某宾馆采暖系统设计—学士学位毕业设计

毕业设计任务书

一、毕业设计原始资料

1．本工程为北京市某宾馆采暖系统设计

2.气象资料：根据建筑所在地从设计手册中进行查找。 3.建筑资料：具体见施工图。

4.室内设计参数：按建筑性质，查阅暖通设计规范的要求进行确定。

二、毕业设计任务及要求

1．本设计主要负责建筑物室内采暖系统的设计； 2．进行采暖热负荷的计算；

3．散热器采暖设计及水力计算； 4．附件及阀门的选型；

5．论文思路清晰，文理通顺，符号规范，设计方案、计算方法及计算结果正确，设备选型合理。

三、毕业设计工作量

1．设计说明书

毕业设计说明书应包括下列内容：封面、毕业设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、前言、正文、参考文献、致谢、附录、论文评定成绩，并按顺序排列。设计说明书的字数应在20000字以上，采用A4纸打印。 2．查阅参考文献

查阅文献15篇以上，其中查阅与课题有关的外文文献2篇以上，并将2篇文献的摘要的原文和译文（不少于3000汉字）附在附录中。 3．设计图纸

毕业设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图，图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸全部由计算机绘制。 序号 1 2 3 4 5 采暖干管系统图 首层采暖干管平面图 首层采暖平面图 多层采暖平面图 设计说明图 图纸内容 规格 1 1 1 1 1 比例 1：100 1：100 1：100 1：100 1：100 4．其它工作量： （1）进行与设计相关内容的参观 （2）进行与设计相关内容的学习

四、毕业设计进度安排

序号 1 2 3 4 5 6 7 起止日期 2月 27日～3月14日 3月15日～3月22日 设计内容 撰写开题报告，开题答辩 收集资料，进行设计初期准备 3月23 日～3月31 日 采暖负荷计算 4月 1 日～4月25日 水力计算、设备选型 4月26日～ 5月16日 绘图、计算说明书 5月17日～5月18日 5月19日～5月22日 毕业设计答辩 毕业设计整改 五、参考资料 1．陆耀庆.实用供热空调设计手册.第一版.北京：中国建筑工业出版社.2002. 2．贺平，孙刚.供热工程.第三版. 北京：中国建筑工业出版社.2002. 3．杨世铭，陶文铨.传热学. 第四版. 北京：高等教育出版社.2006. 4．民用建筑节能设计标准. 北京：中国建筑工业出版社.1996.

六、审批意见

1．教研室意见：

教研室主任签名：

年 月 日

2．学院意见：

教学院长签名：

年 月 日

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 目 录

前 言 ........................................................ - 1 - 1原始资料 ................................................... - 4 -

1.1自然条件 .............................................. - 4 - 1.2土建资料 .............................................. - 4 - 1.3墙体构造 .............................................. - 4 - 2 热负荷的计算 ............................................... - 5 -

2.1设计气象资料确定原则 .................................. - 5 - 2.3围护结构耗热量 ........................................ - 7 - 2.4围护结构的附加耗热量 ................................. - 10 - 2.5门窗缝隙渗入冷空气的耗热量 ........................... - 11 - 2.6冷风侵入耗热量 ....................................... - 12 - 2.7热负荷计算 ........................................... - 12 - 2.8建筑物采暖热指标的计算 ............................... - 14 - 3 采暖热媒和采暖系统的选择 .................................. - 16 -

3.1采暖热媒的选择 ....................................... - 16 - 3.2采暖系统的确定 ....................................... - 16 - 4.散热器的选择与计算 ........................................ - 20 -

4.1散热器的选用原则 ..................................... - 20 - 4.2对散热器的选用及使用的注意事项 ....................... - 20 - 4.3散热器常见故障的排除 ................................. - 20 - 4.4钢制散热器与铸铁散热器的比较 ......................... - 21 - 4.5散热器的选取 ......................................... - 21 - 4.6散热器的计算 ......................................... - 22 - 4.7散热器的计算 ......................................... - 25 - 4.8散热器的布置 ......................................... - 26 - 5管道布置 .................................................. - 27 -

5.1管材选用 ............................................. - 27 - 5.2管道布置 ............................................. - 27 - 6 水力计算 .................................................. - 28 -

6.1绘制系统图 ........................................... - 28 - 6.2水力计算的基本原理 ................................... - 29 - 6.3水力计算的方法 ....................................... - 29 - 6.4 水力计算的步骤 ....................................... - 29 - 6.5 水力计算实例 ......................................... - 31 - 7辅助设备的选择 ............................................ - 33 -

7.1除污器 ............................................... - 33 - 7.2补偿器 ............................................... - 33 - 7.3各种阀门的选择 ....................................... - 33 -

III

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 8 管道的保温 ................................................ - 35 -

8.1 保温管道的确定原则 ................................... - 35 - 8.2 保温材料的选择 ....................................... - 35 - 总结 ........................................................ - 36 - 参考文献 .................................................... - 37 - 致谢 ........................................................ - 38 - 附录 ........................................................ - 39 -

IV

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 前 言

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。

1.1供热工程的发展

在人类利用能源的历史上，先后经历了四次重大的突破，即火的使用、蒸汽机的发明、电能的应用以及原子能的利用，这也使供热工程技术的发展划分为四个阶段。

在人类很长的历史时期中，如北京原始人化石发源地龙骨山以及欧洲尼安得塔尔人化石发源地都曾发现过烧火的遗迹，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以取暖、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，1950~1965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应能力，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，煤烟粉尘和锅炉排出的二氧化硫气体是造成城市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。

1.2我国供暖的发展

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。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，与广大老百姓无

