地板輻射采暖設(shè)計說明書

1、 湖南工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計 目錄第一章概述11.1設(shè)計目的11.2設(shè)計任務(wù)11.3 工程概況1第二章技術(shù)參數(shù)22.1 氣象資料22.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)22.3 建筑參數(shù)2第三章供暖熱負(fù)荷計算43.1自選商場熱負(fù)荷計算43.1.1 圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量計算43.1.2 冷風(fēng)滲透耗熱量計算63.2 其他房間負(fù)荷計算6第四章 供暖系統(tǒng)設(shè)計84.1熱源條件84.2 供暖系統(tǒng)形式選擇84.3 加熱管的選擇及布置84.3.1 塑料管材的選用84.3.2 埋地管的敷設(shè)84.4 低溫?zé)崴匕遢椛涔┡嵩O(shè)備的選擇計算94.4.1 計算方法94.4.2 相關(guān)房間采暖盤管計算10第五章采暖水系統(tǒng)設(shè)計125.1 系統(tǒng)水

2、力計算方法125.2 戶內(nèi)環(huán)路水力計算125.3 室外管網(wǎng)水力計算14 第六章 熱表及溫控閥選型16第七章 管道的保溫177.1保溫管道的確定原則177.2保溫材料的選擇17設(shè)計總結(jié)18致謝19參考文獻2020第一章 概述1.1設(shè)計目的供熱工程課程設(shè)計是供熱工程課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)與內(nèi)容，是在學(xué)完該這門專業(yè)課之后進行的一次重要實踐訓(xùn)練，是理論聯(lián)系實際的重要階段，通過這一實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握供熱工程的基本理論和基本設(shè)計程序，同時也使學(xué)生學(xué)會查閱和使用設(shè)計資料，培養(yǎng)和提高學(xué)生運用所學(xué)課程知識分析并解決工程問題的能力。1.2設(shè)計任務(wù)完成該工程的供熱系統(tǒng)設(shè)計，內(nèi)容包括：供暖熱負(fù)荷計算、散熱設(shè)備計算

3、與選擇、方案選擇、水力計算、施工圖繪制等。1.3 工程概況本工程為地處所沈陽市一辦公綜合樓建筑供暖系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)業(yè)主要求采用低溫地板輻射采暖形式。建筑面積4261m2，本工程建筑層數(shù)為地上4層，一層為商場，二層為商場倉庫，三層、四層為辦公室和休息室。首層層高為4.5m，2層層高為3.3m，3、4層層高為3m。本工程占地面積為623.88 m2，建筑面積：2501平方米；建筑高度：15.450m。第二章 技術(shù)參數(shù)2.1 氣象資料查閱相關(guān)文獻資料查得工程地點沈陽市的相關(guān)氣象資料如下表所示表2.1 室外氣象參數(shù)表地理位置大氣壓力（kpa）室外平均風(fēng)速（m/s）冬季最多風(fēng)向平均風(fēng)速北緯東經(jīng)41.461

4、23.26102.3332.01.9室外設(shè)計參數(shù)（冬季）如下表：表2.2 室外計算參數(shù)表冬季空調(diào)室外計算溫度干球溫度（）冬季空調(diào)室外計算溫度相對濕度采暖室外計算溫度()-20.669%-16.82.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)根據(jù)規(guī)范和本工程的設(shè)計特點，由于采用的是地板輻射采暖，根據(jù)輻射采暖特點，可適當(dāng)降低室內(nèi)設(shè)計溫度，因此室內(nèi)設(shè)計溫度采用18。2.3 建筑參數(shù)圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)：外墻： k=0.45W/m2K外窗： k=2.91W/m2K外大門： k=2.33W/m2K內(nèi)墻： k=2.01W/m2K內(nèi)門： k=2.91W/m2K吊頂： k=1.39W/m2K有望板和水泥卷材的屋面，溫差修正系數(shù)=0.75

