【正文】 ——————— 9℃ 4. 冬季采暖室內(nèi)計(jì)算溫度 — —————— 18℃ ———————————— m/s 設(shè)計(jì)原始資料 本工程為北京市某住宅樓冬季供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)，磚混結(jié)構(gòu)共五層，底層是雜物間、小車庫(kù)，層高為 2m。 其他各層均為單元式住宅，層高均為 m。 建筑耐久年限 50 年；建筑耐火等級(jí)為二級(jí)；屋面防水等級(jí)為二級(jí)；抗震設(shè)防烈度為 6 度。 (1）地面做法： 該建筑物所有地面均鋪設(shè)有地板磚。 (2）墻壁： 外墻： 240mm 厚磚墻。外表面 15mm 厚水泥砂漿粉刷， 15mm 厚面磚貼面；內(nèi)表面 20mm厚普通水泥混合砂漿抹灰，乳膠漆內(nèi) 墻涂料墻面。 內(nèi)墻： 240mm 厚磚墻，雙面抹灰 20mm。 (3）樓板 100m 厚鋼筋混凝土樓板，上鋪 20mm 厚水磨石預(yù)制板。 (4）門窗： 窗為白色塑鋼框推拉窗，外門為高級(jí)防盜門，內(nèi)門為白色塑鋼框推拉門。 (5)屋面 高分子卷材防水保溫屋面。 設(shè)計(jì)原則 滿足 所列出的國(guó)家及行業(yè)有關(guān)規(guī)范﹑規(guī)定的要求，根據(jù)建筑物的性質(zhì)和使用要求，充分 考慮節(jié)能、健康和舒適性的要求以及節(jié)省投資、降低后期運(yùn)行費(fèi)用等問(wèn)題，利用先進(jìn)的低溫地板輻射采暖技術(shù)， 從而為整個(gè)住宅樓提供一個(gè)舒適的生活環(huán)境 。 3 采暖負(fù)荷計(jì)算 房間的熱負(fù)荷 Q 主要包括以下幾部分： Q = Q1 + Q2 + Q3 （ 31） 式中： Q1—— 圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量； Q2—— 冷風(fēng)滲透耗熱量； Q3—— 冷風(fēng)侵入耗熱量。 在該住宅樓的設(shè)計(jì)中，只對(duì)上層的住宅進(jìn)行供暖，底層的雜貨間不進(jìn)行供暖。根據(jù)北京市標(biāo)準(zhǔn)《地面輻射采暖交聚乙烯管道工程技術(shù)規(guī)程》采暖熱負(fù)荷計(jì) 算不應(yīng)計(jì)算設(shè)有加熱管道地面的耗熱量。 2—— 7 層的房間按照由北向南、由西向東依次增大的順序進(jìn)行編號(hào)，圖 住宅樓西側(cè)二樓住戶的房間編號(hào)，其它各房間編號(hào)與此類似，在此不一一詳列。 圖 31 西側(cè)二樓住戶房間編號(hào) 維護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量 （ 1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量： ? ?atKFq n ???? wt （ 32） 式中 ： K—— 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)， W/㎡ K； F—— 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算面積，㎡； nt —— 冬季室內(nèi)空氣的計(jì)算溫度， ℃ ； wt? —— 冬季室外空氣的計(jì)算溫度， ℃ ； α —— 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)；是用來(lái)考慮供暖房間并不直接接觸室外大氣時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量會(huì)因內(nèi)外傳熱溫差的 削弱而減少的修正，其值取決于鄰室非供暖房間或空間的保溫性能和透氣情況。 (2)維護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的修正 按照暖通規(guī)范的規(guī)定 ,維護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量修正應(yīng)考慮朝向修正、風(fēng)力附加和高度附加三個(gè)方面。 朝向附加耗熱量是考慮建筑物受太陽(yáng)照射影響而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修 正。《暖通規(guī)范》規(guī)定，朝向修正率宜按下列規(guī)定的數(shù)值選用： 北、東北、西北 0～ 10％； 東南、西南 — 10％～ — 15％； 東、西 5％； 南 — 15％～ — 30％； 風(fēng)力附加耗熱量是考慮室外風(fēng)速變化而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正。 《暖通規(guī)范》規(guī)定：在一般情況下，不必考慮風(fēng)力附加。只對(duì)建在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物，才考慮垂直外圍護(hù)結(jié)構(gòu)附加 5％～10％。北京市 冬季室外 平均風(fēng)速為 m/s，所以不考慮風(fēng)力附加。 