1、山东某别墅低温热水地板辐射供暖设计说明 毕业设计说明书 题 目：山东某别墅低温热水地板辐射供暖院 （部）： 专 业： 班 级： 1101班姓 名：学 号： 指导教师： 完成日期： 前言 新能源已被国务院定为国民经济先导产业之一。随着低碳时代来临，未来十年，提高新能源使用比例是大势所趋。国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定(以下简称“决定”)中关于战略新型产业-新能源产业的描述：“积极研发新一代新能源技术应用，加快太阳能热利用技术推广应用，开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场。提高风电技术装备水平，有序推进风电规模化发展，加快适应新能源发展的智能电网及运行体系建设。因地制宜开发利用生物质能
2、。”根据决定，新能源产业主要包括核能、太阳能、风能和生物质能等4大细分领域。 新能源（new energy resources）在新技术基础上，系统地开发利用的可再生能源。如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。每年我国建筑能耗占全国总能耗的27.6%，且仍将继续增长，其中北方地区供暖能耗占全国建筑总能耗的36%，约合1.3亿吨标煤/年。以煤炭、石油和天然气为主要能源的时期，将是一个不太长的历史时期，它们终将走向枯竭而被新
3、能源取代，保护好人类赖以生存的地球生态环境，已成为全球的重大课题。因此，在我国北方严寒地区开发利用太阳能供热，不仅可以节约建筑采暖消耗的化石能源，而且还可以减少造成环境污染物的排放，具有显著的社会、经济和环境效益。“绿色建筑，是未来建筑发展的主要方向，中国这几年新出了专门的评价体系。”绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)，保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，包括对旧建筑做低碳节能改造以及对新建建筑进行绿色低碳设计。近几年在我国北方出现的低温地板辐射采暖方式是一种比较理想的选择。地板辐射采暖是一种热媒温度为30 60的采暖方式。与传
4、统采暖方式相比，地板供暖系统供水温度低，加热水消耗的热量少，输热过程热损失也少。地板采暖主要依靠辐射传热，提高了室内平均辐射温度，使人体辐射散热大量减小，增强了人体舒适感，因此室内作用温度比采用散热器时低12。特别是地板埋管的水媒辐射采暖，由于混凝土热容量大，采用间歇采暖时室温波动小，因此太阳能适用于地板辐射采暖系统。 目 录1摘 要52供暖方式的比较和选择 62.1 几种采暖方式的简单比较 62.2太阳能采暖设计算82.3 地板辐射采暖的综合介绍92.4建筑内供暖立管的形式选择113 设计依据和原始资料113.1设计依据113.2 设计原始资料123.3设计原则124 采暖负荷计算124.1
5、维护结构的耗热量134.2冷风渗透耗热量134.3冷风侵入耗热量144.4热负荷计算举例144.5热负荷计算书145 太阳能的设计计算165.1系统设计思路165.2集热器布置面积计算175.3太阳能集热器系统的选型与布置185.4水系统的设计196地板辐射采暖设计196.1采暖盘管选择与布置206.2 采暖盘管设计计算217 热表及温控阀选型227.1 温控阀的选择227.2 热表的选择228管道的保温238.1保温管道的确定原则238.2保温材料的选择23结 论24 摘要本工程为山东建大住宅楼太阳能采暖工程设计，甲方要求采用太阳能供暖，供暖方式采用地板辐射采暖，并且能够进行热计量。本次设计
6、主要包括：供暖方式的比较和选择;设计依据和原始资料；采暖负荷计算;太阳能的选择计算,;地板辐射采暖设计; 热表及温控阀选型; 管道的保温。设计中由室内外气象参数、设计参数以及建筑物的自身特点初步确定采暖系统方案，继而计算房间热负荷，经计算，工程的总热负荷为 10626W（供暖时间为四个月）。结合各种参考方案优缺点对各种供暖方式详细的介绍和方案比较。确定了采用地板辐射采暖这种方式，热源为太阳能集热板。根据所给建筑平面图完成采暖平面图，系统图，屋顶太阳能布置图等图纸。关键字：太阳能；板辐射采暖；节能 2供暖方式的比较和选择2.1 几种采暖方式的简单比较2.1.1 集中式供暖 1、原理以城市热网、区