5、樓板： k=0.66W/m2K（地下室與一樓之間）樓梯： k=3.26W/m2K第三章 供暖熱負(fù)荷計算3.1自選商場熱負(fù)荷計算3.1.1 圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量計算圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量按下式計算：q'=KF(tn-tw')a式中q'圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量（W）；K圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)W/(m2K)；F圍護結(jié)構(gòu)的傳熱面積（m2）；tn供暖室內(nèi)計算溫度（）；tw供暖室外計算溫度（）；a圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。 1、外墻傳熱耗熱量計算南外墻F=46.64×4.5-2.4×2.7×6-3.45×3.9×6m2=90.27m2 xch=-15

6、%，k=0.45W/m2K南外墻的傳熱耗熱量為:q1'=aKFtn-tw'1+xch =1×0.45×90.27×18+16.8×1-0.15=1201.58W北外墻F=46.64×4.5-1.5×2.7×8-1.5×2.1×2-2.4×2.7×4m2=90.27m2 xch=8%，k=0.45W/m2K北外墻的傳熱耗熱量為q1'=aKFtn-tw'1+xch=1×0.45×90.27×18+16.8×1+0.08

7、=1526.71W西外墻F=12.04×4.5m2=54.18m2 xch=8%，k=0.45W/m2K西外墻的傳熱耗熱量為q1'=aKFtn-tw'1+xch=1×0.45×54.18×18+16.8×1+0.08=925.72W東外墻F=（12.04×4.5-0.9×2.7）m2=51.75m2 xch=-15%，k=0.45W/m2K東外墻的傳熱耗熱量為q1'=aKFtn-tw'1+xch=1×0.45×51.75×18+16.8×1-0.15=6

8、88.84W2、外窗傳熱耗熱量計算南外窗F=2.4×2.7×6=38.88m2, K=2.91W/m2K， xch=-15%南外窗的傳熱耗熱量為q1'=aKFtn-tw'1+xch=1×2.91×38.88×18+16.8×1-0.15=4469.28W 北外窗F=1.5×2.7×8-1.5×2.1×2-2.4×2.7×4=64.62m2K=2.91W/m2K， xch=8%北外窗的傳熱好熱量為q1'=aKFtn-tw'1+xch=1×

9、;2.91×64.62×18+16.8×1+0.08=7067.44W 東外窗F=0.9×2.7=2.43m2K=2.91W/m2K， xch=-15%東外窗的傳熱好熱量為q1'=aKFtn-tw'1+xch=1×2.91×2.43×18+16.8×1-0.15=209.17W 3、外門傳熱耗熱量計算南外門F=3.45×3.9×6=80.73m2,K=2.33W/m2K， xch=-15%南外門傳熱耗熱量計算q1'=aKFtn-tw'1+xch=1×2.

10、33×80.73×18+16.8×1-0.15=5507.23W 3.1.2 冷風(fēng)滲透耗熱量計算冷風(fēng)滲透耗熱量計算采用換氣次數(shù)法進行計算。室內(nèi)滲透冷空氣量計算按下式計算：L=kV式中：V房間體積（m2）；k換氣次數(shù)(次/h)，對于一樓自選商場三面有外窗的房間換氣次數(shù)按1次/h計算，其他房間都按0.5次/h計算。所以，自選商場換氣次數(shù)為L=561m2×4.5m×1次/h=2524.5m3/h根據(jù)氣象參數(shù)可算得自選商場的冷風(fēng)滲透耗熱量為12.507kW。根據(jù)以上計算，自選商場負(fù)荷計算結(jié)果列表如下：表3.1 商場負(fù)荷計算匯總表負(fù)荷項南外墻南外窗南外門

11、西外墻北外墻負(fù)荷W1201446955079261526負(fù)荷項北外窗東外墻東外窗冷風(fēng)滲透負(fù)荷W7067689209125073.2 其他房間負(fù)荷計算其他房間負(fù)荷計算與自選商場熱負(fù)荷計算方法相同，現(xiàn)將其他房間負(fù)荷列表如下：表3.2 負(fù)荷計算匯總參數(shù)面積()冬季采暖圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量(W)冬季采暖圍護結(jié)構(gòu)附加耗熱量(W)冬季采暖空氣滲透耗熱量(W)冬季總熱負(fù)荷 (W)冬季總熱負(fù)荷指標(biāo) (W/)1001自選商場5612159419480125073198757.03001休息室121.21039956374133062.73002辦公室1,423.9714638421105944.33003休息室2