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 缘。

建国以来，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，“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。

1.3现阶段我国总体采暖情况

我国能源的构成状况决定了长期以来一直把煤炭作为主要能源，煤炭在一次能源中的比例占70%以上。因此初期的采暖方式比较单一，主要包括城市集中采暖与居民家庭煤炉采暖两大类。其中城市集中热网的热源主要是大型区域燃煤锅炉房与燃煤热电厂两种形式。建国以后，我国以城市集中供热为突出代表的采暖事业稳步发展，取得了巨大的建设成就，城市热化比例不断增大。采暖事业的良好局面依靠较为单一的供热方式就此打开。但一系列的负面问题随之而来。比如据空气质量监测数据显示，长期以煤炭作为主要能源对我国的大气环境造成了严重的破坏，90%的SO2、70%的SO3、60%的NOx、85%的CO2均来自于煤炭燃烧。特别是北方城市，在采暖季节空气污染指数严重超标。

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，1950~1965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应能力，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，煤烟粉尘和锅炉排出的二氧化硫气体是造成城市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。

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

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 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，“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。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 1原始资料

1.1自然条件

1.1.1气象条件（北京市）：

冬季采暖室外计算温度：-7.6℃

冬季室外平均风速：2.6m/s，主导方向SW

1.1.2设计热媒：

设计热媒：95/70℃热水、机械循环

1.2土建资料

1.2.1建筑平面图(已知) 1.2.2屋顶构造

上铺50mm防腐木屑，厚25mm木屑板。传热系数K=0.93W/(m2•℃)

1.3墙体构造

外墙：一转半厚（370mm），内面抹灰砖墙。传热系数为Ｋ＝1.57w/(m²•℃)，D=5.06。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 2 热负荷的计算

2.1设计气象资料确定原则

2.1.1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》[GB50019—2003]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。

2.1.2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。

2.1.3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。

2.1.4冬季日照率

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。

2.2具体气象参数选取

2.2.1设计气象资料建筑物所在城市

北京

2.2.2查出当地的气象资料如下

地理位置：北京市

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 北纬40度；

东经116.47度； 海拔2295.2米； 大气压力：102040Pa 冬季Pb=773.4hPa； 夏季Pb=770.6hPa；

冬季供暖室外计算温度：-7.6℃； 冬季室外平均风速：2.6m/s； 冬季通风：-10℃； 冬季日照率：66%；

设计计算用采暖期天数及平均温度

供暖期：日平均温度：<+5℃，天数：149天。

2.2.3围护结构的传热系数

屋面： k＝0.93W/m2·k

外墙： II型墙，k＝1.57 W/m2·k 外窗： k＝6.4 W/m2·k

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，k＝0.58W/m2·k，两侧各抹20厚水泥砂浆； 楼板：120厚钢筋混凝土楼板，40厚水泥珍珠岩砂浆垫层，k＝2.0W/m2·k 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

2.2.4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，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，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2-1围护结构的温差正系数

序号

1

2 3 4 5 6 7

围护结构特征

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 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1~6层建筑） 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7~30层建筑） 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下时

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 1.00 0.90 0.60 0.50 0.75 0.60 0.40

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 表2-1（续） 序号

8 9 10

围护结构特征

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 伸缩缝墙、沉降缝墙



0.70 0.40 0.30

2.2.5确定地面的传热系数

采用划分地带法确定地面传热热阻，直接铺在土壤上的非保温地面，从外墙内表面起2m为一个地带，第一地带靠近墙角处的面积需计算两次，以补偿墙角处较多的热量损失。该楼层划分为四个个地带，各地带传热系数如表：

表2-2 各个地带传热系数

地带 第一地带 第二地带 第三地带 第四地带

传热系数K（w/㎡·℃）

0.47 0.23 0.12 0.07

2.3围护结构耗热量

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：

'' (2-1) Q'Q1'jQ1'xQ2Q3式中：

Q1'j——围护结构的基本耗热量，W；

Q1'x——围护结构的附加(修正)耗热量，W； 'Q2——冷风渗透耗热量，W； Q3'——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'、Q1'x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定。

计算围护结构基本耗热量时可把一些数据相同的围护结构耗热量分别算出来（如各种

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 规格的门、窗耗热量。同一高度和厚度每米宽墻体的耗热量等）然后对不同房间将这些数据进行组合。围护结构两侧温差小于5C时不计算传热量。 围护结构基本耗热量，可按下列公式计算：

'q=KF(tntw ) （2-2）

式中 q—围护结构的热负荷，W；

K—部分围护结构的传热系数，W/m2·K； F—部分围护结构的面积，㎡；

tn—冬季室内计算温度，℃；

t'w—冬季供暖室外计算温度，℃； a—围护结构的温差修正系数。

2.3.1围护结构的热系数K的校核计算

匀质多层材料组成的平壁围护结构的热惰性指标D值的计算

nnDDiRiSi

i1i1式中Ri—各层传热材料的传热阻(m²•℃)/w。 Si—各层材料的蓄热系数w/(m²•℃)。

s2cZw/(m²•℃) 式中C—材料的比热,J/(kg.℃)

—材料的密度，kg/m3 —材料的导热系数W/(m²•℃)

Z—温度波动周期，s(一般取24h=800s计算) 本设计中：保温砂浆0.26，s4.16，c1176

D=

0.372105018000.810.81800+4.16

=4.16+0.48

=4.3

由于D<6.属于Ⅱ型围护结构。 校核公式如下：

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2-3） （黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 R0mina(tntw)RntR0min——最小总热阻，m2.k/w

