市北欧小区住宅楼采暖及防排烟设计说明书大学论文.docx
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市北欧小区住宅楼采暖及防排烟设计说明书大学论文
XX市北欧小区住宅楼采暖及防排烟设计
摘要
本设计是XX市北欧小区住宅楼采暖及防排烟设计。
要求根据土建资料和其它相关资料,设计一套安全可靠节能的采暖系统,采暖设计要求对用户进行分户热计量,对住宅楼采暖通风及防排烟系统进行合理化设计。
采暖设计部分根据建筑的具体情况选用了下供下回双管异程式系统。
在系统布局安排上,以简化系统、节省管材、减少地下埋管,节省室内空间、排气顺畅、满足用户要求为宗旨。
小高层住宅进行防排烟设计,系统选用正压送风防烟系统,每层设一送风口,送风机装设于屋顶。
按热媒的温度不同,可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。
在我国,习惯认为,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数采用低温水作为热媒。
本设计供回水温为95/70℃。
关键词:
采暖 分户热计量 防排烟
ThedesignofheatingandsmokecontrollingaboutacommercialbuildingofXingfudistrictinShijiazhuang
Abstract
TheprojectisaboutthedesignofheatingandsmokecontrollingaboutacommercialbuildingofXingfudistrictinYinchuan.Thepaperrequirementsdesigningareasonableheatingandsmokecontrolsystemforbuildingwhichaccordingtocivilengineeringandotherrelevantinformation.Theprojectaboutheatingrequirementsmeteringheatfortheusers.ThedesignisaresidentialbuildinginDaliandistrictquirementsoftheuserhouseholdheatmetering,Ontherationalizationofdistrictheatingstationdesign.
TheDesignofheatingchoosesdownfeedanddirectreturnrisersystemwhichbasedinconstructionofthespecificcircumstancesform.Thepurposeaboutdistributionarrangementsinthesystemaretosimplifythesystem,savingpipe,buriedundergroundtoreduce,savinginteriorspaceandconcentrequirementsfortheusers.
Thedesignofsmokecontrolaremaincontendershigh-riseresidential.Itchoosesaairsupplysystemandsetupadeliveryoutleteverytwo-tier.Theblowerisinstalledintheroof.
HTMbydifferenttemperature,Canbedividedintolow-temperaturewaterheatingsystemandhightemperaturewaterheatingsystem.InChina,Habitsthat,Temperaturelessthanorequalto100℃hotwater,Calledlow-temperaturewater,Temperatureofthewatermorethan100℃,Knownashigh-temperaturewater.Themajorityofindoorhotwaterheatingsystemusinglow-temperaturewaterasaheatmedium.Backtothedesignforthewatertemperaturefor95/70℃.
Keywords:
HeatingHouseholdheatmeteringsmokecontrolling
附录A:
热负荷计算表...........................................................................................................44
附录B:
冷风渗透耗热量计算表..........................................................................................129
附录C:
散热器计算表.........................................................................................................132
附录D:
