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1、目目录录一、一、 绪绪 论论 . 1 . 1二、二、 设计原始资料设计原始资料 . 3 . 3一 设计题目.3二 设计原始资料.3三、三、 采暖系统设计热负荷计算采暖系统设计热负荷计算 . 4 . 4一 设计气象资料确实定.41 设计气象资料确定原则 .42 具体气象参数选取设 .5二 采暖设计热负荷计算方法.5三 围护结构的基本耗热量.61 计算公式 .62 围护结构的传热系数 .63 室内计算温度及温差修正系数 .74 基本耗热量的计算举例 .8四 围护结构的附加耗热量.91 围护结构的附加(修正)耗热量.9五 计算热指标：. 11四、四、 采暖系统的选择与确定采暖系统的选择与确定 . 1
2、2 . 12一 本次设计采用散热器采暖，系统以 95/70的热水为热媒.12二 系统形式的选择与确定.131 重力循环 .132 机械循环 .133 系统确定 .15五、五、 散热器的选择及计算散热器的选择及计算 . 16 . 16一 散热器的选用.161 散热器的选用原则 .1612 对散热器的选用及使用的注意事项 .173 散热器常见故障的排除 .174 钢制散热器与铸铁散热器的比较 .185 散热器的选取 .18二 散热器的计算.201 散热器的计算方法 .20三 散热器的布置.23六、六、 管道布置管道布置 . 25 . 25一 管材选用.25二 管道布置.25七、七、 系统水力计算系
3、统水力计算 . 26 . 26一 绘制系统图.26二 水力计算方法.261 本设计选用方法 .262 计算原理 .263 计算方法 .264 涉及公式 .275 水力计算举例 .28结结 论论 . . 错误!未定义书签。2摘摘 要要本次进行了西宁市某中学实验楼采暖系统设计。采用散热器采暖，系统以95/70的热水为热媒，采用机械循环上供下回垂直单管顺流式系统进行采暖。首先计算出系统的热负荷，总热负荷为 326.2KW。在此基础上，通过对散热器的比较,选择性能好且经济的四柱 760 及型散热器和钢制高频焊翅片管散热器。由于采用上供下回单管系统，根据各房间热负荷可以计算出每间房屋所需的散热片数量。进
4、行系统管路设计，绘制各层的平面图及系统图。进行水力计算，求出并联环路的不平衡率，对于不平衡率较大的并联管路用立管阀门进行节流。在水力计算的基础上选择合理的选取排气阀、除污器等其他附件设备。关键词：采暖；热负荷计算；散热器选型和计算；系统设计；水力计算一、绪一、绪 论论在人类很长的历史时期中，人们以火的形式利用能源。后来人们为了取得热量，开始用原始的炉灶获得热能取暖、做饭和照明。这种局部的取暖装置至今还保留和使用着，如火炉、火墙、火坑等。蒸汽机的发明，促进了锅炉制造业的发展。十九世纪初期开始出现了以蒸汽或热水作为热媒的供暖系统。在供暖系统中，由一个锅炉产生的蒸汽或热水，通过管路供给一座建筑物各房
5、间取暖。1877 年在美国建成了区域供热系统，由一个锅炉房供给全区许多座建筑物和生产与生活所用的热能。二十世纪初期一些工业发达的国家开始利用发电厂中汽轮机的废汽，供给生活与生产用热。其后逐渐发展为现代化的热电厂，联合生产电能与热能，显著地提高了燃料利用率。二次大战后，特别是六十年代，世界能源的消耗，随着城市工业的发展和城市人口的增加而迅速地增加，19501965 年间，联邦德国、 捷克斯洛伐克等国热能消耗量增长了 2 倍，日本增长了3.7 倍。巨大的热能消耗，不仅要求有足够的供给能力，而且要求提高供热效率和降低成本。此外，锅炉房多建于城市人口稠密区，1煤烟粉尘和锅炉排出的二氧化硫气体是造成城市
6、环境污染的主要原因。在区域供热系统中采用大型现代化锅炉，燃烧效率高，尤其是综合生产热能与电能的热电厂可以大量节省能源、大型区域供热系统供热半径长、热源可以远离城市中心人口稠密区，并可装设有效的排烟除硫和除尘设备以防止城市环境的污染。因此，近 30 年来区域供热事业的发展极为迅速。苏联和东欧各国的区域供热的热源以热电厂为主。美国和西欧各国的区域供热的热源，多以区域锅炉房为主，早期以蒸汽作为主要热媒，二次世界大战以后，以高温水为热媒的区域供热系统发展很快。近年来，在法国、瑞士等国出现了一些城市区域供热锅炉，以城市垃圾作为主要燃料。在旧中国，仅只是在一些大城市的个别建筑和特殊区域内设置有集中供热设备
7、。以北京为例，当时的六国饭店现北京饭店老楼、清华大学图书馆、体育馆、东单的德国医院现北京医院等都装有功能完善的暖气系统。甚至冬季很短、气温不太低的上海的某些宾馆，如国际饭店、沙逊大厦现和平饭店和个别高档公寓，如华山公寓、霞飞公寓等也装有可随气候调节温度的真空式蒸汽采暖系统。当时这些系统基本上由洋人设计，所用设备由国外运来。显然那时的集中供热只是达官贵人和显要们的专利，与广阔老百姓无缘。随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，我国的供热事业也得到迅速发展。北方地区的绝大多数公共建筑和工业企业都装设了集中供暖设备，居民住宅也陆续装设了供暖系统，居住的舒适、卫生与环境条件得到很大的改善。建国初期，“
8、三北”地区东北、西北、华北居民住宅以平房为主，冬季采用火炉、火炕或火墙取暖。自1951 年我国第一座城市热电站北京东郊热电站投入运行，到改革开放前，全国只有哈尔滨、沈阳等 8 个城市有集中供热。改革开放后发展迅速，1956 年增加到 151 个城市，到 1961 年这 5 年中有集中供热的城市猛增到 516 个，供热面积也从 1956 的年的 91 亿 m2 猛增到 5 年的 292 亿 m2。此外，从 80 年代开始，我国已经能够自行设计大、中、小型的成套设备，各型锅炉，设计与制造多种铸铁、钢材和铝合金的散热设备。特别是近年来拓宽了国际技术交流的渠道，大量先进技术陆续引进，国内供热技术的开发
