一幢三层别墅的供暖系统设计.doc
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1、目录摘要41前言52工程概况63设计依据64设计条件75建筑结构的传热系数86最小热阻的校核97采暖设计热负荷127.1围护结构传热耗热量的计算127.2 冷风渗透耗热量的计算137.3 冷风侵入耗热量的计算177.4地面散热量的计算198供暖设计方案218.1热源的引入218.2低温热水系统的加热管设计228.3分水器、集水器设计228.4壁挂炉的安装位置选择239散热器的选型249.1 散热器的选型原则249.2 散热器的选型计算2510供暖系统的水力计算2710.1供暖管路的水力计算步骤2710.2供暖管路的水力计算内容3011地暖系统的调节控制3512附属设备3612.1室温控制器36
2、12.2电动二通阀3612.3散热器自动恒温阀3613地面构造3814地暖管清洁3915结论39总结与体会40谢辞40参考文献41附表42摘要本设计是针对某市龙泉驿某山庄里的一幢三层别墅进行的供暖系统设计。建筑面积222,供暖面积160,其中卫生间为散热器供暖,其余房间为低温热水地面辐射供暖。设计参数:冬季供暖室内温度20,但卫生间22。总热负荷12KW。设计中的地暖管采用20mm爱康聚丁烯管(PB),管间距150mm。室内温度控制器选用柯弗耐品牌,散热器选用意莎普金泰格的VL516和VL510两种型号的散热器。水系统采用异程式下供下回双管形式。各层分别选用一个规格为170*550*800分集
3、水箱 ,热源选用一台多米康柏特锅炉,供热量为18KW。 关键词:供暖系统;低温热水地面辐射;低温散热器AbstractThis project is the design of the heating system for a block of villadom with total area of 222 and heating area of 160 in YuLong Mountain Villa . The radiator heating is designed for lavatory and the low temperature hot water floor radiant
4、heating is for the rest .The indoor designing parameters is 20 except lavatory with 22 and the total heating load is 12KW in winter.Outer diameter of twenty millimeter of AiKang brand with the tube pitch of one hundred and fifty millimeter is selected. Install the room-temperature set-up controller
5、of okonoff brand in each room. Type of VL510 and VL516 radiator of Irsap brand are selected.The style of water system is: the different modality, underfeed and underback, double pipes. water collecting tanks with type of 170*550*800(W/H/L)are installed on each floor. Take boiler with the type of 266
6、*460*680(W/L/H) of Domicompact brand as heat source.Its heating load is 18KW.Key words:heating system; low temperature hot water floor radiant; low temperature radiator 1前言地面辐射采暖(简称地暖)是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统。它以整个地面作为散热面,均匀地向室内辐射热量,相对于其他采暖方式(空调、暖气片、壁炉等)具有热感舒适、热量均衡稳定、节能、免维修等特点,是一种极为理想的供暖方式。广泛应用于别墅、住宅、宾馆大堂
7、、游泳池馆等场所,尤其别墅和住宅使用更为普遍。目前在我国随着塑料高科技工业的飞速发展以及人们对供暖舒适性要求的不断提高,使低温热水地板辐射采暖技术在我国推广使用。并且地暖比空调节能,打个比方:空调是用电制热,地暖是用燃气,1度电产生860大卡热量,1方气产生9200大卡热量,也就是10度电所产生的热量和1方气产生的热量相当,通过准确计算,同样的制热量,地暖系统比空调系统的运行费用节约35%。这就为资源紧缺的中国省下了很大一笔能源财富。 本次设计的目的就是为这套别墅设计一种最节能的供暖方式,在气象资料和土建资料确定的情况下,我对建筑的围护结构进行了最小热阻的校合,并对各个房间的热负荷进行了计算,