水力计算表.............................................................................................................143
附录E:
外文翻译....................................................................................................................146
致谢.................................................................................................................................157
前言
毕业设计是大学生涯的最后一门课程,也是重中之重的一门课程,它不仅是对大学里所学过的专业课程的融会贯通而且是提高大学生综合能力的有效途径。
冬季,在我国北方地区,采暖问题一直都占有重要的地位,这不仅因为采暖直接与人民群众的切身利益相关,而且根据实际条件的具备情况和决策时考虑的侧重点的不同,给出实际情况下的最为优化与适宜的采暖方式,与调整优化整个城市的采暖系统结构息息相关。
本次毕业设计的研究对象和主要内容是XX市某住宅楼的采暖及防排烟系统设计。
设计的内容涵盖了大学期间所学的所有与采暖有关的专业知识。
采暖设计主要是维持一定的室内温度,为人们创造舒适的工作和生活条件;通风及防排烟设计主要是满足着火时尽快将烟气排出,疏散楼内人群,以确保人员的生命安全。
本次设计为我以后的工作及学习打下了一个良好的基础,在设计过程中得到了指导老师和同学的大力帮助,但是我知道我的知识水平有限,设计仍有不足之处,恳请各位老师提出批评和指正。
设计概况
工程概况
本设计为XX市北欧小区住宅楼采暖及防排烟设计.建筑为高层住宅楼,主体为33层建筑,层高2.9m,总高度为98.10m。
设计成果
采暖平面图(地下一层采暖及防排烟平面图、首层采暖及防排烟平面图、二到八层采暖及防排烟平面图、九到十七层采暖及防排烟平面图、水箱间采暖及风机布置平面图),采暖系统图(A、B单元采暖户内系统图、C单元采暖户内系统图、采暖立管系统图、防排烟系统图),管井大样图(低区管井大样图、高区管井大样图、顶层管井大样图),设计说明书一份。
设计原始资料
气象资料
XX市的气象资料为:
表1.1XX市气象参数[4]
采暖室外计算温度(℃):
-8
设计计算用采暖日期数(日):
129
冬季室外平均风速:
(m/s)
2.8
冬季最多风向:
N
冬季室外大气压力(kPa):
102.02
历年最低气温:
-19.3
最大冻土深度cm
84
室内计算参数
表1.2室内设计参数
房间类型
温度(℃)
卫生间
25
卧室
20
厨房
20
起居室
20
餐厅
20
车库
14
维护结构参数
由土建资料可查得各维护结构参数如下:
1)外墙:
①300㎜加气混凝土砌块。
K=0.83W/㎡.℃(校核低限热阻);
2)内墙:
①240㎜砖墙。
K=2.03W/㎡.℃;
3)屋面:
①100㎜钢筋混凝土,苯板,芯板各5㎜。
K=0.46W/㎡.℃(校核低限热阻);
4)地面:
保温K=0.25W/㎡.℃;
5)外窗:
单框双玻钢窗,K=3.9W/㎡.℃;
6)阳台门:
玻璃木门,K=5.8W/㎡.℃;
室内采暖
校核低限热阻
供暖系统设计时对其建筑热工提出如下要求:
实施供暖设计,在本着节能的基础上,使室温达到用户要求值;如果室温达不到设计值,相对湿度大时易产生结露现象;采暖不足时经常发生,墙面结露产生的黑色霉斑严重影响了住户的室内环境,破环装修,应加以避免,当设计供暖系统时对其建筑热工提出如下要求:
1)围护结构热工性能应满足国家《民用建筑节能设计标准》及地方标准《民用建筑节能设计标准实施细则》的要求。
经计算表明,对于“节能型建筑”如供暖有间歇,并不致使外墙内表面结露。
2)墙及楼板的热工性能不应低于《民用建筑热工设计规范》第4.1.1条及现行《采暖通风与空气调节设计规范》中第3.1.4条围护结构最小热阻值的要求。
由以上分析可见,有必要对外墙及屋顶进行热工性能的校核。
根据公式:
[1]式(2-1)
其中:
=1
=20℃
=-8℃
当计算外墙时
=6.0当计算屋面时
=4.5
①外墙最小热阻
=
=0.536
式(2-2)
=
=0.268
外墙实际传热阻为
式(2-3)
满足要求
②屋顶最小热阻
=
=0.889
式(2-4)
屋顶实际传热阻为
式(2-5)
满足要求
围护结构的耗热量
围护结构基本耗热量
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、外空气温度和其它传热过程参数都不随时间变化。
对室内温度容许有一定的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。
建筑物围护结构的耗热量,包括基本耗热量和附加耗热量两部分。
基本耗热量是通过房间个部分围护结构(墙,屋顶,地面、门、窗等),由于室内外空气的温度差,从室内传向室外的热量。
附加耗热量是对于围护结构的朝向、风力、气象条件等不同,对基本耗热量的修正。
而围护结构的基本耗热量是房间的得热量与失热量的总和。
一、房间的失热量包括:
1、经地面、屋顶、墙、门、窗等围护结构传出的热量;
2、加热室内冷空气所需要的热量;
3、加热进入室内冷物料所需要的热量;