9、力度也不断增强，城镇供热在设计标准、工艺水平和技术性能、自动化程度等方面都有长足的进步。2二、设计原始资料二、设计原始资料（一）设计题目西宁市某中学实验楼采暖系统设计（二）设计原始资料1、建筑物所在地点：西宁；2、建筑物周围环境：市内，无遮挡；3、建筑资料：详见建筑施工图纸；4、热源：集中供热锅炉房；5、热媒参数：95/70热水，引入口处资用压差 100kPa；6、建筑面积：6878.7m2 占地面积：2540.16m2；7、层数：五层；总高度 24.10m 米；8、结构形式：框架结构；9、耐火等级：二级；10、屋面防水等级：二级；11、设计年限：二级 50100 年；12其他土建资料详见图纸
10、 。3三、采暖系统设计热负荷计算三、采暖系统设计热负荷计算（一）设计气象资料确实定1设计气象资料确定原则（1）冬季室外计算温度：采暖室外计算温度，应采用历年冬季平均不保证 5 天的日平均温度，这主要用于计算采暖设计热负荷。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。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，会显得设计能力充裕过多，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
11、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标准GB500192003所规定的采暖室外设计温度，适用于连续采暖或间歇时间较短的热负荷计算。（2）冬季室外平均风速：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
12、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）冬季日照率冬季日照率(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4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具体气象参数选取（1）计气象资料建筑物所在城市：西宁（2）查出当地的气象资料如下：地理位置：地理位置：北纬 36.43 度；东经 101.45 度；海拔 2295.2 米；大气压力：大气压力：冬季 Pb=773.4hP
13、a；夏季 Pb=770.6hPa；冬季供暖室外计算温度：冬季供暖室外计算温度：-11.4；冬季最低日平均：冬季最低日平均：-17.1；冬季室外平均风速：冬季室外平均风速：0.9m/s；冬季通风：冬季通风：-10；冬季日照率：冬季日照率：66%；设计计算用采暖期天数及平均温度设计计算用采暖期天数及平均温度供暖期：供暖期：日平均温度：+5，天数：149 天。（二）采暖设计热负荷计算方法采暖设计热负荷包括围护结构的基本耗热量和围护结构的附加耗热量，利用下式计算：(3-1)QQ1jQ1xQ2Q3式中：Q1 j围护结构的基本耗热量，W；Q1x围护结构的附加(修正)耗热量，W；5冷风渗透耗热量，W；Q2Q
14、3冷风侵入耗热量，W；Q供暖总耗热量，W。其中，Q1 j为围护结构的基本耗热量，围护结构附加耗热量为Q2、Q3、Q1x之和。说明：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
15、定。（三）围护结构的基本耗热量1计算公式围护结构基本耗热量按照下式计算：Q KF(tntw)aW(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；a围护结构的温差修正系数；tn冬季室内计算温度，；tw供暖室外计算温度，。2围护结构的传热系数屋面：加气混凝土保温屋面 ，II 型，k0.83W/m2k外墙：砖泡沫混凝土 + 木丝板白灰粉刷 ，II 型墙，k0.9 W/m2k6外窗：采用塑钢窗，中空玻璃，k3.9 W/m2k门：根据用途不同查有关资料确定传热系数值；内墙：采用 200 厚 KP1 型空心砖，k0.58W/m2k，两侧各抹 20 厚水泥砂浆；楼板：120 厚钢
16、筋混凝土楼板，40 厚水泥珍珠岩砂浆垫层，k2.0W/m2k楼梯间：为不使用空调区域，内抹 30 厚保温砂浆；地面：采用地带划分方法表表 3-13-1 地面划分地带传热系数地面划分地带传热系数地带地带第一地带第一地带第二地带第二地带第三地带第三地带第四地带第四地带K K0 0W/(W/(m) )0.470.470.230.230.120.120.070.0723室内计算温度及温差修正系数（1）室内计算温度民用建筑的主要房间，室内计算温度宜采用 1624，当工艺或使用条件有特殊要求时，各类建筑物的室内温度可按国家现行有关专业标准、标准执行。辅助建筑物及辅助用室，不应低于以下数值：1、浴室 24；
17、2、更衣室 24；3、办公室休息室 18；4、食堂 18；5、走廊及门厅 16；6、盥洗室及厕所 16。（2）温差修正系数：当围护结构外侧直接对大气时，=1。但是，在计算围护结构时，还常遇到围护结构外侧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与外侧相通的门或窗。为了便于计算，7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，可查表 3-2。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，但两侧室温不同，与相邻的房间温差大于或等于 5时，应该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，
