建筑環(huán)境和能源應用工程專業(yè)采暖畢業(yè)設計

1、1 前言1.1 選題的目的及意義隨著我國經濟的發(fā)展，居民對生活水平程度越來越重視，因此不管是城區(qū)供熱還是城 鎮(zhèn)供熱，對供熱都越來越重視。因此，研究供熱系統(tǒng)就顯得越來越重要。同時大學四年也 接觸到了很多關于供熱，管網設計的知識，因此正可以借這次機會檢驗一下自己的所學， 為以后的工作和學習奠定基礎。1.2 研究現(xiàn)狀隨著國民經濟和工農業(yè)生產的迅速發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，我國的供暖和集 中供熱事業(yè)得到了迅速的發(fā)展。就目前情況來看，在東北、西北、華北地區(qū)，大部分民用 建筑和工業(yè)企業(yè)都裝設了供暖設備和集中供熱系統(tǒng)，許多城鎮(zhèn)實現(xiàn)了集中供熱。因此能源 的消耗量在不斷增加，能源緊缺的問題也日趨嚴重。所以我

2、國已經把能源與環(huán)境保護集中 供熱列入發(fā)展國民經濟的戰(zhàn)略重點。1.3 國內集中供熱發(fā)展狀況我國集中供熱發(fā)展到今天，經歷了從無到有、從小到大、從弱到強、艱苦奮斗、競爭 發(fā)展的歷程。我國傳統(tǒng)的集中供熱主要采取熱電聯(lián)產、區(qū)域聯(lián)合供熱和小區(qū)鍋爐房供暖等 幾種方式。從 20世紀40年代至今 , 近60年的歷史大致分為 4個階段：單純利用階段單純 管理階段基礎建設階段綜合發(fā)展階段。 20世紀 80年代以前，從北方采暖地區(qū)大城市來 看，以分散鍋爐房供暖比重最大。據對 29 個大中城市集中供熱方式的統(tǒng)計顯示 , 分散鍋爐 房供熱占我國總供暖面積的 84% ，其中 90%以上的鍋爐房的容量一般只維持在 7MW以下

3、的 水平。20世紀80年代以后，進入到綜合發(fā)展階段。熱電聯(lián)產、熱交換站以及相配套的尖峰鍋爐房等集中供熱系統(tǒng)在許多城市相繼建成。建設部綜合財務司2004年 6月發(fā)布的“2003 年城市建設統(tǒng)計公報”顯示，2003年集中供熱取得新成績， 據統(tǒng)計集中供熱面積 18.9 億m2， 比2002 年增長21.2% 。許多城市的大型熱源已不止一個， 如北京、沈陽等集中供熱系統(tǒng) 較發(fā)達的城市，已經實現(xiàn)初級多熱源并網運行 i。1.4 國外集中供熱發(fā)展狀況國外的集中供熱發(fā)展大致分為 4個階段：單純管理階段基礎建設階段綜合發(fā)展階段 自動化控制階段。在綜合發(fā)展階段開始投入實時監(jiān)測系統(tǒng)的建設，人工調整配合，最后 發(fā)展到

4、遠程控制、無人值守熱力站，實現(xiàn)自動化控制。美國、日本、俄羅斯（包括前蘇聯(lián) ）、丹麥、瑞典、德國等國是集中供熱發(fā)展很快的國家，從設備、技術、管理等諸方面都居世 界領先的水平，其中日本、丹麥、挪威將天然氣、油、垃圾、生物能、熱泵等作為集中供 熱的主要熱源，社會效益、節(jié)能效益、經濟效益明顯。美國是世界第一個冷熱聯(lián)供系統(tǒng)在 Harford City 建成并投入運行的國家。 20 世紀70年代紐約世界貿易中心采用新技術向建筑 物群集中供冷供熱，成為當時世界上規(guī)模最大的供冷供熱工程。目前美國有眾多的學者從 事有關區(qū)域供冷供熱方面的研究， 并在多項技術上保持優(yōu)勢。近年來，日本集中供熱 （冷） 系統(tǒng)發(fā)展速度也

5、較快，特別是以東京為中心的關東地區(qū)尤為明顯，已占日本全國的 60% 。 日本集中供熱 （冷） 系統(tǒng)比較注重節(jié)能和環(huán)保， 如采用熱電供給系統(tǒng)、蓄熱槽及利用城市 廢熱作為能源等，以提高能源的利用效率?？紤]到保證能源的穩(wěn)定供應和應對地球溫暖化 等環(huán)境問題等，日本今后期望朝擴大應用、開發(fā)新能源等方向發(fā)展。俄羅斯（包括前蘇聯(lián) ）作為世界大國，由于受地理環(huán)境的影響 ,發(fā)展供熱系統(tǒng)較早，也比較完善。其集中供熱事業(yè) 無論是從熱負荷量、熱網的規(guī)模、熱電廠的層次和效益，還是從供熱綜合技術各方面來衡 量，在國際上都占有極其重要的地位，是世界上集中供熱最發(fā)達的國家之一，其中莫斯科 有世界上最大的熱網、最大直徑的供熱管

