外空气温度，则值更接近1。
表3.1 哈尔滨地区的冷风渗透量朝向修正系数
围护结构特征

外墙、屋顶、地面以及与室外相同的楼板等
1
闷顶和室外空气相同的非采暖地下室上面的楼板等
0.9
非采暖地下室上面的楼板有窗时
0.75
非采暖地下室上面的楼板，外窗上无窗且位于室外地坪以上时
0.6
非采暖地下室上面的楼板，外窗上无窗且位于室外地坪以下时
0.4
与有外门窗的非采暖房间相邻的阁墙
0.7
与无外门窗的非采暖房间相邻的阁墙
0.4
伸缩缝墙、沉降缝墙
0.3
防震缝墙
0.7
2、 围护结构的附加耗热量
围护结构的基本耗热量就是在稳定条件下，由公式(3.1)计算得出的。实际热量会受到气象条件以及建筑物情况的影响而有所增减。由于这些因素影响，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。这些修正量称为围护结构附加(修正)耗热量。通常按基本耗热量的百分率进行修正。附加(修正)耗热量有朝向修正、风力附加、和高度附加耗热量等。
朝向修正耗热量是考虑建筑受到太阳照射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，围护结构向外传递热量减少。采用的修正方法是按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、外墙以及屋顶的垂直部分)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3.2 各朝向修正率
北、东北、西北
0 ~ 10％
东南、西南
-10％ ~ -15％
东、西
-5%
南
-15％ ~ -30％
选用上面朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、建筑物使用和被遮挡等情况。冬季日照率小于35％的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-10％~ 0％，东西南可不修正；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修正。在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数aw是对应风速约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速一般为2 ~ 3m/s。因此，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％；高度附加耗热量是考虑高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量。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。
综上所述，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，可用下式综合表示：
(3.3)
式中，——高度附加率；
——朝向修正率；
——风力附加率。
其它符号同公式(3.1)
3.1.2 冷风渗透耗热量
在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外冷空气通过门、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。
冷风渗透量的计算公式如下：
(3.4)
式中，——经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h；
——供暖室外计算温度下的空气密度,kg/m3；
——冷空气的定压比热，C=1kJ/(kg·℃)；
——单位换热系数，1kJ/h＝0.278W；
——房间换气次数。
其中，经门窗缝隙渗入室内的空气量：
(3.5)式中，——门窗缝隙单位长度每小时渗入的空气量，m3/h；
——门窗缝隙长度，m；
——冷风渗透朝向修正系数。
表3.3 哈尔滨地区的冷风渗透量朝向修正系数
北
东北
东
东南
南
西南
西
西北
0.3
0.15
0.2
0.7
1.0
0.85
0.7
0.6
3.1.3 冷风侵入耗热量
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。
冷风侵入耗热量可按下式计算：
(3.6)
式中，——外门的基本耗热量，W；
——考虑冷风侵入的外门附加率，设计中选用的是一道门N＝65％。
围护结构的基本耗热量、冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量均在表中列出，且计算步骤同前面所介绍。其中室内计算温度为18℃，室外计算温度为-26℃，高度修正为0，温差修正为1。墙普通四九墙，K取1.2。一楼靠楼梯间，楼梯间不供暖，所以要附加楼梯负荷。一楼附加楼梯间总负荷的50％，所以111－1房间附加25％。以下拿一单元一户的房间进行例算：

图3.1 一单元一户建筑详图
房间围护结构基本热负荷：

W
门的基本热负荷：

W
阳台的基本热负荷：

W
地面的基本热负荷：
地面Ⅰ

W
地面Ⅱ

W
地面Ⅲ

W
由于卧室带有窗户，所以应该计算其冷风渗透量。拿1D115号房间为例计算：

W
由于本建筑楼梯间不设置散热器，所以楼梯间的负荷由每层的两户分担。楼梯间的负荷都是由楼门的冷风侵入产生的。分担原则是每户平均分担该层的冷风侵入量。总的冷风侵入量只由首层、二层和三层分担。分担的比例分别是50%、30%和20%。根据公式(3.6)可得：
W
以上计算结果为该单元的总的冷风侵入量，则按比例得到首层该户的冷风侵入量为394.5W。根据以上方法可以得到各层各房间负荷，总结各房间负