18、 且通过隔墙和楼板的等的传热量大于该房间的 10%时，也应计算传热量。表表 3-23-2 围护结构的温差正系数围护结构的温差正系数序号序号1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010围护结构特征围护结构特征外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙1616 层建筑层建筑与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙730730 层建筑层建筑非采暖地下室上面的楼板，
19、外墙上有窗时非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时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与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙伸缩缝墙、沉降缝墙伸缩缝墙、沉降缝墙1.001.000.900.900.600.600.500.500.750.750.600.600.400.400.700.700.400.400.30
20、0.304基本耗热量的计算举例首先将房间编号，编号应简单明了且有层次，编号详见平面图。以 101 房间为例。已知的围护结构条件已知的围护结构条件: :1、房间高 3.9m，长 12m，宽 8.4m，含一扇外通窗和一面外墙，无外门2、采暖室外计算温度：tw=-11.4，该房间为化学实验室，室内计算温度为tn18；3、外窗传热系数为Kwc=3.9W/(m2.)，外墙传热系数为Kwq=0.9W/(m2.)，地面传热系数按照地带划分为 1、 2、 3、 4 四个地带， 传热系数分别为 0.47W/(m2.)0.23W/(m2.)0.12 W/(m2.)0.07W/(m2.)8代入公式代入公式(3-2)
21、(3-2)得：得：Q QwchQwqQd7083.165W（四）围护结构的附加耗热量1围护结构的附加(修正)耗热量（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而对外围护结构传热损失的修正。1、不同朝向的围护结构所得的太阳辐射热是不同的，如为连续采暖时，朝向修正率应按规定的数值选用。2、需要减少(或附加)的耗热量等于垂直的外围结构(门、窗、外墙及屋顶的垂直部分)基本耗热量乘以相应的朝向修正率。3、建筑物被遮挡时不进行朝向修正，此要了解所设计建筑物的周边环境。本设计建筑物不被遮挡。4、一般情况下，课程设计提供的建筑图上都有指南针，在进行朝向修正时要按建筑物的方位进行设计，如图中无指南针
22、，仍按上北下南来考虑。朝向修正耗热量的修正率为：朝向修正耗热量的修正率为：东：-5；西：-5；南：-20；北：5。（2）风力附加耗热量风力附加是考虑室外风速变化而对外围结构传热耗热量的修正。 设计标准规定：在一般情况下，不必考虑风力附加，只对建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附加 510。风力附加率，是指在采暖耗热量计算中，基于较大的室外风速会引起围护结构外外表换热系数增大即大于 23w/( )而增加的附加系数。 由于我国大部份地区冬季平均风速不大，一般为 23m/s，仅个别地区大于 5m/s，影响不大，为简化9计算起见，一般建筑
23、物不必考虑风力附加，仅对建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物的风力附加系数做了规定。本次设计不做附加计算。（3）高度附加耗热量民用建筑和工业企业辅助建筑(楼梯间除外)的高度附加率，房间高度大于 4m时，每高出 lm 应附加 2，但总的附加率不应大于 15。高度附加率，是基于房间高度大于 4m 时，由于竖向温度梯度的影响导致上部空间及围护结构的耗热量增大而加的附加系数。由于围护结构耗热作用等影响，房间竖向温度的分布并不总是逐步升高的因此对高度附加率的上限值做了不应大于 15的限制。对于多层建筑物楼梯间的耗热量计算不考虑高度附加，因为楼梯间的空气和各楼层
24、相通，只是在布置散热器时，尽量放在底层。这就已考虑竖向温度梯度了。本次设计办公楼层高最高 3.9m,无高度附加。注意：高度附加率，应附加于围护结构的基本耗热量和其他附加耗热量上。（4）冷风渗透耗热量由于本设计选取缝隙长度不便，所以按照换气次数法计算，公式如下：Q20.278nkVncpw(tntw)W(3-3)式中：Vn房间内部体积，m3；nk房间的换气次数,次/h；采暖室外计算温度下的空气密度(kg/m3)； 本设计取 1.35kg/m3Vn采暖房间的体积(m3)；tn采暖室内计算温度()；tw采暖室外计算温度()。nk可以按表 3-3 选取：本次设计外墙有一面外窗和两面外窗的,nk取1。1
25、， 外墙含两面以上外窗的,nk取2表表 3-33-3 概算换气次数概算换气次数房间外墙暴露情况房间外墙暴露情况nk10一面有外窗或外门一面有外窗或外门两面有外窗或外门两面有外窗或外门三面有外窗或外门三面有外窗或外门门厅门厅1/41/42/32/31/21/21 11 11.51.52 2（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冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量较大，占热负荷比例不容无视。例如：设楼层数 n=5，一道门的附加 65n 为：4.65*65*5=15.11两道门的附加 80n 为：2.33*80*5=9.32按
