呼和浩特市安泰小区住宅楼采暖及防排烟设计毕业设计说明书

本科生毕业设计说明书题 目：呼和浩特市安泰小区住宅楼采暖及防排烟设计学生姓名：学 号：专 业：建筑环境与设备工程班 级：指导教师：呼和浩特市安泰小区住宅楼采暖及防排烟设计摘 要本设计是呼和浩特市采暖及防排烟设计。该建筑分为住宅、地下室；地下建筑为一层、高层主体建筑为十八层。要求根据土建资料和其它相关资料为建筑设计一套合理的采暖及防排烟系统，采暖设计要求对用户进行分户热计量。采暖设计部分根据建筑的具体情况选用了下供下回的系统形式。住宅部分选用散热器采暖；且户内采用双管同程式。每户实行分户热计量，热计量表安装在管道井内便于维护与管理。在系统布局安排上，以简化系统、节省管材、减少地下埋管，节省室内空间、排气顺畅、满足用户要求为宗旨。高层住宅进行防排烟设计，根据高层民用建筑防火规范本设计选用正压送风防烟系统，排风采用自然排风，送风口设置在楼梯间时每隔两层设一送风口，送风口设置在前室时每层设置一份送风口。送风机装设于屋顶。地下室防排烟与正压送风系统采用同一风机，可通过窗户进行排烟。关键词：采暖；分户热计量；防排烟The design of heating and smoke controlling about a commercial building of Antai district in HohhtAbstractThe project is about the design of heating, ventilation and smoke controlling about a commercial building in Hohht; The building of design consists of Residential buildings,subsurface layers,Underground construction 0f two floors and high-rise building of eighteen floors. The paper requirements designing a reasonable heating and smoke control system for building which according to civil engineering and other relevant information .At the same time , the paper design a district heating station which must rationalization . The project about heating requirements metering heat for the users.The Design of heating choices downfeed and direct return riser system which based in construction of the specific circumstances form. The house heating system using radiators doule pipe reverse-return system indoor. The purpose about distribution arrangements in the system are to simplify the system, saving pipe, buried underground to reduce, saving interior space and concent requirements from the users. The design of smoke control are main contenders of high-rise building. According to the criterion on the fireproofing in high-rise building for daily usage , It chooses positive pressure ventilation smoke controlling and natural discharge air sestem, set up a delivery outlet every two-tier in stair well and every one-tier in front floor. The blower is installed in the roof. Underground construction and the positive pressure ventilation use the same furnace through the window for the smoke controlling.Key words: heating; household heat metering; smoke controlling目 录摘 要IAbstractII第一章 设计概况及资料11.1 