4、由于室内水分蒸发所损耗的热量;
5、通风耗热量;
6、经其它途径散失的热量。
二、房间的得热量包括:
1、生产车间最小负荷班的工艺设备散热量;
2、非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量;
3、热物料的散热量;
4、太阳辐射进入室内得热量。
三、外墙传热的热量传递可包括三个过程:
(1)外墙内表面吸收室内热量,是由墙面附近空气的对流换热以及其它表面对它辐射换热引起的。
(2)外墙内表面吸收的热量传自外墙外表面是墙体本身导热的结果,易受到墙体材料热阻的影响而产生温度降落。
(3)外墙外表面与室外空气的对流换热和该表面本身对周围的辐射换热,而失热量散发于室外。
由于围护结构热负荷的获得与传热有着密切的联系,所以在进行围护结构的热负荷计算之前可以先来了解一下传热的基本原理:
传热是自然界和生产领域中非常普遍的现象。
从传热的机理来分,传热有三种形式,即导热、对流、和辐射。
导热是指物体个部分无相对位移或不同物体直接接触物质的分子、原子及自由电子等微粒子热运动而进行的热量传递现象。
能量是在连续体内各部分之间传递,所以导热可以是固体、液体、气体中发生。
但实际上单纯的导热只能发生在密实的固体中。
因为流体中如果存在温差,就会出现对流现象,难以维持单纯的导热。
材料的导热系数,是表明材料本身导热能力的数据。
流换热只存在于流体当中。
流体或气体每一居局部由于受热体积膨胀,密度减小而上升,冷的部分就补充上去形成分子的相对运动而传向低温处,实际上是以混合的方式进行热交换,因在产生对流的同时,也伴随着导热过程,一般把这种综合过程称为对流换热。
在围护结构耗热量计算中遇到的问题,多数为流体与固体壁直接接触的换热问题,如墙的表面与空气之间存在温差时,相互间就产生对流换热。
其中包括空气分子之间的导热和由空气分子相对位移而引起热量转移这两种传热方式。
为了正确地计算出围护结构的基本耗热量,必须了解和掌握计算的步骤及冬季室内计算温度、采暖室外计算温度围护结构的传热系数和传热面积等的确定方法。
(1)房间的编号
(a)按房间的一定顺序编号,号码应简单明了,并能反映出房间的楼层数及大致位置。
(b)尽量使各楼层方位和面积相同的房间编号后两数字相同。
例如:
一层的第一个房间为101,它上面的二层对应房间为201等。
(c)楼梯间在计算时不用分层编号,统一计算即可。
(d)有大走廊的建筑物,走廊和楼梯间分开编号,走廊可分层编号。
(2)冬季室内计算温度的确定(tn)
生产要求的室内温度一般由工艺设计人员提出,人们生活要求的温度,主要决定于人体的生理热平衡。
一般房间的温度是上热下凉,由于人们生活和工作一般均在两米以下的地点,因此把离地面两米以下的平均空气温度看作室内计算温度。
设计采暖时,冬季室内计算温度应根据建筑物的用途,按下列规定采用:
(a)民用建筑的主要房间,宜采用16-24℃,当工艺或使用条件有特殊要求时,各类建筑物的室内温度可按国家现行有关专业标准、规范执行。
(b)计算围护结构耗热量时,冬季室内计算温度,应按照规定采用。
但对于层高大于4m的工业建筑,为了考虑室内竖向温度梯度的影响,常采用下面两种不同的计算方法:
①室内设备散热量小于23w/m3的工业建筑,当其温度梯度值不能确定时,把需要控制的工作地区温度视为采暖室内计算温度,无论计算地面、顶棚或室外墙的耗热量时均选用同一个计算温度。
这种方法比较简单,但无选择余地,不能做到根据建筑物的不同性质区别对待,只是用于室内散热量较小,上部空间温度增高不显著的建筑物,如民用建筑及辅助建筑物等。
于是《采暖规范》规定:
“散热量小于23w/m3的工业建筑,当其温度梯度值不能确定时,可用工作地点温度计算围护结构耗热量,但应进行高度附加”。
②室内设各散热量大于23w/m3的工业建筑,在计算地面耗热量时仍然区工作地点的温度为室内计算温度;而计算屋顶和天窗的耗热量时,应采用屋顶下的温度(tn)为室内计算温度;计算外墙、外门、外窗的耗热量时取上述两个温度的平均值为室内计算温度。
对房间各部分围护结构采用不同的室内温度计算耗热量,即使房间高度高于4m时也不计入高度附加。
这种方法比较麻烦,但可适应各种性质的建筑物,尤其是室内散热量较大,上部空间温度明显升高的工业建筑,一般t=0.3-1.5℃/m。
(d)设置集中采暖的公共建筑和工业建筑,当其位于严寒地区或寒冷地区,且在非工作时间或中断使用的时间内,室内温度必须保持在O℃以上,而利用房间蓄热量不能满足要求时,室内温度应按5℃设置值班温度。
按照下式计算:
式(2-6)
式中:
K—围护结构的传热系数,W/(
℃);
F—围护结构的面积,
;
—围护结构的温差修正系数;
—冬季室内计算温度,℃;
—供暖室外计算温度,℃。
附加耗热量
围护结构的附加耗热量
用下式计算:
[2]式(2-7)
式中:
——附加耗热量;
——朝向附加率(或称朝向修正系数);
——风力附加率(或称风力修正系数);
——高度附加;
其中
取值如表2.1:
表2.1XX市建筑采暖朝向修正率[4]
朝向
北
西
东
南
附加率
+1%
-5%
-5%
-25%
在本设计中风力附加率为零。
冷风渗透耗热量
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。
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。