12、,421.2686597445104249.13004會議室50.414231286888217543.23005休息室621.21069984374135864.03006辦公室519.711011128348124374.93007辦公室6,215.310091032267129984.93009辦公室7,215.310171052269132186.33010辦公室810.262663817968867.43011辦公室910.253154617972571.13012辦公室1219.711481162346150876.64001休息室121.2209119983722370107.7

13、4002辦公室1,423.918121738427216590.54003休息室2,421.2189117184082126100.24004會議室50.434783339824416382.64005休息室621.2193218753762251106.24006辦公室519.7194819043842288116.14007辦公室6,215.3157216042921896123.94009辦公室7,215.3157216042921896123.94010辦公室810.2105310862081294121.84011辦公室910.2105310862081294121.84012辦公室

14、1219.7181919083752100115.6第四章 供暖系統(tǒng)設(shè)計4.1熱源條件熱源：城市供熱管網(wǎng)。熱水參數(shù)：供水溫度：tg=95；回水溫度：th=70；供水壓差：p=20000Pa。熱力入口位置：如圖所示，位于建筑西側(cè)；供水管管徑：DN=70mm。4.2 供暖系統(tǒng)形式選擇根據(jù)設(shè)計要求，本設(shè)計采用低溫地板輻射采暖形式。4.3 加熱管的選擇及布置4.3.1 塑料管材的選用目前建筑供暖埋地管主要有UPVC 管、CPVC 管、PB 管、PAP 管、PE - X 管、PP - R 管、ABS 管、不銹鋼塑料復(fù)合管等。我國常用的主要有PAP 管、PE - X管和PP - R 管。它們除具有塑料管質(zhì)

15、量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、使用壽命長等優(yōu)點外,還具有以下特點:良好的衛(wèi)生性能,可用于飲用水系統(tǒng)且可避免金屬管材常出現(xiàn)的“銹水”現(xiàn)象;較好的耐熱性能,上述3 種管材的最高工作溫度均可達95 ;安裝方便,連接可靠。本工程根據(jù)設(shè)計條件選用4級聚丁烯（PB）管。4.3.2 埋地管的敷設(shè)管的敷設(shè)形式有：單蛇形、雙蛇形、交錯雙蛇形、單回形、雙回形。埋管鋪設(shè)廣泛采用雙回形布置方式，其熱工性能比較好，供熱溫度場溫度梯度小，舒適性好。本設(shè)計管道采用旋轉(zhuǎn)型布置方式。為了保證地?zé)岜P管的安全有效運行，施工要注意以下問題：地?zé)峁苁┕で氨仨殞Φ孛孢M行硬化和找平, 當(dāng)房間面積超過或長度超過6m時, 現(xiàn)澆填充層應(yīng)設(shè)置伸縮縫, 伸

16、縮縫間距應(yīng)小于10m。由于每個環(huán)路的阻力不宜超過30kPa , 這樣就決定了每個環(huán)路的盤管長度不能過長, 不宜超過120m。4.4 低溫?zé)崴匕遢椛涔┡嵩O(shè)備的選擇計算4.4.1 計算方法輻射地板選擇計算的主要任務(wù)是在設(shè)計供回水溫度下，確定滿足散熱量要求的管徑和加熱管間距。加熱管的間距，應(yīng)根據(jù)房間熱負(fù)荷、地面散熱量、室內(nèi)計算溫度、平均水溫及地面?zhèn)鳠釤嶙璧却_定。（1）地板輻射符合確定全面輻射供暖的熱負(fù)荷為第三章所示的負(fù)荷計算。本設(shè)計的房間一樓為商場，三樓、四樓為辦公類建筑，應(yīng)使用全面輻射供暖。（2）輻射供暖地面散熱量采用地板輻射供暖時，地面作為散熱面，充當(dāng)供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備。輻射供暖地面與周圍