； tn——冬季室内计算温度，C；

tw——冬季围护结构室外计算温度，C；

a——温差修正系数；

Rn——围护结构内表面换热热阻，m2.k/w；

t——室内空气温度与外围护结构内表面的允许温差。最小传热热阻的计算。

该外墙属于Ⅱ型围护结构，维护结构的冬季室外计算温度为

twe0.6tw'0.4tpmin=0.6×（-7.6）+0.4×（-17.1）= -12℃

最小传热阻

R(tntwe)O.mintR1(1812)n0.1150.575 m2.k/w y6R1K11.230.637 m2.k/w>RO.min所以满足要求。 该屋面围护结构属于Ⅱ型，围护结构冬季室外计算温度

twe0.3tw'0.7tpmin=0.3×（-7.6）+0.7×（-17.1）=-15℃

根据已知条件及查的的数据，以

tn18℃,ty4.5℃,1,Rn0.115W/m2.℃代入，得 R(tntwe)O.mintRn0.76m2.℃/W

y屋面实际传热阻为

R01K10.761.075m2.℃/WRo.min，满足要求。 2.3.2室内温度设计

由于本设计专为北京的一个宾馆，室内舒适度要求较高，温度稍高。

库房，消防水泵房：tR=5℃

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（2-4）

外墙实际传热阻为

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 楼梯间，过道，厨房，健身室：16℃ 大厅，消防控制室，客房标准间：：

tR=18℃

淋浴间、更衣间：tR=25℃ 更衣室 ：tR=25℃

2.3.3室外温度to.w的确定

'冬季供暖室外计算温度可由手册查的沈阳市的室外温度tw= -7.6℃。

2.4围护结构的附加耗热量

2.4.1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，仍按上北下南来考虑。

朝向修正耗热量的修正率为： 东：-5％； 西：-5％； 南：-20％； 北：5％。

2.4.2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。《设计规范》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5％～10％。

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表面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2~3m/s，仅个别地区大于5m/s，影响不大，为简化计算起见，一般建筑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。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 2.4.3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。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。

2.5门窗缝隙渗入冷空气的耗热量

在风力和热压造成的室外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。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。《规范》规定：对于民用建筑,冷风渗透耗热量可按缝隙法计算，建筑物门窗缝隙的长度分别按各朝向所有可开启的外门、窗缝隙丈量，在计算不同朝向的冷风渗透空气量时，引入一个渗透空气量的朝向修正系数n，即

V=Lln m³/h （2-5） 式中 L—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查规范确定，m³/h.m,在冬季室外平均风速为3.2m/s下，双层钢窗每米缝隙的冷风渗透量L=0.m3 /(m.h) ; l—门、窗缝隙的计算长度，m； n—渗透空气量的朝向修正系数。

表2-3 冷风渗透朝向修正

朝向 修正系数

北 1

东北 0.15

东 0.15

东南 0.1

南 0.15

西南 0.15

西 0.4

西北 1

确定门、窗缝隙渗入空气量V后，冷风渗透耗热量Q2′，可按下式计算：

Q2′=0.278VρwCp( to-tw′) W （2-6）

式中 V—经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m³/h；

ρw—供暖室外计算温度下的空气密度，冬季采暖室外空气计算温度tw=-7.6℃时 ρw=1.4298Kg/m³；

Cp—冷空气的定压比热，tw=-7.6℃时Cp=1.0114kJ/(kg.℃)；

- 11 -

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 0.287—单位换算系数，1kg/h=0.287W.

《规范》规定：对于工业建筑,加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量,可查表渗入耗热量占围护结构总耗热量的百分率(%)

表2-4 每米门窗隙渗入空气量

建筑物高度(m)

单层

玻璃窗层数

单双层均有 双层

<4.5 25 20 15

4.5~10.0 35 30 25

>10.0 40 35 30

2.6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。通过外门的冷风侵入耗热量有些书上也叫外门开启附加，外门冷风侵入耗热量以外门基本耗热量为基准乘以附加百分数，可按下式计算：

Q3′=N Q1′.j.m W （2-7） 式中 Q1′.j.m—外门基本耗热量，W； N—考虑冷风侵入的外门附加率。

表2-5 外门附加率N值

外门布置状况

一道门

两道门（有门斗） 三道门（有两个门斗）

公共建筑和生产厂房的主要出入口

65n% 80n% 60n% 500n%

外门附加率N值

按暖通规范的规定，民用建筑阳台外门不经常开启不考虑冷风侵入耗热量。计算楼梯间外门的冷风侵入耗热量时，外门附加率公式中的楼梯附加率根据规范查得选择65%。本设计中，两道门是选80%。

2.7热负荷计算

下面例举地面一层休息厅热负荷计算

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计

图2-1 101房间围护结构

1、计算围护结构的传热耗热量Q1 （1）东外墙 传热系数K＝1.57W(m2。C) ，温差修正系数＝1 ，传热面积 F

＝8.25×3.9-2.4×4m2＝22.58m2。 西外墙的基本耗热量为

Q1'KF(tntwn)

＝1×1.57×22.58×（16+7.6）W ＝836.63W

查得，北京市的西朝向修正率取-5％，风力附加取0，高度附加取0；修正后西外墙基本耗热量为Q1\"＝836.63×(1-0.15) W＝794.80W；

（2）东外窗 传热系数K＝6.4W(m2。C)- 13 -

，温差修正系数＝1 ，传热面积F＝2.4

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 ΄×4m2＝9.6m2，东外窗基本耗热量为：Q2KF(tntwn)＝1×1.57×9.6×（18+16.9）

