大连亿海办公楼水暖系统设计

　摘 要

这次建筑物水暖系统的设计内容是针对供暖系统和给水排水系统的设计。供热系统的设计目标和重要内容：以热水为热媒的建筑物的集中供热系统。首先，我搜索了基本设计信息，并计算了大连亿海办公大楼的热负荷。此后，根据办公楼的热负荷和建筑物的形式以及其他条件，制定了供暖系统的设计方案。选择并配置供暖管道系统，计算系统的水力损失，并选择管道的直径和流量。管网系统可以更好地适应水力平衡的要求。然后绘制该系统的方案和系统图。本次建筑物给排水系统的设计内容主要为：给水系统的管材及配件的选择、给水管道设计的相关计算、管路水头损失及排水系统的管道设计的相关计算、管材及配件的选择等，并绘制相关图纸及标上管径。

现如今，社会建筑的给水、排水和供热系统已成为建筑的重要组成部分，通过数据可以发现其每年的能耗颇为惊人。所以如何有效且可实施性强的节约能耗，已经成为建筑节能的关键环节，本次设计也将把供暖系统与给排水系统的节能措施作为重中之重。

关键词：供暖系统；负荷；水力计算；给排水系统；节能

引 言

建筑工程建设的重要组成部分包括建筑给排水工程、供暖工程、消防工程等。给排水工程和供暖工程是建筑各类项目的管道部门。它的建筑工程施工质量如何，虽然不容易对建筑结构和人身安全造成极大的危害，但是由它引起的较大的产品质量问题却是立即损害了用户的应用功能和生活质量。管道四工程施工的应用质量是充分发挥工程施工应用功能的关键。但是，在具体工作中，水暖工程的施工过程中仍然存在很多问题，这对于建筑的所有系统的正常应用都是非常不利的，因此每个人都必须分析其缺陷，然后采取措施确保其功能。工程建筑充分利用。在中国的寒冷和严寒地区，公共建筑的基础建设规模较大，室内外环境的温度参在较大差异，且室外经常存在极端气候，建筑能源的消费水平居高不下，能否适当的节省资源具有巨大的发展潜力。在现阶段，除了传统的散热器外，还有多种加热方法，例如地热盘管和热空气。供暖工程的质量好坏，直接影响到群众的生活质量，所以一个好的设计，能够直接影响群众的幸福指数。给排水工程上接城市的市政给水水源，下接排污管道，起到了承上启下的作用，所以在满足群众需要的情况下，尽可能的节能发展，成为了现阶段共同研究的目标。

1 工程概况

　　1.1设计任务

（1）采暖系统的热负荷计算；

（2）采暖设备及系统的选择；

（3）给排水设备及系统的选择；

（4）散热末端的布置；

（5）采暖系统和给排水系统的水力计算。

1.2项目基本信息

　　1.2.1 工程概况

本项目位于大连市沙河口区会展路，大连亿海大厦是一座商务办公建筑，地上5层，地下3层，高度22.8m；占地面积1500m2，总建筑面积9642m2，其中地下室建筑面积1850m2，标准层建筑面积约为958m2。

　1.2.2设计参数

大连：

室内拟定计算温度为18℃

冬季室外的算数温度为-11.1℃

冬季室外的平均风速为3m/s[1]

热水系统供水的温度拟定为55℃，热水系统回水的温度拟定为40℃。

　2 热负荷计算

　　2.1 系统热负荷计算原理

供暖系统设计热负荷=维护结构的基本耗热量+附加的耗热量（朝向、风力、高度）+冷风渗透耗热量+冷风侵入耗热量[2]。

　　（2-1）

表2-1外围护结构基本信息

外围护结构的朝向校正热量消耗是受建筑物影响的太阳对围护结构基本热量消耗的校正。通过查询《暖通空调法规》得：北方，东北和西北：0〜10％；东南，西南：-10％〜-15％；东西方：-5％；南：-15％〜-30％。