6、道、最大功率的熱電廠。德國集中供熱總熱量為1961萬GJ ，也是集中供熱發(fā)展較好的國家。1.5 研究的內容及預期目標本次畢業(yè)設計的研究的內容為廠區(qū)供暖系統(tǒng)，主要目的是通過熱負荷的計算方案的選擇計算出所需的散熱片數(shù)量。通過對供熱管路的設計使冬天室內溫度保持20 。2 供暖系統(tǒng)2.1 供暖系統(tǒng)簡介眾所周如，供暖就是用人工方法向室內供給熱量，保持一定的室內溫度，以創(chuàng)造適宜 的生活條件或工作條件的技術。所有供暖系統(tǒng)都有熱媒制備（熱源） 、熱媒的輸送和熱媒 利用（散熱設備）三個主要部分構成。根據三個主要組成部分的相互位置關系來分，供暖 系統(tǒng)可分為局部供暖系統(tǒng)和集中式供暖系統(tǒng)。熱媒制備、熱媒輸送和熱媒利用

7、三個主要部 分在構造上都在一起的供暖系統(tǒng)，稱為局部供暖系統(tǒng)，如煙氣供暖，電熱供暖和燃氣供暖等。熱源和散熱設備分別設置，用熱媒管道連接，由熱源向各個房間或各個建筑物供給熱 量的供暖系統(tǒng)，稱為集中供暖系統(tǒng) ii 。圖 2-1 是集中式熱水供暖系統(tǒng)的示意圖。熱水鍋爐 1 與散熱器 2 分別設置，通過熱水1-熱水鍋爐； 2-散熱器； 3-熱水管道； 4-循環(huán)水泵； 5-膨脹水箱圖 2-1 集中式熱水供暖系統(tǒng)的示意圖管道 （供水管和回水管 ）3 相連接。循環(huán)水泵 4 使熱水在鍋爐內加熱，在散熱器冷卻后返回 鍋爐重新加熱。圖 2-1 中的膨脹水箱 5 用于容納供暖系統(tǒng)升溫時的膨脹水量，并使系統(tǒng)保 持一定的

8、壓力。圖中的熱水鍋爐，可以向單幢建筑物供暖，也可以向多幢建筑物供暖。集中供暖系統(tǒng)主要由熱源、傳輸管網、散熱設備等部分組成。因此，在解決供暖系統(tǒng) 存在的問題時應全面考慮，任何單方的努力都將限制供暖行業(yè)的發(fā)展，只有供暖行業(yè)的管 理部門、企業(yè)、設計單位、施工單位、運行管理單位聯(lián)合起來，我國的供暖事業(yè)才能不斷 地向前發(fā)展，才能滿足國家對熱改的要求。我國現(xiàn)有的城市集中供熱系統(tǒng)，由于技術和裝備水平低，加之管理體制的影響，存在 很多問題，集中表現(xiàn)在下列方面：供熱質量差，冷熱不均、運行方式不合理，能源浪費、 規(guī)劃設計水平低，制約節(jié)能工作的落實、墻體保溫措施不好，造成能源流失。通過合理的 設計可以減少這些問題。

9、2.2 心得體會畢業(yè)設計是大學階段最后但同時也是最為重要的一項教學內容，是對四年中所學知識 的總結與綜合運用，也是對本專業(yè)基礎理論課和專業(yè)課內容的深化與實踐。畢業(yè)設計還要 求必須深刻理解并靈活運用國家的有關政策、標準、規(guī)范，結合設計題目這一具體實際， 提出、分析并解決問題，系統(tǒng)的掌握設計步驟、方法等，為今后走上工作崗位，從事有關 的設計、施工等具體實踐工作或者在學校繼續(xù)深造奠定良好的基礎。特別是設計題目中所 涉及到的高層建筑采暖設計、 熱網間接連接等具體問題， 是以往的課程設計所未接觸過的， 更應引起高度重視。3 原始資料3.1 設計內容及平面圖所設計的住宅區(qū)地下樓高兩層，地上樓高二十九層，樓

10、高 88.800m 。該住宅區(qū)包括地 下一層( 362.8m 2)，首層建筑面積( 948.57m 2)，二層建筑面積( 1066.88m 2)，標準層建 筑面積( 371.72m 2)，出屋面樓梯間及電梯機房( 53.12m 2)，總建筑面積 (12467.81 m 2)。 住宅區(qū)平面圖見附錄 1。3.2 工程概況本設計為某住宅區(qū)供暖系統(tǒng)設計，該住宅區(qū)包括地下兩層，地上一到二十九層，為保 證住宅區(qū)的溫度達到滿足人們生活所需要的溫度，給居民提供一個舒適的環(huán)境，且保證節(jié) 省資源，應設計合理的供暖系統(tǒng)。3.3 設計參數(shù)1供暖室外計算溫度 tw =12；2室內計算溫度 tn =20 (民用衛(wèi)生間室內