26、照以下公式计算：Q3 NQ1jm(3-4)式中：Q1jm外门的基本耗热量，W；Q3冷风侵入耗热量，W；N考虑冷风侵入的外门附加率。表表 3-43-4外门附加率外门附加率 N N 值注：值注：n n 为建筑物的楼层数为建筑物的楼层数外门布置状况外门布置状况一道门一道门两道门有门斗两道门有门斗三道门三道门供暖建筑和生产厂房的主要出口供暖建筑和生产厂房的主要出口附加率附加率65n%65n%80n%80n%60n%60n%500%500%以一楼走廊为例：设计建筑物 5 层，一楼走廊一侧有一道外门，故冷风侵入的外门附加率N=565%=3.25 一侧走廊外门基本耗热量为 6779.29W计算见附录 1所以
27、Q3=3.256779.29=22032.7W（五）计算热指标：1、房间的负荷面积热指标计算公式：11X式中：Q3-5FX面积热指标；F建筑物面积；2、物总的供暖热负荷及采暖热指标根据本建筑物的特点知: 建筑面积 F=6878.7m2所以供暖面积热指标，按式3-5 ：X=326.2x1000/6878.7=47.4W/其它房间的热负荷计算结果见附录表中。表表 3-53-5民用建筑的面积热指标民用建筑的面积热指标建筑类型建筑类型住住宅宅别墅别墅1 12 2 层建层建筑筑办办公公医医院院试验楼试验楼旅旅馆馆影剧院影剧院qAnW /W / 5050 7070100100 1251255858 818
28、16565 95956868 98986060 85859090 120120建筑类型建筑类型图书馆图书馆幼儿园、托儿所幼儿园、托儿所学学校校商商店店礼礼堂堂食食堂堂体育馆体育馆qAnW /W / 6565 90907575 1201206060 80806565 100100100100 1601608585 1401408080 150150按照标准规定办公楼的热负荷指标为 6085W/m2 .而机房由于电脑本省还需要散热，故提供的问题的温度就更小，本设计所计算的负荷、热指标与标准规定存在偏差，分析其存在偏差的原因首先是建筑本身存在的不一致性，其次由于所选用的保温材料及材料厚度不同所致；同
29、时由于计算存在误差而导致。四、采暖系统的选择与确定四、采暖系统的选择与确定（一）本次设计采用散热器采暖，系统以 95/70的热水为热媒热水热媒具有以下优点：1、热能利用效率高；122、可以改变供水温度来进行供热调节，既能减少热网热损失，又能较好地满足卫生要求；3、蓄热能力高；4、可以远距离输送，供热半径大。（二）系统形式的选择与确定可供选择的系统形式按系统循环动力的不同，可分为重力循环系统和机械循环系统。1、重力循环：靠水的密度差进行循环的系统，称重力循环系统。表表 4-14-1供暖系统型式表供暖系统型式表形式名形式名序号序号称称升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、升温慢、作用压力小、管径大
30、、系统简单、单管上单管上作用半径不超过作用半径不超过 50m50m 的多的多1 1供下回供下回层建筑层建筑式式可缩小锅炉中心与散热器中心距离可缩小锅炉中心与散热器中心距离升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、双管上双管上作用半径不超过作用半径不超过 50m50m 的三的三2 2供下回供下回层层10m10m以下建筑以下建筑式式室温可调节室温可调节一般锅炉与散热器在同一平面，一般锅炉与散热器在同一平面，故散热器安故散热器安3 3单户式单户式单户单层建筑单户单层建筑装至少提高到装至少提高到 300400mm300400mm 高度高度尽量缩小配管长度减少阻力尽量缩
31、小配管长度减少阻力易产生垂直失调易产生垂直失调不消耗电能不消耗电能水力稳定性好水力稳定性好不消耗电能不消耗电能适用范围适用范围特点特点2、机械循环：靠机械水泵力进行循环的系统，称机械循环系统。机械循环热水供暖系统常用的几种型式：表表 4-24-2供暖系统型式表供暖系统型式表序号序号型式名称型式名称适用范围适用范围室温有调节要求的室温有调节要求的1 1双管上供下回式双管上供下回式四层四层以下建筑以下建筑特点特点1 1、常用的双管系统做法、常用的双管系统做法2 2、排气方便、排气方便3 3、室温可调节、室温可调节134 4、易产生垂直失调、易产生垂直失调1 1、缓和了上供下回式系统的垂直失、缓和了
32、上供下回式系统的垂直失室温有调节要求且室温有调节要求且2 2双管下供下回式双管下供下回式顶层不能敷设干管顶层不能敷设干管时的四层以下建筑时的四层以下建筑调象调象2 2、安装供回水干管需设置地沟、安装供回水干管需设置地沟3 3、室内无供水干管，顶层房间美观、室内无供水干管，顶层房间美观4 4、排气不便、排气不便顶层供水干管无法顶层供水干管无法3 3双管中供式双管中供式敷设或边施工边使敷设或边施工边使用的建筑用的建筑1 1、可解决一般供水干管挡窗问题、可解决一般供水干管挡窗问题2 2、解决垂直失调比上供下回有利、解决垂直失调比上供下回有利3 3、对楼层扩建有利，排气不利、对楼层扩建有利，排气不利1