设计题目11.2 工程概况11.3 设计的原始资料11.3.1 气象参数11.3.2 热源资料21.3.3 土建资料31.4 围护结构的热工性51.4.1 围护结构传热系数的确定51.4.2 校核围护结构最小传热热阻71.5 小结9第二章 采暖热负荷计算102.1 室内设计参数的选取102.2 围护结构传热耗热量计算102.2.1 维护结构的基本耗热量102.2.2 附加耗热量122.2.3 地面耗热量142.2.4 冷风渗透耗热量142.2.5 冷风侵入耗热量162.3 热负荷计算示例172.4 面积热指标19第三章 采暖系统的选择203.1 系统形式的分析及确定203.1.1 系统形式的比较203.2 住宅建筑分户热计量供暖系统233.3 室内供暖系统的确定25第四章 散热器的选择及计算264.1 散热器的选择264.1.1 散热器的基本要求284.1.2 散热器的选用规则294.1.3 散热器类型的确定304.2 散热器的计算304.2.1 散热器散热面积的计算304.2.2 散热器内热媒平均温度314.2.3 散热器片数计算314.3 散热器的布置334.4 散热器安装34第五章 系统水力计算365.1 绘制采暖系统图365.1.1 供暖系统水力计算的任务及方法365.1.2 水力计算中的注意事项385.1.3 热水供暖系统管路水力计算的基本公式395.1.4 水力计算示例40第六章 附属设备被的选择及管道保温426.1 热量表的选择与安装426.2 过滤器的选择436.3 集气管和自动排气阀的选择436.4 阀门的选择与安装446.4.1 温控阀的选择446.4.2 截止阀的选择446.5 管材的选择446.5.1 管材的比较446.5.2 立管的选取466.5.3 室内管材选取466.6 补偿器466.6.1 补偿器比较466.6.2 补偿器的选择与计算476.7 管道的支架486.8 管道的保温48第七章 防排烟系统的设计507.1 自然排烟的条件507.2 机械加压系统送风系统需注意507.3 基本条件的确定517.3.1 基本条件的确定517.3.2 浮动条件的确定517.3.3 对同一个工程而言，设计时还应注意的事项517.4 加压送风系统537.4.1 加压送风量的计算537.4.2 风机的选型547.4.3 送风口557.5 加压系统的控制557.6 地下室防排烟557.6.1 B单元地下室567.6.2 C、D、E单元地下室577.7 小结57参考文献58附录：热负荷计算表59附录：冷风渗透耗热量计算表209附录：散热器计算表211附录：水力计算表247附录：局部阻力系数表251附录：外文翻译253致谢268 第一章 设计概况及资料1.1 设计题目呼和浩特市安泰小区采暖及防排烟设计1.2 工程概况本工程为呼和浩特市安泰华庭住宅小区采暖及防排烟设计，本建筑为：地下一层，地上共四设单元，分别标记为B、C、D、E单元，每个单元十八层，层高为2.9m。建筑面积为15804.2。1.3 设计的原始资料建筑地点：内蒙古自治区呼和浩特市。地理位置：北纬 ，东经，海拔1063.0m。1.3.1 气象参数查实用供热空调设计手册，以下简称供热手册及供热工程。1）冬季供暖室外计算温度的确定。冬季供暖室外计算温度的确定，对供暖系统设计有很关键的影响。如采用过低的温度值，使供暖系统的造价增加；如采用过高值，则不能保证供暖效果。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GB 5001 92003（以下简称设计规范）所规定的采暖室外计算温度适用于连续采暖或间歇时间较短的采暖系统的热负荷计算。冬季供暖室外计算温度，采用历年平均不保证5天的日平均温度，主要用于计算采暖设计热负荷。2）冬季主导风向冬季“主导风向”即为“最多风向”，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，如济南的主导为ENE，风向为东北东风。3）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。4）冬季日照率冬季FI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。1.3.2 热源资料设计热媒：热水供暖 外网供热供回水温度：110/70。室内采暖供回水温度：95/70，由小区热力站统一提供。表1.1呼和浩特市气象资料设计用气象参数单位拔海高度m170.3采暖室外计算温度-19冬季室外平均风速m/s1.6冬季室外最多风向的平均风速m/s4.5冬季最多风向NE冬季最多风向的频率10年最多风向NW年最多风向的频率8冬季室外大气压力Pa90090冬季日照百分率69最大冻土层 cm143供暖期天数天171供暖期日平均温度-4.8极端最低温度-32.8极端最高温度37.31.3.3 土建资料1）建筑平面图、剖面图，。 2）外墙结构、楼顶大样图、及门窗规格：墙体结构图： 图1.1墙体结构图1 外抹灰30mm；2 聚苯板保温层70mm；3 砖墙250mm；4 内抹灰30mm。