兰州某高层采暖设计说明

兰州交通大学毕业设计（论文）

1. 绪 论

人们在日常生活和社会生产中都需要使用大量的热能。将自然界的能源直接或间接地转化为热能，以满足人们需要的科学技术，称为热能工程。供暖就是用人工方法向室内供给热量，使保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。随着经济的发展，人们生活水平的提高和科学技术的不断进步，人们对室内温度的要求也逐渐提高，因而供暖在人们的生活中将起着十分重要的作用。

展望21世纪采暖行业的发展，必将走向一个稳步的可持续发展的道路。采暖是不可再生能源的消耗大户，同时也直接或间接地影响着生态环境。全国城镇建筑能耗（含采暖、通风、空调能耗）占社会商品能源总消费的比例已从1987年的10%上升到目前的26%，而且随着人民生活水平的提高，建筑能耗的比例将继续增长。我国消耗的能源结构中，绝大部分是不可再生的石化燃料，主要是煤炭。因此采暖通风的发展也意味着不可再生能源的消耗增长，同时也污染了环境。燃料燃烧产生的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及烟尘，不仅导致地球变暖对大气造成污染，也改变了地球的生态环境。从事采暖通风行业的人士，无论是从事研究、工程设计、系统管理、设备开发，都应该有可持续发展观，提高节能和环保意识，使这个行业健康的发展。

分户采暖的产生与我国社会经济发展紧密相连。20世纪90年代以前，我国处于计划经济时期，供热一直作为职工的福利，采取“包烧制”，即冬季采暖费用由政府或职工所在单位承担。之后，我国从计划经济向市场经济转变，相应的住户分配制度也进行了改革。职工购买了本属单位的公有住房或住房分配实现了商品化。加之所有制变革、行业结构调整、企业重组与人员优化等改革措施，职工所属单位发生了巨大变化。原有经济结构下的福利用热制度已不能满足市场经济的要求，严重困扰城镇供热的正常运行与发展。因为在旧供热体制下，采暖能耗多少与热用户经济利益无关，用户一般不考虑供热节能，室温高开窗放，室温低就告状，能源浪费严重，采暖能耗居高不下。节能增效刻不容缓，分户采暖势在必行。

分户采暖是以经济手段促进节能。采暖系统节能的关键是改变热用户的现有“室温高，开窗放”的用热习惯，这就要求采暖系统在用户侧具有调节手段，先实现分户控制与调节，为下一步分户计量创造条件。

对于民用建筑的住宅用户，分采暖就是改变传统的一幢建筑一个系统的“大采暖”系统的形式，实现分别向各个单元具有独立产权的热用户供暖并具有调节与控制功能的采暖系统形式。

本工程为某小区的20#高层住宅楼，地下二层，地上十六层，地下一层、二层为核六级

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甲类人防地下室，平时为戌类物品库房，地上一～十六层为住宅。建筑总高度为51.8米，建筑总面积为13166.3平方米。本设计主要负责地上十六层的采暖，采用分户采暖热水供暖系统，户内管道连接形式采用水平单管跨越式，热源供/回水温度为95℃/70℃。

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2. 设计原始资料

2.1设计题目

兰州市某高层住宅楼供暖系统设计 2.2原始资料

2.2.1. 建筑物概况

本工程为某小区的20#高层住宅楼，地下二层，地上十六层，地下一层、二层为核六级甲类人防地下室，平时为戌类物品库房，地上一～十六层为住宅。建筑总高度为51.8 米，建筑总面积为 13166.3 平方米。 2.2. 2. 设计提供图纸

建筑物平面、剖面、立面图及其尺寸，详见附图。 2.2.3. 室内外设计参数 1) 室外设计参数

供暖室外计算温度： -11℃ ；冬季室外平均风速： 0.4m/s ； 冬季主导风向： 东、北 。 2) 室内设计参数

室内供暖计算温度按房间用途取值。 2.2. 4. 室外热水网路热力资料

?1) 外网供水温度：?1?95℃

?2) 外网回水温度：?2?70℃ 3) 外网资用压力：p=6500毫米水柱 4) 热水流量：外网可保证供应

5) 引入口位置：由建筑物北向引至地下一层换热间 .2.2.5. 围护结构资料

1) 屋面：60厚挤塑聚苯乙烯泡沫保温层，k=0.73w/m2.k；

2) 外墙：300厚非承重烧结粘土空心砖，外抹20厚水泥砂浆，内贴30厚挤塑聚苯板；

3) 内墙：200厚非承重烧结粘土空心砖，两侧各抹20厚水泥砂浆；

4) 楼板：120厚钢筋混凝土楼板，40厚水泥珍珠岩砂浆垫层，k=2.0 w/m2.k；底层与地下一层之间的楼板设保温层，k=0.45 w/m2.k。

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5) 楼梯间：为封闭不采暖楼梯间；

6) 外窗：采用塑钢窗，中空玻璃，k=3.9 w/m2.k；

7) 门：分户门采用钢制保温防盗门，k=4.7 w/m2.k，内门为单层木制门，阳台门芯板加30厚岩棉保温，k=1.7 w/m2.k； 8) 地面：150厚炉渣保温垫层。 2.2.6.设计内容 1) 熟悉设计图纸。 2) 供暖设计热负荷计算。

3) 系统形式的比选和确定，布置系统管道。 4) 绘制供暖系统水力计算草图。 5) 各房间散热器面积及片数选择计算。 6) 供暖系统的水力计算。 7) 换热设备选择计算。

8) 定压、补水、除垢设备选择计算。 9) 换热间设备、管道布置。

2.3设计依据

2.3.1.与本专业有关的法规和标准 1) 设计任务书

2) 《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003) 3) 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2010)

4) 《采暖居住建筑节能设计规范》(GB62/T25-3033-2006) 5) 《住宅设计规范》(GB50096-1999(2003年版)) 6) 《供热计量技术规程》(JGJ173-2009) 7) 《建筑制图标准》(GB/T50104-2001) 8) 《暖通空调制图标准》(GB/T50114-2001) 9) 《建筑工程设计文件编制深度规定》 2.3.2.房间编号

为了设计方便，要对所有采暖房间进行编号，考虑到本设计进行的分户热计量，本设计进行编号时，以同属一户的房间进行连续编号，一般为连续的4～5个房间为一户。编号采用四位数，前面两位表示所在楼层数，后两位表示房间编号，如0301表示

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三楼01号房间。

2.3.3.设计参数

根据建筑物所在城市------兰州 查出当地的气象资料如下[1]： 1).北纬36度03分；东经103度53分；海拔1517.2米 2).大气压力：冬季Pb =851.4 hPa；夏季Pb =843.1 hPa； 3).冬季供暖室外计算温度：-11℃； 4).冬季最低日平均： -21.7℃； 5).冬季室外平均风速： 0.4 m/s； 6).根据房间用途确定供暖计算温度如下： 客厅、卧室：18℃ 厨房：15℃ 卫生间：18℃

门厅、楼梯间、储藏室、电梯间等不采暖

7).围护结构的传热系数

① 屋面：60厚挤塑聚苯乙烯泡沫保温层，k=0.73w/m2.k；

② 外墙：300厚非承重烧结粘土空心砖，外抹20厚水泥砂浆，内贴30厚挤塑聚苯板；墙的传热系数由以下公式求出：

K?11?n???i1??i?w W/(m2·℃) （2—1）

℃)； ?n----围护结构内表面的换热系数，W/(m2·℃)。 ?w----围护结构外表面的换热系数，W/(m2·由式（2-1）求出K=0.977 W/(m2·℃)