根据现有的资料,《暖通规范》中给出了用缝隙法计算民用建筑及生产辅助建筑物的冷风渗透耗热量和用百分率附加法计算工业建筑的冷风渗透耗热量。
1、多层和高层民用建筑,加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。
2、多层建筑的渗透冷空气量,当无相关数据时,可按以下公式计算:
L=kV式(2-8)
式中:
V——房间体积(㎡);
K——换气次数(次/h)。
3、工业建筑,加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量,可根据《教材》进行设计。
4、计算出的房间冷风渗透量是否全部计入,应考虑下列因素;
(1)当房间仅有一面或相邻两面外围护物时,全部计入其外门、窗缝隙;
(2)当房间有相对两面外围护物时,仅计入较大的一面缝隙;
(3)当房间有三面外围护物时,仅计入风量较大的两面缝隙;
(4)当房问有四面外围护物时,则计入较多风向的1/2外围护物范围内的外门、窗缝隙。
5、计算建筑物耗热量时,为了简化计算,可作下列近似处理:
(1)与相邻房间温差小于5℃时,不计算耗热量;
(2)伸缩缝或沉降缝墙按外墙基本耗热量的30%计算;
(3)内门的传热系数按隔墙的传热系数考虑;
6、计算外门面积时,不扣除腰头窗的面积:
计算冷风渗透耗热量有以下三种方法:
缝隙法、换气次数法和百分数法。
本设计按照缝隙法计算冷风渗透耗热量,
公式如下:
W式(2-9)
式中:
——冷风渗透耗热量W;
V——经门、窗缝隙渗入室内的总空气量
;
w——采暖室外计算温度下的空气密度(kg/m3);
——采暖室内计算温度(℃);
——冷空气的定压比热c=1kg/℃;
——采暖室外计算温度(℃)。
m——综合修正系数
7、用缝隙法计算冷风渗透耗热量时,由于冬季的风向是变化的,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:
建筑物门窗缝隙的长度分别按各朝向所有的可开启的外门,窗缝隙丈量。
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:
式(2-10)
式中:
---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确定。
---门、窗缝隙的计算长度,
---渗透空气量的朝向修正系数。
表2.2XX市渗透空气量的朝向修正系数[4]
朝向
北N
东E
南S
西W
n
1.00
0.15
0.15
1.00
表2.2每米门、窗缝隙渗入的空气量
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
平拉铝窗
0.0
0.1
0.3
0.4
0.6
0.8
中和面的确定
室内空气柱的温度为
=20℃时室内空气柱的密度为
=1.1767㎏/
室外空气温度为
=-8℃时,空气密度为
=1.27㎏/
。
压差系数
取0.2;
=0.7
v=2.8m/s;连立公式:
[4]式(2-11)
——中和面的高度m;住室内外压差为零的界面。
通常在纯热压作用下,一般取建筑物的建筑高度的一半;
——计算门窗的中心线的标高m;(注意:
由于分母表示风压差,故当h<10m时,仍按基准高度h=10m时计算)
表2.3XX市建筑采暖朝向修正系数[1]
城市
朝向
N
E
S
W
XX
1.00
0.50
0.50
0.85
假设中和面在建筑的一半高度处,
=49.05m
计算第一层的冷风渗透情况:
C=50×
×
=0.46>-1式(2-12)
求
的值:
北向门窗的m值:
式(2-13)
东向、南向中和面在第十层,西向、北向中和面在第二十二层。
计算见附录B
负荷计算示例
(一)现以1001活动室为例,计算其房间热负荷
式(2-14)
北外墙的耗热量
=0.6×7.71×27×1
=124.9W
朝向修正率6%
=229.1×(1+1%)=137.39
北外窗的耗热量
=2.3×2.4×28×1
=160.0W
朝向修正率10%
=327.6×(1+10%)=176W
西内墙的耗热量
=0.83×1.89×28×1
=78W
东外墙的耗热量
=0.6×4.79×28×1
=83W
朝向修正率-5%
=83×(1-5%)=79W
地面的耗热量
=5.78×0.5×28×1
=84.1W
围护结构耗热量
=124.9+160+78+79+84.1=554W
窗户的冷风渗透耗热量由下式计算
北外窗的冷风渗透耗热量:
×3.5×1×1.365×28×4.92
=412W
房间总耗热量为
=554+412=960.7W
同理得其它房间热负荷见热负荷附录。
系统的选择及确定
按系统中水的循环动力将采暖系统分为重力(自然)循环系统和机械循环系统。
靠水的密度差进行循环的系统,称重力循环系统;靠机械力进行循环的系统,称机械循环系统。
每个区域内室内采暖系统基本形式如下:
垂直式系统
(1)上供下回式
双管上供下回式系统特点:
各层散热器都并联在供、回立管上,热水直接流经供水干管、立管进入各层散热器,冷却后的回水经回水立管、干管直接流回锅炉。
一般高层建筑不宜采用这种双管系统。
单管上供下回式系统特点:
。
(2)双管下供下回式
该系统与上供下回式系统相比,特点:
主立管长度小,管路的无效热损失较小;上层的作用压力虽然较大,但循环环路长,阻力也较大;下层作用压
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