W＝1449.98W；

\"修正后西外门基本耗热量为：Q2=1449.98×(1-0.05)=1377.48W；

2、计算房间的冷风渗透耗热量 北外窗的冷风渗透耗热量为：

Q20.278VwCp(tntwn)

'其中 V——经过门窗缝隙渗入室内的总空气量，北京市的为2.6；

3w——供暖室外计算温度下的空气密度，沈阳市的为1.4298kg/m；

cp——冷空气的定压比热，c=1.0114

kj/kg℃

一层东外窗的冷风渗透耗热量为：

Q'20.278VwCp(tntwn)=2.49 W

3、计算房间的冷风侵入耗热量

Q3′=N Q1′.j.m W 式中 Q1′.j.m—外门基本耗热量，W； Q3′=329.22×0.65 =213.99W

房间热负荷Q=2014.56 W。其它房间的热负荷计算见附录一。

2.8建筑物采暖热指标的计算

建筑物采暖热指标常用的有体积热指标及面积热指标。 体积热指标用下式计算：

qQV

Vtntw 式中：qV——采暖体积热指标，W/m3C； V——建筑物外围体积，m3。

面积热指标按下式计算：

qvQA - 14 -

（2-8）

（2-9）

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 式中：Q——供热设计热负荷；

qv——供暖热指标W/m2 ；

A——房间建筑面积m。

2本工程地下一层至地上四层均为宾馆楼，总建筑面积为：3296.25m2,总层高19.5m。地下室总负荷为21503W，一层总负荷为427W；二层总负荷为48422W；三层总负荷为55235W，四层总负荷为42669W；由此知总负荷为214256 W。 计算面积热指标：

qv =214256/3296.25 =65W/m（符合要求）

表2-6 供热面积热指标概算值

建筑物类型

住宅 办公楼、学校 医院、幼儿园

旅馆 图书馆 商店 单层住宅 食堂、餐厅 影剧院 大礼堂

供热面积热指标qf

Kal/m²·h 40~60 50~70 55~70 50~60 40~65 55~75 70~90 100~120 80~100 100~140

W/m² 47~70 58~81 ~81 58~70 47~76 ~87 81~105 116~140 93~116 116~163

2

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 3 采暖热媒和采暖系统的选择 3.1采暖热媒的选择

热水和蒸汽是集中采暖系统最常用的两种介质。经过多年的运行实践，热水采暖比蒸汽采暖具有很多优点。从实际的对比来看，热水做热媒不但采暖效果好，而且锅炉设备、燃料消耗、运行成本，以及司炉维修人员等等方面都比使用蒸汽采暖系统建设了30%以上。

因为实际的采暖热负荷是随着室外温度在变化的，采暖期的两头热负荷最小，而采暖高峰期的时间又很短，规范规定为120小时/年。而热水采暖的水温是可以根据热负荷的大小进行调整的，蒸汽则是由水在只有大于100度后的条件下采能产生，调节能力非常有限。因此，热水采暖比蒸汽采暖具有明显的技术经济优势和效果。所以，民用建筑的集中采暖系统都采用热水作热媒。工业建筑的情况比较复杂，有时生产工艺是以高压蒸汽为热媒，单独搞一套热水系统就不一定合理，因而不宜对蒸汽采暖持否定的态度，要有一定的灵活性。当厂区只有采暖用热或以采暖用热为主时，应尽量采用高温水作热媒；当厂区供热以工艺蒸汽为主时，在不违法卫生、技术和节能的条件下，可采用蒸汽作为热媒。

本次设计采用散热器采暖，系统以95℃/70℃的热水为热媒

根据本设计是处于北京市，属于供暖集中区域，由热力站统一供给95/70℃热水热媒。因为95/70℃的低温热媒采暖系统是宿舍、学校、旅馆、办公楼和住宅等较好的采暖热媒，且在初投资和安全可靠性方面都有较大的优点。本着适用、经济、节能、安全的原则，本设计采用95/70℃的低温热水热媒采暖。

热水热媒具有以下优点： 1、热能利用效率高；

2、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。

3.2采暖系统的确定

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。

- 16 -

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 表3-1 供暖系统型式表

形式名

序号

称

升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、

单管上

作用半径不超过50m的多

1

供下回

层建筑

式

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、

双管上

作用半径不超过50m的三

2

供下回

层（≯10m）以下建筑

式

室温可调节

一般锅炉与散热器在同一平面，故散热器安

3

单户式 单户单层建筑

装至少提高到300~400mm高度 尽量缩小配管长度减少阻力 易产生垂直失调 不消耗电能 水力稳定性好 不消耗电能

适用范围

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3-2 供暖系统型式表

序号

型式名称

适用范围 室温有调节要求的

1

双管上供下回式

四层 以下建筑

特点

1、常用的双管系统做法 2、排气方便 3、室温可调节 4、易产生垂直失调

1、缓和了上供下回式系统的垂直失调

室温有调节要求且

2

双管下供下回式

顶层不能敷设干管时的四层以下建筑

象

2、安装供回水干管需设置地沟 3、室内无供水干管，顶层房间美观 4、排气不便 - 17 -

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 表3-2（续）

序号

型式名称

适用范围 顶层供水干管

3

双管中供式

无法敷设或边施工边使用的建筑 热媒为高温水，室温

4

双管下供上回式

有调节要求的四层以下建筑

3、降低散热器传热系数，浪费散热器 1、常用的一般单管系统做法

5

垂直单管顺流式

一般多层建筑

2、水力稳定性好，排气方便，安装构造简单

顶层无法敷设供水

6

垂直单管双线式

干管的多层建筑

2、排气阀的安装必须正确

垂直单管下供上

7

回式

垂直单管上供中

8

回式

垂直单管三

9

通阀跨越式

热媒为高温水的多层建筑

不易设置地沟的多层建筑

多层建筑和高层建筑

1、降低散热器的表面温度 2、降低散热器传热量、浪费散热器 1、节约地沟造价，系统泄水不方便 2、影响室内底层房屋美观，排气不便

1、可解决建筑层数过多垂直失调的问题

1、避免垂直失调现象产生

10

单双管式

八层建筑以上

2、可解决散热器立管管径过大的问题

单层建筑或不

水平单管串

11

能敷设立管的多层

联式

建筑

便

单层建筑串联散热

12 13 水平单管跨越式 分层式 器组数过多时 高温水热源 1、入口设换热装置造价高 1、入口设换热装置造价高 2、散热器接口处易漏水，排气不1、常用的水平串联系统，经济、美观、安装简便