屋顶大样图如下：图1.2屋顶结构图1 保护层30mm；2 炉渣找坡层70mm；3 聚苯板保温层100mm；4 结构层120mm。3）门：门高2.0m，宽度见建筑平面图，单元入户门防盗、隔音、保温，内门为单层木质门。窗：铝合金窗，结构为单层加单框双玻璃，空气层厚度为100140mm。北、南向窗户的缝长为7.5m：东、西向窗户缝长为4.8m。1.4 围护结构的热工性供暖系统设计时对其建筑热工提出如下要求：实施供暖设计，在本着节能的基础上，使室温达到用户要求值；如果室温达不到设计值，相对湿度大时易产生结露现象；采暖不足时经常发生，墙面结露产生的黑色霉斑严重影响了住户的室内环境，破环装修，应加以避免，当设计供暖系统时对其建筑热工提出如下要求：1）围护结构热工性能应满足国家民用建筑节能设计标准及地方标准民用建筑节能设计标准实施细则的要求。经计算表明，对于“节能型建筑”如供暖有间歇，并不致使外墙内表面结露。2）墙及楼板的热工性能不应低于民用建筑热工设计规范第4.1.1条及现行采暖通风与空气调节设计规范中第3.1.4条围护结构最小热阻值的要求。由以上分析可见，有必要对外墙及屋顶进行热工性能的校核。1.4.1 围护结构传热系数的确定通过土建资料查供热工程附录1-4中得出如下数据：外门：2.33 W/（m2）；内门：2.91 W/（m2）；外窗：2.5 W/（m2）；内墙：1.7 W/（m2）；地面：0.30 W/（m2）1）外墙传热系数的确定：结构组成：30mm厚水泥沙浆抹灰层； 70mm厚聚苯板；250mm厚砖墙；30mm厚石灰抹灰层。外墙的传热系数由下式求出： 式（1-1）式中：围护结构内表面的换热系数，W/（m2）； 围护结构各层材料的导热系数，W/（m2）；围护结构外表面的换热系数，W/（m2）；围护结构各层的厚度，m。其中：=8.7 W/（m2），=23.0 W/（m2）。水泥沙浆抹灰层 =0.87 W/（m2）；聚苯板=0.042 W/（m2）；砖墙=0.81 W/（m2）；石灰抹灰层=0.87 W/（m2）；代入数值，由式（2-1）得： 外墙K=0.45 W/（m2）。2）屋顶传热系数确定：结构组成：30mm厚水泥砂浆抹灰层； 70mm厚炉渣找坡层；100mm厚聚苯板；120mm厚钢筋混凝土结构层。根据式（1-1）求屋顶传热系数，其中：=8.7 W/（m2），=23.0 W/（m2）。水泥沙浆=0.87 W/（m2）；炉渣=0.29 W/（m2）聚苯板=0.042 W/（m2）；钢筋混凝土=1.74 W/（m2）； 代入以上数值，得屋顶K=0.35 W/（m2）1.4.2 校核围护结构最小传热热阻1）校核外墙最小传热热阻a）确定维护结构的热惰性指标D冬季围护结构室外计算温度按围护结构热惰性指标值分成四个等级来确定。当采用6的围护结构时，采用供暖室外计算温度作为检查围护结构最小传热阻的冬季室外计算温度。当采用6的中型和轻型围护结构时，为了能保证与重质墙围护结构相当的内表面温度波动幅度，就得采用比供暖室外计算温度更低的温度，作为检查轻型或中型围护结构最小传热阻的冬季室外计算温度，亦即要求更大一些的围护结构最小传热阻值。 式（1-2） 式中：各层材料的传热热阻，(m2k)/w； 各层材料的蓄热系数，w/( m2k)； 各种材料的比热，J/（Kg）； 各种材料的密度，Kg/m3； 各种材料的导热系数，w/( m)； Z温度波动周期，一般取24h=86400s。则外墙表1.2 冬季围护结构室外计算温度围护结构的类型热惰性指标值的取值，64.16.01.64.01.5注式中：冬季围护结构室外计算温度，；累年最低日平均温度，；供暖室外计算温度，。 根据表1.2规定，该维护结构属中型结构（类）。同理算出屋顶的D值为3.344属于型。b）确定外墙的传热热阻= (m2)/W 式（1-3）由前面计算知，外墙K=0.45 W/( m2)由式（1-3）得，外墙传热热阻R0=2.2V (m2)/Wc）确定维护结构的最小传热阻： 式（1-4）式中：围护结构的最小传热热阻，(m2)/W； 围护结构内表面的传热热阻型，取 =0.115 (m2)/W；允许温差，(外墙取=6.0 ,屋顶取=4.5 )； 围护结构温差修正系数，(对于外墙、平屋顶及直接接触室外空气的楼板，=1.0)。该外墙属于类维护结构，维护结构冬季室外计算温度 ；由式（1-4）得，外墙=0.853 (m2)/W该围护结构的实际传热热阻=2.20(m2)/W，大于最小传热热阻满足规定。同理，算得屋顶实际传热热阻大于最小传热热阻，即满足要求。1.5 小结通过老师提供的任务书、土建资料及自己的查找资料我基本上上确定了设计用的一些基本参数如传热系数、气象参数、热源参数及一些建筑参数等。第二章 采暖热负荷计算2.1 室内设计参数的选取查采暖通风与空气调节设计规范得室内个房间采暖温度如下：卧室 20； 卫生间 25；书房 20；客厅 20；厨房 20；餐厅 20。2.2 围护结构传热耗热量计算采暖设计热负荷是在冬季里，当室外空气温度降到供暖设计温度时，为保持室内空气温度符合设计要求，需由供暖设备向房间供出的热量。采暖热负荷的由围护结构耗热量，冷风渗透，冷风侵入耗热量以及附加耗热量组成。