8、在此基础上对地暖管进行了合理的布置,并对其进行了严格的水力计算和平衡校核。2工程概况这幢三层别墅位于某市龙泉驿,总建筑面积为222,建筑高度10m, 一共有三层。本次设计主要完成了别墅的低温热水地面辐射供暖系统和卫浴散热器的设计。3设计依据1、用户提供的平面布置图、经现场测量的图纸标记和客户要求。2、采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)3、地面辐射供暖技术规程(JGJ142-2004)4、建筑地面工程施工及验收规范(GB50209)4设计条件1、采暖室外计算参数(某)供暖室外计算(干球)温度2 冬季室外相对湿度80%冬季室外风速0.9m/s 冬季最低日平均温度-1.12、采暖
9、室内计算参数地暖的供回水温度:56/48散热器的供回水温度:56/48室内温度:卫生间22,餐厅、卧室、阳光书房、起居室、衣帽间、楼梯间、女儿房20。 3、建筑土建资料墙体:平面建筑见平面图,外墙是内表面抹20mm 厚的石灰砂浆的24砖墙K=2.08,内墙为12墙,外墙外表面贴砖厚8mm,内墙双面抹20mm 厚的石灰砂浆。201卧室和301阳光书房分别有一面玻璃幕墙,K=1.57。门: 外门是双扇双层实体木制外门K=2.33,厚3,餐厅、主卧分别都有两扇双层推拉玻璃门K=2.91而阳光书房有一扇单层推拉玻璃门K=6.4,其余都是单层木门K=3.5,门的高度都为1.9米,宽度见具体的建筑平面图。
10、顶棚:保温屋面,防水层加小豆石,水泥砂浆找平层,保温层,隔气层,承重层,内粉刷,保温材料为沥青膨胀珍珠岩,传热系数K=0.93w/m2. ,热惰性指标D=1.53。窗子:单层彩色铝合金,钢化玻璃K=6.4,大窗子的高度为2.2米,窗台离地面高度为20,中窗子的高度为1.7米,窗台离地面高度为70,厕所里的窗子高度为1米,窗台离地面的高度为1.8米,宽度见平面图。5建筑结构的传热系数建筑体砖墙的导热系数为,外墙外表面贴砖的导热系数为,墙体内表面抹石灰砂浆的导热系数,顶棚的导热系数为,热惰性指标D=1.53。表5-1内表面换热系数和换热阻值1围护结构内表面特征anW/(m2)kcal/(m2h)R
11、nW/(m2)kcal/(m2h)墙、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚,当h/s0.3时8.7(7.5)0.115(0.133)有肋状突出物的顶棚,当h/s6.04.16.01.64.01.5注:(1)表中和分别为采暖室外计算温度和累年最低日平均温度,();将=20 tw.e =-0.17 ty =6 Rn =0.115 代入(3-2)式,得: m2w外墙实际热阻为: (6-3) m2w 通过以上的计算可知,该围护结构的实际热阻大于最小传热阻,满足暖通规范的要求。表6-2温差修正系数1围护结构特征a外墙、屋顶、地面及室外相通的楼板等1.00闷顶与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.90
12、非采暖地下室上面的楼板,外墙上有窗时0.75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0.60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0.40与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.70与列外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.40伸缩缝缩、沉降缝墙0.30防震缝墙0.70表6-3允许温差ty值 ()1建筑物及房间类别外墙屋顶居住建筑、医院和幼儿园等6.04.5办公建筑、学校和门诊部等6.04.5辅助建筑物(潮湿的房间除外)7.05.5室内干燥的生产厂房10.08.0室内空气湿度正常的生产厂房8.07.0校核顶棚最小热阻:顶棚的热惰性指标为D=1.53,因此根据表6-1规定,该
13、围护结构属于型,围护结构冬季室外计算温度,应采用 又 m2/w将tn =20 tw.e =-0.17 ty =4.5 Rn=0.115 a=0.9代入,得: m2w顶棚实际传热热阻为: m2w因此,满足要求。7采暖设计热负荷地暖系统的功能就在于弥补建筑物热量损失,维持房间温度,提供舒适、温暖的环境。要使地暖系统实现这一功能,就必须准确了解建筑物的热量损失。建筑物热量损失即建筑耗热量是指建筑物围护结构的传热量和空气渗透热损失。查文献1可知建筑物耗热量按式7-1计算:Q= Q 1+ Q 2Q 3(7-1) 式中:Q-建筑物单位面积耗热量。W/Q 1-单位建筑面积通过围护结构的耗热量。W/Q 2-单