③ 内墙：200厚非承重烧结粘土空心砖，两侧各抹20厚水泥砂浆；由式（2—1）

求出K=1.394 W/(m2·℃)

④ 楼板：120厚钢筋混凝土楼板，40厚水泥珍珠岩砂浆垫层，k=2.0 w/m2.k；底层与地下一层之间的楼板设保温层，k=0.45 w/m2.k。 ⑤ 楼梯间：为封闭不采暖楼梯间；

⑥ 外窗：采用塑钢窗，中空玻璃，k=3.9 w/m2.k；

⑦ 门：分户门采用钢制保温防盗门，k=4.7 w/m2.k，内门为单层木制门，阳台门芯板加30厚岩棉保温，k=1.7 w/m2.k；

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3 供暖设计热负荷

3.1供暖系统的设计热负荷

冬季，人们为了满足生活和生产的需要往往要求室内或者工作地区保持一定的温度，为了使房间内的空气温度，在某一段时间能达到要求的数值，必须有散热设备补给热量，此热量称为该房间的供暖热负荷。一个供暖系统往往要担负若干个房间的供暖，因而一个供暖系统的热负荷和各个房间的供暖热负荷有直接的关系。所以房间采暖热负荷是供暖设计中最基本的数据，这个数据计算的正确是否，将直接影响着供暖设备的大小、供暖方案的选择及供暖系统的使用效果。

一般情况下，房间供暖热负荷应根据房间的热平衡来计算。供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度tw下,为达到室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。它是供暖系统的最基本依据。

冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或者房间的得、失热量确定。 房间的失热量包括： 1.围护结构传热耗热量Q1；

2.加热由门、窗缝隙渗入室内的耗热量Q2，称冷风渗透耗热量；

3.加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3，称冷风侵入耗热量； 4.水分蒸发的耗热量Q4；

5.加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q5；

6.通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量Q6；

房间的得热量包括：

7.生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7； 8.非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量Q8； 9.热物料的散热量Q9；

10.太阳辐射进入室内的热量Q10。 从得失热平衡式可以算出：

房间供暖热负荷=房间是热量总和-房间得热量总和=房间内散热设备的散热量

然而，在供暖工程设计时，并不逐项详细计算得热量和失热量，尤其对于一般民用建筑来说，通常只计算两类热损失：

1． 经过墙、屋顶、地面、门、窗和其他表面传出的热量；

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2． 加热进入室内的冷空气耗热量。

因此，供暖系统的设计热负荷一般可分几部分进行计算

Q′=Q′1.j+Q′1.x+Q′2+Q′3 (3—1)

式中：Q′——供暖系统的设计热负荷，W

Q′1.j——维护结构的基本耗热量，W Q′1.x——围护结构的附加耗热量，W Q′2——冷风渗透耗热量，W Q′3——冷风侵入耗热量，W

3.2维护结构的基本耗热量Q′1.j

在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，即假设在计算时间内，室内、室外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程。但不稳定传热计算复杂，所以对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。

围护结构基本耗热量，可按下式计算：

Q′1.j =KF(tn-tw)α W (3—2) 式中 K——围护结构的传热系数，W/m2·℃； F——围护结构的面积, m2； tn——供暖室内计算温度, ℃； tw——冬季室外计算温度, ℃； α——维护结构的温差修正系数。

温差修正系数：对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔者不供暖房间或空间的场合，本设计卫生间不采暖。故有温差修正系数。根据《供热工程》第四版的附录1-2 知修正系数为??0.7。 维护结构的基本耗热量见表1.

3.3围护结构的附加（修正）耗热量Q′1.x

按稳定传热计算出的房间维护结构的基本耗热量，并不是该供暖房间的全部耗热

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量。因为房间的耗热量还与它所处的地理位置及它的形状等因素（如高度、风向、风速等）有关。这些因素是很复杂的，不可能进行非常细致的计算。工程计算中，是根据多年经验按基本耗热量的百分率进行附加予以修正。其中包括：朝向修正、风力修正、高度修正,、窗墙面积修正等。

3.3.1朝向修正

不同朝向的围护结构所得的太阳辐射人是不同的。显然，受到日照的围护结构也就相应地减少了它的供暖耗热量。我国采暖通风设计规范给出的徐州地区修正率如下： 南 - 25% 东、西 -5%

北 0% 3.3.2风力修正

外围护结构外表面的传热主要有对流和辐射两部分，其中对流换热与室外风速有关，即风速愈大，则传热愈快。计算围护结构基本耗热量时，所选用的传热系数Ko值。它是对应欲某个固定室外风速值得来的。因为我国给地冬季平均风速相差不大，所以对传热的影响也不显著，故一般情况下可忽略。但是对于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，垂直的外围护结构应附加5-10%。

本设计的建筑物在兰州市区，不考虑风力修正。 3.3.3高度修正

计算基本耗热量中的室内计算温度是指房间内工作区的温度，即指地面上2m以下的空气平均温度。对于一般的民用建筑和一般车间内部发热量小于23w/m2的工业厂房，当净空高度在4m以下时，可不考虑修正。本设计的房间高度为2.9m。故高度修正不予 考虑。

3.3.4.窗墙面积修正

窗墙面积比是窗户洞口面积与房间墙体面积的比值，按规定，当窗墙面积比超过1：l时，对窗附的基本耗热量增大10%计算。 维护结构的基本耗热量见表1.

3.4冷风渗透耗热量Q′2

在风压和热压的作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。

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当未对采暖房间的门、窗缝隙采取密封措施时，冷空气就会通过门、窗缝隙渗入到室内，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。

在各类建筑物特别是工业建筑的耗热量中，冷风渗透耗热量所占比例是相当大的，有时高达30％左右，所以门窗缝隙渗透冷空气耗热量的计算显得尤为重要。

计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分比法。

对于高层建筑，由于建筑物高度增加，热压作用不容忽视，因此在计算冷风渗透耗热量时要考虑风压和热压的综合作用。对于高层建筑的冷风渗透耗热量可按下式进行计算：

Q′2 =0.278CpLl(t′n-t′W) ρWm (3—3)

式中Q3——门窗的冷风渗透耗热量，W

Cp——冷空气的定压比热，Cp=1KJ/(kg*℃)

L——基准风速V0作用下的单位缝隙长空气渗透量，经查兰州市推拉塑钢窗L=0.25m3/(m*h)

l——门窗缝隙的计算长度，m

t′n——建筑物内形成热压的的空气柱温度，简称竖井温度。由于本设计楼梯间

不采暖，因此竖井温度取t′n=5℃

t′w——-供暖室外计算温度，℃ ρw——兰州市大气密度，取1.34kg/m3

m——考虑计算门窗所处的高度，朝向和热压差的存在而引入的风量综合修正

系数，按式(3—4)确定

m=Ch[n+(1+C)b-1] (3—4) Ch=（0.4h0.4）b (3—5) C=[50Cr(hz-h)/(Cfh0.4V20)][ (t′n-t′W)/(273+ t′n)] (3—6)

式中Ch ——计算门窗中心线标高为h时的渗透空气量对于基准渗透量得高度修正系数（当h<10m时，按基准高度10m计算），按(3—5)计算。

h——计算门窗的中心线标高，m（当h<10m时，按基准高度10m计算）。 hz——中和面标高，m,一般设中和面标高在建筑物高度的一半位置上。 n——渗透空气量的朝向修正系数。