17、空氣對流換熱和與周圍物體建輻射散熱換熱向房間供給熱量。因此，單位地板面積散熱量q可用下列公式計算q=qf+qdqf=5tbj+2731004-tfj+2731004qd=2.13tbj-tn1.31式中qf單位地板面積以輻射換熱方式供給房間的熱量，W/m2；qd單位地板面積以對流換熱方式供給房間的熱量，W/m2；tbj地板表面平均溫度，；tfj室內(nèi)非加熱表面的加權(quán)平均溫度，；tn供暖室內(nèi)計算溫度，。（3）房間所需的地面散熱量在進行輻射供暖設(shè)計，確定加熱管間距時，以房間所需的地面散熱量為依據(jù)。單位地板面積所需散熱量qx為qx=QF式中F敷設(shè)加熱管的地面面積（m2）；Q房間所需的地面散熱量（W）。

18、按以上計算得出結(jié)果查供熱工程附表B-9可得加熱盤管的合理間距，表中的加熱盤管間距在100300mm之間。選取了加熱盤管的間距，可按照敷設(shè)的面積計算出地?zé)岜P管的敷設(shè)長度。并應(yīng)該校核地表面的平均溫度，確保其不超過它的最高限額。根據(jù)地面輻射采暖技術(shù)規(guī)程中相關(guān)規(guī)定，對于辦公室等人員長期停留區(qū)域，適宜溫度范圍為2426，商場等人員短期停留的區(qū)域適宜溫度范圍為2830. 地表面平均溫度可按下式計算：tpj=tn+9.82×qx1000.9694.4.2 相關(guān)房間采暖盤管計算（1）商場采暖盤管計算商場面積為561m2，房間負(fù)荷31987W，則單位地面的散熱量qx=QF=31987561=57.0W

19、/m2供水溫度：tg=55；回水溫度：th=45,即供回水平均溫度為50。房間內(nèi)設(shè)計溫度為18。當(dāng)商場供暖盤管布滿整個面積時，采用最大間距300mm布管時，地板單位面積散熱量為97.3W/m2,即散熱量將大于房間熱負(fù)荷。所以本設(shè)計采用最大間距300mm為間距，布管面積小于房間面積的布置方法布置地?zé)岜P管。盤管布置面積為：面積=房間熱負(fù)荷/單位地板面積散熱量 =31987/97.3=328.7m2?？紤]到房間熱負(fù)荷的分散性和盤管的長度限制，將房間平均分成12個區(qū)域，各區(qū)域盤管布置在該區(qū)域的中心。通過鴻業(yè)軟件計算得每個區(qū)域盤管的長度為94.625m。校核溫度tpj=tn+9.82×qx10

20、00.969=18+9.82×97.31000.969=27.56 滿足要求。(2)其他房間采暖盤管計算其他房間的采暖盤管計算與商場的計算方法相同。所有盤管間距都為300mm?，F(xiàn)將計算結(jié)果列表如下：表4.1 各房間供熱盤管匯總參數(shù)面積()冬季總熱負(fù)荷 (W)1001自選商場561319873001休息室121.213303002辦公室1,423.910593003休息室2,421.210423004會議室50.421753005休息室621.213583006辦公室519.712433007辦公室6,215.312993009辦公室7,215.313213010辦公室810.2688

21、3011辦公室910.27253012辦公室1219.715084001休息室121.223704002辦公室1,423.921654003休息室2,421.221264004會議室50.441634005休息室621.222514006辦公室519.722884007辦公室6,215.318964009辦公室7,215.318964010辦公室810.212944011辦公室910.212944012辦公室1219.72100第四章 采暖水系統(tǒng)設(shè)計5.1 系統(tǒng)水力計算方法總阻力： P=Py+Pj=RL+Pj （5-1）比摩阻： R=d22 （5-2）雷諾數(shù)： Re=d （5-3）摩擦阻力系數(shù)