暖通规范中所规定的“围护结构的耗热量”实质上是围护结构的温差传热量、加热由于外门短时间开启侵入的冷空气的耗热量以及一部分太阳能辐射热量的代数和。为了简化计算，暖通规范规定，围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量两部分，其中围护结构附加耗热量由风力附加，高度附加和朝向修正耗热量组成。对于本住宅楼的热负荷计算只考虑围护结构传热的耗热量、冷风渗透引起的耗热量和冷风侵入耗热量，人员、灯光等得热作为有利因素暂不考虑在热负荷计算当中。2.2.1 维护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量指通过组成房间的墙窗门屋顶地面等维护物，因室内外空气温差而传递的热量。围护结构的基本耗热量用下式计算： 式（2-1）1式中：通过供暖房间某一面围护物的温差传热量（或称为基本耗热量），； 该面围护物的传热系数，W/（m2）； 该面围护物的散热面积，m2；室内空气计算温度，；室内供暖计算温度，；温差修正系数。表2.1 围护结构的温差正系数 序号围 护 结 构 特 征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.002闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1 6层建筑）0.604与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7 30层建筑）0.505非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.756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0.607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0.408与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙0.709与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.4010伸缩缝墙、沉降缝墙0.30将房间围护结构按材料、结构类型、朝向及室、内外温差的不同划分成不同的部分，整个房间的基本耗热量等于各个部分围护结构耗热量的总和。此外，如果两个相邻房间的温差大于或等于5时，应计算通过隔墙和楼板的传热量；与相邻房间温差小于5，且通过隔墙和楼板等的传热量大于该房间热负荷的10%时，尚应计算其传热量。2.2.2 附加耗热量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。附加耗热量有朝向修正、风力附加和高度附加耗热量。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。a）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，朝向修正率应按设计规范规定的数值选用，可参见供热手册。b）考虑到我国幅员辽阔，各地实际情况比较复杂，影响因素很多，南北向房间耗热量客观存在一定的差异(1030左右)，以及北向房间由于接受不到太阳直射作用而使人们的实感温度低(约差2)。而且墙体的干燥程度北向也比南向差。为使南北向房间在整个采暖期均能维持大体均衡的温度，规定了附加的范围值，对日照率较大的地区取偏大的数值。c）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。垂直外围护结构名称前的朝向直接查ch值。d）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。朝向修正耗热量的修正率为：表2.2 朝向修正率朝向北东西南附加率5%-5%-5%20%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510。在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约为 的计算值。而本地区冬季平均风速1.6m/s。故其风力附加率为零。3）高度附加耗热量高度附加耗热量是考虑房屋高度对维护结构耗热量的影响而附加的耗热量。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。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。围护结构的附加耗热量用下式计算： 式（2-2）1式中：附加耗热量朝向附加率（或称朝向修正系数）风力附加率（或称风力修正系数）高度附加其中取值如表2.2：2.2.3 地面耗热量= K F(tn tw ) 式 (2-3)式中：通过供暖房间某一面围护物的温差传热量（或称为基本耗热量），W；K 地面的传热系数，W/ m2.；F 地面的散热面积，m2；tn室内空气计算温度，；tw室内供暖计算温度，；温差修正系数。