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1、地暖系统毕业设计目录摘要41前言42工程概况53设计依据54设计条件55建筑结构的传热系数66最小热阻的校核67采暖设计热负荷87.1 围护结构传热耗热量的计算77.2 冷风渗透耗热量的计算87.3 冷风侵入耗热量的计算97.4 地面散热量的计算98供暖设计方案108.1热源的引入101.1 2低温热水系统的加热管设计118.3 分水器、集水器设计128.4 壁挂炉的安装位置选择129散热器的选型129.1 散热器的选型原则139.2 散热器的选型计算1310供暖系统的水力计算1410.1供暖管路的水力计算步骤1410.2供暖管路的水力计算内容1411地暖系统的调节控制1912结论16总结与体
2、会16谢辞17参考文献207摘要本设计是针对某市某山庄里的一幢三层别墅进行的供暧系统设计。其中房屋建筑面积222m）供暖面积160m2,其中卫生间为散热器供暖,其余房间为低温热水地面辐射供暖。设计参数：冬季供暖室内温度20,但卫生间22C。总热负荷12KWo设计中的地暖管采用020mm爱康聚丁烯管（PB）,管间距150mm。室内温度控制器选用柯弗耐品牌，散热器选用意莎普金泰格的V1.516和V1.510两种型号的散热器。关键词：供暖系统；低温热水地面辐射；低温散热器AbstractThisprojectisthedesignoftheheatingsystemforab1.ockofvi1.1
3、.adomwithtota1.areaof222m2andheatingareaof160m2inYu1.ongMountainVi1.1.a.Theradiatorheatingisdesignedfor1.avatoryandthe1.owtemperaturehotwaterf1.oorradiantheatingisfortherest.Theindoordesigningparametersis20except1.avatorywith22andthetota1.heating1.oadis12KWinwinter.Outerdiameteroftwentymi1.1.imetero
4、fAiKangbrandwiththetubepitchofonehundredandfiftymi1.1.imeterisse1.ected.Insta1.1.theroom-temperatureset-upcontro1.1.erofokonoffbrandineachroom.TypeofV1.510andV1.516radiatorofIrsapbrandarese1.ected.Keywords:heatingsystem;1.owtemperaturehotwaterf1.oorradiant;1.owtemperatureradiator1前言地面辐射采暖（简称地暖）是一种利用
5、建筑物内部地面进行采暖的系统。它以整个地面作为散热面，均匀地向室内辐射热量，相对于其他采暖方式（空调、暖气片、壁炉等）具有热感舒适、热量均衡稳定、节能、免维修等特点，是一种极为理想的供暖方式。广泛应用于别墅、住宅、宾馆大堂、游泳池馆等场所，尤其别墅和住宅使用更为普遍。目前在我国随着塑料高科技工业的飞速发展以及人们对供暖舒适性要求的不断提高，使低温热水地板辐射采暖技术在我国推广使用0并且地暖比空调节能,打个比方：空调是用电制热，地暖是用燃气，1度电产生860大卡热量，1方气产生9200大卡热量，也就是10度电所产生的热量和1方气产生的热量相当，通过准确计算，同样的制热量，地暖系统比空调系统的运行
6、费用节约35%。这就为资源紧缺的中国省下了很大一笔能源财富。2工程概况该幢三层别墅位于某市山庄，总建筑面积为222广，建筑高度IOm,一共有三层。本次设计主要完成了别墅的低温热水地面辐射供暖系统和卫浴散热器的设计。3设计依据1、用户提供的平面布置图、经现场测量的图纸标记和客户要求。2、采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）3、地面辐射供暖技术规程（JGJI42-2004）4、建筑地面工程施工及验收规范（GB50209）4设计条件1、采暖室外计算参数（某）供暖室外计算（干球）温度2冬季室外相对湿度80%冬季室外风速0.9ms冬季最低日平均温度7.2、采暖室内计算参数地暖的供回水温