7、域热网或较大规模的集中供暖为热源的方式，在目前以至今后一段时期内将仍是城市住宅供暖方式的主要方式。 2、优点（1）技术比较成熟，安全、可靠，使用方便，价格便宜； （2）每天24小时供暖。 3、缺点（1）供暖的时间和温度不能自己控制，立式的散热片不美观、占空间，影响装修效果； （2）供暖期前后无热源； （3）散热片取暖，一般出水温度在70摄氏度以上，但温度达到80度时就会产生灰尘团，使暖气上方的墙面布满灰尘。 4、费用 以100平方米居室为例，按济南市规定煤气供暖的运行和支付费用为24元/平方米。一个采暖季需支付2400元。 2.1.2 地板辐射式采暖 1、原理低温辐射地板采暖是通过埋设于地板下
8、的加热管铝塑复合管或导电管，把地板加热到表面温度18至32摄氏度，均匀地向室内辐射热量而达到采暖效果。同时它可以由分户式燃气采暖炉、市政热力管网、小区锅炉房等各种不同方式提供热源。 2、优点（1）地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，舒适度高； （2）空气对流减弱，有较好的空气洁净度；（3）与其他采暖方式相比，较为节能，节能幅度约为10至20； （4）有利于屋内装修，增加2至3的室内使用面积； （5）有利于隔声和降低楼板撞击声。 3、缺点： （1）对层高有8厘米左右的占用； （2）地面二次装修时，易损坏地下管线； （3）铺设木地板则有干裂的麻烦，最好选用地砖或复合地板； （4）设定温度不能太高，
9、否则会大大降低输送管道的使用寿命； （5）由于防水需要，卫生间不便铺设，还要借助于电暖气。 4、运行费用： 一个采暖季节每平方米大约需要14元（18情况下）。2.1.3 家用电锅炉1、原理采用电能供暖。 2、优点（1）占地面积小，安装简单，操作便利； （2）采暖的同时也能提供生活热水； （3）舒适性高，适合面积较大的低密度住宅和别墅； （4）最先进之处在于具有多种时段、不同温控预设功能。 3、缺点 前期投入较大，运行费用较高，该产品不太适合利用低谷电蓄热供暖，以达到最为节能之功效。 4、费用以100平方米居室为例，一个取暖季的基本运行费用在3000元5000元。 2.1.4电热膜采暖1、 原理
10、以电力为能源，是将特制的导电油墨印刷在两层聚酯薄膜之间制成的纯电阻式发热体，配以独立的温控装置，以低温辐射电热膜为发热体，大多数为天花板式，也有少部分铺设在墙壁中甚至地板下。具有恒温可调、经济舒适、绿色环保、寿命长、免维护等特点。 2、优点 （1）户内无暖气片，房间使用面积可增加2到3，便于装修和摆放家具； （2）一般不需要维修； （3）属清洁能源，无污染； （4）可用温控器调节室温； （5）没有传统采暖的燥热感，温度均匀。 3、缺点 （1）电热膜升温较慢，一般需要1到15小时才能达到18摄氏度左右； （2）系统安装要与装修同步，且不能在顶棚上钉钉子、钻孔等； （3）电能供应不畅、不稳或电费标
11、准太高的小区不宜采用。 4费用 计算，一个供暖季的费用为1920元到2400元之间。 2.1.5家用中央空调系统 1、原理采用市政电或天然气，通过出风口提供热源供暖。 2、优点（1）档次高、外形好、舒适度高； （1）带新风系统的“风冷式”更为舒适； （1）温度与时间可预调。 （1）舒适性高，适合面积较大的低密度住宅和别墅。 3、缺点 （1）前期投入较大，运行费用较高； （1）无法享受国家低谷用电优惠政策。 4、费用采暖季24元平方米。 2.2太阳能采暖的综合介绍当前，能源问题已经成为制约世界各国发展的主要因素之一。我国是能源消费大国，建筑能耗约占全国总用能的1/4，居耗能首位。随着我国住宅建设
12、量的不断增加，能源与环境问题日渐突出。一方面我国人均能源拥有量较低，另一方面以煤炭为主的不合理的能源结构以及建筑的高能耗所带来的环境破坏为可持续发展带来巨大压力。 我国的建筑能耗中，北方寒冷地区的采暖能耗占了相当大的比例。因此，建筑节能降耗以及可再生能源的利用引起人们的广泛重视。 太阳能作为一种可再生的清洁能源，近年来在建筑中的利用受到关注。我国属于太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，辐射总量高于5000MJ/a。北方采暖地区，大多数城乡处于太阳能资源丰富区，为太阳能建筑提供了可能。 针对我国北方采暖地区的小住宅建筑，利用分体式太阳能热水系统，结合低温
13、热水地板辐射供暖技术，在充分考虑分体式太阳能集热器与建筑一体化设计和建筑节能设计的基础上，可以创作出低能耗的太阳能建筑。小住宅建筑由于可安装集热器的屋顶面积与建筑供暖面积比值较大，结合恰当的建筑设计手段（包括被动太阳能技术）和光伏电池技术，完全可以进行零能耗建筑的2.3 地板辐射采暖的综合介绍2.3.1地板采暖的历史地面采暖可追溯到明朝末年，为皇宫王室才能拥有的取暖方式如现存我国的故宫，冬天全部以青砖地面下砌好烟道，通过烟道传烟并合理配置出烟窗以达到把青砖温热而后传到室内，使室内产生温暖的效果。以后我国北方农村出现火墙、火炕的取暖方式。韩国、日本出现地炕，随着新型材料而将热向地面上的空间散发，