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b——与门窗构造有关的特性常数，本设计b=0.67。

C——作用在计算门窗上的有效热压差与有效风压差之比，简称压差比，按

式(3—6)计算

Cr——作用于门窗上的热压差相对于理论热压的百分比，简称热压差系数，

本设计取Cr=0.5

Cf——作用于门窗上的风压差相对于理论风压的百分比，简称风压差系数，本

设计取Cf=0.7

V0——室外平均风速，m/s 冷风渗透耗热量的计算见附表2. 计算m和C值时应注意：

1.如计算得出C≤-1时，即（1+C）≤0时，则表示在计算层处，即使处于主导风向朝向（n=1）的门窗也无冷风渗入，或已有室内空气渗出，此时，同一楼层所有朝向门窗冷风渗透量均取0值。

2.如计算得出C＞-1时，即（1+C）＞0时，根据式（2-5）计算出m≤0时，所计算的给定朝向的门窗已无冷空气侵入，或已有室内空气渗出，此时，处于该朝向的门窗冷风渗透量，取为0值。

3.如计算得出m＞0，该朝向的门窗冷风渗透量，可按式（2-4）计算。

3.5冷风侵入耗热量Q′3

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，由于本设计只有一楼大门与外界直接相通，但是一楼门厅不采暖，所以无冷风侵入耗热量。

3.6户间传热量：

本设计做的是分户热计量采暖系统，考虑到周围房间不供暖而本房间供暖时，热量会通过相邻房间间的围护结构传向不采暖的一侧，造成采暖房间的热损失。因此在计算散热器片数以及确定管径时必须考虑户间传热量。 户间传热量的计算方法：

Q〞=KFΔtα W (3—7)

式中 Q〞——户间传热量，W

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K——围护结构的传热系数，W/m2·℃； F—— 户间相隔围护结构的面积, m2； Δt——户间传热温差,本设计取6 ℃；

a——户间传热量修正系数，一层、顶层取70%，2-15层取50% 在计算整栋建筑的总耗热量时，户间传热量不计算在内。 户间传热量见附表1.

3.7计算实例

以0203房间为例： 1.房间的设计热负荷

房间与外界有一面北外墙直接相通，北外墙面积为7.32m2，传热系数为0.977 W/m2·℃，北外窗面积为2.25m2，传热系数为3.9W/m2·℃.房间采暖温度为18℃，室外计算温度为-11℃，温差修正系数为1。窗户缝隙长度7.5m，

围护结构的基本耗热量Q′1.j：由式(3—2)得

北外墙的基本耗热量为Q′1.j=7.32*0.977*(18+11)*1=207.4W 北外窗的基本耗热量为Q′1.j=2.25*3.9*(18+11)*1=254.4W

房间与外界有一面北外墙直接相通，北向朝向修正率为0，风力附加为0，高度修正为0， 窗墙面积比小于1，则无附加，即附加耗热量为〞Q′1.x=0

房间0203的的冷风渗透耗热量Q′2.由式(3—3) 、(3—4)、(3—5)、 (3—6)得： C=[50*0.5(23.2-10)/(0.7*100.40.42)][ (5+11)/(273+ 5)]=96.4 Ch=（0.4*100.4）0.67=1.003 m=1.003[1+(1+96.4)b-1]=21.56

Q′2= Q′2 =0.278*025*1.34*21.56*7.5*29=436.7W 房间0203的的冷风渗透耗热量Q′3.=0.

由式(3—1)得房间的总耗热量为：Q′=207.4+254.4+436+7=898.6W

2.户间传热量Q〞

房间有一面内墙与邻户相隔，面积为12.8m2。与楼上、楼下相隔的屋顶、地面面积均为14.52 m2，则房间的户间传热量为：

Q〞=(1.394*16.82*6+2*14.52*6+2*14.52*6)*0.5=227.6W

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3.8供暖面积热指标：

整个建筑物供暖热负荷: Q =702052 W。 根据本建筑物的特点知: 建筑面积F=13166.3m2

所以供暖面积热指标：X=Q/F=702052/13166.3=53.3W/(m2℃)，符合民用建筑（住宅）的面积热指标标准。

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4 散热器的选择计算

4.1散热器分类

供暖散热器是室内建筑设备。它与室内装修和家具想配合，与房间使用者朝夕相处。因此，供暖散热器的选择，除了散热器本身的技术品质之外，还必须符合地区使用习惯、使用者爱好、热网及群体建筑物的环境条件等因素的制约。随着社会的进步和生活水平的提高，人们会越来越愿意接受新、美、好的产品。并且，随着运行管理水平的提高和生活水平的提高，也会不断地改善和提高散热器的工作条件，开拓它们的适用范围。下面所谈的供暖散热器选用原则，系指一般而广泛的常用原则。对有特殊要求的工程项目，可以按各自的特殊要求进行选择。 散热器的类型比较

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翼型和柱形两种形式。 a．翼型散热器：翼型散热器又分为长翼型和圆冀型两种。

长翼型散热器，其外表面上有许多竖向肋片，内部为扁盒状空间，高度通常为

60㎜．常称为60型散热器。每片的标准长度有280㎜(大60)和200㎜(小60)两种规格，宽度为115㎜。

圆翼型散热器是一根内径为DN=75㎜的管子，其外表面带有许多圆形肋片。圆翼

型散热器的长度有750㎜和100㎜两种，两端带有法兰盘，可将数根并联成散热器组。

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。

M—132型散热器的宽度是132㎜，两边为柱状．中间有波浪形的纵向肋片。 四柱散热器的规格以高度表示，如四柱640型，其高度为640㎜。四拄散热器

有带足片和不带足片两种片形，可将带足片作为端片，不带足片作为中间片，组对成一组，直接落地安装。

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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。

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1.2～1.5 ㎜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1.25～1.5㎜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50㎜ x11㎜x 1 5㎜(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)、520㎜(10根)和624㎜(12根)。长度有600～2000㎜以200㎜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。

e．钢制光面管散热器：又叫光排管散热器，是在现场或工厂用钢管焊接而成的。因其耗钢量大，造价高，外形尺寸大，不美观，一般只用在工业厂房内。、

（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。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

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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。

20世纪开始采用的铸铁散热器用灰口铸铁浇铸而成。由于结构简单、耐腐蚀、使用寿命长、水容量大而沿用至今。在我国的民用建筑及公共建筑中，如果承压要求不高的情况下，普遍采用的是铸铁散热器中的翼型散热器和柱型散热器。

4.2对散热器的要求

供暖散热器是建筑物供暖系统的末端装置，它与供暖系统的管道连为一体，构成热媒循环的系统。安全可靠是对供暖系统(包括散热器在内)的基本要求。包括以下几个方面：

a 散热器的工作压力应能满足供暖系统工作压力的要求，并且在长期运行过程中安全可靠。从降低工程造价的角度考虑，散热器的工作压力只要能满足(保证)供暖系统运行时的工作压力即可，并不是越高越好。但对同一类型的散热器而言，如其他条件均相同，那么，承压能力高就是优点之一。因为并未以成本的增加或金属的增加去换取承压能力的提高。我国目供暖散热器的工作压力多为0.5~8MPa。也有的大型集中供热系统要求更高的工作压力。在高层建筑中，由于供暖系统多按40m上下的高度分区设置、所以对散热器本身的承压能力并没有更高的要求。小型家用热水供暖装置的散热器只要在系统灌满水后不渗不漏即可，可以选取壁薄、价低、承压能力低的散热器。