11、計算溫度 25)；3供暖天數(shù) N =180 天；4供暖期日平均溫度 tpj =5.7 ；5最大凍土深度77cm ；6冬季室外平均風速及主導風向 v =2.6 m/s 北北西；4 住宅區(qū)供暖系統(tǒng)熱負荷的計算4.1 供暖系統(tǒng)熱負荷供暖熱負荷，就是在某一時間內為了維持一個房間或一個建筑物的室內溫度達到采暖 設計所需要的標準時，散熱設備在單位時間內需要補充給它的熱量。冬季，人們?yōu)榱藵M足 生活和生產的需要往往要求室內或者工作地區(qū)保持一定的溫度，為了使房間內的空氣溫 度，在某一段時間能達到要求的數(shù)值，必須有散熱設備補給熱量，此熱量稱為該房間的供 暖熱負荷 iii。選擇熱負荷的計算的大小，主要與建筑物的結構

12、形狀以及層高有關，建筑物的維護結 構傳熱系數(shù)越大，采光率越高，則建筑物的熱損失越大，在這樣的情況下，熱負荷可取大 值；反之熱負荷取小值。因此熱負荷的指標選擇合適與否直接影響到計算熱負荷的計算值 以及系統(tǒng)的總的耗熱量。各類建筑物的采暖熱負荷指標推薦值q (kw/m 2)如下表 1-1表 1-1 建筑物的采暖熱負荷指標Table4-1 Building heating load index建筑物類型住宅居住區(qū)綜合學校辦公醫(yī)院幼托旅館商店食堂餐廳影劇院展覽館大禮堂體育館采取節(jié)能40-550-655-745-5550-7055-70100-13080-105100-150措施005本設計采用面積熱指標

13、來計算建筑物供暖設計熱負荷，按下列公式計算，Qh qh A 10-3(1-1)式中Qh 采暖設計熱負荷， (kw) ；qh 采暖熱指標， (w/m 2)；A 采暖建筑物的建筑面積 (m2)。4.2 住宅區(qū)熱負荷計算以住宅區(qū)供熱系統(tǒng)的地上一層為例，該層的建筑面積 A = 948.57 m2；據其使用熱負荷 指標取 qh 45 w/m2；故有公式（ 2-1 ）得Qh 45 948.57 10 3 42.686kw 其他樓層的計算同上例。4.2.1 住宅區(qū)熱負荷總計算見附錄 2 住宅區(qū)采暖熱負荷計算表Table 1-2 Residence heating heat load calculation

14、table5 供熱方案的選擇5.1 熱媒的選擇及參數(shù)確定5.1.1 熱媒的分類供暖系統(tǒng)的常用熱媒是水、蒸汽、空氣。供暖系統(tǒng)熱媒的選擇，應根據安全、衛(wèi)生經濟、建筑形制及地區(qū)供熱條件等因素綜合考慮確定 iv 。 熱媒的選用標準如下表 6-1 所示表 6-1 熱媒的選用標準建筑名稱適宜采用允許采用居民樓、醫(yī)院、幼兒園托兒所等不超過 95 的熱水低壓蒸汽； 不超過 110 的熱水辦公樓、學校、展覽館等不超過 110 的熱水； 低壓蒸汽高壓蒸汽一般俱樂部影劇院不超過 110 的熱水； 低壓蒸汽不超過 130 的熱水5.1.2 熱媒的優(yōu)缺點比較以蒸汽作為熱媒1. 以蒸汽作為熱媒的使用面廣，能滿足多種熱用戶

15、的要求。尤其在生產工藝用熱都要 求采用蒸汽來供給熱量。2. 汽網中輸送蒸汽凝結水所耗的電能少，輸送靠自身壓力，不用循環(huán)系統(tǒng)不用耗電。3. 因溫度和傳熱系數(shù)都比水高，可以減少散熱設備面積，降低了設備的費用。4. 由于蒸汽的密度很小，可以適用于地形起伏很大的地區(qū)和高層的建筑中，輸送和使 用過程中不用考慮靜壓，連接方式簡便，運行也很方便。但是蒸汽介質有如下缺點 :1. 熱源效率低。2. 蒸汽使用后凝結水回收困難僅除鹽水 （或軟化水 ）損失大，而且熱損失也大。3. 蒸汽在使用和輸送過程中損失大 。4. 以蒸汽輸送距離短。以熱水作為熱媒時一般有如下的優(yōu)點：1. 熱水供熱系統(tǒng)的熱能利用的效率高。2. 用熱

16、水可以改變熱水溫度來進行供熱調節(jié)，既可以減少熱網的熱損失又可以很好的 滿足衛(wèi)生要求。3. 熱水供熱系統(tǒng)的蓄熱能力強，系統(tǒng)中的水量大 ,水的比熱很大。因此，水力工況和熱 力工況短時間的失調時也不會引起供暖狀況的很大波動。4. 熱水供熱系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠距離輸送，其供熱半徑大 v。蒸汽和凝結水狀態(tài)參數(shù)變化較大的特點是蒸汽供暖系統(tǒng)比熱水系統(tǒng)在設計和運行管理 上較為復雜的原因之一。由這一特點引起系統(tǒng)中出現(xiàn)“跑”、“冒、“”滴、“”漏”問題。解決不當時， 會降低蒸汽供熱系統(tǒng)的經濟性和適用性。蒸汽供暖系統(tǒng)散熱器表面溫度高，易烤炙積在散 熱器上的灰塵，產生異味，衛(wèi)生條件較差。由于上述“跑”、“冒、“”滴、“”漏