14、位建筑面积的空气渗透热量。W/ Q 3 -单位建筑面积的建筑物内部得热量。(包括炊事,照明,家电和人体散热等)但人体散热量、炊事和照明热量(统称为自由热),一般散发量不大,且不稳定,通常可不计。7.1围护结构传热耗热量的计算通过围护结构的温差传热量用下式1计算: W(7-2)式中 通过供暖房间某一面维护物的温差传热量(基本传热量)W; K 该面围护物的传热系数,W/(m2); F 该面围护物的散热面积,m2; tn 室内空气计算温度,; 室外供暖计算温度,; a 温差修正系数。当围护物是贴土的非保温地面(组成地面的各层材料导热系数都大于1.16 W/(m))时,需要对地面划分地带,划分时要与建
15、筑的维护结构平行相距2 m,划分三个地带后余下的部分均按第四地带计算,其中第一地带靠近墙角的地面积需要计算两次。下面以餐厅区域为例进行地带的划分,具体的划分情况见图7-1:图7-1餐厅区域传热地带的划分地面各个地带的传热系数和换热阻见表7-1:表7-1非保温地面的传热系数和换热阻1地带RoKo(m2/ W)(m2/ W)第一地带2.150.47第二地带4.300.23第三地带8.600.12第四地带14.20.077.2 冷风渗透耗热量的计算对多层建筑,可通过计算不同朝向的门、窗缝隙长度以及从每米长缝隙渗入的冷空气量,确定其冷风渗透耗热量。这种方法称为缝隙法。对不同类型的门、窗,在不同风速下每
16、米长缝隙渗入的空气量L,可采用表7-2的实验数据。用缝隙法计算冷风渗透耗热量时,以前只是计算朝冬季主导风向的门窗缝隙长度,朝冬导风向背风面的门窗缝隙不必计入。实际上,冬季中的风向是变化的,不位于主导风向的门窗,在某一时间也会处于迎风面,必然会渗入冷空气。因此,暖通规范明确规定:建筑物门窗的长度分别按各朝向可开启的外门,窗缝丈量,在计算不同朝向的冷风渗透空气量时,引进一个渗透空气量的朝向修正系数n。即公式7-31: V=L l n(7-3)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,采用表7-2中的数据,m3/mh l 门、窗缝隙的计算长度,m; n 渗透空气量的朝向修正系
17、数。表7-2每米门、窗缝隙渗入的空气量L,m3/mh1门窗类型冬季室外平均风速(m/s)123456单层木窗1.02.03.14.35.56.7双层木窗0.71.42.23.03.94.7单层钢窗0.61.52.63.95.26.7双层钢窗0.41.11.82.73.64.7推拉铝窗0.20.51.01.62.32.9平开铝窗0.00.10.30.40.60.8注:1.每米外门缝隙渗入的空气量,为表中同类型外窗的两倍。 2.当有密封条时,表中的数据可以乘以0.5 - 0.6的系数。确定门、窗缝隙渗入空气量V后,冷风渗透耗热量,可按式7-41计算: W(7-4)式中: V 经门、窗缝隙渗如室内的
18、总空气量,m3/h 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 0.287单位换算系数,1KJ/h=0.287W二楼的卧室用缝隙法计算冷风渗透耗量为: 西外窗,某冬季室外平均风速 Vpj= 0.9m/s,推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量,由表6-8可知L = 0.18 m3/mh,窗缝总长度为l=11m,渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1,因此,总的冷空气渗透量为:V=Lln=0.18110.1=0.198冷风渗透耗热量为:=0.2870.1981.2841(20-2)=1.313 W起居室用缝隙法计算冷风渗透耗量为: 西外窗,冬季室外平均风速 Vpj= 0.9
19、m/s,推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量,由表6-8可知L = 0.18 m3/mh,窗缝总长度为l=8.2m,渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1,因此,总的冷空气渗透量为:V=Lln=0.188.20.1=0.148冷风渗透耗热量为:=0.2870.1481.2841(20-2)=0.982 W卫生间用缝隙法计算冷风渗透耗量为: 南外窗,冬季室外平均风速 Vpj= 0.9m/s,推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量,由表6-8可知L = 0.18 m3/mh,窗缝总长度为l=8.6m,渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1,因此,总的冷空气渗透量为:V=Lln=0.188.60.1=0.155冷风渗透耗
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