建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程畢業(yè)設(shè)計

1前言1.1選題的目的及意義隨著我國經(jīng)濟(jì)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(xué)四年也接觸到了很多關(guān)于供熱，管網(wǎng)設(shè)計的知識，因此正可以借這次機(jī)會檢驗一下自己的所學(xué)，為以后的工作和學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。1.2研究現(xiàn)狀隨著國民經(jīng)濟(jì)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(shè)了供暖設(shè)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(yán)重。所以我國已經(jīng)把能源與環(huán)境保護(hù)集中供熱列入發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點。1.3國內(nèi)集中供熱發(fā)展?fàn)顩r我國集中供熱發(fā)展到今天，經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從弱到強(qiáng)、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(chǎn)、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(jì)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(chǔ)建設(shè)階段—綜合發(fā)展階段。20世紀(jì)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(jù)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以下的水平。20世紀(jì)80年代以后，進(jìn)入到綜合發(fā)展階段。熱電聯(lián)產(chǎn)、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(shè)部綜合財務(wù)司2004年6月發(fā)布的“2003年城市建設(shè)統(tǒng)計公報”顯示，2003年集中供熱取得新成績，據(jù)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(dá)的城市，已經(jīng)實現(xiàn)初級多熱源并網(wǎng)運行[]。1.4國外集中供熱發(fā)展?fàn)顩r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(chǔ)建設(shè)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(shè)，人工調(diào)整配合，最后發(fā)展到遠(yuǎn)程控制、無人值守?zé)崃φ?，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(shè)備、技術(shù)、管理等諸方面都居世界領(lǐng)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(jīng)濟(jì)效益明顯。美國是世界第一個冷熱聯(lián)供系統(tǒng)在HarfordCity建成并投入運行的國家。20世紀(jì)70年代紐約世界貿(mào)易中心采用新技術(shù)向建筑物群集中供冷供熱，成為當(dāng)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(xué)者從事有關(guān)區(qū)域供冷供熱方面的研究，并在多項技術(shù)上保持優(yōu)勢。近年來，日本集中供熱(冷)系統(tǒng)發(fā)展速度也較快，特別是以東京為中心的關(guān)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。考慮到保證能源的穩(wěn)定供應(yīng)和應(yīng)對地球溫暖化等環(huán)境問題等，日本今后期望朝擴(kuò)大應(yīng)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(fù)荷量、熱網(wǎng)的規(guī)模、熱電廠的層次和效益，還是從供熱綜合技術(shù)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(dá)的國家之一，其中莫斯科有世界上最大的熱網(wǎng)、最大直徑的供熱管道、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(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)本次畢業(yè)設(shè)計的研究的內(nèi)容為廠區(qū)供暖系統(tǒng)，主要目的是通過熱負(fù)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(shè)計使冬天室內(nèi)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(nèi)供給熱量，保持一定的室內(nèi)溫度，以創(chuàng)造適宜的生活條件或工作條件的技術(shù)。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(shè)備）三個主要部分構(gòu)成。根據(jù)三個主要組成部分的相互位置關(guān)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三個主要部分在構(gòu)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?xì)夤┡?。熱源和散熱設(shè)備分別設(shè)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)[]。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(shè)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(nèi)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(wǎng)、散熱設(shè)備等部分組成。因此，在解決供暖系統(tǒng)存在的問題時應(yīng)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(shè)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(shù)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(zhì)量差，冷熱不均、運行方式不合理，能源浪費、規(guī)劃設(shè)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(shè)計可以減少這些問題。