1、当热媒为高温水时可降低散热器表面温度

特点

1、可解决一般供水干管挡窗问题 2、解决垂直失调比上供下回有利

3、对楼层扩建有利，排气不利 1、解决垂直失调有利

2、排气方便，能适应高温水热媒，可降低散热器表面温度

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 注： 1.水平供水干管敷设坡度不应小于0.003。坡度应与水流方向相反，以利排气。 2、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、安装等综合要求相对比较适合。 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，异程式系统，这样可以使作用压头达到可能的最大值，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两边，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，供水水平干管在安装时要保持0.003的坡度。系统的最高点设立集气罐。

5.供水水平干管安装在楼面下，这避免了管道暴露在屋面，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。

采暖系统立管选用上供下回式、机械式单管异程式供暖系统。

- 19 -

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 4.散热器的选择与计算

4.1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，使用年限长。

4.2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，以避免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。

4.3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。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 2.散热器整体不热

下进下出的安装方式，检查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。 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

4.4钢制散热器与铸铁散热器的比较

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，承压能力低， 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。

4.5散热器的选取

考虑到铸铁散热器结构简单、防腐性好、使用寿命长及热稳定性好，同时柱形散热器还有比翼型散热器金属强度及传热系数高，外形美观，易于清扫积灰，容易组成所需面积，所以房间内部的散热器采用二柱132型,单管顺流系统的铸铁散热器，同侧上进下出，则ß2＝1；本设计为宾馆，考虑到安全，散热器采用安装在墙面，外面加罩，罩子上面及前面之下端有空气流通空其中A=180mm,则ß3＝1.19；而ß1先按照1进行计算求得散热器片数后再查表进行修正，当n=6片时,ß1=0.95；当n=6～10片时,ß1=1.0；当n=11～20片时,ß1=1.05；当n>20片时，ß1=1.10。每片散热器的面积f＝0.28m²。

- 21 -

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 表4-1 M-132型散热器参数

散热面积 （m2/片）

0.24

水容量 （L/片）

1.32

重量 （kg） 7

工作压力 （Mpa）

0.5

传热系数计算公式

K=2.426t0.302

4.6散热器的计算

4.6.1散热器内热媒平均温度t的确定

1、本课程设计在计算时，不考虑管道散热引起的温降。

2、对于单管热水供暖系统，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。 计算：本设计采用等温降法计算

t1、计算各层散热器进、出口水温i：

titgQ(tt)℃ （4-1） QiighN代入公式，得：

t5tgQ(tt)85.1Q℃

iighN- 22 -

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 Niti4tQgQ(tgth)81.78℃

Nit3tigQQ(tgth)79.46℃

tNQi2tgiQ(tgth)75.14℃

2.计算各层散热器内热媒平均温度

tp

ttsgtshp2℃ 代入公式，得： 五层：tpj9585.1290.05℃； 四层：t85.181.78pj283.44℃； 三层：t.7879.46pj81280.62℃

二层：t79.4675.14pj277.3℃

地下室：t75.1470pj272.57℃ 3.计算各层散热器计算温差

ttpjtn

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℃； 地下室：t=72.57-18=.57℃。

4.6.2散热器片数计算方法

散热器片数的计算可按下列步骤进行：- 23 -

4-2）（

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 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`，若均分则n`=n／m(片／组)； 5、对每组片数n`进行片数修正，乘以1，即得到修正后的每组散热器片数， (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﹪。

4.6.3散热面积的计算

散热器的散热面积是根据以下的公式计算的：

FQ123Ktpjth式中 1—散热器的组装片数修正系数；

 （4-3）

2—散热器的连接形式修正系数；

3—散热器的安装形式修正系数； K—散热器的传热系数 W/m2·K。

表4-2散热器的组装片数修正系数

每组片数

β1

<6 0.95

6～10 1.00

11～20 1.05

>20 1.10

4.6.4散热器内热媒平均温度

散热器的平均温度随着供暖热媒的参数和供暖系统形式而定。它是进水温度与出水温度的平均值。即符合以下计算式： 式中：

tpjts2gtsh （4-4）

tpjtsgtsh—散热器的平均温度，℃； —散热器的进水温度，℃； —散热器的出水温度，℃。

4.6.5散热器传热系数

传热系数的计算公式可按：

K=2.426t0.302 W/m2·K （4-5）

- 24 -

黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 4.6.6散热器片数的确定

算出散热器的散热面积后，可以按照如下的公式计算出所所需的散热器的面积。 nFf （4-6） 式中：F—所需散热器面积，㎡； f—每片散热器散热面积，㎡。

暖通空调规定，柱型散热器的散热面积可比计算数值小0.1㎡（片数只能取整数），翼型和其它散热器的散热面积可比计算值小5%。每组散热器的片数规定为：细柱型（813）

25片；粗柱型（M132）20片；长翼型6片。

4.7散热器的计算

供暖系统采用的是单管供暖系统。以首层计算为例根据供水温度95℃，回水温度70℃，算出每层的进出水温，求出平均水温，根据传热系数的公式求得传热系数的大小，然后根据散热面积的计算公式求出散热面积，确定实际片数后再计算出实际热负荷的大小，101房间散热器计算过程如下：

t pj =（70+95）/2=82.5℃ t =82.5-18=.5℃ K=2.237t0.302

= 7.87 W/m2·K

先假设片数修正系数1=1.0，查《供热工程》附录2-4得2=1.0，散热器采用安装在墙面，外面加罩，罩子上面及前面之下端有空气流通空其中A=180mm,则ß3＝1.02。散热器的散热面积：

