暖通空调设计计算书.doc

目录

第一章 设计资料 5
1.1设计题目 5
1.2设计任务和目的 5
1.3设计原始资料 5
1.3.1土建资料 5
1.3.2建筑概况 5
1.3.3气象资料 5
1.3.3动力资料 6
1.3.4围护结构资料 6
第二章 供热系统热负荷计算 9
2.1确定室内设计温度 9
2.2房间耗热量 9
2.3通过围护结构的耗热量 10
2.3.1围护结构的基本耗热量 10
2.4围护结构附加耗热量 12
2.4.1朝向修正耗热量 12
2.4.2风力附加耗热量 12
2.4.3外门附加耗热量 12
2.4.4高度附加耗热量 12
2.5 冷风渗透耗热量的计算： 13
2.5.1按缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量 13
2.5.2用换气次数法计算冷风渗透耗热量 14
2.5.3用百分数法计算冷风渗透耗热量 14
2.6冷风侵入耗热量 15
2.7户间传热 15
2.8供暖设计负荷计算举例 16
2.9总计算负荷与值班负荷 18
第三章 供暖系统的选择 19
3.1. 供暖系统的分类 19
3.2 供暖热媒的选择 19
3.3 供暖热源的选择 19
3.4供暖方案的提出 19
3.5 典型供暖系统型式的比较 19
3.6供暖形式的提出和比较： 20
3.6.1技术可行性及经济可行性比较 20
3.6.2 方案的确定 20
3.7 供暖管路的布置 20
第四章 供暖系统的散热设备 23
4.1散热器的选择 23
4.1.1 高压铸铝散热器 23
4.2散热器的计算 24
4.2.1散热面积的计算 24
4.2.2散热器内热媒平均温度tpj计算 25
4.2.3 散热器计算举例 26
4.3散热器的布置 26
4.4 暖风的选择 26
4.4.1 暖风机的选型计算 26
4.5 暖风机的布置 28
4.6热风幕的选型 28
4.6.1大门空气幕的计算 28
4.6.2热风幕的选型 28
第五章 水力计算 31
5.1室内热水供暖系统管路水力计算的基本原理 31
5.2室内热水供暖系统并联环路的压力损失最大不平衡率控制 31
5.2.1并联环路的压力损失不平衡率控制 31
5.2.2并联环路流速限制 31
5.3.3水利计算举例 32
第六章 系统定压方式选择 35
6.1 用户支管定压 35
6.2 热水供热系统定压方式 35
6.2.1 膨胀水箱定压 35
6.2.2 普通补水泵定压 35
6.2.3 气体定压罐定压 35
6.2.4 蒸汽定压 35
6.2.5 补水泵变频调速定压 35
6.2.6 自来水定压 35
6.2.7 溢水定压形式 36
6.3 本设计的定压方式 36
第七章 换热站的选型及计算 37
7.1 换热器的选择 37
7.1.1 换热器的分类 37
7.1.2 换热器的选型及计算 37
7.2循环水泵的选择 38
7.2.1循环水泵的选择原则 38
7.2.2 循环水泵参数的确定 39
7.3补水泵的选型及计算 39
7.4全自动软水装置的选择 40
7.5软化水箱的选择 40
第八章 辅助设备的选择 41
8.1除污器 41
8.2供暖管道 41
8.3 阀门 41
8.4管道的放气排水装置 41
8.5补偿器 42
8.5.1套管补偿器 42
8.5.2套管补偿器伸长量计算 42
8.6管道支座 43
第九章 保温及防腐 45
9.1 管道的保温 45
9.2 管道的防腐 46
第十章 热计量 49
附表1 51
附表2 67
附表3 72
附表4 73
附表4-1 82
附表5 90
附表5-1 95
总结 97
参考文献 98
致谢 99