33、 1、解决垂直失调有利、解决垂直失调有利热媒为高温水，热媒为高温水， 室温室温4 4双管下供上回式双管下供上回式有调节要求的四层有调节要求的四层以下建筑以下建筑2 2、排气方便，能适应高温水热媒，、排气方便，能适应高温水热媒，可降低散热器外表温度可降低散热器外表温度3 3、降低散热器传热系数，浪费散热、降低散热器传热系数，浪费散热器器1 1、常用的一般单管系统做法、常用的一般单管系统做法5 5垂直单管顺流式垂直单管顺流式一般多层建筑一般多层建筑2 2、水力稳定性好，排气方便，安装、水力稳定性好，排气方便，安装构造简单构造简单顶层无法敷设供水顶层无法敷设供水6 6垂直单管双线式垂直单管双线式干管
34、的多层建筑干管的多层建筑2 2、排气阀的安装必须正确、排气阀的安装必须正确垂直单管下供上垂直单管下供上7 7回式回式垂直单管上供中垂直单管上供中8 8回式回式垂直单管三通阀垂直单管三通阀9 9跨越式跨越式热媒为高温水的多热媒为高温水的多层建筑层建筑不易设置地沟的多不易设置地沟的多层建筑层建筑多层建筑和高层建多层建筑和高层建筑筑1 1、降低散热器的外表温度、降低散热器的外表温度2 2、降低散热器传热量、浪费散热器、降低散热器传热量、浪费散热器1 1、节约地沟造价，系统泄水不方便、节约地沟造价，系统泄水不方便2 2、影响室内底层房屋美观，排气不、影响室内底层房屋美观，排气不便便1 1、可解决建筑层
35、数过多垂直失调的、可解决建筑层数过多垂直失调的问题问题1 1、防止垂直失调现象产生、防止垂直失调现象产生1010单双管式单双管式八层建筑以上八层建筑以上2 2、可解决散热器立管管径过大的问、可解决散热器立管管径过大的问题题1 1、当热媒为高温水时可降低散热器、当热媒为高温水时可降低散热器外表温度外表温度143 3、克服单管系统不能调节的问题、克服单管系统不能调节的问题单层建筑或不能敷单层建筑或不能敷1111水平单管串联式水平单管串联式设立管的多层建筑设立管的多层建筑2 2、散热器接口处易漏水，排气不便、散热器接口处易漏水，排气不便单层建筑串联散热单层建筑串联散热12121313水平单管跨越式水
36、平单管跨越式分层式分层式器组数过多时器组数过多时高温水热源高温水热源1 1、入口设换热装置造价高、入口设换热装置造价高1 1、入口设换热装置造价高、入口设换热装置造价高1 1、管理较复杂、管理较复杂1414双水箱分层式双水箱分层式低温水热源低温水热源2 2、采用开式水箱，空气进入系统，、采用开式水箱，空气进入系统，易腐蚀管道易腐蚀管道注：注：1. 1.无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便压力平衡。无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便压力平衡。2. 2.水平供水干管敷设坡度不应小于水平供水干管敷设坡度不应小于 0.0030.003。坡度应与水流方向相反，以利排气。坡度应与水流方向
37、相反，以利排气。1 1、常用的水平串联系统，经济、美、常用的水平串联系统，经济、美观、安装简便观、安装简便3、系统确定：本设计采用机械循环上供下回垂直单管顺流异程式系统综上各种系统形式的特点，结合本工程实际情况本工程为西宁市某中学实验楼，建筑高度 21.4m，共 5 层，采用外网集中供热，入口处压力 100kp ，并考虑到本工程的实际规模和施工的方便性，根据经济节约并满足设计要求的原则，本设计采用机械循环上供下回垂直单管顺流异程式系统，该系统水力稳定性好，排气方便，安装构造简单，对本建筑的采暖、经济、安装等综合要求相比照较适合。以下做本对系统的说明：1.采用机械循环垂直单管系统，上供下回，异程
38、式系统，这样可以使作用压头到达可能的最大值，而散热器面积和管道的安装工作量都最小。2.把总供水立管布置在建筑建筑中间， 供水在此分出了两支， 使环路竟可能小，保证了不平衡率保持在一个较低水平，立管数量按照最少原则布置，这样也利于系统平衡，尽量使每一路环路承担的符合相近。3.每根立管每层可以各大多数带两个散热器，这样对管道较经济，而且有利于提高水力稳定性。4.在系统地最高处，在主立管的顶端，接了一个膨胀水箱，安放在闷顶或专用水箱内。它的作用在于储存或补充系统里的水热胀冷缩的水量。此外，当系统冲水时，以及当冷水被逐渐加热时，系统里的空气和从水中析出的溶解空气可以通过膨胀水箱排掉。为此，供水水平干管
39、在安装时要保持0.003 的坡度。系统的最高15点设立集气罐。5.供水水平干管安装在楼面下，这防止了管道暴露在屋面，直接日晒雨淋，使用时间长，管道保温层外的保护层和防水层不易破损，不会造成因保温层吸水而使管道的热损失增加，故在使用中要保温措施不必经常维修。6 回水水平干管也应有 0.003 的坡度，它的坡向应该保证系统的水能通过回水管完全排空。本设计将回水干管放在了底层室内地沟里。7.在每个分环的供水及回水总管上各安装一个阀门，便于分环调节和检修。在每根立管的上下端，各安装一个阀门。8.回水干管沿地沟敷设，水平高度为-0.63m。五、散热器的选择及计算五、散热器的选择及计算（一）散热器的选用1
40、散热器的选用原则1、 按产品标准中的规定选用散热器的工作压力，会更准确和适应散热器行业发展的需要。2 、散热器的散热性、清扫和装饰要求3 、采用钢制散热器时，必须注意防腐，结垢的问题。4、 热工性能方面的要求是散热器的传热系数越高， 说明散热器散热性能越好。5、 经济方面的要求， 散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少成本越低，其经济性越好。6、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。7、卫生和美观方面的要求散热器外表光滑，不积灰易于清洗，散热器装设应影响房间美观。8、使用寿命要求散热器应不易于被腐蚀和破坏，