FQ123

K(tpjtn)=2716×1×1×1.02/7.99*77.5 =4.48m2

散热器每片散热面积为0.28m2，则散热器的片数为：

n=4.48/0.28=19<20 故β1 =1.0

n，=n×1.0=19 取19片。同理计算出其他各房间的散热器片数，见附录二。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 4.8散热器的布置

布置散热器应注意以下规定：

（1） 散热器宜安装在外墙窗台下，这样能迅速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350～400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≥50毫米，底部距地面不小于60mm，通常为150mm毫米，本设计采用150mm，背部与墙面净距不小于25mm。

（4） 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。 住宅建筑分户计量的散热器选用与布置还应注意：

① 安装热量表和恒温阀的热水采暖系统宜选用铜铝或钢铝复合型、铝制或钢制内防腐型、钢管型等非铸铁类散热器，必须采用铸铁散热器时，应选用内腔无黏砂型铸铁散热器； ② 采用热分配表计量时，所选用的散热器应具备安装热表的条件；

③ 采用分户热源或供暖热媒水水质有保证时，可选用铝制或钢制管形、板式等各种散热器；

④ 散热器的布置应确保室内温度分布均匀，并应可能缩短户内管道的产度；

⑤ 散热器罩会影响散热器的散热量和恒温阀及配表的工作，安装在装饰罩内的恒温阀必须采用外置传感器，传感器应设在能正确反映房间温度的位置。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 5管道布置

5.1管材选用

本系统管材采用镀锌钢管

5.2管道布置

根据《供热管道安装规范》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：2根

普通立管：31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19.5m，5层窗户上端高度顶高19.5m，为美观及保温期间，根据设计规范等要求，本设计干管采用高度为15m。

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地下室0.00m的标高为-0.030m。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 6 水力计算

6.1绘制系统图

图6-1最不利环路

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。

6.1.1本设计选用方法

室内热水采暖系统的水力计算，通常有三种情况：

（1） 已知系统各管段的流量和系统的总作用压头，确定各管段的管径； （2） 已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所需要的作用压头； （3） 已知系统各管段的管径和允许的阻力损失，确定各管段的流量。

水力计算的目的之一是计算阻力损失，并与作用压头协调。水力计算方法是为了达到这一目的所采用的手段。热水采暖系统的水力计算方法有等温降和不等温降两种

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。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 6.2水力计算的基本原理

设计热水供暖系统，是使系统中各管段的水流量符合水流量的要求，以保证流进各个散热器的水流量符合要求，就要进行管路的水力计算。

6.3水力计算的方法

热水供暖系统的水力计算，可分为等温降法和变温降法。等温降法的计算特点是预先规定每根立管的水温降，系统中各立管的供、回水温度都取相同的数值，在这个前提下来计算流量。这种方法的任务的两种方法通常是：一种是已知各管段的流量，给定最不利环路各管段的管径；另一种是根据给定的压力损失，选择流过给定流量所需要的管径。变温降的计算特点是：各根立管的温降是不同的，在这个前提下，进行计算。它要求先选用管径，然后根据平衡要求的损失来计算流量，再根据流量来计算各立管的实际温降。因为所设计系统为双光并联系统，故每层供回水温差几乎相等。

(1) 选择最不利环路计算它所经过的供水干管、最远的立管和回水干管的压力损失，然后求和，使不平衡率在±5%之间。

(2) 对于中间的环路则是计算出各个管段的资用压降和各个管段的压力损失，算出它们的比值，使它们的值在±15%之间。

(3) 在调节好各个管段的压降后（即做好第2步后），计算供回水之间的资用压降，一般应该在计算出数值后再乘以110%的富裕值，用来平衡设计中未考虑到的因素的影响。在水力计算中，值得说明的是个别管段的管径即使调到最小（即DN15）也不能满足要求，那只能借助阀来平衡压差。在计算过程中，为使并联环路的压力平衡，往往需要提高个别管段的流速，此时应控制使之不超过允许流速。因为当流速过高时会在管道的三通或四通处产生喷射作用而破坏水的正常流动，而且流速过大还会产生噪声。

6.4 水力计算的步骤

水力计算的具体步骤是： (1)进行各管段编号。 (2) 选择最不利环路。 (3) 根据公式计算出流量：

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 G3600Q0.86Q （6-2） 3''''4.18710(tgth)tgth式中：G——管段的水流量，kg/h；

Q——管段的热负荷，W；

t'g——系统的设计供水温度，C；

t'h——系统的设计回水温度，C。 (4) 供回水温度 1）供水温度为95℃

考虑到散热器的性能指标，供水温度可选95℃。 2）供回水温差为25℃

根据流量查[4]得各管段的管径和流速。 (5) 计算比摩阻R：

R2d2 式中：R——比摩阻，Pam； ——0.31/Re0.25； Re——雷诺数，Red； μ——流动运动黏滞系数，可取0.487106m2/s； ρ——热煤密度，ρ=983.1 kg/m3； d ——管内径，mm；