第一章 设计资料

1.1设计题目
图木舒克中学体育馆供暖设计
1.2设计任务和目的
本设计为体育馆供暖设计，主要涉及到房间供暖负荷的计算、散热器的计算、系统形式的设计、管网的布置、水力计算和设备选型等。
根据所学基础理论和专业知识，结合实际工程，按照工程设计规范、标准、设计图集和有关参考资料，在老师的指导下，独立完成建筑所要求的工程设计，并通过设计过程，比较系统地掌握暖通设计规则、方法、步骤，了解相关专业的配合关系，培养分析问题和解决问题的能力，为将来从事建筑环境与设备工程专业及其相关工作和施工、验收调试、运行管理和有关应用科学的研究及技术开发等工作，奠定可靠的基础。
1.3设计原始资料
1.3.1土建资料
建筑平面图及剖面图、立面图。建筑图中已包括建筑物尺寸、建筑围护结构和门窗位置、尺寸、建筑层高、建筑应用等。
1.3.2建筑概况
1.建设地点：新疆图木舒克市中学
总建筑面积为4987.60m2
本工程建筑基地面积：4817.40 m2
2.建筑工程等级为三类：设计主体结构使用年限50年；耐火等级为：二级；抗震设防烈度八度；屋面防水等级为二级；结构形式为框架结构，屋面为网架结构。
3.建筑层数：地上一层。柱顶标高9.0米；附设夹一层，层高为3.6米，建筑高度20米
1.3.3气象资料
北纬：39°28´ 东经：75°59´
海拔：1288.7m
年平均温度：11.8℃
供暖室外计算温度：-10.9℃
冬季通风室外计算温度：-5.3℃
冬季空气调节室外计算温度：-14.6℃
冬季室外平均风速：1.1m/s
冬季最多风向：C NNW
冬季室外最多风向的平均风速：1.7m/s
冬季日照百分率：53%
最大冻土深度：66cm
冬季室外大气压力：876.9hpa
极端最低低温：-23.6℃
1.3.3动力资料
本设计的对象为公共建筑，室内热水供暖系统，大多采用低温热水供暖系统，设计的供回水温度多采用75℃ /50℃。热源由市政热力管网提供，经换热站后向室内供暖。
市政热力管网的高温热水经换热站制备,本工程所需热水室外管网水温：105/70℃
1.3.4围护结构资料
墙体：外墙均为250厚陶粒混凝土空心砌块，除特殊注明外，外墙中心线偏主柱中心线600mm，墙、柱外侧贴80厚聚苯板保温。
内墙：局部均为200厚陶粒混凝土空心砌块，轴线中分；局部为100厚GRC墙面。
屋面：屋面外板采用本色高强镀铝锌压型钢板（暗扣型），厚度0.53mm，强度550MPa.压型钢板国家质量检测有关：抗风压、耐火性及密水性测试，耐火极限不小于1.33h保温吸音层采用双面包铝铂，100厚保温吸音层采用双面包铝铂，檩条采用热浸镀锌檩条，强度为450MPa，内板为成品金属微孔板，须做样板认可。
门窗：气密性能等级为4级≤1.5m3/(h.m)；保温性能等级为8级≤2.6w/(w/m2.k)
门、窗框与墙体之间的缝隙，应采用硬泡聚氨酯发泡剂、聚氯乙稀泡沫塑料等软质保温材料堵封，并用嵌缝密封膏密封。
围护结构保温措施及传热系数Ki值、热阻值Ri、传热系数限值K热阻限一览见表1-1：

表1-1 传热系数Ki值、热阻值Ri、传热系数限值K热阻限一览表
围护结构部位
保温构造做法
传热系数Ki
[w/(m2·K)]
或 热阻Ri
[(m2·K) / w]
传热系数限值K [w/(m2·K)]
或热阻限值R
[(m2·K）/W ]

屋 面
做法
材料名称及厚度(mm)

保温层
XPS板保温层（150.00mm）
Ki=0.20
K≤0.45
结构层
钢筋混凝土（120.00mm）

外墙（包括非透明幕墙）
保温层
改性聚氨酯保温板（50.00mm）
Ki=0.50
K≤0.6
围护结构
陶粒混凝土空心砌块（200㎜）

外挑楼板
楼板
钢筋混凝土楼板（120.00mm）
Ki=0.41
K≤0.5
非供暖房间与供暖房间的隔墙
保温层
改性聚氨酯保温板（100.00mm）

保温层

K≤1.5
非供暖房间与供暖房间的楼板
楼板

K≤1.5
保温层

单一朝向外窗（包括透明幕墙）窗墙面积比
南向0.26
选用窗型：PA断桥铝合金框中空玻璃窗(12mm空气间隔层)
Ki=2.5
K≤2.6
北向0.25
选用窗型：PA断桥铝合金框中空玻璃窗(12mm空气间隔层)
Ki=2.5
Km≤2.6
东向
0.09
选用窗型：PA断桥铝合金框中空玻璃窗(12mm空气间隔层)
Ki=2.5
K≤3.2
西向
0.09
选用窗型：PA断桥铝合金框中空玻璃窗(12mm空气间隔层)
Ki=2.5
K≤3.2
屋顶透明部分：占屋顶总面积 0 %
选用窗型：