高度附加耗熱量是考慮房屋高度對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的影響而附加的耗熱量。 《暖通規(guī)范》規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物（樓梯間除外）的高度附加率，當(dāng)房間高度大于 4m 時(shí)，每高出 1m 應(yīng)附加 2％，但總的附加率不應(yīng)大于 15％。該住宅樓所有房間高度均小于 4m，故不考慮高度附加。 在此只考慮朝向修正，修正率如下： 北 0； 東、西 5％； 南 — 15％； 冷風(fēng)滲透耗熱量 公式如下： Q= wCp(tntw′ ) （ 33） 式中： V= Lln L—— 每米門窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量，按當(dāng)?shù)囟酒骄L(fēng)速， m3 /h m l —— 門窗縫隙的計(jì)算長(zhǎng)度， m n—— 滲透空氣量的朝向修正系數(shù)，北京的為北向： ；南向： ；東向： ；西向： ； ρ w—— 冬季供暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度， Kg/ m3； Cp—— 冷空氣的定壓比熱， C=1KJ/Kg ℃ ； tn—— 冬季室內(nèi)空氣的計(jì)算溫度， ℃ ； tw′ —— 冬季室外空氣的計(jì)算溫度， ℃ 。 冷風(fēng)侵入耗熱量 由于該住宅樓各房間都沒(méi)有外門，所以不用考慮冷風(fēng)侵入耗熱量。 熱負(fù)荷計(jì)算舉例 以下是 201 臥室的熱負(fù)荷計(jì)算過(guò)程 （ 1）北外墻的面積為 F= = ㎡；北外門的面積為 F= = ㎡；西外墻的面積為 F= = ㎡；根據(jù)《暖通規(guī)范》溫差修正系數(shù)a 均取為 1，按照圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量公式 ? ?atKFq n ???? wt ，計(jì)算出各房間的維護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量 列于附錄 1中。對(duì)于該建筑物，東西朝向修正率取 5%，北向取 0，南向取 15%，風(fēng)力附加和高度修正均不予考慮。得出維護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量列于附錄 1 中。 （ 2）根據(jù)《暖通規(guī)范》，北京市的冷風(fēng)朝向修正系數(shù)：東向 n=，西向 n=，南向 n=，北向 n=。在冬季室外平均風(fēng)速 jpv. = 下，白色塑鋼推拉門的每米縫隙的冷風(fēng)滲透量 L= hmm ?/3 ， TLM2124 門的縫隙長(zhǎng)度為 。總的冷風(fēng)滲透量V 等于 V=Lln= = hm/3 ， 冷 風(fēng) 滲 透 耗 熱 量 ?2Q 等于?2Q = )( ?? wnpw ttc? = 1 27= 熱負(fù)荷計(jì)算表 在計(jì)算熱負(fù)荷時(shí)，由于采用了低溫地板輻射采暖的方式，所以二樓不需計(jì)算地板的傳熱量。該住宅樓每層的房間布置均相同，故 2— 6 層上下房間的傳熱量相同， 7 層由于考慮屋頂向室外空氣的傳熱 ，其傳熱量與其他各層不相同，需要單獨(dú)列出。附錄 1 和附錄 2 列出了 2 樓和 7 樓的房間熱負(fù)荷。其中的參數(shù)查找和確定方法與 201 臥室相同，在此不一一列出。 注：計(jì)算全面地板輻射采暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷時(shí)，室內(nèi)計(jì)算溫度的取值應(yīng)比對(duì)流采暖系統(tǒng)的室內(nèi)計(jì)算溫度低 2℃，或取對(duì)流采暖系統(tǒng)計(jì)算總熱負(fù)荷的 90%95%，附錄 1 和附錄2 所列出的房間熱負(fù)荷為對(duì)流采暖系統(tǒng)計(jì)算總熱負(fù)荷，其修正將在附錄 3 中完成。 4 地板輻射采暖設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用熱水作為熱煤，根據(jù)各房間的單位面積耗熱量，采用瓷磚類地面。技術(shù)參數(shù)如下： 結(jié)構(gòu)層厚度 ： 70mm 結(jié)構(gòu)如圖 所示。 地面材料：瓷磚 供回水溫度：供， 60℃ ；回， 50℃ 。 管材：交聚乙烯塑料管 樓層地面輻射采暖構(gòu)造層結(jié)構(gòu)首層地面輻射采暖構(gòu)造層結(jié)構(gòu) 圖 41 地板輻射采暖構(gòu)造層結(jié)構(gòu) 聚苯乙烯保溫板 交聚乙烯管 地面層 水泥沙將找平層 細(xì)石混凝土 聚苯乙烯保溫板 樓板 采暖盤管選擇與布置 地?zé)岜P管選擇和施工要求 目前 ,建筑給水塑料管主要有 UPVC 管、 CPVC 管、 PE 管、 PAP 管、 PE X 管、PP R 管、 ABS 管、不銹鋼塑料復(fù)合管等。我國(guó)常用的主要有 PAP 管、 PE X管和 PP R 管。