17、”影響能耗以及衛(wèi)生條 件等兩個原因。在民用建筑中，不適宜采用蒸汽供暖系統(tǒng)。在工廠中蒸汽作為供熱系統(tǒng)的 熱媒得到極廣泛的應用，生產工藝熱負荷與其他熱負荷共存時，傳熱介質的選擇盡量只利 用一種供熱介質，根據個體情況，通過全面的技術經濟比較確定熱媒。本設計對象是某住宅區(qū)的供暖系統(tǒng)，權衡熱水和蒸汽兩種熱媒的優(yōu)缺點，本設計 的熱媒選用熱水 vi 。5.2 熱媒參數(shù)的確定熱水供暖系統(tǒng)按照水的參數(shù)的不同，可以分為低溫熱水供暖系統(tǒng) （水溫低于 100 ）， 高溫熱水供暖系統(tǒng) （水溫高于 100） 熱水參數(shù)越高，輸送能力越大，越能節(jié)省輸送電量。 但溫度過高反而不經濟。要提高熱水參數(shù)則能耗大，設備投資大，所以確定

18、熱水溫度時， 要經過技術經濟比較。查城市熱力網設計規(guī)范 ：對于以區(qū)域鍋爐房為熱源的熱力網， 提高供水溫度、加大供回水溫差，可以減少熱力網的流量，降低管網投資和運行費用，而 對鍋爐運行的煤耗影響不大，從這方面看應提高區(qū)域鍋爐房供熱介質溫度。但當介質溫度 高于熱用戶系統(tǒng)的設計溫度時，用戶入口要增加換熱或降溫裝置，故提高供熱介質溫度也 存在技術經濟合理化的問題 vii。當不具備確定最佳供回水溫度的技術經濟比較條件時，推薦的熱水熱力網供回水 溫度的依據是：以區(qū)域鍋爐房為熱源時，供回水溫度的高低對鍋爐房運行的經濟性能影響 不大。當供熱規(guī)模較小時，與戶內采暖設計參數(shù)一致，可減少用戶入口設備投資。當供熱 規(guī)

19、模較大時，為降低管網投資，宜擴大供回水溫差，采用較高的供水溫度 viii 。當供水溫度確定以后，回水溫度應根據室外管網及內部系統(tǒng)散熱設備的基建投資室內管網的基建投資與用水溫度的變化有關） ，系統(tǒng)運行費用及系統(tǒng)折舊、修理和維護10費用總和最小的技術經濟比較而確定查集中供熱設計手冊當不具備確定最佳供回水溫度的技術經濟比較條件，熱 水供回水溫度按以下原則確定：1. 區(qū)域性鍋爐房供回水溫度 ,區(qū)域性鍋爐房為熱源 ,供熱規(guī)模較小時， 供回水溫度可采用 95/70 ，80/60 的水溫，而供熱規(guī)模較大時，經濟技術比較可采用 110/70 ，130/70 ， 150/80 等高溫水作為供熱介質。2. 二次網

20、供回水溫度可根據一次供回水溫度和衛(wèi)生要求及供熱區(qū)內熱用戶的需要，并 經過詳細技術經濟分析后確定。 一般二次網供回水溫度有如下幾種參考： 95/70 、85/65 、 80/60 、70/50 等。本設計的集中供熱系統(tǒng)的熱源形式是以換熱站為熱源，提高供水溫度和加大供回水溫 差可使熱網采用較小的管徑，降低輸送網絡循環(huán)水的電能消耗和用戶用熱設備的散熱面 積，在經濟上是合理的，但是由于供水溫度過高，對管道及設備的耐要求高，運行管理水 平也相應提高，綜合考慮熱源、熱力網、熱用戶系統(tǒng)等方面因素并進行技術經濟比較，確 定本設計熱媒參數(shù)為 95/70 ix。5.3 單雙管系統(tǒng)的選擇單管系統(tǒng)與雙管系統(tǒng)相比，作用

21、壓力計算不同并且各層散熱器的平均進出水溫度也是 不相同的。在雙管系統(tǒng)中，各層散熱器的平均進出水溫度是相同的；而在單管系統(tǒng)中，各 層散熱器的進出口水溫是不相等的。越在下層，進水溫度越低，因而各層散熱器的傳熱系 數(shù) K 值也不相等。由于這個影響，單管系統(tǒng)立管的散熱器總面積一般比雙管系統(tǒng)的稍大些。在單管系統(tǒng)運行期間，由于立管的供水溫度或流量不符合設計要求，也會出現(xiàn)垂直失 調現(xiàn)象。但在單管系統(tǒng)中，影響垂直失調的原因，不是如雙管系統(tǒng)那樣，由于各層作用壓 力不同造成的，而是由于各層散熱器的傳熱系數(shù) K 隨各層散熱器平均計算溫度差的變化程 度不同而引起的。對于三層以上的建筑物，如采用上供下回式的雙管系統(tǒng)，若