7、度：56C/48C散热器的供回水温度：56C/48C室内温度：卫生间22C,餐厅、卧室、阳光书房、起居室、衣帽间、楼梯间、女儿房20C。3、建筑土建资料墙体：平面建筑见平面图，外墙是内表面抹20mm厚的石灰砂浆的24砖墙K=2.08,内墙为12墙，外墙外表面贴砖厚8mm,内墙双面抹20mm厚的石灰砂浆。201卧室和301阳光书房分别有一面玻璃幕墙，K=1.57o:外门是双扇双层实体木制外门K=2.33,厚3cm,餐厅、主卧分别都有两扇双层推拉玻璃门K=2.91而阳光书房有一扇单层推拉玻璃门K=6.4,其余都是单层木门K=3.5,门的高度都为1.9米，宽度见具体的建筑平面图。顶棚：保温屋面，防水
8、层加小豆石，水泥砂浆找平层，保温层，隔气层，承重层，内粉刷，保温材料为沥青膨胀珍珠岩，传热系数K=0.93w2.,热惰性指标D=1.53。窗子：单层彩色铝合金，钢化玻璃K=6.4,大窗子的高度为2.2米，窗台离地面高度为20cm,中窗子的高度为1.7米，窗台离地面高度为70cm,厕所里的窗子高度为1米，窗台离地面的高度为1.8米，宽度见平面图。5建筑结构的传热系数建筑体砖墙的导热系数为1.=0.8C,外墙外表面贴砖的导热系数为=0.93u/?-,墙体内表面抹石灰砂浆的导热系数/1.=0.87wC,顶棚的导热系数为1.=O.93vmC,热惰性指标。=1.53。表5T内表面换热系数和换热阻值围护结
9、构内表面特征anW(m2-V)kca1.(m2h-V)RnW(m2V)kca1.(m2)墙、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚，当hsO.3时8.7(7.5)0.115(0.133)有肋状突出物的顶棚，当hs2105018000.93+0.93V86400=3.13+0.24+0.01=3.38根据热惰性指标D值(表6-1)知该外墙属于山型。围护结构的冬季室外计算温度几小1.=03+0.7fEn=03X2+0.7X(-1.1)=-0.17确定围护结构的最小传热热阻：mV/w（6-2）式中：Rmin一一围护结构的最小传热阻（t/W）；tn冬季室内计算温度（C）O一一冬季围护结构室外计算温度（C）
10、。一一围护结构温差修正系数，按表6-2采用Aty冬季室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差（C）,按表6-3采用，此处取6。CRn-围护结构内表面换热阻时/W）,按表5-1采用7采暖设计热负荷地暖系统的功能就在于弥补建筑物热量损失，维持房间温度，提供舒适、温暖的环境。要使地暖系统实现这一功能，就必须准确了解建筑物的热量损失。建筑物热量损失即建筑耗热量是指建筑物围护结构的传热量和空气渗透热损失。查文献可知建筑物耗热量按式7-1计算：Q=Qi+Q2-Q3（7-1）式中：Q-建筑物单位面积耗热量。WQ/-单位建筑面积通过围护结构的耗热量。WQ2-单位建筑面积的空气渗透热量。Wm2Q3-单位建筑面
11、积的建筑物内部得热量。（包括炊事，照明，家电和人体散热等）但人体散热量、炊事和照明热量（统称为自由热），一般散发量不大，且不稳定，通常可不计。7.1 围护结构传热耗热量的计算通过围护结构的温差传热量用下式计算：(7-2)Q；=KFQDaW式中Q通过供暖房间某一面维护物的温差传热量(基本传热量)W；K该面围护物的传热系数，W(m2)；F该面围护物的散热面积，m2；tn室内空气计算温度，；t,w室外供暖计算温度，;。一一温差修正系数。当围护物是贴土的非保温地面(组成地面的各层材料导热系数都大于1.16W(m0C)时，需要对地面划分地带，划分时要与建筑的维护结构平行相距2m,划分三个地带后余下的部分