41、使用年限长。162对散热器的选用及使用的注意事项1、具有腐蚀性气体的工业建筑或相对湿度较大的房问，应采用耐腐蚀的散热器。2、采用钢制散热器时，必须注意防腐问题。应采用闭式系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖季节采暖系统应充水保养。3、铝制散热器的腐蚀问题日益突出，造成的腐蚀主要是碱腐蚀，采用铝制散热器时应选用内防腐性铝制散热器，并满足产品对水质的要求。4、安装热量表和恒温阀的热水采暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的铸铁等散热器。5、热水采暖系统选用散热器时，钢制散热器与铝制散热器不应在同一热水采暖系统中使用。8、购买前一定要了解自己所居住地区的水质情况、供暖系统的供暖方式如分户供热还是小区供
42、热 ，供暖系统是开式系统还是闭式系统。购买时一定要弄清产品的使用条件，如一些企业在产品说明书上明确标注，产品适用于闭式系统、循环水质需为中性、非采暖期时散热器要满水保养等使用条件。9、购买一家企业的产品时，一般同时购买其配件，以防止其它厂家的配件与散热器不匹配而造成安装或使用中的意外，或出现意外时，责任无法界定。10、安装时要请生产厂指定的人员进行安装、维护。3散热器常见故障的排除（1）散热器主体局部不热：主要集中在下进下出的安装方式上，原因为散热器内部有气体不能排出。解决方式为将排气阀开启，将散热器内部气体排出。或检查系统是否压差过小或流量过低。（2）散热器整体不热：下进下出的安装方式，检查
43、散热器安装时是否将导流阀上下位置安装颠倒；上进下出的安装方式，检查散热器安装时是否未将流阀开启。或者是系统否存在问题。17（3）散热器有水声：主要集中在上进下出的安装方式上，原因为散热器内部有气体不能排出。解决方式为将散热器供水阀门关闭，将排气阀开启，将散热器内部气体排出，关闭排气阀，将供水阀门开启即可。如不能排除应检查系统是否流量过低或系统循环水含气量过大。（4）散热器震动：检查散热器挂件是否松动，如挂件未松动应检查系统上是否存在震源导致散热器4钢制散热器与铸铁散热器的比较（1）铸铁散热器主要特点：铸铁散热器是目前应用最广泛的散热器，它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，但其金属耗量大，承
44、压能力低，（2）钢质散热器的主要特点：1、金属耗量少。钢制散热器多由薄钢板压制焊接而成，散出同样热量时，金属耗量少而且重量轻。2、承压能力高。3、外形美观整洁，规格尺寸多，少占有效空间和使用面积，便于布置。4、除钢制柱型散热器外，其他钢制散热器的水容量少，持续散热能力低，热稳定性差，供水温度偏低而又间歇采暖时，散热效果会明显降低。5、钢制散热器易腐蚀，使用寿命短。因钢制散热器易腐蚀，对水质要求高，使用寿命短，钢制板式散热器在我国已基本上不采用。5散热器的选取本次设计 14 层选用 四柱 760 SC(WS)TZ465 型散热器5 层选用钢制高频焊翅片管散热器 GRD/280-20 型。四柱 7
45、60 为柱型散热器，柱型散热器是单片的柱状连通体，每片各有几个中空的立柱相互连通，可根据散热面积的需要，把各个单片组对成一组。18四柱 760 型散热器的宽度是 143mm，两边为柱状中间有波浪形的纵向肋片。四柱散热器的规格以高度表示，如四柱 740 型，其高度为 740mm。四拄散热器有带足片和不带足片两种片形，可将带足片作为端片，不带足片作为中间片，组对成一组，可以直接落地安装。本次设计直接落地安装，距离窗台为 140mm该散热器传热系数高，散出同样热量时金属耗量少易消除积灰，外形也比较美观。每片散热面积少，易组成所需散热面积。钢制高频焊翅片管散热器是近年类使用频率比较高的新型散热器，体积
46、小，散热量大。本设计五层采用落地窗，窗间距离 1.3m，GRD/280-20 型钢制高频焊翅片管散热器长 0.4m，款 0.12m，每片散热面积 4.51w，符合选用要求。采用 GRD/280-20 型钢制高频焊翅片管散热器表表 5-15-1四柱四柱 760760 型散热器数据表型散热器数据表项目项目规规高高格格度度宽宽长长同侧进同侧进重重 量量 kg/kg/片片水水 容容 量量散散 热热 面面传热系传热系散热量散热量工工 作作 压压力力 热水热水计算式计算式普普压压高高压压度度度度出口中出口中心距心距L/L/片片 积积/ /数数W/W/片片 T=64.5T=64.5 时时四柱四柱760760
47、足足76076014143 360606006006.46.410.510.50.2350.2358.798.79133.3133.3Q 0.5538T1.3160.50.50.80.8表表 5-25-2GRD/280-GRD/280-20-20 型钢制高频焊翅片管散热器数据表型钢制高频焊翅片管散热器数据表规格规格mmmm 同侧进出口中同侧进出口中型号型号长长 x x 高高 x x 宽宽GRD/280-GRD/280-20-20400400120120心距心距mmmm280280翅翅 片片 管管 数数量根量根4 4翅翅片片管管规规格格散散热热面面积积散散热热量量口径口径 mmmm / /片片T
48、=64.5T=64.5 W/W/片片20204.514.511549154919（二）散热器的计算1散热器的计算方法（1）散热器内热媒平均温度 t 确实定1、本课程设计在计算时，不考虑管道散热引起的温降。2、对于双管热水供暖系统，为系统计算供、回水温度之和的一半，而且对所有散热器都相同。3、对于单管热水供暖系统，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、出口水温必须按公式逐一分别计算。4、本设计采用等温降法计算管路，系统中各立管的供、回水温度都取相同的数值。布置完散热器和立管后即可进行详细计算。5、 、用不等温降法计算管路时，各立管供水温度相同，回水温度不同只有在管道水力