22、無良好的調 節(jié)裝置，豎向失調狀況難以避免 x。綜上考慮選擇雙管系統(tǒng)。5.4 機械循環(huán)和重力循環(huán)供暖系統(tǒng)的選擇在機械循環(huán)系統(tǒng)中設置了循環(huán)水泵，靠水泵的機械能，使水在系統(tǒng)中強制循環(huán)。增加 了系統(tǒng)的運行電費和維修工作量，但由于水泵所產生的作用壓力很大，因而供暖范圍可以 擴大。機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)不僅可用于單幢建筑物中，也可以用于多幢建筑，甚至發(fā)展 為區(qū)域熱水供暖系統(tǒng)。機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)成為應用最廣泛的一種供暖系統(tǒng)。重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)維護管理簡單，不需消耗電能。但由于其作用壓力小、管中水 流速度不大，所以管徑就相對大一些，作用范圍也受到限制。自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)通常 只能在單幢建筑物中使用，作用半

23、徑不宜超過 150m 。此供暖住宅區(qū)面積較大，樓層較高，需使用機械循環(huán)中泵加壓提供動力，因此選擇機 械循環(huán)供暖系統(tǒng) xi 。5.5 同程式供熱系統(tǒng)和異程式供熱系統(tǒng)的選擇通過各個立管的循環(huán)環(huán)路的總長度不相等，這種布置形式稱為異程式系統(tǒng)。異程式系 統(tǒng)供、回水干管的總長度短，但在重力循環(huán)中，由于作用半徑較大，連接立管較多，因而 通過各個立管環(huán)路的壓力損失較難平衡。有時靠近總立管最近的立管，即使選用了最小的 管徑 15mm ，仍有很多的剩余壓力。初調節(jié)不當時，就會出現(xiàn)近處立管流量超過要求，而 遠處立管流量不足。在遠近立管處出現(xiàn)流量失調而引起在水平方向冷熱不均的現(xiàn)象，稱為 系統(tǒng)的水平失調。 為了消除或減

24、輕系統(tǒng)的水平失調， 供、回水干管走向布置用同程式系統(tǒng) 同程式系統(tǒng)的特點是：通過各個立管的循環(huán)環(huán)路的總長度都相等。環(huán)路與通過最遠處立管 的循環(huán)12環(huán)路的總長度都相等，因而壓力損失易于平衡。由于同程式系統(tǒng)具有上述優(yōu)點，在廠 區(qū)式的建筑物中，常采用同程式系統(tǒng)。但同程式系統(tǒng)管道的金屬消耗量，通常要多于異程 式系統(tǒng)xii?？紤]選擇 同程式供暖系統(tǒng)。（選異程式，簡述原因， ）5.6 最終供熱方案的選擇對要求熱水供應的信大小區(qū)需單獨確定熱水供應方案。為實現(xiàn)環(huán)保的要求，冬季可使 用一級網供應熱量，結合換熱器提供生活熱水，供水溫度應保持在95 左右，以減少小型鍋爐的污染，節(jié)省能源。而夏季時，則采用專門的熱水鍋爐

25、房提供生活熱水，白天同時可 使用太陽能積蓄部分熱量，不足的熱量可由鍋爐房提供，夜間利用白天積蓄的熱量與鍋爐 房配合滿足需要 xiii 。由于熱水供應量的不確定性，故本設計采用 M813 型換熱器，可兼作 儲水箱的作用。系統(tǒng)圖附錄 3 所示。冬季運行時，打開 3 號閥門，關閉 1、2、4、5 號閥門，只運行 換熱器。夏季運行時，關閉 3 號閥門，打開 1、 2、 4、5 號閥門，停止運行換熱器，水通 過鍋爐房和太陽能集熱器進行加熱。在太陽能集熱器的出口管和鍋爐房出口管上上裝有溫 度傳感器和比較器，當太陽能集熱器出口水的溫度低于鍋爐房出水溫度而高于進口溫度 時，則關閉 6 號閥門，打開 7 號閥門

26、使水流至鍋爐房入口，當太陽能集熱器的出口溫度高 于鍋爐房出口溫度時則打開 6 號閥門，關閉 7 號閥門使水流至分水器。由于此題目只設計二級網供暖，因此采用重力循環(huán)，同程，雙管供暖系統(tǒng)。供暖系統(tǒng) 熱媒選擇為熱水，熱媒的供回水溫度選擇為 95和 70。6 散熱器的選型與計算6.1 散熱器的要求散熱器的功能是將供暖系統(tǒng)的熱媒 （本設計采用熱水熱媒 ）所攜帶的熱量，通過散熱器壁 面?zhèn)鹘o房間。對散熱器的基本要求，主要有以下幾點：1. 熱工性能方面的要求，散熱器的傳熱系數(shù) K 值越高，說明其散熱性能越好。提高散 熱器的散熱量，增大散熱器傳熱系數(shù)的方法，可以采用增加外壁散熱面積（在外壁上加肋片 ）提高散熱器