经济比摩阻R一般在60—120Pam。 (6) 确定沿程阻力损失：

PyRl 式中：Py——沿程阻力损失，Pa；

R——比摩阻，Pam；

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6-3）

6-4）

（ （黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 l——管段长度，m。

(7) 确定局部阻力Pj

1) 确定局部阻力系数，根据系统图中管路的实际情况，列出各管段局部阻力管件名称。

2 ) 根据管段流速v，可得出动压头Pd值，再计算局部阻力ΔPj=ΔPd∑ξ (8) 求各管段的压力损失ΔP=ΔPj+ΔPy (9) 求最不利环路总压力损失

(10) 求立管的总压力：ΔP=∑(ΔPj+ΔPy) (11) 求两个回路压力的不平衡率：

x(PyPj)1(PyPj)111(PyPJ)1

通过计算可以表明，各支路的压力平衡，当平衡率大于15%时则需用阀门来调节。 (12) 系统的总压力损失：即为散热器最大压力损失和最不利环路的压力损失之和。 (13) 计算富裕压力值。考虑到施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。因此，要求系统应有10％以上的富裕度。

6.5 水力计算实例（所在立管7,16-20）

管段6所带负荷为10526W （1） 计算流量

G3600Q0.86Q4.187103(tg'th')tg'th'

=0.86×10526/25=362.09kg/h （2） 根据经济比摩阻60-120查出管径，流速和比摩阻

流量为362.09kg/h，查出管径为DN20，流速为0.29m/s，比摩阻为80.92Pa/m。 （3） 计算沿程阻力

ΔPy=RL

=80.92×25.2=2039.18Pa

（4）确定局部阻力ΔPj

1) 确定局部阻力系数，根据系统图中管路的实际情况，列出各管段局部阻力管件名

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 称。

此立管包括分流三通，截止阀，总阻力系数为9。 其余局部阻力系数表如附录3

2 ) 根据管段流速0.29，可得出动压头Pd值为41.35，再计算局部阻力ΔPj=ΔPd∑ξ =41.35×0.29=372.2Pa （5）总阻力为局部阻力加沿程阻力为2411.3Pa

其余管段水利计算详见附录4。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 7辅助设备的选择

7.1除污器

l、除污器的作用是用来清除和过滤管道中的杂质和污垢，以保证系统内水质的洁净，减少阻力和防止堵塞设备和管路，下列部位应设除污器： (1)采暖系统入口，装在调压装置之前； (2)锅炉房循环水泵吸入口； (3)各种小口径调压装置。

2、除污器分立式直通、卧式直通、角通除污器，按国标图制作，根据现场实际情况选用，除污器的型号应按接管管径确定。

3、当安装地点有困难时，以采用体积小、不占用使用面积的管道式过滤器。除污器或过滤器横断面中水的流速亦取0.05m/s。

7.2补偿器

为了防止供热管道升温时，由于热伸长或热应力引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。 l、供热管道上采用补偿器的种类很多，主要有管道的自然补偿、方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球型补偿器等。前三种是利用补偿器的材料的变形来吸收热伸长；后两种是利用管道的位移来吸收热伸长。

2、在考虑热补偿时，应充分利用管道的自然弯曲来吸收热力管道的温度变形，自然补偿每段臂长一般不宜大于20~30m。

3、当地方狭小，方形补偿器无法安装时，可采用套管补偿器和波纹管补偿器。但套管补偿器易漏水漏汽，亦安装在地沟内，不宜安装在建筑物上部。波纹管补偿器材质为不锈钢制作，补偿能力大又耐腐蚀，但造价较高，可视具体工程情况选用。

7.3各种阀门的选择

7.31截止阀

截止阀是指后阀件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门，在管道上主要作切断用。阀体形式一般分为直通式、角式和直流式。

截止阀，也叫截门，是使用最广泛的一种阀门，它之所以广受欢迎，是由于开闭过程中密封面之间摩擦力小，比较耐用，开启高度不大，制造容易，维修方便，不仅适用于中 低压，而且适用于高压。

截止阀的闭合原理是，依靠阀杠压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止介质流通。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 截止阀只许介质单向流动，安装时有方向性。截止阀的结构 长度大于闸阀，同时流体阻力大，长期运行时，密封可靠性不强。

截止阀是指后阀件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门，在管道上主要作切断用。阀体形式一般分为直通式、角式和直流式。

优点：密封性较好；密封面检修较方便；开启高度小。 缺点：介质流动阻力大；结构长度较大。

常用于管径小于200毫米，要求有较好的密封性能的管道上。

7.3.2止回阀

止回阀是防止管道中介质倒流的一种阀门。它是靠介质压力自动启闭的。止回阀根据结构不同，有升降式和旋启式两大类。升降式止回阀多用于小通径管道（小于200㎜）；旋启式止回阀一般用于管径为50～500毫米。

7.3.3排气阀

暖通系统及暖通空调系统在运行过程中，水在加热时释放的气体如氢气、氧气等带来的众多不良影响会损坏系统及降低热效应，这些气体如不能及时排掉会产生很多不良后果。诸如：由氧化导致的腐蚀；散热器里气袋的形成；热水循环不畅通不平衡，使某些散热器局部不热；管道带气运行时的噪声；循环泵的涡空现象。所以系统中的废气必须及时排出，由此可见运用自动排气阀的重要作用。