49、计算完毕得出每根立管的温降之后，才能根据各立管的温降去计算散热温度相同，回水温度不同只器面积和片数。6、散热器的传热系数是否正确，直接影响散热器的数量，要注意它的准确性。7、散热面积的计算应该在布置完散热器和立管后进行。8、设计中，为简化计算，散热器的热负荷中不扣除管道的散热量。（2）散热器片数计算方法散热器片数的计算可按以下步骤进行：1、利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积;2、根据每片散热器的面积得出所需散热器总片数；3、确定房间内散热器的组数 m；4、将总片数 n 分成 m 组，得出每组片数 n，假设均分则 n=nm(片组)；5、对每组片数 n进行片数修正，乘以1，即得到修正后
50、的每组散热器片数，(1)对柱型及长翼型散热器，散热面积的减少不得超过 0.1 ；(2)对圆翼型散热器散热面积的减少不得超过计算面积的 10。（3）散热器的计算公式散热器散热片数 n片计算n (QJQS)12345-120式中 ：QJ房间的供暖热负荷，w；QS散热器的单位每片或每米长散热量，w/片或 w/m1柱型散热器的组装片数修正系数及扁管型，板型散热器长度修正系数，见表 5-1；2散热器支管连接方式修正系数见供热工程表5.5-2；由于系统采用的为同侧进出式，故2=1.0见 供热工程 表 5.5-3； 本设计取 1.02，3散热器安装形式修正系数，明装但散热器上部有窗台板覆盖，散热器据窗台 1
51、40mm；4进入散热器流量修正系数，见供热工程表 5.5-4表表 5-35-3散热器片数修正值散热器片数修正值每组片数每组片数620201.101.101计算散热器面积时，先取1=1.00，但算出 F 后，求出总片数，然后再根据片数修正系统的范围乘以1对应的值，其范围如供热工程表 5.5-1：另外，还规定了每组散热器片数的最大值，对此系统的四柱 760 型散热器每组片数不超过 25 片。在热水供暖系统中，tpj散热器进出口水温的算术平均值：tpj(tsgtsh)2957082.525-2式中：tsg散热器进水温度，；tsh散热器出水温度，。（4）散热器的计算计算：本设计采用等温降法计算1、计算
52、各层散热器进、出口水温ti：ti tgQ(tt)5-3QiighN代入公式，得：21t5 95143490.96(9570)85.1362215.48（ 143490.9648076.33） (9570)t49581.78362215.48（ 143490.9648076.3348076.33） (9570)t3 95 79.46362215.48t（ 143490.9648076.333） (9570)295362215.48 75.142.计算各层散热器内热媒平均温度tptsgtshpt25-4代入公式，得：五层：tpj9585.12 90.05；四层：t85.181.78pj2 83.4
53、4；三层：t81.7879.46pj2 80.62二层：t79.46 75.14pj2 77.3一层：t75.14 70pj2 72.573.计算各层散热器计算温差t tpjtn五层：t=90.05-18=72.05；四层：t=83.44-18=65.44；三层：t=80.62-18=62.62；二层：t=77.3-18=59.3；22一层：t=72.57-18=54.57。4.计算各层散热器的传热系数 K 值，查空调及供热工程设计手册知，四柱 760 型散热器：K=2.503t0.2985-5式中：t散热器热媒与室内空气的平均温差， t tpjtn ；五层：K=2.50372.050.298
54、= 8.95W/(m2.)；四层：K=2.50365.440.298=8.70W/(m2.)；三层：K=2.50362.620.298=8.59W/(m2.)；二层：K=2.50359.30.298= 8.45W/(m2.)；一层：K=2.50354.570.298= 8.24W/(m2.)。计算各房间散热器的面积：采用同侧上进下出，2 取 1.0，按照安装形式，3 取 1.02 ，1 根据散热器片数取，如表 5-1：F 123QK(tpjtn)25-6根据公式5-1m6.计算各层散热器片数 n,查手册知四柱 760 型散热器 a=0.235m/片 根据公式其中 n散热器片数A散热器计算面积a
55、 一片散热器的散热面积（5）散热器计算举例以 101 房间散热器计算为例：热负荷 Q=7083.2w进水口温度为 75.14，出水口温度为 70，室内温度 t=18由进出水温度计算得热媒平均温度tpj=72.57t ti t075.1470tR18 54.57222n Aa5-723根据散热器选用为四柱 760，根据公式5-5 ，计算散热器传热系数为：k 2.503t0.298 2.50354.570.298=8.24w/kg修正系数选取：2散热器支管连接方式修正系数见供热工程表5.5-2；由于系统采用的为同侧进出式，故2=1.0；见 供热工程 表 5.5-3； 本设计取 1.02；3散热器安