27、周圍空氣流動速度和增加散熱器向外輻射強度等途徑。2. 經濟方面的要求，散熱器傳給房間的單位熱量所需金屬耗量越少，成本越低，其經 濟性越好。3. 安裝使用和工藝方面的要求，散熱器應具有一定機械強度和承壓能力，散熱器的結 構形式應便于組合成所需要的散熱面積，結構尺寸要小，少占房間面積和空間；散熱 器的生產工藝應滿足大批量生產的要求。4. 衛(wèi)生和美觀方面的要求，散熱器外表光滑，不積灰和易于清掃，散熱器的裝設不應 影響房間觀感。5. 使用壽命的要求，散熱器應不易于被腐蝕和破損，使用年限長 xiv。6.2 鋼制散熱器與鑄鐵散熱器的優(yōu)缺點鋼制散熱器與鑄鐵散熱器相比，具有如下一些特點：1. 金屬耗量少。鋼制

28、散熱器大多數(shù)是由薄鋼板壓制焊接而成。2. 耐壓強度高。鑄鐵散熱器的承壓能力一般為 0.4 0.5MPa 。鋼制板型及柱型散熱器 的最高工作壓力可達 0.8MPa ；鋼片的承壓能力更高，可達 1.0MPa 。因此，從承壓 角度來看，鋼制散熱器適用于高層建筑供暖和高溫水供暖系統(tǒng)。3. 外形美觀整潔，占地小，便于布置。如板型和扁管型散熱器還可在外表面噴刷各種14 顏色和圖案，與建筑和室內裝飾相協(xié)調。鋼制散熱器高度較低，扁管和板型散熱器厚度薄，占地小，便于布置。4. 除鋼制柱型散熱器外，鋼制散熱器的水容量較少，熱穩(wěn)定性差些。在供水溫度偏低 而又采用間歇供暖時，散熱效果明顯降低。5. 鋼制散熱器的最主要

29、缺點是容易被腐蝕，使用生命比鑄鐵散熱器短。實踐經驗表明熱水供暖系統(tǒng)的補水含氧量多或系統(tǒng)水中的氯根含量多的情況下，鋼制散熱器很易產生內部腐蝕。此外，在蒸汽供暖系統(tǒng)中不應采用鋼制散熱器。對具有腐蝕性氣體 的生產廠房或相對濕度較大的房間，不宜設置鋼制散熱器。由于鋼制散熱器存在上述缺點，它的應用范圍受到一些限制。因此，鑄鐵柱型散熱器 仍是目前國內應用最廣的散熱器 xv。本設計也采用鑄鐵柱型散熱器。6.3 散熱器的布置布置散熱器時，應注意下列一些規(guī)定：1.散熱器一般應安裝在外墻的窗臺下，這樣沿散熱器上升的對流熱氣能阻止和改善從 玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經室內的空氣比較暖和舒適。2.為防

30、止凍裂散熱器，兩道外門之間，不準設置散熱器。在樓梯間或其他有凍結危險的場所，其散熱器應有單獨的立、支管供熱且不得裝設調節(jié)閥。3. 散熱器一般明裝，在內部裝修有特殊要求的場合可采用暗裝。4. 在垂直單管或雙管熱水供暖系統(tǒng)中，同一房間的散熱器可以串連。兩串連散熱器之 間的串連管徑應與散熱器接口的直徑相同，以便水流暢通。5. 在樓梯間布置時，考慮樓梯間熱流上升的特點，應布置在底層或按一定比例分布在 下部各層。6. 鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，不宜超過下列數(shù)值：柱( M132 型)20片；柱型(四柱) 25 片；長翼型 7片6.4 散熱器的選擇在該設計中，選用四柱 813(帶腿)散熱器。這種散熱器金屬熱強度

31、及傳熱系數(shù)高，外形美觀，易于清除積灰， 容易組成所需的面積， 便于落地和靠墻安裝， 因此得到廣泛應用。具體的參數(shù)如下表 7-1 所示(其中傳熱系數(shù)計算公式 (7-1) ：K 2.503 t 0.293 ；(7-1)t t pj tn 為散熱器熱水熱媒進出口溫度的平均值與室內空氣溫度的差值 ()(核對下參數(shù) )表 7-1 散熱器具體參數(shù)型號TZ 4-6-5 (四柱 813 型)傳熱系數(shù)散熱面積20.28 m2 /片t =68.58.64w/(m2)水容量1.41L/ 片t =66.58.56w/(m2)重量8.0kg/ 片t =64.58.49w/(m2)工作壓力0.5MPat =62.58.4