12、均按第四地带计算，其中第一地带靠近墙角的地面积需要计算两次。7.2 冷风渗透耗热量的计算对多层建筑，可通过计算不同朝向的门、窗缝隙长度以及从每米长缝隙渗入的冷空气量，确定其冷风渗透耗热量。这种方法称为缝隙法。对不同类型的门、窗，在不同风速下每米长缝隙渗入的空气量1.,可采用表7-2的实验数据。在计算不同朝向的冷风渗透空气量时.，引进一个渗透空气量的朝向修正系数no即公式7-3：V=1.1.n(7-3)式中1.每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季室外平均风速，采用表7-2中的数据，m3mhI门、窗缝隙的计算长度，m；一一渗透空气量的朝向修正系数。表7-2每米门、窗缝隙渗入的空气量&nimh
13、w门窗类型冬季室外平均风速(ms)123456单层木窗1.02.03.14.35.56.7双层木窗0.71.42.23.03.94.7单层钢窗0.61.52.63.95.26.7双层钢窗0.41.11.82.73.64.7推拉铝窗0.20.51.01.62.32.9平开铝窗0.00.10.30.40.60.8注：1.每米外门缝隙渗入的空气量，为表中同类型外窗的两倍。2.当有密封条时，表中的数据可以乘以0.5-0.6的系数。7. 3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。把这部分空气加热到室内空气的温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量，同样可以用
14、式7-5计算：Q；=O.278/c*T：）W（7-5）式中V流入的冷空气量；Pw供暖室外计算温度下的空气密度，kgi3CP冷空气的定压比热，C=IKJ/Kg0.287一一单位换算系数，1.KJh=0.287W表7-3外门附加率N值外门布置状况附加率一道门65n%两道门（有门斗）80n%三道门（有两个门斗）60n%公共建筑和生产厂房的主要出入口500n%注：n-建筑物的楼层数。由于流入的冷空气两V不易确定，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表7-3中的百分数的简便方法来确定，亦即7-6（1：Qt=NQjW（7-6）式中外门的基本耗热量,w；N考虑冷风侵入的外门附加率,按表7-3
15、采用。一楼的客厅的外门冷风侵入耗热量的计算：可按开启时间不长的一道门考虑。外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘65n%(见表7-3)o03=NQ.j.m=0.65X1X1.2X1.9X2.33X(20-2)X1.=69.06W7.4地面散热量的计算由于餐厅区域、二楼衣帽间、女儿房、阳光书房以及三楼衣帽间是局部辐射供暖，所以它们的热负荷是整个房间全面辐射供暖所算得的热负荷乘以该区域面积与所在房间面积的比值和表3-10中所规定的附加系数确定。表7-5局部辐射供暖系统热负荷的附加系数供暖区面积与房间总面积比值0.550.400.25附加系数1.301.351.50经测量，餐厅区域的实际供暖面积为14
16、.6m2,gp：14.6m2/19.8m2=0.74,所以餐厅区域的实际热负荷为：7640.741.30=735W,即：单位地面面积所需的散热量为50W/m2o二楼衣帽间的实际供暖面积为2.1能即：2.Im2/5.5m2=0.38,所以二楼衣帽间的实际热负荷为：3450.381.35=177W,即：单位地面面积所需的散热量为84W/m2o女儿房的实际供暖面积为232,BP：23m2/26m2=0.880.75,则按全面耗热量计算。即：单位地面面积所需的散热量为79W阳光书房的实际供暖面积为15.3m2,即：15.3m2/16.6m2=0.920.75,则按全面耗热量计算。即：单位地面面积所需的