它們除具有塑料管質(zhì)量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)外 ,還具有以下特點(diǎn) : ① 良好的衛(wèi)生性能 ,可用于飲用水系統(tǒng)且可避免金屬管材常出現(xiàn)的“銹水”現(xiàn)象 。 ② 較好的耐熱性能 ,上述 3 種管材的最高工作溫度均可達(dá) 95 ℃ 。 ③ 安裝方便 ,連接可靠。 綜合考慮選擇 PEX管， PEX管 的熱膨脹系數(shù)雖然較大，但承壓能力較大，介于 PAP管和 PP R 管之間，價(jià)格最便宜，能耐低溫，適用于冬季寒冷的地區(qū)。經(jīng)查管徑有DN15~DN50和 DN63~110兩種系列，參考以往的系統(tǒng)，本系統(tǒng)選擇管徑為： DN20和 DN16兩種。 盤管的敷設(shè)形式有： 單蛇形、雙蛇形、交錯(cuò)雙蛇形、單回形、雙回形有文獻(xiàn) 8， 塑料 埋管鋪設(shè)廣泛采用雙回形布置方式，其熱工性能比較好，供熱溫度場(chǎng)溫度梯度小，舒適性好。 本設(shè)計(jì)管道布置采用雙回蛇形，衛(wèi)生間采用直列形。 為了保證地?zé)岜P管的安全有效運(yùn)行，施工要注意以下問(wèn)題： 地?zé)?管施工前必須對(duì)地面進(jìn)行硬化和找平 , 當(dāng)房間面積超過(guò) 30m2 或長(zhǎng)度超過(guò) 6m 時(shí) , 現(xiàn)澆填充層應(yīng)設(shè)置伸縮縫 , 伸縮縫間距應(yīng)小于 10m。由于每個(gè)環(huán)路的阻力不宜超過(guò) 30kPa , 這樣就決定了每個(gè)環(huán)路的盤管長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng) , 不宜超過(guò) 120m。低溫地板輻射采暖系統(tǒng)將 40 ℃～ 60 ℃熱水通過(guò)埋于樓板的豆石混凝土或水泥砂漿層內(nèi)加熱盤管經(jīng)輻射把地板加熱 ,使地表溫度達(dá)到24 ℃～ 26℃ 。根據(jù)散熱量要求本系統(tǒng)的供回水溫度為： 60℃ /50℃ 。 采暖盤管的布置 本設(shè)計(jì)總立管設(shè)在各單元的管道井內(nèi)，再分設(shè)支管進(jìn)入各戶，各戶 連在同一個(gè)分水器上，加熱盤管的布置按房間分組。 影響塑料埋管鋪設(shè)方式的主要因素是塑料埋管的最小彎曲半徑。而滿足彎曲半徑的同時(shí)也要使地板輻射供暖的熱效率達(dá)到最大。因此，為了不使地板表面溫度過(guò)高而造成人腳部太熱而表現(xiàn)的不舒適，最理想的狀況是板表面溫度均勻一致。同時(shí)也要考慮施工問(wèn)題。對(duì)于雙回形布置，經(jīng)過(guò)版面中心點(diǎn)的任何一個(gè)剖面，埋管是高溫低溫管相間隔布置，存在“零熱面”和“均化”效應(yīng)，從而使這種布置方式的板面溫度場(chǎng)比較均勻，是鋪設(shè)彎曲度數(shù)大部分為 90176。彎，故鋪設(shè)簡(jiǎn)單也沒(méi)有埋管相交問(wèn)題。首層地面、衛(wèi)生 間及廚房必須設(shè)防水層。采暖地面構(gòu)造層與外墻接觸部分用聚苯乙烯保溫板作保溫處理。 采暖盤管設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算公式 傳熱量 [4]： Φ=λS(t1t2) （ 41） 式中： λ— 導(dǎo)熱系數(shù)， W/m℃ ； S— 形狀因子； t1 —— 盤管溫度， ℃ ； t2—— 地板表面溫度， ℃ ； 查表 21 22ln [ ( 2 )]lS Hshd ?? ???? （ 42） 式中： l— 管長(zhǎng)， m； H—— 埋深， mm； D—— 管徑， mm； ω—— 管間距， mm； 導(dǎo)熱系數(shù) ： ii?? ???? W/m℃ （ 43） 構(gòu)造層：瓷磚地板層 δ=10mm λ= W/m℃ 水泥沙將找平層 δ=20mm λ= W/m℃ 細(xì)石混凝土層 δ=40mm λ= W/m℃ 70 20 40 ?? ??? ? ???? W/m℃ 201 房間設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)于 201 房間，考慮全面輻射采暖與對(duì)流采暖系統(tǒng)的區(qū)別，以及根據(jù)房間使用性質(zhì)確定的房間遮擋系數(shù)，算出最終的修正系數(shù)為 。修正后的單位面積耗熱量為 W 根據(jù)房間的使用性質(zhì)，確定臥室，客廳的地板表面溫度為 26℃ ，廚房、衛(wèi)生間的地板表面溫度為 30℃ 。所以地板表面溫度 t2=26 ℃ ， t1 =55℃ 查《 供 暖交聚乙烯管道工程技術(shù)規(guī)程》附錄 C，管間距為 ω=250mm ，管徑為 d=20mm 埋深： H=50mm 形狀因子： 22l n [ ( 2 ) ]lS Hshd ?? ???? = 單位長(zhǎng)度耗熱量： ? ?21 ttSQ ??? ? = W 管長(zhǎng)： l ??= 計(jì)算結(jié)果如附錄 3 示。三至六層計(jì)算結(jié)果同二層。 5 水力計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算公式 總阻力：y j jP P P RL P? ? ? ? ? ? ? ? Pa（參閱文獻(xiàn) [2]）