32、1w/(m2)6.5 供回水溫度的計算設供、回水溫度分別為 tg、th ，住宅區(qū)所有散熱器的散熱量分別為 Q1 ，Q2 ，即立 管的熱負荷為：Q Q1 Q2Qi(7-2)通過立管的流量，按其所擔負的全部熱負荷計算，可用下式確定：A Q 3.6 Q QGL0.86 (7-3)C(tg th ) 4.187(tg th) (tg th)16式中 Q 立管的總熱負荷， kj；tg、th 立管的供、回水溫度；C 水的熱容量， j/(kg. )；A 單位換算系數(shù)。串聯(lián) N 組散熱器的系統(tǒng)，流出第 i 組散熱器的水溫 (令沿水流動方向最后一組散熱器為 i=1)，可按下式計算：NQiti tgQ (tg t

33、h )(7-4)式中ti 流出第 i 組散熱器的水溫， ；NQi 沿水流動方向，在第 i 組(包括第 i組)散熱器前的全部散熱器的散熱量。i散熱器散熱面積 F 按下式計算：(7-5)FKQt 1 2 3式中 Q 散熱器的散熱量(也就是房間內所需的熱量) ， kj ；t 前面提及 , ；K 散熱器的傳熱系數(shù)；1 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；2 散熱器連接形式修正系數(shù)；3 散熱器安裝形式散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)表 7-2 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)每組片數(shù)11-50.956-101.0011-201.0520 以上1.10備注：上表僅適用于各種柱式散熱器，方翼型和圓翼型散熱器不修正，其它散熱器需要修正時，見

34、產品說明6.5.1 計算實例取廠區(qū)住宅 A 區(qū)房間 601 號為例，由于房間的面積適中，房間的熱負荷適中，又因為 散熱器的片數(shù)不能超過一定的數(shù)值(本系統(tǒng)采用四柱 813 型散熱器)，況且如果散熱器太 長又會影響美觀，所以采用兩組散熱器串連的方式布置。根據下式 (7-4) 計算NQi ti tgQ (tg th)(7-4)得到流入第一層的溫度：t 2 tgQ2Q (tg th ) 95 3796.875/473.875 87.0流出第一層的溫度：t1 tgNQ11(tg th) 95 5062.5/ 473.825 84.3已知 Q 2.8125kw , t pj (87.0 84.3)/2 8

35、5.6,tn 20，t tpj tn 85.6 20 65.6， K 8.53 w/(m 2 )修正系數(shù)選擇：181.散熱器組裝片修正系數(shù)，先假定11.0 ；2.散熱器連接形式修正系數(shù)，查表，21.0；3.散熱器安裝形式修正系數(shù)，查表，31.03 xvi。FQ123(7-5)根據式 (7-5)得到：F 2812.5 1.0 1.03 1.0 /(65.6 8.53) 5.18m2四柱 813 型散熱器的每片散熱面積為 0.28m 2，則計算片數(shù) n 為：n F f 5.18 / 0.28 18片(取整)。因此住宅 A區(qū)601房間則可以布置 2個小的散熱器，應采用四柱 813型散熱器 9片。其余

36、房間同理，供回水溫度計算結果列于表 7-3 、表 7-4、表 7-5。6.5.2 住宅區(qū)供回水溫度設計供回水溫度為 95/70 6.6 散熱器片數(shù)計算6.6.1 住宅區(qū)房間散熱器片數(shù)計算表 7-6 住宅區(qū)房間散熱器片計算房間名片數(shù)房間名片數(shù)房間名片數(shù)房間名片數(shù)臥室18B60118C60118D60118衛(wèi)生間18B50118C50118D50118A40118B40118C40118D40120A30120B30118C30118D30120A20120B20120C20120D20120A10122B10122C10120D10122A60218B60218C60218D60218A5021

37、8B50218C50218D50218A40220B40218C40218D40218A30220B30220C30220D30220A20220B20220C20220D20222A10222B10222C10220D10222A60318B60318C60318D60318A50318B50318C50318D50318A40318B40318C40318D40318A30320B30320C30318D30320A20320B20320C20320D20322A10322B10322C10322D10322207 供熱管路的水力計算7.1 確定系統(tǒng)原理圖1. 繪制管路的系統(tǒng)圖（ 1-6

38、層）以住宅區(qū)為例。2. 確定最不利環(huán)路，設計以右邊立管環(huán)路計算為例，因該環(huán)路為最不利環(huán)路。7.2 系統(tǒng)水力計算分析設計供回水溫度為 95/70 。對室內熱水供暖系統(tǒng)管路，管壁的當量絕對粗糙度 取 0.2mm ，當 K0.2mm 時，過渡區(qū)的臨界速度為 v1 0.023m/s,v2 1.066m/s。 熱水供暖系統(tǒng)中，管段中的流速通常都在 v1和 v2之間。7.2.1 選擇最不利環(huán)路最不利環(huán)路是通過立管的環(huán)路。這個環(huán)路經過管段 1、2、3、4、5、6、7、8、K值本設計9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27。圖 8-2 最不