K≤2.6
地面
周边
地面
XPS板保温层（60.00mm）
Ri=2.45
R≥2
非周边
地面
XPS板保温层（60.00mm）
Ri=2.45
R≥1.8
供暖、空调地下室外墙（与土壤接触的墙）
XPS板保温层（60.00mm）
Ri=2.52
R≥1.8

第二章 供热系统热负荷计算

2.1确定室内设计温度
建筑物特点：本建筑为体育馆建筑，属于公共建筑，建筑的主要使用功能为举行大型的体育比赛及晚会商业演出等，具有落空高、跨度大、门窗面积大、围护结构传热系数大的特点这就决定了该类型建筑冬季供暖热负荷高。供暖设计不仅要兼顾舒适性还要满足节能的要求，根据建筑物的特点及不同房间的使用功能，通过查阅相关资料，确定室内温度。根据使用情况室内设计温度分别为值班供暖温度和使用供暖温度。
根据规范《公共建筑节能设计标准》GB 50189一2005[1]规定，确定室内设计温度。值班供暖设计温度在下表列出：
表2-1 值班供暖室内计算温度t/℃表
办公室
储藏室
卫生间
楼梯间
小卖铺
更衣室
值班室
比赛大厅
18
10
16
16
18
20
18
10
使用时供暖设计温度：
表2-2 使用时室内计算温度t/℃表
办公室
储藏室
卫生间
楼梯间
小卖铺
更衣室
值班室
比赛大厅
18
10
16
16
18
20
18
18
2.2房间耗热量
冬季供暖通风的热负荷主要包括以下几个方面：
1、围护结构的耗热量；
2、加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量；
3、加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量；
4、水分蒸发的耗热量；
5、加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；
6、通风耗热量；
7、最小负荷班的工艺设备散热量；
8、热管道及其他热表面的散热量；
9、热物料的散热量；
10、通过其他途径散失或获得的热量。
所以房间热负荷为：
（2-1）
—供暖系统设计热负荷；
—围护结构基本耗热量；
—围护结构附加耗热量；
—冷风渗透耗热量；
—冷风侵入耗热量。
2.3通过围护结构的耗热量
围护结构的耗热量是指当室内温度高于室外温度时，通过围护结构向外传递的热量损失，在计算中通常分为两部分：围护结构的基本耗热量和附加耗热量。基本耗热量是指在一定条件下，通过墙、屋顶、地面、门窗等围护结构，由室内向室外传递的稳定传热量的总和；附加耗热量指由于围护结构的传热条件发生变化而对基本耗热量的修正。
2.3.1围护结构的基本耗热量
在稳定传热的条件下房间各围护结构基本耗热量的计算公式为《供热工程》[2] ：
（2-2）
式中 Qj——围护结构基本耗热量，W；
K——围护结构的传热系数，W/(m2·℃)；
F——围护结构的传热面积， m2；
tn——冬季供暖室内计算温度，℃；
tw——冬季供暖室外计算温度，℃；
a——围护结构的温差修正系数。
温差修正系数是对（tn-tw）修正。当围护结构直接与大气接触时a=1, 此时基本耗热量为Qj=KF(tn-tw)。
但是，在已知冷侧温度或用热平衡法能计算出冷侧温度时，可直接用冷侧温度代入，不再进行值修正。
表2-3 温差修正系数表
围护结构特征

外墙、屋顶、地面及室外相通的楼板
1.00
闷顶与室外空气相通的非供暖地下室上面的楼板等
0.90
非供暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时
0.75
非供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
非供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
与有外门窗的非供暖房间相邻的隔墙
0.70
与列外门窗的非供暖房间相邻的隔墙
0.40
伸缩缝缩、沉降缝墙
0.30
防震缝墙
0.70