值得强调的是，散热器要在有效使用期内长期工作的条件下都具有稳定的承压能力，保证长期运行的安全可靠。有的散热器因材质或其他原因不能保证这一要求，那就很值得注意。

b 漏水(汽)的可能少。主要是指散热器的接口要少及其本身腐蚀漏水的可能性少。铸铁散热器由于弱环节往往在片与片组合的接口处，所以接口越少，漏水的可能性越少。钢板散热器，也因型式不同，其腐蚀漏水的严重性不同。

c 耐腐蚀。包括散热器外腐蚀和内腐蚀。对潮湿房间，或有腐蚀性气体的房间，应选用防腐能力亦较高的产品。

d 无划伤或碰伤人体的尖角棱刃，壳应有一定的强度和刚度。

f 无毒、无害、无爆炸可能。包括散热器的专用工质及外表面处理。这一问题，对目前还在研究的热管型散热器(亦称相变换热散热器)以及电热、煤气散热器等，就是一个值得注意的问题。

4.3散热器选择：

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由于铸铁柱型散热器外形美观，传热系数较大，单片散热量小，容易组对成所需散热面积，积灰较易清除。并且其四柱760型散热器为小水道设计，节水节能，散热效果好。层次分明，立体感强，所以本设计采用比较传统的铸铁四柱760型散热器即可。 四柱760型铸铁散热器

型号 ： 四柱760型铸铁散热器SC(WS)TZ4-6-8(10)

规格：单片主要尺寸（mm) 高度760mm 宽度 143 mm 长度 60mm 同侧进出口中心距 600 mm 暖气片重量(kg) 5.6 kg 暖气片水容量(L) 0.93 L 暖气片散热面积(m2） 0.235 m2 单片散热量（W） 134 W 工作热媒：热水

工作压力 普压 0.8 Mpa 高压 1.0Mpa 散热器的传热系数K=2.503Δt0.298

4.4散热器的计算

1、散热器面积计算公： F??1?2?Q m2 (4—1) 3K(tpj?tn)式中:F——散热器散热面积，m2； Q——散热器的散热量， W； tpj——散热器内热媒平均温度，℃； tn——供暖室内计算温度，℃；， K——散热器的传热系数，W/m2?oC； ?1——散热器组装片数修正系数； ?2——散热器组连接形式修正系数； ?3——散热器组安装形式修正系数。

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由于系统采用的为异侧上进下出式，故?2=1.004。

选取A=100m； ?3=1.02。

在热水供暖系统中，tpj散热器进出口水温的算术平均值;

tpj=(t供-t回)/2 ℃ (4—2) 式中t供——散热器进水温度，℃；

t回——散热器出水温度，℃。

2.计算各组散热器进、出口水温ti：（以0301—0305为例） t1=t-（Q1/∑Q）*Δt=95-(2812/8052)*25=86.3℃ t2= t1-（Q2/∑Q）*Δt=86.3-(1156/8052)*25=82.7℃ t3= t2-（Q3/∑Q）*Δt=82.7-(1308/8052)*25=78.6℃ t4= t3-（Q4/∑Q）*Δt=78.6-(159/8052)*25=78.1℃ t5= t4-（Q5/∑Q）*Δt=78.1-(2617/8052)*25=70℃ 其中高区Δt=25℃

3.计算各层散热器的传热系数K值，查《供热工程》附录7知，四柱760型散热器 K=2.503Δt0.298 (4—3) Δt---散热器平均进出温度与室内采暖温度的温差。℃ 4.拟算散热器片数n,

查《供热工程》附录2-1知 f=0.235m2/片

n=F/f (4—4)

根据拟算散热器片数，选择散热器的片数修正系数?1，代入式(4—1)计算散热器实际面积，然后根据(4—4)计算出各组散热器的实际片数。

4.5散热器的布置与安装

布置散热器时，应符合《设计规范》中的有关规定，除了教材中的一些规定外。还应符合下列规定：

l、散热器宜安装在外墙窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气六和玻璃冷辐射的影响，是流经室内的气流比较暖和。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

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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，离地可为100~200毫米。底层散热器安装高度应考虑回水管及跑坡、支管连接等要求。

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。 7、散热器组对后，以及整组出厂的散热器在安装之前应作水压试验。

8、散热器宜明装。暗装时装饰罩应由合理的气流通道、足够的通道面积并方便维修。这是根据建筑物的用途，考虑有利于散热器放热、安全、适应室内装修要求以及维护管理等方面考虑的。

9、幼儿园的散热器必须暗装或加防护罩。

10、考虑到组装的方便，铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值： 粗柱型(包括柱翼型) 2 0片； 细柱型 2 5片； K翼型 7片。

11、双管采暖系统，同一房问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，主要是考虑在有些情况下单独设支立管有困难或不经济。但注意，热水采暖系统两组散热器串联时，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可采用同侧连接，但上、下串联管道直接应与散热器接口直径相同。

12、冻结危险的楼梯间或其他有冻结危险的场所，应由单独的立、支管供暖。一般

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不应将其散热器同临室连接，以防影响临室的采暖效果，甚至冻裂散热器。散热器前不得设置调节阀。随着建筑水平和物业管理水平的提高及采暖区域的扩大，有的楼梯问已经无冻结危险，因此，对楼梯间也不能一概而论。

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5 系统形式

随着城市人口的增加，高层建筑的兴起，适应高层建筑的采暖系统也发展起来。 近年来节能问题在供暖系统设计中越来越被人们重视。因此有必要在新建住宅中采用更合适的供暖系统形式来满足热费按户计量的需要。在节能问题上，尤其要特别重视能源利用过程前的处理，即在规划设计整个供暖系统时，应该考虑该系统的节能前景及经济效益。在进行住宅室内采暖系统设计时，设计人员应考虑热用户分户及分室控制温度的需要。据初步测算，采取供暖分户计量，可以实现采暖节能20%以上。

分户计量采暖系统的特点是对每个采暖用户进行单独控制，即每户独立采用一个供回水系统，一户一表制，可以单独对用户进行调节、关断、计量，不会影响其他用户。达到分户计量目的的根本方法是对用户独立系统的控制，具体做法是在每户供水入口处设置热表及散热器上安设调节阀。通过调节散热器使采暖房间的室温满足人体热舒适性的要求。

5.1 室内热水供暖系统

5.1.1.室内热水系统的分类

1).按系统循环动力的不同，分为重力循环换和机械循环系统，靠水的密度差进行循环的的系统，称为重力循环系统。靠机械（水泵）力进行循环的的系统，称为机械循环。

2).按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式。垂直供暖系统是指不同楼层的各散热器用垂直立管连接的系统。水平式供暖系统是指同一楼层的各散热器用水平管线连接的系统。

3).按散热器供回水方式的不同，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经多组散热器，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，冷却后的回水自每组散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。

5.1.2. 室内热水系统的选择

适合于分户采暖的户内系统进、出散热器的供回水管为水平式安装，一般采用上进下出的方式。水平管道采用暗装，管道连接形式采用水平单管跨越式，其特点是采用一个大系统，可将该系统的供、回水立管设置在管道井内。该方案的优点是：各个散热器

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具有一定的调节能力，可实现分室控制温度；竖向无立管，不影响墙面装修；

5.2 单元立管采暖系统

设置单元立管的目的在于向户内采暖系统提供热媒，是以住宅单元的用户为服务对象，一般放置于楼梯内单独设立的采暖管井中。由于同程式立管无法克服重力循环压力的影响，因此单元立管采用异程式系统，同时指出，单元异程式系统立管的管径不应因设计的保守而加大，否则其结果与同程式立管一样将造成垂直失调，上热下冷。