39、利循環(huán)管路圖7.2.2 最不利環(huán)路的作用壓力總壓力損失nPl(RmlPj )ii1(8-1)P 1 gH ( h- g) Pf(8-2)根據已知條件立管距鍋爐的水平距離至少 30-50m 之內，下層散熱器中心距鍋爐中心垂直高度小于 15m 。查設計手冊得 Pf =350pa223根據供回水溫度，查得 h 977.18kg / m3 ， g 961.92kg / m3將以上數(shù)據代入公式 (8-2)得： P 1 gH( h - g) Pf 9.81 5 (977.18 961.92) 350 1098.5 pa7.2.3 確定選擇環(huán)路的管徑Pl1) 求單位長度平均比摩爾阻 RpjRpj(8-3)式

40、中Pl 最不利循環(huán)環(huán)路作用壓力；沿程損失占總壓力損失的百分數(shù)，重力循環(huán)取 50% ； l 是最不利管路環(huán)路的總長度， m 。l 2 9.5 9 9 9 9 9 9 19.5 9 9 9 9 5 5 5 5 5 5 10 4 4 43 3 2 155m根據公式 (8-3)求得 Rpj 0.5 818 / 155 2.64 pa / m2) 根據各管段的熱負荷，求出各管段的流量，計算公式 (8-5)3G 3600Q/ 4.187 103(tg th )式中 Q 管段的熱負荷， w；tg 系統(tǒng)的設計供水溫度， ；tg 系統(tǒng)的設計回水溫度， 。3) 根據 G， Rpj查中,選擇最接近 Rpj的管徑。將

41、查出的 D、R、和 v值列入下表 8-1。7.3 重力循環(huán)采暖管路水力計算表 8-1 重力循環(huán)采暖管路水力計算表管段號Q(w)G(kg/h)D(mm)L(m)v(m/s)Rm(pa/m)PyRmL( pa)Pd (pa)PJPd (pa)P總( pa)1179057.32020.041.513.02250.8020.0023.022286091.5259.50.041.918.6540.803.2011.8535760184.02590.096.7760.9315.005.0065.9346290201.33290.061.9517.6511.801.8018.6558560274.03290

42、.073.3630.2412.452.4532.69612560401.94090.093.4631.1415.005.003684090.093.9235.282.55.0012.5047.78815670501.44090.115.2246.983.56.0521.1868.16918440590.15090.071.9717.7312.452.4520.181019710630.75090.082.1719.5313.203.2022.731121860699.55090.092.6924.2115.005.0029.211224890796.55090.103

43、.4731.2345.0020.0051.231329420941.45050.124.8824.4017.207.2031.60143195010227050.081.587.9043.2012.8020.70153683011797050.092.0810.4045.0020.0030.40163942012617050.102.2311.1515.005.0016.15174634014837050.123.1015.502.57.2018.0033.50189268029667019.50.232.0539.98626.5158.7198.71946340148270100.123.1

44、031.003.57.225.256.224203942012617050.102.2311.1515.05.0016.152121860699.55030.092.698.0745.020.0028.072218440590.15040.071.977.8812.452.4515.762313620435.84040.093.9215.6815.005.0020.682412560401.94040.093.4613.8315.005.0018.84256290201.33240.061.957.8041.807.2015.00264800153.62530.085.4316.2943.20

45、12.8029.0927230073.62020.064.258.5041.807.2015.70L 155m ( py pj) 974.09 paP1( Py pj)1 27P1100%(8-6)式中 % 系統(tǒng)作用壓力的富裕率；P1 最不利環(huán)路的作用壓力， pa( Py pj )1 27 為最不利環(huán)路壓力損失， pa利用公式 (8-6)求得： % 1098.5 974.09 100% 11.3% 10% ，符合條件。1098.5立管二層散熱器 作用壓力 P 1589.98 pa表 8-2284600147.22530.1843.6130.8516.281211.829270086.42030

46、.0915.245.6324.05129.6175.2( pypj ) 387pa不平衡率 XPi,i 1( PyPj )Pi,i 1(8-7)434.1 387434.1利用公式 (8-7) 求不平衡率： X 434.1 387 10.8% 15%立管三層散熱器作用壓力 p 2045.168 pa表 8-330 5400 172.8 25 3 0.1 51.3 153.9 5 16.7 83.5 237.4931 2400 76.8 20 3 0.0 15.2 45.6 32 4.05 129.6 175.29( py pj) 412.6 pa ( 412.6 455.188)利用公式 (8

47、-7) 不平衡率： X100% 10.3% 15%412.6立管四層散熱器 作用壓力 p 2500.352 pa表 8-432 5600 179. 25 3 0.19 53.6 160.8 5 16.9 84.5 245.3233 2600 83.22030.1117.351.932 5.28 168.9 220.85 6( py pj) 466.16 pa利用公式 (8-7)不平衡率：X(466.16 455.184)466.16100%2.35% 15%立管五層散熱器表 8-5作用壓力 p 2955.536 pa34 6400 204.2530.1954.2162.65 16.5 82.8 245.48635 2800 89.62030.1117.351.932 5.28 168.9 220.85 626( pypj) 465.96 pa利用公式 (8-7) 求不平衡率： X (465.96 455.536) 100% 2.2% 15%465.536立管六層散熱器表 8-6作用壓力p 3410.72 pa3