2.2心得體會畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)階段最后但同時也是最為重要的一項教學(xué)內(nèi)容，是對四年中所學(xué)知識的總結(jié)與綜合運用，也是對本專業(yè)基礎(chǔ)理論課和專業(yè)課內(nèi)容的深化與實踐。畢業(yè)設(shè)計還要求必須深刻理解并靈活運用國家的有關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，結(jié)合設(shè)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(shè)計步驟、方法等，為今后走上工作崗位，從事有關(guān)的設(shè)計、施工等具體實踐工作或者在學(xué)校繼續(xù)深造奠定良好的基礎(chǔ)。特別是設(shè)計題目中所涉及到的高層建筑采暖設(shè)計、熱網(wǎng)間接連接等具體問題，是以往的課程設(shè)計所未接觸過的，更應(yīng)引起高度重視。3原始資料3.1設(shè)計內(nèi)容及平面圖所設(shè)計的住宅區(qū)地下樓高兩層，地上樓高二十九層，樓高88.800m。該住宅區(qū)包括地下一層（362.8m2），首層建筑面積（948.57m2），二層建筑面積（1066.88m2），標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積（371.72m2），出屋面樓梯間及電梯機(jī)房（53.12m2），總建筑面積(12467.81m2)。住宅區(qū)平面圖見附錄1。3.2工程概況本設(shè)計為某住宅區(qū)供暖系統(tǒng)設(shè)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(dá)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(yīng)設(shè)計合理的供暖系統(tǒng)。3.3設(shè)計參數(shù)1．供暖室外計算溫度=–12℃；2．室內(nèi)計算溫度=18℃（民用衛(wèi)生間室內(nèi)計算溫度25℃）；3．供暖天數(shù)=180天；4．供暖期日平均溫度=–5.7℃；5．最大凍土深度77cm；6．冬季室外平均風(fēng)速及主導(dǎo)風(fēng)向=2.6m/s北北西；4住宅區(qū)供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷的計算4.1供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷供暖熱負(fù)荷，就是在某一時間內(nèi)為了維持一個房間或一個建筑物的室內(nèi)溫度達(dá)到采暖設(shè)計所需要的標(biāo)準(zhǔn)時，散熱設(shè)備在單位時間內(nèi)需要補(bǔ)充給它的熱量。冬季，人們?yōu)榱藵M足生活和生產(chǎn)的需要往往要求室內(nèi)或者工作地區(qū)保持一定的溫度，為了使房間內(nèi)的空氣溫度，在某一段時間能達(dá)到要求的數(shù)值，必須有散熱設(shè)備補(bǔ)給熱量，此熱量稱為該房間的供暖熱負(fù)荷。供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負(fù)荷，一般可分幾部分進(jìn)行計算式中：—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量—冷風(fēng)滲透耗熱量—冷風(fēng)侵入耗熱量4.2住宅區(qū)熱負(fù)荷計算由于地下一層為設(shè)備層，地下二層為倉庫，故負(fù)一層與負(fù)二層不需要采暖。在計算首層熱負(fù)荷的時候不需要劃分地面地帶。一二層為商鋪，故采暖另附。采暖熱負(fù)荷計算公式圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量：式中K—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)F—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積W—冬季室內(nèi)計算溫度—供暖室外計算溫度a—圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量朝向修正耗熱量：北、東北、西北0~10%；東南、西南-10%~-15%東、西-5%；南-15%~-30%風(fēng)力附加耗熱量：《暖通規(guī)范》規(guī)定：在一般情況下，不必考慮風(fēng)力附加，只在不蔽風(fēng)的高地、河邊、海岸、礦業(yè)上的建筑物，以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別高的建筑物，才考慮垂直的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)附加5%~10%。高度附加耗熱量：《暖通規(guī)范》規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物的高度附加了不，當(dāng)房間高度大于4m時，每高出1m應(yīng)附加2%，但總的附加率不應(yīng)大于15%。冷風(fēng)滲透耗熱量：換氣次數(shù)法計算公式為：W式中—房間的內(nèi)部體積—房間換氣次數(shù)冷風(fēng)侵入耗熱量式中或—流入的冷空氣量W式中—外門的基本耗熱量N—考慮冷風(fēng)侵入的外門附加率4.2.1住宅區(qū)熱負(fù)荷總計算見采暖熱負(fù)荷計算表5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(yīng)根據(jù)安全、衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)、建筑形制及地區(qū)供熱條件等因素綜合考慮確定[]。熱媒的選用標(biāo)準(zhǔn)如下表6-1所示表6-1熱媒的選用標(biāo)準(zhǔn)建筑名稱適宜采用允許采用低壓蒸汽；不超過110℃的熱水居民樓、醫(yī)院、幼兒園托兒所等不超過95℃的熱水不超過110℃的熱水；低壓蒸汽不超過110℃的熱水；低壓蒸汽辦公樓、學(xué)校、展覽館等一般俱樂部影劇院高壓蒸汽不超過130℃的熱水5.1.2熱媒的優(yōu)缺點比較以蒸汽作為熱媒，與熱水相比有如下優(yōu)點：1.以蒸汽作為熱媒的使用面廣，能滿足多種熱用戶的要求。尤其在生產(chǎn)工藝用熱都要求采用蒸汽來供給熱量。2.汽網(wǎng)中輸送蒸汽凝結(jié)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(shè)備面積，降低了設(shè)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(zhì)有如下缺點:1.熱源效率低。2.