由于本建筑高度大于40m，所以必须分区供暖，1-8层为低区，与外网采用直接连接，9-16层为高区，采用间接连结。利用换热器使上层系统的压力与室外网路的压力隔绝，采用隔绝式连接。经换热器换热后的高区工回水温度为：80/60℃。

5.3 水平干管采暖系统

设置水平干管的目的在于向单元立管系统提供热媒，是以住宅的单元立管为服务对象，一般放置于建筑物的采暖地沟中或地下室的顶棚中。向各个单元立管供应热媒的水平干管一般多采用同程式。由于在同一平面上，没有高度差，无重力循环附加压力的影响，同程式水平干管保证了到各个单元立管的管道长度相等，使阻力状况基本一致，热媒平均分配，可减少水力失调带来的影响。

5.4管道布置

5.4.1.干管的布置

供水干管布置在顶棚下，距窗户上沿200 mm，回水干管布置在地沟里，回水管布置在建筑物室内的，距地表面500 mm，布置在室外的，距地面1400mm。 5.4.2.立管的布置

立管位置距窗角150 mm。立管上下端设阀门，便于调节和检修。

根据布置原则和建筑物的特点及供热管道的系统形式和布置方式，立管的中心距内墙的距离为100mm，与暖气片相连接的水平支管包括乙字弯长度为100 mm。 5.4.3.支管的布置

本系统支管的布置形式均为供、回水支管同侧连接，且支管均保证为0.01的坡度，以便于排出散热器内积存的空气，便于散热。 5.4.4.管道支架的安装

管道支架的安装，应符合下列的规定： ①位置应准确，埋设应平整牢固；

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②与管道接触应紧密，固定应牢靠，对活动支架应采用U形卡环。

支架的数量和位置可根据设计要求确定，若设计上无具体要求时，可按下表的规定执行：

表5.1 支架间距的选择

公称直径(mm) 15 20 2 3 25 2 3.5 32 2.5 4 40 3 4.5 50 3 5 70 4 6 80 4 6 100 125 150 200 4.5 6.5 5 7 6 8 7 9.5 支架保温管 1.5 的最大间距 不保温管 2.5

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6 水力计算

在满足热负荷所要求的热媒流量条件下，确定系统的管段管径，以及系统的压力损失。水利计算应具备的条件是，必须首先确定供暖系统的设备及管道布置，已知系统各管段的热负荷及管段的长度。

在设计过程中，水利计算一般有两种情况，一种是事先给定资用循环压力，然后根据热负荷等已知条件确定管径。对于室内热水供暖系统，资用压力的确定原则： （1）连接于已确定或已建成的热网室内供暖系统，其循环压力按供回水压力差确定； （2）标准设计或将来有可能连接城市热网且需使用混水器时，其循环压力应在10KPa；

水力计算的另一种情况是，在计算时无确定的资用压力。此时则应该根据热负荷等

已知条件，以及系统各并联环路的压力平衡和技术经济原则来确定管径，并同时确定系统的压力损失。本次设计采用第一种方法计算

6.1绘制系统图

根据暖气片组装片数的最大值将其分为几组后，确定总的立管数，绘制系统图，标明各段干管的负荷数，以及每组暖气片的片数和负荷数，并对各个管段进行标注。

系统图及标注见水力计算草图

6.2水力计算的方法

6.2.1.水力计算的主要任务

1).按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力(压头)。确定各管段的管径； 2).按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力(压头)；

3).按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。 6.2.2.水力计算的原理

室内热水供暖管路系统是由许多串联或并联管段组成的管路系统。管路的水力计算从系统的最不利环路开始，也即从允许的比摩阻最小的一个环路开始计算。由n个串联管段组成的最不利环路，它的总压力损失为n个串联管段压力损失的总和。

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热水供暖系统的循环作用压力的大小，取决于：机械循环提供的作用压力，水在散热器内冷却所产生的作用压力和水在循环环路中散热产生的附加作用压力。各种供暖系统型式的总循环作用压力的计算原则和方法。

进行第一种情况的水力计算时，可以预先求出最不利循环环路或分支环路的平均比摩阻Rpj，即

Rpj?a?P Pa/m (6—1)

?L式中: ΔP——最不利循环环路或分支环路的循环作用压力，Pa； ∑L——最不利循环环路或分支环路的管路总长度，m； a ——沿程损失约占总压力损失的估计百分数。

根据式中算出的及环路中各管段的流量．利用水力计算图表，可选出最接近的管径．并求出最不利循环环路或分支环路中各管段的实际压力损失和整个环路的总压力损失值。

第一种情况的水力计算．有时也用在已知备管段的流量和选定的比摩阻R值或流速

?值的场合，此时选定的R和?值，常采用经济值，称经济比摩阻或经济流速。

选用多大的R值(或流速?值)来选定管径，是一个技术经济问题。如选用较大的R值(?值)，则管径可缩小，但系统的压力损失增大，水泵的电能消耗增加。同时，为了各循环环路易于平衡．最不利循环环路的平均比摩阻Rpj不宜选得过大。目前在设计实践中，Rpj值一般取60～120Pa/m为宜。

第二种情况的水力计算，常用于校核计算。根据疆不利循环环路各管段改变后的流量和已知各管段的管径。利用水力计算图表，确定该循环环路各管段的压力损失以及系统必需的循环作用压力，并检查循环水泵扬程是否满足要求。

进行第三种情况的水力计算，就是根据管段的管径d和该管段的允许压降ΔP，来确定通过该管段(例如通过系统的某一立管)的流量。对已有的热水供暖系统，在管段已知作用压头下，校核各管段通过的水流量的能力，以及热水供暖系统采用所谓“不等温降’水力汁算方法，就是按此方法进行计算的。

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当系统的最不利循环环路的水力计算完成后，即可进行其它分支循环环路的水力计算。《暖通规范》规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间(不包括共同管段)的计算压力损失相对差额，不应大于±15％。

在实际设计过程中，为了平衡各并联环路的压力损失，往往需要提高近循环环路分支管段的比摩阻和流速。但流速过大会使管道产生噪声。目前， 《 暖通规范》，规定。最大允许的水流速不应大于下列数值：

民用建筑 1.2m/s

生产厂房的辅助建筑物 2m/s，

整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10﹪附加值，以此确定系绕必需的循环作用压力。 6.2.3.水力计算方法

室内热水供暖管路系统是由许多串联或并联管段组成的管路系统，管路的水力计算从系统的最不利环路开始，由n个串联管路组成的最不利环路，总压力损失为n个串联管段压力损失之和。首先要计算出最不利环路或分支环路的平均比摩阻。

热水采暖系统管路水力计算可分为等温降法和不等温降法，而等温降法又分为限定压降法和允许流速法。

在本采暖系统的水力计算中，水力计算方法采用限定压降法。

1)、最不利环路的特点

最不利环路就是单位管长允许的平均压降的最小的环路，对于机械循环系统，一般为管路最长，阻力最大的环路。

2)、热水供暖系统管路水力计算的基本公式

热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下列公式表， ?P??P??Pyj Pa (6—2) ?Rl? j?P式中：?P——计算管段的压力损失，Pa； ?Py——计算管段的沿程损失，Pa； ?Pj——计算管段的局部损失，Pa； R——每米管长的沿程损失，Pa； l——管段长度，m。

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在实际工程设计中，为了简化计算，采用“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行管路的水力计算。

当量局部阻力法又称为动压头法，是将管路的沿程损失转变为局部损失来进行计算。设管段的沿程损失相当于某一局部损失ΔPj，计算公式表示如下：

??2???2 ΔPj=ξd=l Pa (6—3)