17、散热量为64W三楼衣帽间的实际供暖面积为3.5即：3.5m2/5.8m2=0.6,所以三楼衣帽间的实际热负荷为：5730.61.30=447W,即：单位地面面积所需的散热量为127Wm2o8供暖设计方案8.1热源的引入本次设计为局部供暖即热媒制备、热媒输送和热媒利用都在一起的供暖系统。分户燃气壁挂炉供暖是局部供暖的一种方式，由于采暖需热负荷为12KW,所以在此次低温热水地板辐射采暖系统中选用一台“法罗力多米康柏特”室内型燃气壁挂炉，型号为F18,采暖热输出（80/60C）功率为18KW,详见表8-1。表8-1多米康柏特壁挂炉的技术参数采暖输出最大功率（8060C）额定热输出时效率（80/60C
18、）循环泵最大工作压力/宽/厚mm采暖接口最大电功率18KW90.5%80KP680/460/266DN20125W在这个供暖系统中，卫生间由低温散热器供暖，其他房间由低温热水地板辐射供暖，由于这个供暖系统采用的是低温散热器，所以就不用增加温度预混中心（混水阀），也就减少了初投资。本设计采用的是双管异程式下供下回式系统，此系统中供、回水干管沿地面暗装，各组散热器的进出水管下供下回，双管异程，都连在分/集水器支路上。在房间地面铺设热水管路，管材采用爱康PB管，这种管材耐蠕变性能和力学性能优越，地暖管材中最柔软的，相同的设计压力下设计计算壁厚最薄。在同样的使用条件下，相同的壁厚系列的管材，该品种的使
19、用安全性最高，当然价格也最高。8. 2低温热水系统的加热管设计连接在同一分/集水器上的同一管径的各环路，其加热管的长度宜接近，并不宜超过120mo加热管的布置宜采用回字型或直列型。加热管内水的流速不宜小于0.25m/so地面的固定设备和卫生洁具下，不应布置加热管经查地板采暖与分户热计量技术附表5-1-7在满足热负荷的前提下考虑水力平衡和施工条件可知每个房间的PB加热管间距都是15Omm。再根据公式8-1算出每个环路加热管的长度，并标于地暖布置平面图中。1.=M/S(8-1)式中M加热管铺设面积，m2；S布管间距，m；1.加热管长度，mo每个环路加热管的长度为：(单位为m)H1.-IH1.-2H
20、1.-3H1.-4H1.-5H1.-6H1.-7H1.-89793931041041041021168.3 分水器、集水器设计每个环路加热管的进、出水口，应分别与分水器、集水器相连接。分/集水器内径不应小于总供、回水管内径，且分/集水器最大断面流速不宜大于0.8m/so每个分/集水器分支环路不宜多于8路，它的最高工作温度是85C,最高工作压力为IOMPa,每个分支环路供回水管上均应设置可关断阀门。在分水器的之前的供水连接管道上，顺水流方向应安装阀门、过滤器、阀门及泄水管。在集水器之后的回水连接管上，应安装泄水管并加装平衡阀或其他可关断调节阀。分水器、集水器上均应设置手动或自动排气阀。在此次方案
21、中，设置的是手动排气阀。3个分/集水箱的尺寸均为长80Omnb高55Omnb宽170mm。分/集水器长度用公式8-2计算：Z=2n50(8-2)式中加热管环路的个数，m2；1.分/集水器的长度，)o由于一楼的加热管环路有4路，所以代入上式计算，可得:1.=S50-400mm同理二楼的分/集水器各自的长度为400mm；三楼的分/集水器各自的长度为30OmIno8.4 壁挂炉的安装位置选择8.5 于烟气的扩散和新鲜空气的吸入2、靠近气源，水源，电源3、有合适的排水接口4、有充足的维修空间5、能承受壁挂炉满水重量的垂直墙面6、要考虑便于管道布置和系统的水力平衡7、便于隐藏下部的管道以及空间的美观综合
22、上述条件，这个壁挂炉挂在厨房外的墙壁上。9散热器的选型9.1散热器的选型原则散热器的选型和布置要遵循如下的原则：1.散热器的选型要遵循传热性能好、安全可靠、美观、紧凑、便于清扫、使用寿命不低于供暖系统所选用的PB管的寿命的原则。2 .散热器的布置要确保室内温度分布均匀，要与卫生间的设施相协调。3 .散热器的布置应尽可能缩短户内管系的长度。4 .适用于卫生间的潮湿环境。1.1 2散热器的选型计算散热器计算是根据供暖房间的热负荷，确定卫生间所需的卫浴散热器型号。102卫生间所需的热负荷为450W,由于本次的设计工况为4t=30C(56C/48/22C)不同于标准工况即4t=64.5C(95C/70