排气阀用来排除聚集在管中的空气。间歇性使用的给水管网，其管网末端和最高点应设置自动排气阀；给水管网有明显起伏聚集空气的管段，宜在该管段的峰点设自动排气阀或手动阀门排气；采用自动补气的气压给水装置，其配水管网的最高点应设自动排气阀。

水在加热时释放的气体如氢气、氧气等带来的众多不良影响会损坏系统及降低热效应，这些气体如不能及时排掉会产生很多不良后果，选用的是自动排气阀，可以根据管道内的气体的情况进行排气，省去人工带来的不便！安装在系统的最高点。

1.自动排气阀必须垂直安装，即必须保证其内部的浮筒处于垂直状态，以免影响排气； 2.自动排气阀在安装时，最好跟隔断阀一起安装，这样当需要拆下排气阀时进行检修时，能保证系统的密闭，水不致外流；

3.自动排气阀一般安装在系统的最高点，有利于提高排气效率。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 8 管道的保温

为了减少热媒在输送过程中的热损失，节约燃料；保证操作人员的安全，改造劳动条件；保证热媒的使用温度等，需要对供热管道及其附件采取保温措施。

8.1 保温管道的确定原则

保温管道的确定原则如下：

（1）敷设在地下管沟、屋顶管沟，设备层内、闷顶及竖井内的采暖管道。 （2）设在室内的供回水干管、主立管及暗装的采暖支管； （3）管道敷设在容易被冻结的地方；

（4）管道通过的房间或地点，需要采暖管道采取保温措施时。

8.2 保温材料的选择

水泥膨胀珍珠岩管壳，具有较好的保温性能，产量大，价格比较便宜，是目前管道保温常用的材料。岩棉、矿棉及玻璃棉管壳，保温性能好，无毒、耐久且施工方便。《民用建筑节能设计标准》推荐采用以上两种材料。当采暖供热热媒与周围空气的温度差小于60度时，安装在室外、室内管沟中的采暖供热管道的最小保温厚度水泥珍珠岩管壳工称直径为25～70mm时最小保温厚度为40mm（《民用建筑采暖设计与施工安装手册》表8－18）。管道保温并非越厚越好。保温层越厚，表面积也越大，超过一定的限度时，由于表面积的增大反而使管道若损失增加，因此，管道保温层不能超过下表的极限厚度，以达到经济合理的目的。

表7-1 保温层的极限厚度

公径 极厚

≤32 45

40 55

50 65

70 80

80 95

100 110

125 115

150 120

200 125

250 130

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 总结

本文是对北京市某宾馆楼进行热水采暖的系统设计。所得结论如下：

（1）散热器是采暖系统中最常见的末端设备，主要传统方式为热辐射和空气对流。散热器一般固定在墙上，散热器附件空气受热上升，在室内形成冷热空气对流，室内温度在对流中逐渐上升至实际温度。

（2） 进行了热负荷计算。其中地下层层楼总热负荷为 21503.06W，一层楼总热负荷为 427.16W，二层楼总热负荷为48421.63W，三层楼总热负荷为55234.61W，四层楼总热负荷为 42669.36W。

（3）散热器片数的计算。库房设计温度较低，每组5片，客房标准间每组18-20片。 （4） 系统水力计算。包括户管段的水力计算、相邻两户的力平衡计算、系统总立管的水力计算。其中入户管径为DN70，立管根据负荷分别确定。

（5） 采暖附件和保温材料的选择。根据情况，解决水利失调现象，实现小流量大温差的运行方式。

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 参考文献

[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第一版.北京:中国建筑工业出社.2002:15-21. [2] 贺平，孙刚.供热工程[M].第三版.北京:中国建筑工业出版社.2002:8-325. [3] 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736-2012.

[4] 杨世铭，陶文铨.传热学[M].第三版.北京:高等教育出版社.1998:3-50. [5] 民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)[M].北京:中国建筑工业出社.1996:8-60.

[6] 董子忠,徐永光,陈启高,温永玲.窗户传热系数的简化计算方法[J].建筑材料.2002.9,40-44. [7] 赵荣义.简明空调设计手册.中国建筑工业出版社.2003.

[8] 《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－87） 北京：中国计划出版社. 2001 [9] 陆耀庆 主编. 《实用供热空调设计手册》. 北京：中国建筑工业出版社.1993 [10] 陆亚俊、马最良 、邹平华编著.《暖通空调》.2002年. 中国建筑工业出版社 11] 《暖通空调制图标准》GB/T50114-2001

[12] 付祥钊 王岳人等. 《流体输配管网》. 北京：中国建筑工业出版社. 2001 [13] 《供热工程制图标准》GJJ/T78-97.1998年.中国建筑工业出版社

[14] Siu, Wai Leung. A development of functional cementitious composite materials :thermal and acoustical insulation, University of , .2009.

[15] Filip Logist. Multi-objective optimal control of an air-to-water heat pump for residential heating, University of Leicester; United Kingdom.2002.

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 致谢

在这次北京市某宾馆采暖设计任务中，首先完成了该宾馆楼的冬季热负荷计算；确定了采暖的供暖方案；完成了该宾馆楼冬季供暖系统的散热器设计和水力计算；；最后画出了采暖平面图、采暖系统图等。

经过近一个月的设计，终于完成了设计任务，在此期间收获颇多，把大学里所学的零散的知识通过毕业设计使之结合成一个整体，让我熟悉和了解了民用建筑采暖设计的一般原则、步骤、和方法；掌握了设计说明书的编写和施工图设计与绘制的方法，这将使我终身受益。

在设计期间，可以说是困难重重，是王亚轩老师的悉心指导，和同学们的热切帮助，才使得我能够顺利完成设计。在此，向所有曾经关心和帮助过我的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意！

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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 附录

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