22、： =0.3164Re0.25 （5-4）水流量： G=0.86Qtg-th （5-5）式中：計算管段的壓力損失，Pa; Py計算管段的沿程損失，Pa； Pj計算管段的局部損失，Pa； R每米管長的沿程損失，Pa/m； L管段長度，m； 摩擦阻力系數(shù) d管子內(nèi)徑，mm； v熱煤在管中的流速，m/s； 熱煤密度，kg/m³； 熱煤的運動粘滯系數(shù)，這里平均溫度為83，取。 5.2 戶內(nèi)環(huán)路水力計算本系統(tǒng)采用下供下回垂直雙管并聯(lián)系統(tǒng)，戶內(nèi)為水平單管閉合式，各組盤管并聯(lián)。根據(jù)地面輻射采暖交聚乙烯管道工程技術(shù)規(guī)程附錄B，由水量查得管段比摩阻，算得沿程阻力。系統(tǒng)管道的總阻力取沿程阻力的120%。

23、計算結(jié)果如下表所示：表5.1 戶內(nèi)環(huán)路水力計算表序號負(fù)荷(kW)流量(kg/h)公稱外徑內(nèi)徑(mm)管長(m)v(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)動壓(Pa)總阻力(Pa)自選商場2.597223.3201694.60.31115.6109384810938.4休息室3011.11595.87201647.40.132712808.81279.8辦公室3010.88175.75201638.40.1118.2698.75.5698.7休息室3020.87174.89201645.70.117.8814.35.4814.3休息室3030.87174.89201645.70.117.8814.3

24、5.4814.3辦公室3020.88175.75201638.40.1118.2698.75.5698.7會議室1.794154.3201675.70.2160.8460622.94606.2辦公室3030.88175.75201638.40.1118.2698.75.5698.7休息室3040.87174.89201645.70.117.8814.35.4814.3休息室3050.87174.89201645.70.117.8814.35.4814.3辦公室3040.88175.75201638.40.1118.2698.75.5698.7休息室3061.198103201649.80.14

25、30.5151910.21519辦公室3051.311112.7201654.80.1635.5194612.21946.2辦公室3061.905163.8201645.30.2367.5305925.83059.1辦公室3071.905163.8201642.70.2367.5288425.82883.5辦公室3080.69860.02201630.90.087.6233.73.5233.7辦公室3090.69860.02201629.50.087.6223.33.5223.3辦公室3091.09594.153201641.20.1326.21078.28.51078.2辦公室3111.09

26、594.15201641.20.1326.210788.51078.2辦公室3121.311112.7201655.50.1635.5197312.21972.8休息室4012.029174.5201660.70.2475.2456629.34565.6辦公室4011.911164.3201668.60.2367.84653264652.9休息室4021.902163.52016650.2367.3437425.74374.3休息室4031.902163.5201666.50.2367.3447625.74476.2辦公室4021.911164.3201674.10.2367.85027265

27、026.5會議室1.96168.5201677.10.2370.9546227.35462.3會議室1.96168.5201677.40.2370.9548327.35483.2辦公室4031.911164.3201666.30.2367.84501264500.9休息室4041.902163.5201666.40.2367.3446725.74467.4休息室4051.902163.5201662.90.2367.3423525.74234.5辦公室4041.911164.3201674.90.2367.85084265084休息室4062.111181.5201659.30.2580.64

28、77631.74776辦公室4052.16185.7201662.10.2683.9520433.25204.3辦公室4061.754150.8201648.50.2158.5283821.92838.2辦公室4071.754150.8201648.90.2158.5286121.92860.9辦公室4081.13897.85201631.80.14288889.2888辦公室4091.13897.85201631.80.14288889.2888辦公室4101.754150.8201648.90.2158.5286321.92862.8辦公室4111.754150.8201647.60.21

29、58.5278621.92785.7辦公室4122.16185.7201662.50.2683.9524533.25244.6總計59.559512121051E+05719.71164695.3 室外管網(wǎng)水力計算 把每個分集水器都當(dāng)做一個散熱設(shè)備來看，室外管網(wǎng)作為干管，則系統(tǒng)圖簡化為下。圖5.1 干管水力計算圖水力計算結(jié)果如下：表5.2 干管水力計算表序號負(fù)荷(kW)流量(kg/h)公稱直徑內(nèi)徑(mm)管長(m)v(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)動壓(Pa)總阻力(Pa)19.838845.91620210.940.68441.2414.7231.9414.729.838845.9162