23、/18C)其中4t=(95+70)/2-18=64.5,所以散热量用公式9-1计算：Q=Q(t64.5)n(9-1)10供暖系统的水力计算1.2 供暖管路的水力计算步骤等温降计算法的特点是预先规定了每根立管的水温降，系统中供、回水温度的值不改变。本系统的计算步骤是：首先根据公式IOT计算出各管段的流量G=0.86Q/(t,g-th)kg/h(10-1)式中Q管段的热负荷，MVg系统的设计供水温度，C；th系统的设计回水温度，再根据要求：加热管内水的流速不应小于0.25ms;每个环路的阻力不宜超过30KP；地暖加热管只允许16和20两种管径，接分/集水器的主管只允许25和32两种管径，查地板采暖
24、与分户热计量技术上的附表5-3-1,选出合理的管径、比摩阻、流速，但附表5-3-1为热媒平均温度为60C的水力计算表，本设计的热媒平均温度为52,可由表IOT查出比摩阻修正系数，并通过公式10-2进行修正。Rt=RXa(10-2)式中Rt热媒在设计温度和设计流量下的比摩阻(Pa/m)；R查表10-1得到的比摩阻(Pa/m);a比摩阻修正系数。表10-1比摩阻修正系数热媒平均温度(C)605040修正系数a11.031.06通过内差法，算出a=1.024根据系统图中的实际情况，按各管段的局部阻力管件名称，并列于表10-3中。根据公式10-3算出各个管段的沿程损失。Py=R1.(10-3)式中aP
25、y计算管段的沿程损失，Pa；R每米管长的沿程损失，Pa/m；1.管段长度，mo根据公式10-4算出各个管段的局部损失。Pi=PV2/2(10-4)式中aPi计算管段的局部损失，Pa；管段中总的局部阻力系数；P热媒的密度，kg/m3；水在52时的密度是987.15kgV热媒在管内的流速，kg/m3o根据公式10-5算出各个管段的压力损失。P=PyPi(10-5)根据公式10-6校核各并联环路间的水力平衡。不平衡率二(ZP1.EZP2)/P1)X1.OO%V规定值(10-6)式中P1第一环路总压力损失，Pa；P2第二环路总压力损失，Pao规定值根据地板采暖与分户热计量技术，热水采暖系统的各并联环路
26、之间的计算压力损失相对差额，不应大于15%。1.3 供暖管路的水力计算内容首先计算各楼层的分/集水器分出去的环路的压力损失，其次校核同层楼的并联环路之间的水力平衡并统计出三个分/集水器各自的总的压力损失，再计算出各个管段的压力损失，然后计算出锅炉分别到三个末端的压力损失，最后校核这三个末端的总的水力平衡。图10-1地暖水管系统图地暖加热管的水力计算以三楼的阳光书房为例：G=0.86qm/(tg-th)kg/h式中q地面面层为木地板时PB管单位地面面积散热量，W/m2；m铺设面积，m2；Vg系统的设计供水温度，；fh系统的设计回水温度，o于是有：G=0.86112.9X15.3/(56-48)=
27、185.7kg/h查地板采暖与分户热计量技术附表5-3-1,选出最佳管径620可得：R=87.4Xa=87.4X1.024=89.5Pa/m；V=0.28m/s由三层地暖布置平面图可知回字路90弯头有37个，直列型180弯头有23个，可得：=370.8+231.5=64,1沿程损失：ZPy=R1.=89.5102=9.IKPa局部损失：ZXPkECPV2/2=64.1X987.150.282/2+1200=3.68KPa压力损失：ZP=zPy+ZiPi=9.1+3.68=12.78KPa由以上的计算可知，在此系统中分/集水器的各支环路之间的压力损失不平衡百分率除散热器环路外，几乎都在允许的不平
28、衡百分率范围内。三个分/集水器之间连接方式是垂直异程式，在这样的系统中要使三个分/集水器之间的不平衡达到允许值几何是不可能的，因此要使环路间不出现失调现象，只能靠主管上、分水器上、散热器上的阀门进行调节，才能使整个系统达到预期的运行效果。11地暖系统的调节控制低温热水地面辐射供暖系统构成：1、热源：壁挂炉；2、总管部分：含分水器到锅炉的总管，保温管、分水器、阀门、过滤器等；3、地下盘管部分：含地暖盘管、铝箔、钢丝网等其他辅材组成；4、散热器部分：含埋地管、排气阀、自动恒温阀、流量平衡阀；5、地暖温控部分：含温控面板、温控阀、执行器三部分组成。采暖控制方式有分区控制和分路控制两种。分区控制：一般