2.2.4 冷风渗透耗热量1）冷风渗透耗热量计算公式：在风力和热压造成的室内外压差作用下，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，称冷风渗透耗热量。计算冷风渗透耗热量常用方法有缝隙法、换气次书法和百分数法。本设计采用缝隙法计算。公式如下： 式（2-4）1式中：冷风渗透耗热量，W；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）；经门窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h；其中： 式（2-5） 1式中： ：每米门窗缝隙渗入室内的空气量，本设计取0.4 ：门窗缝隙的计算长度，；：渗透空气量的朝向修正系数呼和浩特市朝向修正系数：北向0.70；东向0.10；南向0.20；西向0.70。2）中和面的确定高层建筑计算冷风渗透耗热量首先要确定中和面，中和面就是室内外压差为零的界面。当门窗中心处于中和面以下时，热压差为正，室外空气压力高于室内空气压力，冷空气由门窗缝隙渗入室内；当门窗中心处于中和面以上时，热压差为负,室外空气压力低于室内空气压力，室内空气由门窗缝隙渗出室外。通常在纯热压的作用下，可近似取为建筑物高度的一半。在计算门窗缝隙的实际渗透空气量时，应综合考虑风压与热压的共同作用。中和面确定公式： 式(2-6) 1 式(2-7) 1式中：风压和热压共同作用下不同朝向和高度的门窗冷风渗透压差综合修正系数； 风压单独作用下，渗透冷空气量的朝向修正系数； 作用于门窗上的有效热压差与有效风压差之比； 热压系数，取=0.5； 风压系数，取=0.7； 风压单独作用下，建筑物中和面的标高，取建筑物高度的一半；-冬季室外平均风速，取=2.2m/s； 建筑物内形成空气柱热压作用的竖井计算温度，取； 计算门窗的中心线标高(当10m时，分母部分的h值按10m算)；采暖室外计算温度， ；常数，塑钢窗b=0.67。 计算m值和C值时，应注意：如果C 1，表示在该计算楼层的所有各朝向门窗的冷风渗透耗热量均取零；如果C1时，在此条件下再计算m值： a. 若 m0，表示所计算的给点朝的这个门窗已无冷空气的渗入或者已有室内空气渗出，此时该朝向的冷风渗透耗热量取为零值；b. 若m0，该朝向门窗应采用上面的公式计算冷风渗透耗热量。通过计算得出南向中和面在第十层，北向中和面在第十一层。见附录2.2.5 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。冷风侵入耗热量按下式计算： 式（2-8）1式中：冷风侵入耗热量，W；外门的基本耗热量，W； 考虑冷风侵入外门的附加率。表2.3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60n%供暖建筑和生产厂房的主要出口 500%注：n建筑物的楼层数。2.3 热负荷计算示例以一层B左户型北卧室热负荷计算为例：1） 围护结构耗热量西外墙：=4.92.90.45（20+19）1=249.4W北外墙：=（3.12.91.52）0.45（20+19）1=105.1W北外窗：=（1.52）2.5（20+19）1=292.5W地面： =（4.83）0.3（2010）1=43.2W2）附加耗热量由于建筑物层高小于4m故不进行高度附加，由于呼和浩特市冬季室外平均风速为1.6m/s，根据暖通规范规定：在一般情况下，不考虑风力附加。故只考虑朝向修正。西外墙：=249.4（10.05）=236.9W北外墙：=105.1（10.05）=110.4W北外窗：=292.5（10.05）1=307.1W3）冷风渗透耗热量呼和浩特市渗透空气量的朝向修正系数：北向取0.70。在冬季平均风速为1.6m/s时，单框双玻塑铝窗每米缝隙的冷风渗透量为0.4 m3/m.h。东向窗户缝隙总长度为7.5m。总的冷风渗透量V= m3/h。综合修正系数m由以上分析，中和面标高在建筑物中心，标高为=26.1m，对第一层，当考虑热压时，h=10m。 a）求压差比值： =18.22 b）求值： =1.003 c）求值，呼和浩特市北向的修正系数为0.70： = =6.97 窗户的冷风渗透耗热量。 = =287.9W4）冷风侵入耗热量底层B户型北卧室无外门 ，故冷风侵入耗热量为零。5）总耗热量通过以上公式计算一层房间北卧室总的热负荷为：式（2）W其它负荷计算见附录。2.4 面积热指标供暖面积热指标按下式计算： （2-9）根据建筑图纸计算得采暖总面积为F=15804.2,由采暖热负荷汇总表计算得总热负荷为611621W代入数值，得X=611621/15804.2=38.9W/m2第三章 采暖系统的选择3.1 系统形式的分析及确定热水供暖系统有以下几种方法分类：1）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。靠水的密度差进行循环的系统，称重力循环系统。靠机械（水泵）力进行循环的系统，称机械循环系统。2）按供、回水方式的不同，可分为单管系统和双管系统。热水经立管或水平供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统，称为单管系统。