蒸汽使用后凝結(jié)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.用熱水可以改變熱水溫度來進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)，既可以減少熱網(wǎng)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(qiáng)，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(diào)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(yuǎn)距離輸送，其供熱半徑大[]。蒸汽和凝結(jié)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(shè)計和運行管理上較為復(fù)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(dāng)時，會降低蒸汽供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)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(chǎn)生異味，衛(wèi)生條件較差。由于上述“跑”、“冒”、“滴”、“漏”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(yīng)用，生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷與其他熱負(fù)荷共存時，傳熱介質(zhì)的選擇盡量只利用一種供熱介質(zhì)，根據(jù)個體情況，通過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定熱媒。本設(shè)計對象是某住宅區(qū)的供暖系統(tǒng)，權(quán)衡熱水和蒸汽兩種熱媒的優(yōu)缺點，本設(shè)計的熱媒選用熱水[]。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?zé)崴┡到y(tǒng)(水溫低于100℃），高溫?zé)崴┡到y(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(jīng)濟(jì)。要提高熱水參數(shù)則能耗大，設(shè)備投資大，所以確定熱水溫度時，要經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。查《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》：對于以區(qū)域鍋爐房為熱源的熱力網(wǎng)，提高供水溫度、加大供回水溫差，可以減少熱力網(wǎng)的流量，降低管網(wǎng)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(yīng)提高區(qū)域鍋爐房供熱介質(zhì)溫度。但當(dāng)介質(zhì)溫度高于熱用戶系統(tǒng)的設(shè)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(zhì)溫度也存在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理化的問題[]。當(dāng)不具備確定最佳供回水溫度的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較條件時，推薦的熱水熱力網(wǎng)供回水溫度的依據(jù)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(jīng)濟(jì)性能影響不大。當(dāng)供熱規(guī)模較小時，與戶內(nèi)采暖設(shè)計參數(shù)一致，可減少用戶入口設(shè)備投資。當(dāng)供熱規(guī)模較大時，為降低管網(wǎng)投資，宜擴(kuò)大供回水溫差，采用較高的供水溫度[]。當(dāng)供水溫度確定以后，回水溫度應(yīng)根據(jù)室外管網(wǎng)及內(nèi)部系統(tǒng)散熱設(shè)備的基建投資（室內(nèi)管網(wǎng)的基建投資與用水溫度的變化有關(guān)），系統(tǒng)運行費用及系統(tǒng)折舊、修理和維護(hù)費用總和最小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較而確定。綜合考慮熱源、熱力網(wǎng)、熱用戶系統(tǒng)等方面因素并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定本設(shè)計熱媒參數(shù)為95/70℃[]。5.3單雙管系統(tǒng)的選擇單管系統(tǒng)與雙管系統(tǒng)相比，作用壓力計算不同并且各層散熱器的平均進(jìn)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(jìn)出水溫度是相同的；而在單管系統(tǒng)中，各層散熱器的進(jìn)出口水溫是不相等的。越在下層，進(jìn)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(shè)計要求，也會出現(xiàn)垂直失調(diào)現(xiàn)象。但在單管系統(tǒng)中，影響垂直失調(diào)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)，若無良好的調(diào)節(jié)裝置，豎向失調(diào)狀況難以避免[]。綜上考慮選擇雙管系統(tǒng)。5.4機(jī)械循環(huán)和重力循環(huán)供暖系統(tǒng)的選擇在機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置了循環(huán)水泵，靠水泵的機(jī)械能，使水在系統(tǒng)中強(qiáng)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(chǎn)生的作用壓力很大，因而供暖范圍可以擴(kuò)大。機(jī)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(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)成為應(yīng)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(hù)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(jī)械循環(huán)中泵加壓提供動力，因此選擇機(jī)械循環(huán)供暖系統(tǒng)[]。5.5同程式供熱系統(tǒng)和異程式供熱系統(tǒng)的選擇圖4-1同程式系統(tǒng)1-熱水鍋爐；2-循環(huán)水泵；3-集氣罐；4-膨脹水箱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(diào)節(jié)不當(dāng)時，就會出現(xiàn)近處立管流量超過要求，而遠(yuǎn)處立管流量不足。