29、家庭生活分为动、静两个区域，动区往往是大开间，即多环路同在一个采暖区，这样的空间宜采用电动二通阀+室温控制器形成区域控制，其中温控器可选用一周/一天编程定时恒温控制，温控器备有控制锅炉的联动输出。当房间温度达到设定的舒适温度时，电动阀自动关闭、也可以使锅炉停止工作。在确保舒适的前提，实现自动化控制与节能运行。分路控制：一般家庭静区通常为各个独立较小空间且有不同温度和时间控制要求，所以各房间应设立独自的温度控制器+热电驱动器形成各房间完全个性化的控制。在满足用户需求的前提下，本设计采用了分区控制方式以便节约成本。12结论本设计为龙泉驿某山庄里的一幢别墅供暖系统设计，本次设计结合实际工程,培养了自
30、己独立完成私人住宅供暖系统设计的能力。本设计的主要内容如下：1、详细的计算了房间的热负荷，房间的热负荷由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三个方面组成。房间的总热负荷为12KWo2、对供暖系统的管路进行了合理的布置，让主管道尽可能不交叉。3、对散热器进行选型计算。4、水系统采用异程式下供下回双管形式，水力计算采用等温降法确定各管段的压力损失，并对管路进行了平衡校核。5、每个需要供暖分区都安装了室温控制器，每个散热器上都设置了自动恒温阀。在目前我国的地面供暖实践中，供暖方式以燃气地面辐射采暖为主。真正能够节能的供暖方式，需要我们去发现。总结与体会通过这次毕业设计，我对低温热水地
31、面辐射供暖系统的设计有了理性的认识。这次设计是对大学所学集中供热采暖知识的一次扩展运用。在本次设计中，我想到了夏季辐射供冷，但是它必须与置换通风结合，将室外新风经过除湿处理后送入室内，既解决了新风问题，又降低了室内空气湿度，避免了结露的危险。送风还可以承担一定的室内冷负荷，使得辐射供冷在负荷较大的场合也能使用。本次设计主要考虑的是用户使用该系统的简便性和舒适度，成本比较高。再加上自己很缺少工程实际经验，难免提高了这套系统的设计成本。本人以后会努力学习，希望能为更多的普通用户设计低造价的供暖系统。谢辞在本次设计中，由于本人知识以及经验上的欠缺，出现了不少的问题。在此我感谢指导老师和同学对我的指导
32、和帮助。参加答辩和评阅的各位老师，由于本人知识和经验上的欠缺，在设计中难免有疏漏和不足之处，恳请各位老师批评指jEO在这里我借此机会，我向培养了我的各位老师表示诚挚的谢意，没有你们的辛勤的教导，就不会有我们今天的成绩。我们不会忘记各位老师对我们的教育之恩。感谢在这几年里所有给过我支持和帮助的同学们。参考文献贺平，孙刚.供热工程.北京：中国建筑工业出版社，1993.2卜一德.地板采暖与分户热计量技术.中国建筑工业出版社，2007.3陆耀庆.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社.1993.64国家建筑标准设计图集：03K40403(05)K404低温热水地板辐射供暖系统施工安装。中国建筑标准设
33、计研究所出版，2007.5王子介.低温辐射供暖与辐射供冷.北京：机械工业出版社，2004.6李向东，于晓明主编.分户热计量采暖系统设计与安装.北京：中国建筑工业出版社，2004.7地面辐射供暖技术规程(JGJI42-2004、J365-2004).北京：中国建筑工业出版社,2004.8徐占发.建造节能常用数据速查手册.北京：中国建材工业出版社，2006.9王荣光.低温地板辐射采暖，煤气与热力(天津)VO1.19N0.41999.1.10李永安，尚丰伟,焦明先.低温热水地板辐射采暖系统设计，建筑热能通分空调，2002(1).1.1.1.王汉青.通风工程.北京：机械工业出版社，2007.3.12民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)(JGJ26-95),1995.1.13采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003).北京：中国计划出版社,2003.1.14民用建筑热工设计规范(GB50176-93).北京:中国计划出版社，1993.