2d2式中：ξd——当量局部阻力系数；

本设计即采用了这种方法。

其中，管段的局部损失，可按下式计算：

???P???j??22 Pa (6—4)

式中：??——管段中总的局部阻力系数

其中局部阻力系数见附表5

6.3水力计算的步骤

1、首先在计算草图上，对各管段进行编号，并注明管段长度和热负荷。

2、计算通过立管I-1环路的总阻力，根据所选值Roj（60～120 Pa/m），和每个管段的流量G的值，查阅《供暖通风设计手册》中初选各管段的d、R、v的值，算出通过最远立管的环路的总阻力。流量G的值可用以下公式计算得出：

G?0.86Q ㎏/h (6—5)

(tg'?th')式中： Q——管段的热负荷，W；

tg'——系统的设计供水温度，℃； th'——系统的设计回水温度，℃。

3、计算立管I-2环路的总阻力，计算方法同1，2两步。

4、求并联环路I-1， I-2的压力损失不平衡率，使其不平衡率在?5%以内，以确定通过I-1， I-2环路各管段的管径。

5、根据水力计算的结果，求出系统的的总压力损失，及各立管的供、回水节点间的资用压力。

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6、根据立管的资用压力和立管的计算压力损失，求中间各并联立管I～VI的压力损失不平衡率，使其不平衡率在?10%以内，从而确定出I～VI 各立管的管径。

7、计算最不利环路的压力损失不平衡率，使其不平衡率在?5%以内。

按上面的方法计算环路各立管的管径，把整个系统的水力计算及不平衡率都算出来后，以附表的方式列在后面，详见附表4。

6.4计算举例（以低区立管IV为例）

已知立管IV用户2的室内热负荷为4769W，供回水温度分别为95/70 1、户内系统的阻力的确定

1).在轴测图上进行管段编号，水平管与跨越管编号并注明各管段的热负荷和管长。 2).计算各管段的管径

利用(6—5)可计算出水平管段1、3、5、7、9的流量为

G=0.86*4769/(95-70)=164.1 ㎏/h

跨越管2、4、6、8、10的流量为

GK=（1-0.345）G=105.0 kg/h 从而确定各管段的管径，见附表 3).各管段局部阻力系数的确定，见附表 4).各管段总阻力损失，由(6—2)计算出 Σ(ΔPy+ΔPj)1-9=3569Pa

同理计算出立管IV用户2的阻力损失为 Σ(ΔPy+ΔPj)1-9=4575Pa 2、不平衡率的计算

1).立管IV一层1用户和2用户的不平衡率 X=(4575-3569)/4575=22.0% 2). 立管IV各层用户与1用户的不平衡率 立管IV一层1用户的阻力损失为

ΔPI1=ΔPII1=ΔPIII1=ΔPIV1=ΔPV1=ΔPVI1=ΔPVII1=ΔPVIII1=3569Pa 立管IV一层2用户的阻力损失为

ΔPI2=ΔPII2=ΔPIII2=ΔPIV2=ΔPV2=ΔPVI2=ΔPVII2=ΔPVIII2=4575Pa 重力循环自然附加压力为

PzI=2/3Δρ*g*Δh=2/3(977.81-961.92)*9.8*1.5=155.7Pa 则立管IV一层1用户的资用压力为

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ΔP′I1=ΔPI1-PzI=3569-155.7=3413.3Pa

3).立管I（最远端）相对于立管IV一层用户的不平衡率

（1） 经过立管IV一层1用户的管段21、立管IV一层用户管段、管段22、管段41、 管段43、管段44的阻力损失为

ΔP21+ΔPIV1+ΔP22+ΔP41+ΔP43-ΔPzIV=429.6+3569+105.9+157.9+104.3-155.7=4211Pa （2） 立管I八层1用户的资用压力为（1）的计算结果与该用户的自然附加压力的 和为=6473.3Pa

（3）经过立管I八层1用户的管段39、管段40、管段42、供水立管I、立管I八 层用户管段、回水立管I的阻力损失为

ΔP39+ΔP40+ΔP42+ΔPI供+ΔPI+ΔPI回=71.7+58.7+56.7+(429.6+64.6+45.7+99+63.3 +116.8+95.3+93.6)+3569+(93.6+95.3+116.8+63.3+99+45.7+64.6+254.3)=5596.6Pa (4)立管I八层1用户相对于立管IV一层1用户的不平衡率为 X=（6473.3-5596.6）/6473.3*100%=13.5%

按上面的方法把整个系统的水力计算及不平衡率都算出来后，以附表的方式列在后面，详见水力计算附表。 水力计算中应注意的问题：

l、采暖系统水力计算必须遵守流体连续性定律，即对于管道节点(如三通、四通等处)热媒流入流量之和等于流出流量之和。

热媒流速的选择：

热媒的流速是影响系统的经济合理程度的因素之一。为了满足热媒流量要求，对于机械循环热水采暖系统，增大热水流速虽然可以缩小管径，节省管材，但流速过大，压力损失增加，会多消耗电能，甚至可能在管道配件(如三通、四通等)处产生抽力作用，破坏系统内热水正常流动，使管道发生振动．产生噪音。因此，《采暖规范》中规定：采暖管道中的热媒流速，应根据热水或蒸汽的资用压力、系统形式、防噪声要求等因素确定。

2、采暖系统水算必须遵守并联环路压力损失平衡定律。

系统在运行中，构成并联环路的各分支环路的压力损失总是相等的，并且等于其分流点与合流点之间的压力总损失。在设计时只能尽量的选择在保证热媒设计流量的同时使各个并联环路的压力损失接近于平衡的管径。只要保证并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值在允许范围之内，则流量的变化是不大的。

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热水采暖系统的并联环路各分支环路之间的计算压力损失允许差值查表。在进行系统水力计算时，系统并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值如果超过了允许差值，就必须调整一部分管道的管径，使之满足要求。

并联环路备分支环路之间的压力损失允许差值查手册。

表6.1 并联环路各分支环路之间的压力损失允许差值

系 统 形 式 双管同程式 双管异程式 允 许 差 值（%） 系 统 形 式 15 25 单管同程式 单管异程式 允 许 差 值（%） 10 15 3、热水采暖系统最不利环路的单位长度沿程压力损失，除很小的系统外，一般以不超过60～120Pa／m为宜。

4、由于计算、施工误差和管道结垢等因素的存在，采暖系统的计算压力损失宜采用10％的附加值。

5，供水干管末端和回水干管始端的管径不宜小于20ram，以利于排除空气，并小数显著的影响热水流量。

6、采暖系统各并联环路，应设置关闭和调节装置。主要是为了系统的调节和检修创造必要的条件。

7、热水和蒸汽采暖系统，应根据不同情况，设置排气、泄水、排污和疏水装置-是为了保证系统的正常运行并为维护管理创造必要的条件。

不论是热水采暖还是蒸汽采暖都必须妥善解决系统内空气的排除问题。通常做法是：对于热水采暖系统，在有可能积存空气的高点(高于前后管段)排气．

机械循环热水干管尽量抬头走，使空气与水同向流动；下行上给式系统，在最上层散热器上装排气阀或做排气管；水平单管串联系统在每组散热器上装排气阀，如为上进下出式系统，在最后的散热器上装排气阀。

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7 附属设备

7.1 除污器的确定：

1.除污器的选择

根据规定，热水泵循环系统进口侧的回水管上应装设除污器，除污器的型号可根据回水干管管径确定，除污器用于清除、过滤管路中杂质和污物，以保证系统内水质清洁，减少阻力并防止堵塞管路