在遠(yuǎn)近立管處出現(xiàn)流量失調(diào)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(diào)。為了消除或減輕系統(tǒng)的水平失調(diào)，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(yuǎn)處立管的循環(huán)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)[]。綜合考慮，室內(nèi)選擇同程式供暖系統(tǒng)。5.6最終供熱方案的選擇對要求熱水供應(yīng)的信大小區(qū)需單獨確定熱水供應(yīng)方案。為實現(xiàn)環(huán)保的要求，冬季可使用一級網(wǎng)供應(yīng)熱量，結(jié)合換熱器提供生活熱水，供水溫度應(yīng)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[]。由于熱水供應(yīng)量的不確定性，故本設(shè)計采用M813型換熱器，可兼作儲水箱的作用。綜合考慮，本設(shè)計采用分戶計量采暖系統(tǒng)，戶內(nèi)為水平雙管，立管為異程式雙管系統(tǒng)。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(shè)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)提高散熱器周圍空氣流動速度和增加散熱器向外輻射強(qiáng)度等途徑。2.經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)性越好。3.安裝使用和工藝方面的要求，散熱器應(yīng)具有一定機(jī)械強(qiáng)度和承壓能力，散熱器的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于組合成所需要的散熱面積，結(jié)構(gòu)尺寸要小，少占房間面積和空間；散熱器的生產(chǎn)工藝應(yīng)滿足大批量生產(chǎn)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(shè)不應(yīng)影響房間觀感。5.使用壽命的要求，散熱器應(yīng)不易于被腐蝕和破損，使用年限長[]。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。鋼制散熱器大多數(shù)是由薄鋼板壓制焊接而成。2.耐壓強(qiáng)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(dá)0.8MPa；鋼片的承壓能力更高，可達(dá)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顏色和圖案，與建筑和室內(nèi)裝飾相協(xié)調(diào)。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缺點是容易被腐蝕，使用生命比鑄鐵散熱器短。實踐經(jīng)驗表明:熱水供暖系統(tǒng)的補(bǔ)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(chǎn)生內(nèi)部腐蝕。此外，在蒸汽供暖系統(tǒng)中不應(yīng)采用鋼制散熱器。對具有腐蝕性氣體的生產(chǎn)廠房或相對濕度較大的房間，不宜設(shè)置鋼制散熱器。由于鋼制散熱器存在上述缺點，它的應(yīng)用范圍受到一些限制。因此，鑄鐵柱型散熱器仍是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的散熱器[]。本設(shè)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(yīng)注意下列一些規(guī)定：1.散熱器一般應(yīng)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(jīng)室內(nèi)的空氣比較暖和舒適。2.為防止凍裂散熱器，兩道外門之間，不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。在樓梯間或其他有凍結(jié)危險的場所，其散熱器應(yīng)有單獨的立、支管供熱且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。3.散熱器一般明裝，在內(nèi)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(yīng)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(yīng)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：二柱（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(shè)計中，選用四柱813（帶腿）散熱器。這種散熱器金屬熱強(qiáng)度及傳熱系數(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(yīng)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)：；(7-1)為散熱器熱水熱媒進(jìn)出口溫度的平均值與室內(nèi)空氣溫度的差值(℃)6.5供回水溫度的計算設(shè)供、回水溫度分別為、，…即立管的熱負(fù)荷為：，住宅區(qū)所有散熱器的散熱量分別為，(7-2)通過立管的流量，按其所擔(dān)負(fù)的全部熱負(fù)荷計算，可用下式確定：(7-3)式中、—立管的總熱負(fù)荷，kj；—立管的供、回水溫度；—水的熱容量，j/(kg.℃)；—單位換算系數(shù)。散熱器散熱面積按下式計算：(7-5)式中—散熱器的散熱量（也就是房間內(nèi)所需的熱量），；—前面提及,℃；—散熱器的傳熱系數(shù)；—散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；—散熱器連接形式修正系數(shù)；—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)1-56-1011-200.951.001.051.1020以上備注：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，見產(chǎn)品說明。6.6散熱器片數(shù)計算計算結(jié)果見采暖熱負(fù)荷計算表7供熱管路的水力計算7.1確定系統(tǒng)原理圖見附圖3:：采暖系統(tǒng)圖7.2系統(tǒng)水力計算設(shè)供、回水溫度分別為、，住宅區(qū)所有散熱器的散熱量分別為，，…即立管的熱負(fù)荷為：(7-2)通過立管的流量，按其所擔(dān)負(fù)的全部熱負(fù)荷計算，可用下式確定：(7-3)式中、—立管的總熱負(fù)荷，kj；—立管的供、回水溫度；—水的熱容量，j/(kg.℃)；—單位換算系數(shù)。水力計算結(jié)果