围护结构的传热系数:由于该建筑物的外墙和屋顶采用均匀多层材料的平壁结构，所以其传热系数K值可以用下式计算同上：
（2-3）
式中 R——围护结构的总传热热阻,（m2·℃）/W；
αn——围护结构的内表面换热系数,W/（m2·℃）；
αw——围护结构的外表面换热系数W/（m2·℃）；
δi——围护结构各层材料的厚度,m；
λi——围护结构各层材料的导热系数, W/（m·℃）。
使用上述公式时，应该注意下列问题：
（1）围护结构的面积F，应按一定的规则从建筑图上量取。其规则可以查阅有的设计手册。
（2）一些定型的围护结构的传热系数K，可以从设计手册上直接查取。一般情况下，根据传热学原理，可按多层匀质材料组成的结构计算其传热系数。但不同地区供暖建筑各围护结构传热系数不应超过《民用建筑节能设计标准（供暖、居住建筑部分）》[3]、《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)[1]中的有关规定值。
（3）设置全面供暖的建筑物，其围护结构应具有一定的保温性能，应能满足卫生要求和围护结构内表面不结露的要求，并在技术经济上是合理的。评价围护结构保温性能的主要指标是围护结构的热阻R，R值的大小直接影响围护结构耗热量的多少和其内表面温度的高低，也会影响围护结构的造价。因此，围护结构的热阻R，应根据技术经济比较确定，且应符合国家有关民用建筑热工设计规范和节能标准的要求，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]中已明确规定了确定围护结构最小热阻的计算公式。
当围护结构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。
下面以下图为例进行地带的划分,具体的划分情况见图2-1：
图2-1 某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2-2：
表2-3 非保温地面的换热阻(m2·℃/ w)和传热系数(w / m2·℃)表
地带

(m2·℃/ W)
(W / m2·℃)
第一地带
2.15
0.47
续表

第二地带
4.30
0.23
第三地带
8.60
0.12
第四地带
14.2
0.07
2．4围护结构附加耗热量
2.4.1朝向修正耗热量
不同朝向的围护结构，受到的太阳辐射热量是不同的；同时，不同的朝向，风的速度和频率也不同。因此，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]规定对不同的垂直外围护结构进行修正。其修正率为：
北、东北、西北朝向： 0～10%；
东、 西朝向： -5%；
东南、西南 朝向： -10%～-15%
南 向： -15%～-30%。
选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小。冬季日照小于35%的地区，东南、西南和南向的修正率宜采用-10%～0，其他朝向可不修正。
2.4.2风力附加耗热量
在《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]中明确规定：在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物，垂直的外围护结构热负荷附加5%～10%。
2.4.3外门附加耗热量
为加热开启外门时侵入的冷空气，对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘以按表2-3 中查出的相应的附加率。阳台门不应考虑外门附加率。
表2-4 外门附加率N值
外门布置情况
附加率
一道门
65n%
两道门（有门斗）
80n%
三道门（有两个门斗）
60n%
公共建筑和生产厂房的主要出入口
500%
注：n——建筑物的楼层数。
2.4.4高度附加耗热量
由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此规定：当采用地面辐射供暖的房间（不含楼梯间）高度大于4m时，应在基本耗热量和朝向、风力、外门附加耗热量之和的基础上，计算高度附加率。每高出1m应附加1%，但最大附加率不应大于8%。
综上所述，建筑物或房间在室外供暖计算温度下，通过围护结构的总耗热量Q1可用下式综合表示：

（2-4）
式中 朝向修正率
风力附加修正率
高度附加修正率
2.5 冷风渗透耗热量的计算：
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，称为冷风渗透耗热量。
影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗构造、门窗朝向、室外风向和风速、室内外空气温差、建筑物高低以及建筑物内部通道状况等。总的来说，对于多层（6层及6层以下）的建筑物，由于房屋高度不高，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。对于高层建筑，则应考虑风压和热压的综合作用。
计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分数法。
2.5.1按缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量
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，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]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：
（2-5）
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2-5中的数据，
l—— 门、窗缝隙的计算长度，m；
n—— 渗透空气量的朝向修正系数。
门窗缝隙的计算长度，建议可按下述方法计算:当房间仅有一面或相邻两面外墙时，全部计入其门窗可开启部分的缝隙长度；当房间有相对两面外墙时，仅计入风量较大一面的缝隙；当房间有三面外墙时。仅计入风量较大的两面的缝隙。