风力的额外热量消耗。外部风速的变化校正了外围护结构的基本热量消耗。通常，无需考虑增加风力。仅对于单个建筑物，才考虑5％到10％的附加垂直围护结构[3]。

房屋的高度对维护结构的热量消耗的影响所产生的就是高度的附加热量消耗[4]。

表2-2修正耗热量

表2-3总热负荷表

　2.2 各户热负荷计算表

表2-4首层各户热负荷及相关参数表

　3 供暖系统的选择

　　3.1 室内供暖系统的分类

提供热源的供热站，传输热量到热用户的热网系统和最终受益方的热用户这三部分组成了集中供暖系统。根据热源，热介质和管道的数量，它们可以大致分为以下三类：

（1）按提供热源的方式分类，可分为火力发电厂供热系统和区域锅炉房供热系统。近年来，逐渐出现了使用地下热能，工业剩余废热等其他新兴能源作为热源的供热系统。

（2）按热介质的分类，可分为热水加热系统和蒸汽加热系统。

（3）根据加热管数量，可分为单，双控和多控加热系统[5]。

在此设计中，与大连亿海写字楼相对应的供热公司都使用热水供暖系统，因此不引入蒸汽供暖系统，而仅引入高温水供暖系统。开放式高温热水供暖系统和封闭式高温热水供暖系统共同组成了高温热水供暖系统。在开放式高温热水供暖系统中，加热网络必须取出的部分或全部循环水，直接投入到生产或生活热水供应当中；在封闭式高温热水供暖系统中，加热网络的循环水仅用作热介质，禁止将其带出热网。

3.2 供暖系统的确定

本项目由大连亿海办公楼选择机械循环上供下回单管顺流式系统。本系统具有一般的单管系统的做法，且系统的水力稳定性好，散热器的排气方式简单易操作，结构简易明了。

　3.3 供暖系统的节能处理

　　3.3.1 供热站实施监控

供热站配有实时监控系统，可实时调节供热人员的热量是否符合标准。供热系统，生活热水系统和空调系统是供热站常有三个系统。供热人员应该根据情况来确定需要控制哪个系统以及将其控制到什么级别。当对供暖和生活热水系统进行定性调整且系统流量几乎不变时，根据生活热水系统的供水温度，手动控制阀和自控功能控制供暖系统的供水阀可以使用控制阀。当对控制系数的要求很高并且控制过程相对复杂时，必须考虑具有电致动器的计算机控制装置。目前，一些发达国家通常使用组合式供暖单元为社区或者个人中央供暖系统。该机包括板式散热器，系统循环水泵，系统补水装置，设备以及必要的监控仪器，可根据室外实时温度，调节屋内的实时温度，以及温水系统的供水温度和供热量，。我个人认为，小区域的用户可以尝试使用类似于发达国家的先进加热系统设备。将来，我们将在小范围内尝试这种新的节能措施。

　3.3.2提高供热管道的保温效率

将热水管网的保温效率提高，可以有效地控制管道及其附件的热能损失。当管道外表面温度≥50°C时，应设置保温层。在选择保温层时，可以选择几种导热率小、密度高、或者吸水率低的高效保温材料。例如离心玻璃棉、岩棉、矿棉等这些产品衍生物[6]。当供热管道包裹这样的材料时，可以有效的减少与冷空气之间的换热，进而降低系统热能的损耗，提高系统的保温效率，达到节能的目的。依据测定，保温状况良好的供热管网比没有保温的供热管网，热能损失仅仅占总热量的5%～8%，而建造这类保温状态良好的供热管网时，需要增加的投资成本只占总管道成本的25%～40%。因此，对于供热管网如何节约能源来说，能否有效地提高管道网的保温效率，减少不必要的热能损失，降低产品成本，对于提高供热系统的经济效益有很大的意义和帮助。

　4 散热器的选择

　　4.1 散热器的选择

散热器按照材质的不同划分，可分为铸铁散热器，钢制散热器和其他材质的散热器。其他材料的散热器又分为单类金属制造成热器，其中包含铝散热器和铜散热器，此类散热器的硬度较低，造价高昂使用寿命较短；另一种为复合材料制造成的散热器，其中包括钢-铝复合材料、铝-铜复合材料、铝-不锈钢复合材料以及搪瓷制成的散热器，此类散热器硬度高，耐腐蚀，使用寿命长。