热水经供水立管或水平供水管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。3）按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式或水平式系统。3.1.1 系统形式的比较1）垂直式系统a） 上供下回式双管上供下回式系统特点：各层散热器都并联在供、回立管上，热水直接流经供水干管、立管进入各层散热器，冷却后的回水经回水立管、干管直接流回锅炉。排气方便，室温可调节，易产生垂直失调。一般高层建筑不宜采用这种双管系统。单管上供下回式系统特点：热水进入立管后，由上向下顺序流过各层散热器，水温逐层降低，各组散热器串联在立管上。b) 双管下供下回式该系统与上供下回式系统相比，特点：主立管长度小，管路的无效热损失较小；上层的作用压力虽然较大，但循环环路长，阻力也较大；下层作用压力虽然较小，但循环环路短，阻力也较小，这可以缓解双管系统的垂直失调问题；可安装好一层使用一层，能适应冬季施工的需要；排气较复杂，阀件、管材用量增加，运行、维护、管理不方便；安装供回水干管需设置地沟，室内无供水干管，顶层房间美观。c)中供式中供式系统用于顶层梁下和窗户之间的距离不能布置供水干管时采用。特点：上部的下供上回式系统应考虑解决好空气的排除问题，对楼层扩建有利，排气不利；下部的上供下回式系统，由于层数减少，可以缓和垂直失调问题；可解决一般供水干管挡窗问题。d) 下供上回式适用于热媒为高温水采暖，室温有调节要求的四层以下建筑，该系统多采用单管顺流式。特点：有利于排气，解决垂直失调有利；无效热损失少；底层散热器供水温度最高，可以减少底层房间所需的散热面积，有利于布置散热器；降低散热器传热系数，浪费散热器。e) 混合式适用于热媒为高温水的多层建筑。特点：解决高温水热媒直接系统的最佳方法之一。2）水平式系统a) 水平单管顺流式系统适合于在住户入口有集中调节控制装置的建筑。特点：住户室内水平串联散热器的组数过多时，末端散热器的片数会过多，不便于布置。b) 水平单管跨越式系统这种形式允许在散热器支管上安装温控阀，能够调节散热器的进流量，室温调节灵活，热舒适性好，对散热器的组对没有限制。特点：使各住户间的分户热量计量成为可能；排气困难；入口设换热装置造价高。c) 水平放射式系统水平放射式系统户内设分、集水器，散热器之间相互并联，支管均为埋地敷设，一般均外加套管。特点：造价较高，其作用既可以保温，又可以保护管道，还可以解决管道的热膨胀问题。3）双线式系统高层建筑采用双线式采暖系统有垂直双线式单管系统和水平双线式单管系统两种形式。双线式采暖系统的散热器通常采用承压能力较高的蛇形管或辐射板。a） 垂直双线式单管系统由于散热器立管由上升立管和下降立管组成，各层散热器的热媒平均温度近似相同，有利于避免系统垂直失调。但由于立管组成的散热器阻力较小，易引起水平失调，可考虑在每根立管末端设置节流孔板，以增大立管阻力，或采用同程式系统减轻水平失调现象。b） 水平双线式单管系统在视频方向上各组散热器内的热媒平均温度近似相同，可避免系统水平失调，但易出现垂直失调现象。可在每层水平管上设置调节阀进行分层流量调节，或在每层水平管末端设置节流孔板，以增大水平管阻力，减轻垂直失调现象。4）单、双管混合式系统这种系统既能缓解双管系统在楼层数过多时产生垂直失调问题，又能避免单管顺流式系统散热器支管管径过大的缺点，而且能进行散热器的个体调节。按供、回水方式的不同，可分为单管系统和双管系统。a）热水经立管或水平供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统，称为单管系统。b）热水经过供水立管或水平管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称双管系统。5）户外共用立管的形式户外共用立管的形式可以：有上供下回同程式、上供下回异程式、下供下回异程式、下供下回同程式。双管系统最大的问题是垂直失调问题，楼层越多，重力作用的附加压力就越大，在不额外设置阻力平衡元件的情况下，应尽量减少垂直失调问题实现较好阻力平衡。上供下回同程式系统和下供下回同程式系统中，各层循环环路在设计工况下阻力近似相同，上层作用压力大于下层而产生的垂直失调问题无法解决；上供上回异程式系统，上层循环环路短阻力小，下层循环环路长阻力大，这会加剧垂直失调问题；只有下供下回异程式系统，上层循环环路长阻力大，刚好可以抵消上层较大的重力作用压力，而下层循环环路短阻力小，下层的重力作用压力也较小，这能减小垂直失调问题。因此，对于高层住宅分户热计量系统，在同等条件下，下供下回异程式双管系统是首选的系统形式。6）热媒的形式按热媒的温度不同，可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。在我国，习惯认为，水温低于或等于100的热水，称为低温水，水温超过100的热水，称为高温水。室内热水供暖系统大多数采用低温水作为热媒。设计供回水温度多采用95/70。