表2-5 每米门、窗缝隙渗入的空气量L，
门窗类型
冬季室外平均风速（m/s）
1
2
3
4
5
6
单层木窗
1.0
2.0
3.1
4.3
5.5
6.7
双层木窗
0.7
1.4
2.2
3.0
3.9
4.7
单层钢窗
0.6
1.5
2.6
3.9
5.2
6.7
双层钢窗
0.4
1.1
1.8
2.7
3.6
4.7
推拉铝窗
0.2
0.5
1.0
1.6
2.3
2.9
平开铝窗
0.0
0.1
0.3
0.4
0.6
0.8
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，可下式计算：
W （2-6）
式中： V —— 经门、窗缝隙渗如室内的总空气量，；
——供暖室外计算温度下的空气密度，；
——冷空气的定压比热，=1.05；
0.287——单位换算系数，1=0.287W；
其他符号同前。
2.5.2用换气次数法计算冷风渗透耗热量
在工程设计中，也有按房间换气次数来估算该房间的冷风渗透耗热量。计算公式为
W （2-7）
式中： ——房间的内部体积，；
——房间的换气次数，次/h，可按表 选用。
其他符号同前。
表2-6 概算换气次数
房间外墙暴露情况

一面有外窗或外门
1/4～2/3
两面有外窗或外门
1/2～1
三面有外窗或外门
1～1.5
门厅
2
2.5.3用百分数法计算冷风渗透耗热量
由于工业建筑房屋较高，室内外温差产生的热压较大，冷风渗透量可跟据建筑物的高度及玻璃窗的层数，按表 列出的百分数进行估算。
表2-7 渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分数

玻璃窗层数
建筑物高度（m）
<4.5
4.5～10.0
>10.0
百分率（%）
单层
25
35
40
单、双层均有
20
30
35
双层
15
25
30
说明：本设计采用换气次数法计算冷风渗透耗热量。
2.6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，同样可按下式计算：
W （2-8）
式中： ——流入的冷空气量，；
其他符号同前。
由于流入的冷空气量不易确定，根据经验总结，冷风侵入耗热量可采用外门基本耗热量乘以下表的百分数的简便方法进行计算。亦即：
W （2-9）
式中：——外门的基本耗热量，W;
N——考虑冷风侵入的外门附加率，按表2-8采用。
表2-8的外门附加率，只适用于短时间开启的、无热风幕的外门。对于开启时间较长的外门，冷风侵入量可根据《工业通风》等原理进行计算，或根据经验公式或图标确定，并按公式2-8计算冷风侵入耗热量。此外，对建筑物的阳台不必考虑冷风侵入耗热量。一道门的附加值比两道门的小，是因为一道门的基本负荷大。
表2-8 外门附加率N值
外门布置情况
附加率
一道门
65n%
两道门（有门斗）
80n%
三道门（有两个门斗）
60n%
公共建筑和生产厂房的主要出入口
500%
注：n——建筑物的楼层数。
2.7户间传热
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]规定，与相邻房间的温差大于或等于5℃，或通过隔墙和楼板等的传热量大于该房间热负荷的10%时，应计算通过隔墙或楼板等的传热量。
2.8供暖设计负荷计算举例
计算方法：确定指北针方向，开始按顺时针方向给隔层房间依次编号。依次计算房间热负荷
如图是一层1003位置房间：
已知维护结构条件：
北外墙： 250厚陶粒混凝土空心砌块,墙外侧贴80厚聚苯板保温,尺寸4500×7200，传热系数0.41W／(m2.℃)
外窗：双层PA断桥铝合金框中空玻璃窗(12mm空气间隔层), 传热系数2.2W／(m2.℃) 图2-2 办公室1003
尺寸：0.85×1.8m
楼板：钢筋混凝土120厚，传热系数0.6 W／(m2.℃)，
隔墙：200厚陶土粒空心混凝土砌块，传热系数0.6 W／(m2.℃)，
地面：不保温地面，K值按地带划分；
供暖室外计算温度为—10.9℃；极端最低低温：-23.6℃。
供暖设计温度：18℃
1003房间供暖负荷计算步骤：
1.围护结构传热量的计算：
北外墙=4.5×7.2×0.41×1.1×（18+10.9）×1.06=447.63W
邻室供暖温度10℃，计算户间传热：
内墙Q=3.6×7.2×0.6×（18-10）=124.4w
内墙Q=3.6×7.2×0.6×（18-10）=124.4w
内墙Q=4.5×7.2×0.6×（18-10）=155.52w
楼板Q=3.6×4.5×0.6×（18-10）=97.2w
2.冷风渗透量的计算
用换气次数法计算冷风渗透量，使用公式2-7：
计算得=613W
3.冷风侵入耗热量的计算
该房间无外门=0w
4.1003房间供暖设计热负荷总计为：
=++=3802.15w
将1003房间计算结果列入表2-9中：
其他房间的负荷计算结果列于附表1中