根据不同的热交换方法，散热器也可分为辐射型散热器和对流型散热器。对流型散热器的散热量没有损失直接换热到室内环境，这种直接热交换方式也称为“热对流”，该散热器供给散热片的能量要求较高。相比与对流散热器的高能耗高造价，其他散热器的换热方式同时具备对流和辐射放热，也称为“辐射散热器”，此类散热器仅需提供对流散热器所需要的百分之20能量，即可获得相同的供热效果。

（1）在民用建筑中，需要使用的散热器，其应具有外形美观且易于清洁的特点。

（2）对粉尘敏感和粉尘管理要求很高的生产设备厂间或车间，要求使用清洁简单的散热器。

（3）耐腐蚀的散热器规定在具有一定腐蚀性气体或空气相对湿度较高的空间中布置。

（4）在使用单种金属制成的钢制散热器时，请使用密闭系统且满足产品的水质要求。

（5）使用单种金属制成的铝制散热器时，应使用内部经过耐腐蚀处理后的铝制散热器，以满足产品的水质要求，避免受到腐蚀[7]。

本设计的大连亿海办公楼供暖系统将采用四柱式813型散热器，选择此类散热器的原因是其具有良好的耐腐蚀性，且使用寿命长，散热器坚固耐用，安全性能可靠。

　4.2 各户散热器数量计算

进水温度为55，出水温度为40℃，进出口的平均温度为（55+40）/2=47.5℃设计散热器型号四柱813型，上进下出。

计算方法：

　4.3 散热器的布置

（1）散热器通常应安装在窗台下方。

（2）在两个外门之间不能安装散热器，以免霜冻破裂。在其他有结冰危险的地方或楼梯间，散热器应通过单独的立管和支管加热。

（3）在立式单管和双管热水系统中，同一房间中的两组散热器可以串联连接。两个串联散热器之间的串联管的直径应与散热器接口的直径相同，以保证于水在散热器之间的顺畅流动。

（4）在楼梯间内布置散热器时，必须要考虑到楼梯间内热流上升的特性，应须将散热器尽可能地以一定比例布置在地下或较低层。

（5）组装的铸铁散热器的数量不应超过以下值：

二柱（M132）——20片；柱型（细柱）——25片；长翼型——7片[8]。

5 给排水系统的水力计算

　　5.1 水力计算依据

（1）建筑默认层高为4.5m。

（2）立管为异程系统，一梯八户，设置分集水器。

（3）立管比摩阻控制范围30~60Pa/m，支管比摩阻控制范围60~100Pa/m。

（4）在系统设计水温下，重力循环作用压力按最大循环压力的2/3计算(一层热压为0)。

（5）用不等温降法计算系统水力损失。

　5.2 供回水立管计算表

表5-1供回水立管计算表

　5.3 系统管道的阻力损失计算

表5-2户内局部阻力受损失表

　5.4 系统不平衡率的计算

表5-3各户间不平衡率表

　6 工作区域的给排水系统的选择

　　6.1 给排水系统的分类

建筑给水系统可分为三类：

（1）家用供水系统是一种常见的供水系统，可为人们提供日常用水，例如住宅和工业企业建筑物中的饮用，烹饪，洗涤和洗浴。水质要求必须严格遵守国家规定的《饮用水卫生标准》。

（2）生产给水系统由于过程过滤方式不同而不同，因此生产给水方式很多。随着生产工艺的进一步发展，生产工业用水对水压、水量、水质和安全性的要求也越来越严格。

（3）给水系统为住宅，公共建筑和生产车间提供消防用水的，统称为消防给水系统。由于消防用水对水的质量要求不高，所以消防给水系统仅须符合建筑物消防规范的要求[9]。

综上所示，三个基本供水系统都是独立设置的。根据生活用水生产工业用水及消防临时用水对水压、水量、水质等不同的要求，结合室内外供水系统的实际情况，分别对技术与经济，社会，环境等的比较，使不同的通用系统组合起来并在系统中进行设置。

建筑物的排水系统分为污水排水系统和屋顶雨水排水系统。根据污水和废水的来源不同，可分为生活排水系统和工业排水系统。根据污染程度，采用单独的排放或合并排放，分为联合系统和联合系统。

建筑物排水系统可分为以下7种类型：

（1）生活排水系统

（2）生活污水排放系统

（3）生活废水排放系统

（4）生产污水排放系统

（5）工业生产废水排放系统

（6）工业污水排放系统

（7）屋顶雨水排放系统[10]