3.2 住宅建筑分户热计量供暖系统对于新建高层住宅建筑分户热计量供暖形式，可采用竖向分区，每户可在户外公共空间设置公用立管，为满足用户的调节要求，共用立管采用双管式。每户从里关上单独引出供、回水水平管，户内可采用水平式散热器供暖系统，每户形成一个相对对立的循环环路。这种方式可实现分户调节，舒适性比较好，且户内系统的阻力的阻力较大，易于实现供暖系统的平衡和稳定。在每户入口处设置热量表以计量用热量，并在每栋住宅的热力入口处设置一个总热量表。对于共用立管及每户的调节、计量装置可设于楼梯间的管道井内，并采取保温及保护措施，每层设置供抄表及维修用的检查门。户外共用立管采用双管式可以满足用户的调节要求，但最大的问题是垂直失调问题，楼层越多，重力作用产生的附加压力影响就越大，在不额外设置平衡元件的情况下，应尽量减少垂直问题，实现好阻力平衡。户外共用立管的形式可以有双管下供下回同程式、双管下供下回异程式。采用双管下供下回同程式，各层循环环路长度相等，阻力近似相同，由于重力作用产生的上层的附加压力不容易克服，垂直失调问题无法解决。可采用双管下供下回异程式，上层循环环路长度长阻力大，下层循环环路长度短阻力小，刚好抵消重力作用产生的上层大于下层的附加压力，减小垂直失调问题。因此，在高层住宅建筑供暖系统中，双管下供下回异程式是首选。为了达到分户热计量的目的，热计量系统应采用有效的控制方式，灵活地控制室温，以保证用户对室温的要求，可以采用手动调节或恒温调节的调节方法调节室温，即室内采暖系统必须具有计量功能和可调节性。住宅建筑供热计量收费，都是采用热量表来计量。计量是否准确，非常重要。为避免户内系统顺势热量，热量表应安装在供水管路上，而温度传感器应安装在进、出户的供回水管路上。分户采暖系统可分为分户水平单管系统，水平双管系统，水平放射式系统几种形式。1）单管跨越式系统，散热器上设恒温阀和蒸发式热量分配表，室外入口处设置总热量表。 这样就可保证加跨越管后散热量为原设计的90%左右。在散热器入口处设恒温阀，使之根据室内负荷变化自动调节散热器水量，维持用户设定的室温，从而达到节能的目的。2）水平双管系统，散热器上设恒温阀和调节阀，室外入口设总热量表。散热器入口所设的恒温阀，不仅使系统具有可调节特性，而且解决了竖向水力失调问题。3）低温地板辐射采暖系统，便于分户热计量和控制。系统供、回水多为双管系统，可在每户的分水器前安装热量表进行分户热计量，还可通过调节分、集水器上的环路控制阀门，调节室温。用户还可采用自动温控装置。双管系统具有良好的变流量特性和较好的调节特性，因此户内系统采用双管形式要优于单管跨越式系统。3.3 室内供暖系统的确定高度超过30m的建筑物，由于静压较大，不宜采用高温水供暖。对高层建筑，可在垂直方向上分一至两个区，竖向分区。竖向分区应考虑散热器的承压能力、管材特性、室外管网压力和系统水力计算的平衡情况，决定每区的极限楼层数。根据经验值（高规中），高规中规定：一般高层建筑低于50米没有必要分区，另外，双管系统最大的问题垂直失调，楼层越多，重力作用的附加压力就越大，在不额外设阻力平衡元件条件下，应尽量减少在垂直方向上的失调，实现较好的阻力平衡，可以设置阻力较大的阀门来影响户内阻力，以实现系统水力平衡。本设计住宅选用散热器采暖，管道井内共用立管应为双管式，每户从共用立管上单独引出供回水水平管。户内采用水平双管同程式采暖系统，住宅采用分户热计量，在每户入口处设热量表以计量热量。户内系统采用埋地敷设，由于施工限制可以无坡度敷设，但是需要在立管顶端加上自动排气阀。以排出由于压力水温变化产生的气体。散热器为钢制，可满足高层承压能力要求。第四章 散热器的选择及计算采暖散热器是通过热媒将热源产生的热量传递给室内空气的一种散热设备。散热器的内表面一侧是热媒，外表面一侧室内空气，当热媒温度高于室内空气温度时散热器的金属壁面就将热媒携带的热量传递给室内空气。散热器的功能是将供暖系统的热媒所携带的热量，通过散热器避面传给房间。4.1 散热器的选择随着我国能源政策的改变和生活水平的不断提高，传统的铸铁散热器由于生产过程的高污染、低效率、劳动强度大、外观粗糙等原因，使用受到一定的限制。铜管铝翅片对流散热器，以较为完美的外观和可以拆、装的外罩，在保障了散热器的使用效果的同时，又解决了散热器外观和清扫的问题，同时也起到了防护的作用。钢制、铝制散热器等由于生产过程污染小、效率高、劳动强度低、散热器承压能力高、表面光滑易于清扫、外形美观且形式多样，既可满足产品的使用要求，又可起到一定的装饰作用。散热器按制造材质的不同分为铸铁、钢制、铝质和其他材质散热器；按结构形式的不同分为柱型、翼型、管型和板型散热器；按传热方式的不同分为对流型(对流散热量占总散热量的60以上)和辐射型(辐射散热量占总散热量的50以上)散热器。1）铸铁散热器：常用的铸铁散热器有柱型和翼型两种形式。a）翼型散热器：翼型散热器又分为长翼型和圆冀型两种。 翼型散热器制造工艺简单，造价较低，但金属耗量大，传热性能不如柱型散热器，外型不美观，不易恰好组成所需面积，翼型散热器现已逐渐被柱型散热器取代。b）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。柱型散热器常用的有二柱M132型、二柱700型和四柱640型等。