56、装形式修正系数，1散热器片数修正，暂时选取1=1.0，其后进行修正；散热器面积计算：根据公式5-6F 123Q7083.21.01.021.017.67K(tpjtn)8.24 （75.1470）散热器片数计算：根据公式5-7查手册知四柱 760 型散热器 a=0.235m/片n A17.67 75.19片a0.2352按照标准要求，本类型散热器每组一般要求不超过 25 片，该处分三组布置，每组约为25 片。根据表5-1，1取 1.1，修正后取散热器片数为n=75 片，故 101 房间布置三组 25 片的散热器（三）散热器的布置布置散热器应注意以下规定：l、散热器宜安装在外墙窗台下，这样能迅速
57、加热室外渗入的冷空气，阻挡沿外墙下降的冷气流，改善外窗对人体冷辐射的影响，使室温均匀。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
58、 50 毫米，底部距地面不小于60mm，通常为 150mm 毫米，背部与墙面净距不小于 25mm。244、在垂直单管或双管供暖系统中，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。六、管道布置六、管道布置（一）管材选用：本系统管材采用镀锌钢管；（二）管道布置：根据供热管道安装
59、标准第 3.3.12 条 垂直单、双管采暖系统，同一房间的两组散热器可串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，亦可同邻室串联连接。本设计大的实验室或教室多带有准备室等辅助间，由于实验楼需要的供热面积比较大，为减少水力失调等现象的发生，多数辅助间散热器的散热由实验室或教室的立管供给。本设计经总供水立管分两侧进行供水，根据散热器计算，本设计共布置22 根立管：总供水立管：1 根普通立管：21 根其中北向到东向立管 11 根，西向到南向立管 10 根供水干管：由于本设计楼高 21.0m，5 层窗户上端高度顶高 19.5m，为美观及保温期间，根据设计标准等要求，本设计干管采用高度
60、为 20.1m。回水干管：本设计回水干管采用地沟敷设的方式，根据建筑设计、地沟敷设设计方法及管径的选取，本设计回水管线布置高度相对一层0.00m 的标高为-0.63m。25七、系统水力计算七、系统水力计算（一）绘制系统图根据散热器片数进行立管布置，确定总的立管数，进行完成草图绘制，继而进行管段编号，根据草图进行系统图绘制，并进行水力计算。本设计系统图说明：由于本设计所涉及建筑是回字型，四面教室而中间位空，布置系统图比较杂乱，容易混淆，故在绘制系统图时将总的系统图由总供水立管为界，一份为二进行绘制，由此得到两张系统图，即：主要经过北面而连接东面实验楼的系统，为一号系统图，轴侧-45角主要经过西面
61、而连接南面实验楼的系统，为二号系统图，轴侧-135角（二）水力计算方法1本设计选用方法本设计选用实用供热空调设计手册第四章【例2】关于异程垂直单管机械循环供热系统管径选取和压力损失计算的计算方法，采用不等温降法进行计算。2计算原理本设计采用等温降法计算散热器片数，根据散热器布置确定立管，再根据不等温降法选定管径，根据平衡要求的压力损失计算立管的流量，根据流量计算立管的实际温降，压力损失。3计算方法：1、求最不利环路的pm 值；262、假设最远立管的温降，一般按设计温度降增加 25；3、根据假设温降，在推荐流速范围内，并参照已求得的pm 值，查表求得最远立管的计算流量 Gi 和压力损失；4、根据
62、立管环路间的压力平衡原理，以此由远至近计算出其他立管的计算流量、温降、压力损失；5、已求得各立管计算流量之和Gj 与要求温降t 所求得的实际流量Gj 不一致，需进行调整对各立管乘以调整系数，最后得出立管实际流量，温降和压力损失。4涉及公式流量 G 的值可用以下公式计算得出：G 0.86Q(tgth)7-1式中： Q管段的热负荷，W；t g系统的设计供水温度，；th系统的设计回水温度，。G温降调节系数：a Gjt流量调节系数：b GGtjG（）温降调节系数：c Gt2j式中：Gt0.86Qtkg/h分支环路 Pnm=压力调节系数 xP275水力计算举例1、本系统计算Pm=26.15Pa，按经济比
63、压降选择管径2、假设立管 V 水温降t=25，则立管流量 Gv=0.86x23696.5/25=815.2kg/h参照比压降Pm，选定立,管管径为 32mm，查表 4.318 得整根立管总阻力系数Szh=90，支管 25mm，根据 Gj=815.2kg/h，d=25mm，查表 4.3.4，当 Szh=1 时，P=27.9，V=0.42，则立管的压力损失为P=27.9x90=2511Pa。3、 管段 21 和 21： G21=G21=G(立管 21)=815.2kg/h， 选管径 32mm， 查表*l/d=0.9x10.4=9.36，两个直流三通的局部阻力系数为=1x2=2故，zh=9.36+2
64、=11.36， 按照 Gj， d 查表 4.34， 当zh=1 时， P=27.9， 故管段 21,21总压力损失为：27.9x9.36=261.1444、立管 20 与环路 21立管 2121并联，故此资用压力损失为： P=P+P21+P21=2511+261.144=2772.144G(立管 20)=662.46，选管径 32，而 zh=90，根据zh=1 时，P=2772.144/90=30.8Pa，d=32mm，查表 4.34 得Gj=878kg/h， tj=0.86x19257.6/878=18.95、按照上述方法，由远及近，对其他立管和水平的供回水管进行计算。总总 结结本次设计自己尝试用过天正暖通， 鸿业暖通进行绘图， 用 excel 进行相关计算，用 word 进行排版，甚至会用 photoshop 进行个别图片的处理，最后是综合此类软件的交叉应用，互补长短，受益无穷四字不为过。28