　6.2 项目的给排水方式及选择

关于大连亿海办公楼给排水系统的设置，中国有关部门制定了专门的规范标准。首先，供水管和排水管必须分两部分分别布置。这么做的主要目的是防止给排水污染，最好将供水管和排水管平行布置，两根管道中间间距应大于0.5m。这样尽管排水管发生泄漏的话，也不会对供水管产生很大影响。

　6.2.1 给水系统：

供水系统设计：建筑物的供水系统分为三个垂直部分，其中供水区域在1到2层以下，高层区域在4层以上，中间区域在2到3层之间。低压区的供水方式采用市政水源直接供水，剩余两区采用水箱以及变频供水设备进行供水。

本项目大连亿海办公楼给水系统采用市政水源进行直接供水，剩余两区采用水箱以及变频供水设备进行供水。

　6.2.2 排水系统：

在本项目排水系统的设计中，室外雨水和污水分为不同的系统，其中雨水为室外雨水系统，污水为室内污水系统。

　6.3 管道的布置及敷设

在进行供水管道铺设过程中，应对热水管道采取有效的保温措施,一般选用难燃B级橡塑海棉板或管壳作为热水管道的保温材料。在防火墙两侧2m以内的管道中，应使用A类不易燃烧材料作为管道的绝缘材料。水暖工程是建筑工程的重要组成部分。在民用建筑中，必须保留管道以通过壁或地板在管道的位置掩埋孔，但是在实际的施工过程中，直到建造管道时才经常忽略这项工作。钻孔或预留位置不正确，这不仅会浪费大量时间，还会浪费大量资源。在我的实习过程中，主要研究Revit软件的机电设计，把系统所对应的管道绘制在三维模型中，然后将建筑模型导入到水暖系统模型中，通过对预留孔洞，减少系统管道穿墙楼板位置处埋设孔洞等问题。安装管道和管道是整个施工过程中的最后也是最关键的一步。在预留空位方面有详细和专业的要求。但是，中国大多数施工队的专业技能仍然存在疑问，许多项目都存在诸如预留孔不合理的问题。

合理设计，准确测量排水管预留孔的位置、大小和管道的坡度，确保符合图纸设计要求和相关工程规范，在安装过程中做好管口密封，用堵塞等方法简单封口，防止杂物掉落[11]。

管道应尽可能与墙，梁和柱平行，并保持笔直，并力争使管道短以减少工程量并降低成本。各种相关因素之间的良好关系。并应符合安全卫生的基本要求。供水管道不得穿过排水罐和尿液罐，立管与排水罐末端之间的距离应不少于0.5 m。室内水管和塑料管必须隐藏。必须在主管道和立管上放置吊顶和管道井。支管应放在地面上或隐藏在沿墙壁的管槽中。请勿将塑料管放在容易受影响的地方。对于从边缘开始的壁炉，该距离不应小于0.4米，该距离，燃气热水器的边缘以及不应小于0.2米的塑料管不能放置在炉灶的边缘，它们可以直接连接到热水器还是热水炉，应该具有0.5m的过渡金属管端。

　6.4 给排水系统的节能措施

建筑给排水系统能耗过大，常与以下几个方面的问题有关。首先,二次供水是不合理的,因为不同层之间的高度，供水水泵频率变量很多,单位水司位于底部的水供应必须解压供水。其次，单泵流量大，调节范围小，系统低流量时容易出现大马拉小车的现象,不利于节能减排。第三，热水系统能耗过高，能源利用率低等问题[12]。

在建筑中卫生洁具是主要的用水大户，采用节水型卫生洁具和节水设备既能节水又能节能。对卫生洁具及水表计量装置等提出相应的节能技术措施。生洁具用水量的减少，给水加压系统的能耗必然随之降低,同时减少了污废水的排量。给水泵房宜布置于用水负荷的中 心缩短水泵出口至最不利用水点的距离,为了减少沿管道的局部水头损失尽量使用内壁光滑的供水管道。为了减少局部压头损失尽量使用低阻力阀和管件。在有效的减少管道水力损失，便可以相应地降低循环水泵的供水压力，以达到减少能耗的目的。