柱型散热器传热系数高，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。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，制造、安装和运转劳动繁重。在有些安装了热量表和恒温阀的热水采暖系统中，普通方法生产的铸铁散热器。内壁常有“粘砂”现象，易于造成热量表和恒温阀的堵塞，使系统不能正常运行。因此规范规定：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古有粘砂的散热器，这就对铸铁散热器内腔的清砂工艺提出了特殊要求，应采取可靠的质量控制措施。目前我国已有了内腔干净无砂，外表喷塑或烤漆的灰铸铁散热器，美观漂亮，档次高，完全可用于分户热计量系统中。2）钢制散热器a）闭式钢串片式：闭式钢串片式散热器由钢管、钢片、联箱及管接头组成。钢片串在钢管外面，两端折边90度形成封闭的竖直空气通道，具有较强的对流散热能力。但使用时间较长会出现串片与钢管连接不紧或松动，影响传热效果。其规格常用高x宽表示，如图中的240 100型和30080型。 b）板型散热器：由面板、背板、进出口接头、放水门固定套及上下支架组成。面板、背板多用1.21.5 mm厚的冷轧钢板冲压成型，其流通断面呈圆弧形或梯形，背板有带对流片的和不带对流片的两种规格。c）钢制柱型散热器：其结构形式与铸铁柱型相似，它是用1.251.5mm厚的冷轧钢板经冲压加工焊制而成。d）扁管散热器：这种散热器是由数根50mm 11mm 1 5mm(宽x高x厚)的矩形扁管叠加焊接在一起，两端加上连箱制成的。高度有三种规格：416mm(8根)、520mm(10根)和624mm(12根)。长度有6002000mm以200mm进位的八种规格。扁管散热器的板形有单板、双板、单板带对流片、双板带对流片4种形式。单、双板扁管散热器两面均为光板，板面温度较高，有较多的辐射热。带对流片的单、双板扁管散热器在对流片内形成空气流通通道，除辐射散热量外，还有大量的对流散热量。3）铝制散热器：铝制散热器的材质为耐腐蚀的铝合金，经过特殊的内防腐处理，采用焊接连接形式加工而成。铝制散热器重量轻，热工性能好，承压能力高，使用寿命长，其外形美观大方，造型多变，可做到采暖、装饰合二为一。使用时应注意产品对水质的要求。铝制散热器每柱的长度可以有很多数值，不宜限定，可根据用户要求任意改变宽度和长度。为了不同产品单柱长度的控制与对比，常采用名义散热量的方法确定其散热量，即以进检样片测得的标准散热量为基础，折算为长度L=1000mm的标准散热量，即名义散热量。采用铝制散热器时，应选用内防腐型散热器，并应满足产品对水质的要求。散热器内腔应严格按涂装工艺要求由机械程序化操作，以防止简易手工操作的不稳定性。应采用可靠的覆膜涂层或其他物理保护措施，以保证散热器长期稳定地工作。目前的铜铝复合、钢铝复合、不锈钢铝复合等均是可靠的手段，但散热器的水道部分已与全铝散热器不同了。铝制散热器与系统采用螺纹连接时，需采用配套的专用非金属或不发生电化学腐蚀的金属管件或双金属复合管件，不得使用铝制螺纹直接与钢管连接，散热器生产厂应配套供应专用连接件，否则施工中容易遗漏而造成腐蚀。综上所述，本设计采用钢制柱式散热器。4.1.1 散热器的基本要求供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分，它向房间散热以补充房间的热损失，保持室内要求的温度，其中散热器是最为常用的散热设备，供暖系统的热媒通过散热器的壁面，主要以对流的传热方式向房间散热。对散热器的基本要求，主要有以下几点：1)热工性能方面的要求，散热器的传热系数值越高，说明其散热性能越好。提高散热器的散热量，增大散热器传热系数的方法，可以采用增加外壁散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径。2)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。3)安装使用和工艺方面的要求，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；散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。4)卫生和美观方面的要求，散热器外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间观感。5)使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。6)在散热器的选择方面优先考虑铸铁散热器，它结构简单，防腐性能好，使用寿命长以及热稳定性好的优点；但其金属耗量大、金属热强度低于钢制散热器。7)设计中采用三叶牌钢制三柱型散热器。柱形散热器，结构简单防腐性能好，使用寿命长，热稳定性好且柱形散热器金属强度高及传热系数高，外形美观，易清除积尘，易组成所需面积。4.1.2 散热器的选用规则散热器的选用应符合下列原则性的规定：散热器的工作压力，当以