表2-9 1003房间热负荷计算书
房间编号
类 别
围护结构
传热系数
温差修正
基本耗热量
修正后耗热量
高度修正
围护结构耗热量
冷风渗透耗热量
外门冷风侵入耗热量
供暖热负荷
户间传热
总热负荷
尺寸
面积
朝向
风向

修正后耗热量
K
α

Xch
Xf
1+Xch+XF
Q1x
Xh
Q1
Q2
Q3
Q=Q1+Q2+Q3
Qfj
Q=Qcn+Qfj
长
宽
m2
w/m2.℃

W

W

W
W
W
W
W
W
1003
外墙北
4.5
7.2
27.85
0.41
1
330
0.1
0
1.1
363
0.06
404
0
0
404
0
404
外北,2
0.85
1.8
1.53
2.2
1
195
0.1
0
1.1
214
0.06
238
0
0
238
0
238
外窗北
0.83
1.8
1.49
2.2
1
95
0.1
0
1.1
104
0.06
116
0
0
116
0
116
地面1

9
0.47
1
122

0
1
122
0.06
130
0
0
130
0
130
地面2

7.2
0.23
1
48

0
1
48
0.06
51
0
0
51
0
51
内墙
3.6
7.2
25.9
0.6
1
124

0
1
124
0.06
0
0
0
0
124
124
内墙
4.5
7.2
32.4
0.6
1
156

0
1
156
0.06
0
0
0
0
156
156
楼板
5.4
3
16.2
0.6
1
78

0
1
78
0.06
0
0
0
0
78
78
屋面
4.5
3.6
16.2
0.35
1
164

0
1
164
0.06
174
0
0
174
0
174
渗透

613
0
613
小计
16.2
面积指标：129
1311
1373

1114
613
0
1726
358
3084

2.9总计算负荷与值班负荷
根据本设计的初衷，对于体育馆类高大空间建筑，为了达到节能的目的，计算负荷分为两部分计算，使用频率不高的房间设计为值班供暖温度，值班供暖温度为10℃，使用时计算温度为18℃，根据上述负荷计算方法，计算得到的计算供暖负荷与值班供暖负荷列于下表，详细计算表见附表-1与附表-2
表2-10 供暖负荷计算
工程名称
冬季供暖总热负荷
冬季值班供暖热负荷
体育馆供暖设计
370901.75w
765356w
供暖热指标
74.36w/m2
153.45w/m2
根据以上计算结果，可以看出值班温度下的供暖负荷还不到计算温度下的一半，对于使用频率不高的房间，设置值班供暖既可以保持房间室温，又可以达到节能的目的。

第三章 供暖系统的选择

3.1. 供暖系统的分类
以热水作为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。可按下述方法分类：
1）按系统循环动力不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。
2）供回水方式不同，可分为单管系统和双管系统。
3）按管道敷设方式不同，可分为垂直和水平式系统。
4）按热媒温度不同，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,大多采用低温水作为热媒。
3.2 供暖热媒的选择
热水供暖系统的热媒设计温度，一般根据热舒适度要求、系统运行的安全性和经济性等原则确定。供水温度不超过95℃，可确保热媒在常压条件下不发生汽化；适当降低热媒温度，有利于提高舒适度，但要相应增加散热器数量。所以根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB 50736-2012[4]第五章5.3.1规定：
散热器供暖系统应采用热水作为热媒;散热器集中供暖系统宜按75℃/50℃连续供暖进行设计，且供水温度不宜大于85℃，供回水温差不宜小于20℃。
根据规范规定确定热媒温度为75℃/50℃。
3.3 供暖热源的选择
热源是集中供暖的核心，主要有热电厂、区域锅炉房、地热供热等。根据实际情况热源选用学校区域锅炉房。
3.4供暖方案的提出
根据体育馆建筑的特点，根据使用情况将比赛大厅等设置10℃值班供暖负荷由散热器系统承担，当体育馆使用时由暖风机系统承担剩余的负荷，将室内空气迅速升温到18℃。
3.5 典型供暖系统型式的比较
重力循环上供下回单、双管顺流式系统和机械循环上供下回单管顺流式系统、机械循环下供下回双管顺流式系统等型式的比较如下表所示：
表3-1 系统比较
系统型式
使用范围
特点
重力循环、上供下回、单管顺流式系统
作用半径不超过50m的多层建筑
升温慢、作用压力小、管径大、系统简单不消耗电能，水力稳定性好可缩小锅炉中心与散热器中心距离
重力循环、上供下回、双管顺流式系统
作用半径不超过50m的三层以下建筑
升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗电能，易产生垂直失调,室温可调节
续表