　7 水暖系统的管件及配件的选择

　　7.1 管材及管件的选择

在办公楼建筑的给水及排水建设过程中，应使用更多的绿色、新型和节能的管道配件，避免重复使用造价昂贵的、容易腐蚀的传统管道配件。在中国，现阶段用于建筑给水和排水的管道配件主要是复合材料、金属材料和塑料材料。首先是管道配件的复合材料。这种管道配件的材料通常为金属、水泥和环氧树脂的混合物。这种材料的特点是质量低劣，管件内壁光滑，耐腐蚀性强，有利于保持水质和水流。其次是管道金属配件的材料。管件的材料类型有镀锌管、钢管和铸铁管。目前，镀锌管主要用于住宅建筑的水、污水施工过程中，具有防火、经济成本低、使用寿命长等诸多优点。对于供水系统的管道、管道配件和阀门的施工，材料的选择均符合国家标准。对于管道、阀门、水表的连接，本项目采用特殊的转换附件进行连接，对于其他管道的连接，采用特殊的过渡附件进行。对于有槽管接头，应确保压力与管道压力相对应，并在管道直径不超过80mm时，应当选择铜截止阀。当管径大于80mm时，应选择蝶阀。

7.2 补偿器

当今市场上有许多类型的补偿器，但是这些类型的补偿器通常只有两个通用原理。其中一种是通过调节供水流量来实现系统气候补偿，而另一种是通过控制锅炉提供的热量来实现气候补偿（1.控制燃料输入，2.控制锅炉内部机器的速度）[13]

气候补偿器调节的基本原理是：合理增加使用者的舒适度并保持冬季室内温度的维持在一个稳定的工况，冬季应根据室外温度的变化调节供热量，以实现按需供暖并确保供暖。热源与用户的热负荷一致。如何根据用户热负荷的动态特性选择气候补偿调整周期是气候补偿器的关键技术点，并可以根据每个周期不同的供热需求量的大小，来调整输出热负荷的大小。

　7.3 排气阀

在供暖系统运行时，尤其是在系统不连续运行时，水温和压力的变化会导致气体积聚在散热器中，此时就需要排气阀对散热器进行排气。特别是对于卧式串联系统，需要使用空气阀来消除散热器排内的空气。当前的空气释放阀通常位于散热器塞子的中心，在与散热器进水口相对的一端，除了组装的圆柱形散热片外，散热器顶部之间的空间。通常不容易排除排气阀高度以上的空气[14]。在机器外部，应尽可能从散热器顶部的内壁安装尽可能小的排气阀，以最大程度地去除空气。在某些情况下，可能不必安装散热器排气阀。在通常没有一户人家且没有安装一个热量计的情况下，散热器的排气阀会导致系统中的水用于其他目的而流失。

　　7.4 水泵

　　7.4.1 水泵的结构形式

水泵的结构主要包括水平，垂直和倾斜。首先是卧式泵。选择卧式泵时，需要确保泵室有足够的空间，并且负载要均匀分布。如果卧式泵的叶轮高于进水箱中的水位，则必要时添加相应的供水，以方便卧式泵的维护。立式水泵体积小，高度高[15]。在立式泵的运行过程中，叶轮通常浸入水中，因此更便于启动泵。

　7.4.2 水泵的选择

首先必须进行可实施地分析人们生活所需的用水量，然后选择系统适合的水泵，所选择的水泵必须满足系统的流量和系统的基本扬程需求。在效率比较高的区域中运行循环水泵时，请确保泵在长期运行下仍能保持较高的运行效率，较低的能耗和运行成本。另外，在给排水设计中，必须提前分析水泵将遇到的各种运行状况，以确保在发生各种问题时可以当即进行处理，以确保水泵单元能够正常运行。泵运行期间，必须确保泵不会出现气蚀，振动和过载，同时，泵必须易于安装，维护和操作。在选择水泵时，不仅必须考虑水泵在此系统中能否高效的运行，而且还必须考虑水泵运行后系统的整体运行效果，请选择大功率泵并相应减少泵的数量。对大功率泵的效率进行全面而深入的了解可以实现一些节能减排的目标。如果在该项目中使用了水泵，则还需要选择少于三个的泵，同时还要确保它们在有效区域内运行。在安装泵时，请确保并行泵的工作点靠近高效部分的左边界，以便可以单独或并行操作这些泵。为了确保其在运行过程中仍处于高效运行状态，可以将单泵运行的运行点移至右侧，但必须确保运行点仍处于高效部分。