回水干管为DN150mm的无缝钢管，根据国家建筑标准设计图集选取DN150型卧式直通除污器。

表7.1 除污器的主要参数

DN 150 Φ 260 e 4.5 d1×δ1 159×4.5 d2×δ2 219×6.5 2.除污器在管网设计、安装、使用过程中应该注意的事项。

a. 所有除污器安装时均应在进、出水管一侧各装一块适合于工作压力的压力表，用于观察除污器两侧压力是否正常。

b.为了便于排污和清除沾附在滤网上的污物，除污器应设计如上图所示的旁通管路。正常运行时旁通阀门必须关闭，需要排污或对滤网进行反冲时，可以关闭进、出水阀门，打开旁通阀，使系统保持正常运行状态，然后再打开排污阀，进行无压排污。为了彻底冲洗掉底杂质和沾附在滤网上的污物，这时要稍稍打开除污器已关闭的出水管阀门，并适当控制流量，使大部分水流继续循环，少部分水流返回除污器进行反冲，以利于清除沾附在滤网上的污物及筒底杂质，使除污器保持正常运行。严禁高压大流量排污或反冲滤网，以免发生意外。

c.管网新建投入运行时，也是杂质、污物最多的时候，应采取非常措施进行排污，政策运行以后，即可按常规进行排污和反冲，以保持除污器的正常运行。

7.2主要阀门的确定：

阀门是用来开闭管路和调节输送介质流量的设备。在供热管道上，常用的阀门形式有：截止阀、闸阀、蝶阀、止回阀、调节阀和球阀等。本设计所用的阀门主要有以下几种类型：

1.自动排排气阀：它的工作原理是，依靠水对附体的浮力，通过杠杆机构传动，使排气孔自动启闭，实现自动阻水排气的功能。本设计采用B11X-4型立式自动排气阀。自动

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排气阀的排气口，一般亦接DNl5mm排气管，防止排气直接吹向平顶或侧墙，损坏建筑外装修，排气管上不应设阀门。

2.由于采暖系统的原故，散热器中的空气不能顺利排除，可在散热器上装设手动放风阀。 3.散热器温控阀：散热器温控阀具有恒定室温、节约热能的作用，主要用在散热器上，用来调节通过散热器的流量。

4.调节阀：调节阀主要用在供水干管上，用来调节干管的流量。

5.锁闭阀：锁闭阀的主要功能是关闭功能，主要用在回水干管上，阀芯采用闸阀。

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8 换热间的布置

8.1换热器

8.1.1.换热器的分类

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器可分为间壁式换热器和直接混合式换热器。间壁式换热器在供热系统中高低温两种两种热媒互不掺混，一二级网具有不同的压力而运行管理方便，可靠性好，技术经济性高等优点而被城市集中供热普遍采用。

间壁式换热器可分为以下几类：

1).管壳式换热器，优点：耐温耐压能力强，结构简单，造价低，流通截面宽，易清洗。缺点：传热系数低，占地面积较大。

2).板壳式换热器，优点：耐温耐压能力强，易于大型化，传热系数大，换热面积大，结构紧凑。缺点：不能拆卸清洗。

3).容积式换热器，优点：易清垢，有清水功能，用于有热水负荷的场合。缺点：传热系数小，占地面积达。

4).板式换热器，优点：传热系数很高，结构紧凑，适应性大，拆洗方便，省管材。缺点：易堵塞，对水质要求高。

5).螺旋板式换热器，优点：传热系数较高，流通截面交较宽，不易堵塞。缺点：不能拆卸清洗。 8.1.2.换热器的选择 1).设计条件：

G=0.86Q/Δt=0.86*469452/20=20186kg/h

进出口温度：θ1=95℃，θ2=80℃，t1=70℃,t2=60℃. V=G/ρ=20186/971.8=20.77m3/h

2).物性参数： 当θp=87.5℃时：

ρh=970.2kg/ m3, Cph=4.205kJ/kg*℃, λh=0. 679W/m*℃.. υh=0.336*10-6m2/s Prh=2.15 当tp=65℃时：

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ρc=980.5kg/ m3, Cpc=4.183kJ/kg*℃, λc=0. 664W/m*℃.. υc=0.447*10-6m2/s Prc=2.77

3).计算对数平均温度：

Δtm=[(95-60)-(80-70)]/ln[(95-60)/(90-70)]=20℃

4).计算热负荷：

Q=V*ρh*Cph*(θ1-θ2)/3.6=353063W

5).选择板型：

经比选，本设计决定选择BR01型板式换热器

6).估算传热面积：

F＇=Q/K*Δtm*β (8—1)

F＇——换热器机组传热面积m2

K——传热系数，板式换热器取2900 ~4600，本设计取K=4000 Β——考虑污垢、水垢的修正系数取0.6 ~0.85，本设计取β=0.8 F＇=Q′/K*Δtm*β=5.52 m2 7).选择台数：

对于板式换热器，一般选择1~3台，考虑到本建筑建筑面积小于5万平方米，宜采用一台换热机组，故本设计选择一台换热面积为6 m2的BR01型换热机组。其型号为：BR01-1.0/160-4，

表8.1 换热器主要参数如下：

板片技术参数 板片材料 0Cr18Ni9Ti, 0Cr17Ni13Mo2等 板片厚度 外形尺寸 角孔直径 单板有效传热面积 当量直径 有效宽度 0.8mm 285*850mm Φ65mm 0.167 m2 0.077m 230mm 设计压力 设计温度 试验压力 接管通径 处理量 传热系数 ≤1.0MPa ≤160℃ ≤1.25MPa Dg32～65mm 0.5～30m3/h 3500～6400w/m2*℃ 产品技术参数及条件 整机面积 6m2 33

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流道间距 流道截面积 胶垫材料 4.3mm 0.00086 m2 板片数量 加紧尺寸 36 155mm 230kg 丁晴、三元乙丙、重量 食品胶 8.2循环水泵：

由热源设备、热网和室内采暖系统组成的热水供暖系统是一个系统工程、一个整体，忽略任何一部分都会严重影响系统的供暖效果。循环水泵是联接热源、热网和室内采暖系统的枢纽设备，通过它把温暖送给千家万户，所以，循环水泵的性能和参数的合理性，就显得格外重要。因此合理选择和正确安装使用循环水泵，是取得较为满意的供暖效果的关键。 1.选择的原则

循环水泵在供暖系统中所占比例，无论是容量还是设备数量都是很大的，运行中的问题也比较多。因此，正确选择、合理使用和管理，确保正常供暖和提高经济效益是十分重要的。选择的原则是:设备在系统中能够安全、高效、经济地运行。选择的内容主要是确定它的型式、台数、规格、转速以及与之配套的电动机功率。

选择时应具体考虑以下几个原则:

1)所选的循环泵应满足系统中所需的最大流量和扬程，同时要使循环水泵的最佳工况点，尽可能接近系统实际的工作点，且能长期在高效区运行，以提高循环水泵长期运行的经济性。

2)力求选择结构简单、体积小、重量轻、效率相对比较高的循环水泵。 3)力求运行时安全可靠、平稳、振动小、噪音低、抗汽蚀性能好。

4)选择适用于流量变化大而扬程变化不大的水泵，即G-H特性曲线趋于平坦的水泵。

2.循环水泵的流量：

G=R*[0.86F/ (T2-T1)] (8—2)

G——循环水泵的质量流量，kg/h R——热损失系数，一般取1.05 F——热交换器产生的热量，F=340645 T2——热交换器出口水温，T2=90℃ T1——系统回水水温，T1=65℃