机械循环、上供下回、单管顺流式系统
一般多层建筑
常用的一般单管系统做法水力稳定性好
排气方便安装构造简单
机械循环、下供下回、双管顺流式系统
在设有地下室的建筑物，或在平屋顶建筑顶棚下难以布置供水干管的场合
在地下室布置供水干管，管路直接散热给地下室，无效热损失小，排气困难室温可调节

3.6供暖形式的提出和比较：
方案1：机械循环、上供下回、单管水平异程式系统。
方案2：机械循环、上供下回、双管垂直异程式系统。
方案3：机械循环、下供下回、双管水平同程式系统
3.6.1技术可行性及经济可行性比较
1）：若采用方案1，水平串联的散热器组数过多，末端几组散热器会出现片数过多不易布置的情况,容易出现水平失调的状况。采用这种系统要考虑好空气的排除问题，需在每组散热器上设放气阀排空气或在同一楼层散热器上部串联水平空气管。该方案施工安装方便，切造价一般比垂直式系统低。多应用于目前的居住建筑和公共建筑。
2）：若采用方案2，由于机械循环热水供暖系统由锅炉房设备、室外管网和室内供暖系统三部分组成，是靠循环水泵驱动热水循环，所以水在管道内流速大，管径小、升温快，在系统中循环时的冷却温降小，而系统的作用面积可相当大。机械循环系统供回水干管的总长度短，在此系统中，由于连接立管较多，通过各个立管环路的压力损失较难平衡。但可在靠近总立管最近的立管，选用较小管径，消除一些剩余压力，剩下的可以在立管加调节阀来达到水力平衡的目的。但系统很浪费管材，在系统的平衡上也不会有太大的改变，不易平衡。
3）：若采用方案3，通过各个立管的循环环路的总长度相等，压力损失易于平衡，虽然不会出现远近立管处出现流量失调而引起的水平方向上冷热不均现象，但是会比较浪费管材，对于作用半径较小的建筑会造成不必要的浪费，且系统阻力基本相同，易造成系统垂直失调,,采用下工下回式系统供回水干管都附设在底层散热器下面,管路直接散热给房间,无效热损失小,缺点是排除系统中的空气较为困难,但管路作用半径大,可以通过温控法对散热器的散热量进行调节,节能效果显著。
3.6.2 方案的确定
本建筑物是一层建筑，建筑的跨度较大，无地下室及吊顶，布管难度较大，若采用方案一，则串联散热器组数过多会引起水平失调，无法串联过多组数，会导致环路过多，水力平衡困难，若采用方案2，系统连接立管较多，布管困难，综合考虑建筑物的特点及节能要求，本设计选择方案3作为散热器供暖系统的布置形式。采用机械循环，下供下回双管顺流同程式系统。
风机供暖系统综合考虑采用机械循环下供下回双管异程式系统。
3.7 供暖管路的布置
室内热水供暖系统管路布置合理与否， 直接影响到系统使用效果。根据建筑物的具体条件，与外网连接的形式以及运行情况等因素来选择合理的布置方案，力求系统管道走向布置合理、节省管材、便于调节和排除空气，而且要求各并联环路的阻力损失易于平衡。
供暖系统的引入口设置在建筑物热负荷对称分配的位置，设在建筑物的中部，这样可以缩短系统作用半径。

第四章 供暖系统的散热设备

散