　结 论

在此次的毕业设计中，主要完成了以下几方面内容：

1.对图纸的选择并筛选，整理图纸。

2.进行热负荷计算，并且通过excel表格计算出各个房间的热负荷。

3.进行散热器计算，再根据算出的各个房间的耗热量，以及查找教科书后附录，算出散热器片数，然后在房间布置散热器，画出供暖平面图。

4.由于办公楼热负荷较大，所以选用天正进行供暖水力计算，确定管径。

5.进行给排水设计，给排水系统的管路走向的确定，一楼到三楼卫生间不是很规则，依次进行设计。

6.进行给排水系统的管路计算，由于不太规则，所以分段计算，并且举例计算写在设计说明书里。

7.根据污水、废水等等计算，确定给排水的管径。

参考文献

[1] 贺平,孙刚.供热工程[M],第4版.北京:中国建筑工业出版社,2017.5：26-37

[2] 王增长.建筑给水排水工程[M],第7版.北京:中国建筑工业出版社,2016.10：45-55

[3] 中国建筑设计研究院有限公司.建筑给水排水设计手册[M],第3版.北京:中国建筑工业出版社,2018.11:123-143

[4] 陆耀庆.实用供热空调设计手册,第2版[M].北京:中国建筑工业出版社,2007：88-92

[5] 住房和城乡建设部工程质量安全监管司.中国建筑标准设计研究院 全国民用建筑工程设计技术措施－给水排水[M].北京：中国计划出版社，2009:45-64

[6] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇－给水排水[M] .北京：中国计划出版社，2007:63-76

[7] 中国建筑标准设计研究院.管道、设备防腐蚀设计与施工[M] .北京：中国计划出版社，2015:77-86

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[9] 中国建筑标准设计研究院.管道与设备绝热(2008年合订本)[M] .北京：中国计划出版社，2008：46-53

[10] 李伟.水暖工程中常见管道压力试验分析 [J] .沈阳：北方建筑 2019.12.31：56-63

[11] 张宝良.谈建筑水暖工程施工技术及常见问题 [J].南京：门窗 2019.08.20：35-46

[12] 吕庆文.高层建筑水暖施工过程中存在的问题和对策 [J].吉林：建材与装饰 2019.05.25：78-86

[13] 董敬智.水暖管道的防腐对策分析 [J] .深圳：全面腐蚀控制 2018.07.28：35-41

[14] Eiji Hihara.Fumio Matsuoka,etc.State of the Art of Capacity Control Techniques.Refrigration,2016.5：74-845

[15] Anonymous rchitecture, Construction, Building; New FlowGuard Gold “Plumbing Connections” e-Newsletter Provides Latest Plumbing News and Technology Updates [J] .Home energy magazine online.2011：8-11

致 谢

时光如白驹过隙，转眼间我们已经到毕业的六月，天下没有不散的宴席，虽然大四的生活多数时间并没有呆在学校里，然而论文致谢语写完的那一刻也真正标志着我与这所我生活了三年多学校就此别过了，没有伤感，更多的是遗憾，但是终归不如意事十有八九，过去的不能挽回，人生就应该大胆的向前看，所以这段笔墨应该像它的标题一样充满谢意与感恩，感谢四年来在我的成长道路上扶持过我，与指导过我的人。

论文得以顺利完成，要感激的人实在太多了。首先要衷心地感谢我的指导老师，您严谨的治学态度，开阔且发展的思维，以及您循循善诱的指导一直给我很大的帮助。当我对论文的思路感到迷茫时，您帮我理清思路，给我一条比较清楚的思绪。在论文的不间断的修改中，我也努力做到实时积极地跟段老师交流，因为我觉得这样可以使得我的论文更加完善。在不断完善和修改的过程当中，也让我更加懂得“一分耕耘才有一分收获”的道理。再次对您表示感谢，师恩伟大，无以回报。

大连亿海办公楼水暖系统设计

价格 ¥9.90 发布时间 2023年6月20日

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