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则G=1.05*0.86*340645/[ (80-60)]=15380kg/h

V=G/ρ (8—3)

查的60℃时，水的密度ρ=983.1kg/m3

则V=12304/983.1=15.64m3/h 3.循环水泵的扬程：

H=H1+H2+H3 (8—4)

H——循环水泵的扬程

H1——换热间内的压力损失，取10—15m，本设计取12m H2——用户系统的压力损失，根据水力计算，本设计取2m

H3——最不利环路供回水干管的压力损失，水-水换热器间接连结的系统一

般取10～15m，本设计取12m

则H=12+2+12=26m 4.循环水泵的选择：

为控制方便，以一台换热机组配一台循环水泵，故选用2台卧式循环水泵，其中一台备用。

表8.2 循环水泵技术参数：

型号 流量 扬程 重量 IS65-40-200B 转速 21.7 m3/h 38m 49kg 轴功率 电动机功率 效率 2900r/min 4.0N(kw) 5.5 N(kw) 56% 8.3定压设备：

1.热水系统常用定压方式

（1）膨胀水箱定压：在高出采暖系统最高点2-3米处，设一水箱维持恒压点定压的方式称为膨胀水箱定压。其优点是压力稳定不怕停电；缺点是水箱高度受限，当最高建筑物层数较高而且远离热源，或为高温水供热时，膨胀水箱的架设高度难以满足要求。 （2）普通补水泵定压：用供热系统补水泵连续充水保持恒压点压力固定不变的方法称为补水泵定压。这种方法的优点是设备简单、投资少，便于操作。缺点是怕停电和浪费电。

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（3）气体定压罐定压：气体定压分氮气定压和空气定压两种，其特点都是利用低位定压罐与补水泵联合动作，保持供热系统恒压。氮气定压是在定压罐中灌充氮气。空气定压则是灌充空气，为防止空气溶于水腐蚀管道，常在空气定压罐中装设皮囊，把空气与水隔离。气体定压供热系统优点是：运行安全可靠，能较好地防止系统出现汽化及水击现象；其缺点是：设备复杂，体积较大，也比较贵，多用于高温水系统中。 （4）蒸汽定压：蒸汽定压是靠锅炉上锅筒蒸汽空间的压力来保证的。对于两台以上锅炉，也可采用外置膨胀罐的蒸汽定压系统。另外，采用淋水式加热器和本公司生产的汽动加热器也可以认为是蒸汽定压的一种。

蒸汽定压的优点是：系统简单，投资少，运行经济。其缺点是：用来定压的蒸汽压力高低取决于锅炉的燃烧状况，压力波动较大，若管理不善蒸汽窜入水网易造成水击。 （5）补水泵变频调速定压：其基本原理是根据供热系统的压力变化改变电源频率，平滑无级地调整补水泵转速而及时调节补水量，实现系统恒压点的压力恒定。 这种方法的优点是：省电，便于调节控制压力。缺点是：投资大，怕停电。 （6）自来水定压：自来水在供热期间其压力满足供热系统定压值而且压力稳定。可把自来水直接接在供热系统回水管上，补水定压。

这种方法的优点是显而易见的，简单、投资和运行费最少；其缺点是：适用范围窄，且水质不处理直接供热会使供热系统结垢。

（7）溢水定压形式有：定压阀定压、高位水箱溢水定压及倒U型管定压等。 运行中，系统的最高点必然充满水且有一定的压头余量，一般取4m左右。由于系统大都是上供下回，且供程阻力远小于回程阻力，因此，运行时，最高点的压头高于静止时压头。因此，静态定压值可适当低一些，一般为1~4m为宜。最大程度地降低定压压值，是为了充分利用蒸汽的做功能力。

本系统采用补给水泵定压，这种方法的优点是设备简单，可以在热源集中设置，占地面积小，便于操作，能适应各种热媒温度，对集中供热系统有较好的适应性。 2.补水泵扬程的确定：

H=H1+H2-H3 (8—5)

H——补水泵的扬程。

H1——补水点的压力。即静水压曲线。本系统为48m H2——补水系统的压力损失，取0.5m

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H3——补水箱水位与补水泵之间的高度差，取1.5m 则H=48+0.5-1.5=47m 3.补水泵型号的选择： 系统的补水量为：

G补=2%G (8—5)

，

G补----系统的补水量，为换热站补水时，单台容量应为系统循环水量的2%，设两台。

G----系统的循环水量，根据前面计算G=15.64m3/h 则G补=2%*15.64=0.313 m3/h

表8.3 补水泵的技术参数：

型号 流量 扬程 重量 IS50-32-200 7.5 m3/h 32m 46kg 转速 轴功率 电动机功率 效率 2900r/min 2.82N(kw) 5.5 N(kw) 38% 4.补给水箱的确定 补给水箱容积的确定：

V=G补*t (8—6)

V----补给水箱的容积，m3 G补----系统的补水量，m3 /h

t----补给水贮存时间，一般取0.5—1h，本设计取1h 则V=0.313*1=0.313 m3

表8.4 补水箱的主要参数：

型号 公称容有效容外形尺寸mm 积m3 积m3 长 L 1 0.5 0.61 900 宽 B 900 高 H 900 底部支水箱本国家标座数量体质量准图号 （个）n kg 2 156.3 T905(一)

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9 结 论

本设计为兰州市某高层住宅供暖系统设计，其内容包括供暖系统计算、热负荷计算、散热器计算及水力计算、系统的选择、管道的布置、计算机CAD绘图等几部分。 本设计内容是将热能从热源输送到建筑物内部的集中采暖系统，集中采暖系统是由管路系统、散热设备及其它辅助设备组成的，任务在于按分户热计量将热能按要求经济、合理地分配给各个采暖房间来满足对空气温度的要求。

本设计主要是根据建筑物的特点和设计任务指导书按要求来完成的，又根据如何经济、可靠、美观的原则来实现和突出本设计的特点的。

供暖系统的设计与方案选择是本设计的重点，在设计中主要参阅了《供热工程》及相关设计手册中有关例题来完成的，计算得出的有关数据为绘图提供了基本条件参数。 在计算机绘图过程中，使用的是中国建筑科学研究院工程部开发研制的 AUTOCAD2007绘图软件，在绘图过程中，我熟练的运用CAD软件，并从中不断地发现问题和解决问题，既巩固了理论的学习，又使理论联系实际，在实践中很好地运用和发展，真正的做到学有所成，学有所用。

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致 谢

历经3个多月的毕业设计已经基本结束，毕业设计既是对大学四年的总结，也是对四年学习的一次检验。在这次设计过程中，得到了全体建环系老师的悉心指导与同学们的真诚帮助，特别是指导老师李炎老师。在这里特别向李老师和其它曾经给我帮助和指导的老师同学表示深深的感谢与敬意！

毕业设计是对一个大学生真正的考验。在整个过程中，李老师给予了精心的指导和热情的关怀，不厌其烦给讲解我不会的知识点和纠正我不对的思路，和我一起讨论方案，使我的思维受到了很好的锻炼。通过这次设计，使我对大学四年的知识有了系统的、深刻的理解，基本上跨过了理论到实践的沟坎，为我以后的工作和学习打下了良好的基础。

三个多月的时间毕竟有限，设计中难免出现不足之处，请各位老师批评指正。 总之，在这三个月里，在全体建环系老师和同学们的悉心指导和帮忙下，我的毕业设计才得以按时顺利完成，特此致谢。

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参考文献

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