30、0215.3790.68441.22373.3231.92373.3318.5031590.97225285.5890.72335.81876.7259.61876.7427.1662335.85632356.3910.68221.91418.1229.21418.1539.9223432.67440412.2810.73206.1470.2262.8470.2639.9223432.67440410.9350.73206.1192.7262.8192.7739.9223432.674404130.73206.1618.4262.8618.486.166530.18115160.940.747

31、37.9693.6270.4693.696.166530.18115166.2410.74737.94605270.446051010.521904.64320216.4620.73502.53247.4265.23247.41115.861363.71525285.7890.62249.11442190.714421221.1331817.11132352.8540.53136.6389.8138.7389.81321.1331817.11132350.9350.53136.6127.7138.7127.71461.0555249.78550532.7660.67124.4344.1220.

32、2344.11561.0555249.78550537.80.67124.4970.4220.2970.41610.316887.01620211.1140.72483.7538.8255538.81710.316887.01620217.7140.72483.73731.32553731.31820.6321774.03332357.6860.52130.41002.2132.21002.21930.9522661.39332353.9110.77285.91118.1297.51118.12030.9522661.39332350.9350.77285.9267.3297.5267.321

33、30.9522661.39332352.9640.77285.9847.3297.5847.32292.0077911.178656810.6176.176.1184.576.1總計614.32752822.61483.62626765.25174.826765.2第六章 熱表及溫控閥選型地板輻射采暖溫控閥集中設(shè)置在集分水器處。溫控閥帶有溫度調(diào)節(jié)和預(yù)設(shè)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，選擇甘普爾公司溫控閥。規(guī)格為：公稱直徑：DN15最高水溫：120最大壓力：1MPa6.2 熱表的選擇熱表由熱量計、供回水溫度

34、感溫元件及積算顯示裝置組成。流量計有超聲波式及機械師兩種。戶用熱表可用超聲波式流量計也可用機械式流量計，本設(shè)計選用超聲波式流量計，設(shè)置在管井內(nèi)供水管上，前設(shè)過濾器，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(zhǔn)確度：2級溫度范圍：4-95管徑：DN25溫度：1-100流量范圍：0.0075-4.0 電池壽命：10年以上第7章 管道的保溫為了減少熱媒在輸送過程中的熱損失，節(jié)約燃料；保證操作人員的安全，改造勞動條件；保證熱媒的使用溫度等，需要對供熱管道及其附件采取保溫措施。7.1保溫管道的確定原則保溫管道的確定原則如下：（1）敷設(shè)在地下管溝、屋頂管溝，設(shè)備層內(nèi)、悶頂及豎井內(nèi)

35、的采暖管道。（2）設(shè)在室內(nèi)的供回水干管、主立管及暗裝的采暖支管；（3）管道敷設(shè)在容易被凍結(jié)的地方；（4）管道通過的房間或地點，需要采暖管道采取保溫措施時；7.2保溫材料的選擇水泥膨脹珍珠巖管殼，具有較好的保溫性能，產(chǎn)量大，價格比較便宜，是目前管道保溫常用的材料。巖棉、礦棉及玻璃棉管殼，保溫性能好，無毒、耐久且施工方便。民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)推薦采用以上兩種材料。當(dāng)采暖供熱熱媒與周圍空氣的溫度差小于60度時，安裝在室外、室內(nèi)管溝中的采暖供熱管道的最小保溫厚度水泥珍珠巖管殼工稱直徑為2570mm時最小保溫厚度為40mm（民用建筑采暖設(shè)計與施工安裝手冊表818）。管道保溫并非越厚越好。保溫層越厚，表面積也越大，超過一定的限度時，由于表面積的增大反而使管道若損失增加，因此，管道保溫層不能超過下表的極限厚度，以達到經(jīng)濟合理的目的。表7