14、维持该空间具有较稳定的合适温度的供暖技术，该技术早在本世纪30年代就在发达国家开始应用，我国在50年代初就已将该技术应用于人民大会堂，华侨饭店等工程中。2.3.2 地板采暖的优点（1）节能。根据各种采暖方式室内温度测试结果，地板辐射采暖方式是最理想的采暖方式在建立同样舒适条件的前提下，地板采暖房间的室内温度比一般散热器采暖温度低2-3，节省了能源，降低了供暖系统的运行费用；（2）舒适。地板低温辐射采暖以地板为散热器，在向人体和周围空气对流换热同时还向四周的家具及外围结构表面进行辐射换热，使壁面温度升高，减少了四周表面对人体的冷辐射。由于有辐射强度和温度的双重作用，使室温比较稳定且温度梯度小，形
15、成了真正的符合人体散热要求的热环境，给人以脚暖头凉的舒适感，可使脑力劳动者的工作效率提高；（3）美观。由于室内取消了暖气片及其管道，相当于增加了2-3%的使用面积。更便于装修和室内布置； （4）地板采暖适合分户计量及节能设计。管道的布置，系统阻力值的确定，均可根据不同情况，不同要求由设计人自己决定；（5）安全可靠，使用寿命长，清洁卫生。管材的使用寿命无论国外还是国内的生产厂家均承诺为50年；（6）热源选择灵活。低温热水地板辐射采暖系统供水温度为40-60 ，可充分利用废热水和地热水资源。2.3.3 地板采暖的缺点(1) 地板采暖要求建筑层高增加6-8厘米，管道安装需与土建施工同步进行。(2)
16、造价较散热器采暖高。但据生产厂家透漏，近一年来全国有几个生产厂家发展到一百多个，随着生产量的增多，价格必随之降低，因此地板采暖有很大的发展潜力。2.3.4 低温热水地板辐射采暖的结构和布置形式低温热水地板辐射采暖结构层由上到下依次为覆盖层、找平层、埋管层、隔湿层、保温层。其详细结构见图3.1。其中保温层的作用是为了减少热量向下传递，多用聚苯乙烯泡沫板材做成；埋管结构层有木质地板结构和混凝土结构两种，多采用埋管设于混凝土的做法；隔湿层用来防止水进入保湿层。地面上可根据用户装饰的要求，铺设地板或地毯形成覆盖层。当设有覆盖层时，因其热阻较大，会使传热效率降低。埋管常见的布置形式有单蛇型、双蛇型、双回
17、型、单回型几种。2.3.5地板采暖的主要技术参数结构层厚度：公共建筑90mm，住宅70mm；热煤温度： 65（最高80）；供回水温度：8-15；工作压力： 0.8Mpa； 结构层受荷载 2000kg/m,若2000 kg/m时，应采取相应措施；供水干管上设置过滤网，防止异物进入系统内；供暖散热量与地面材质、供回水温度、管间距、室内设计温度有关。2.3.6 地板采暖的适用范围各式住宅、别墅楼；办公商务楼、会展馆、大型会议展厅；停车场机场跑道，候机楼、飞机库；工业厂房、水产养殖、种植大棚、娱乐场所、体育场馆；商场、购物中心。2.4建筑内供暖立管的形式选择由于该建筑物共十一层，高度较高，故在设计时选
18、择机械循环系统。考虑到热用户用热均匀的要求，设计中决定采用双管系统。由于该建筑物没有顶棚，供水干管无法布置在顶层，故在设计时采用下供下回式双管系统。 3 设计依据和原始资料3.1设计依据3.1.1设计任务书由指导教师吴洁编写的太阳能建筑一体化课程设计任务书。3.1.2设计规范及标准1 实用供热空调设计手册2 产品说明书一套3 采暖通风与空气调节设计规范4 采暖通风与空气调节制图规范5 民用建筑采暖通风设计技术措施6 地板辐射采暖技术规程7 GB 50495-2009太阳能供热采暖工程技术规范3.1.3采暖设计室内外空气计算参数1.地理位置： 东经 116.98 ； 北纬 372.冬季大气压 1
19、020.20hPa3.冬季采暖室外计算温度 -74. 冬季采暖室内计算温度 185.冬季室外平均风速 3.2m/s3.2 设计原始资料 1.本工程为山东某别墅群中的一栋，占地面积约1800M2 建筑面积12层，总建筑面积为300400M2 主要功能用房： 客厅：45 M2 起居室：25 M2 餐厅：20 M2 主卧室30 M2 (包括卫生间) 次卧室2间:15 M2/间 辅助用房：卫生间2间：69 M2/间 厨房 ：815 M2书房 ：1012 M2储藏空间 ：10 M2 其它空间：面积自拟2.室外气象参数。冬季采暖计算温度-7。 3.室内设计参数。卧室：18;客餐厅：18;厨房：15;卫 生
20、间：23。4.建筑热工计算参数(由建筑提供或根据建筑提供的资料计算确定)。外墙的传热系数为0.55W/(m/K);屋面的传热系数为0.51W/(m/K);外窗的传热系数为3.4W/(m/K);入户门的传热系数为6.5W/(m/K);与不采暖空间相邻的楼板的传热系数为0.65W/(m/K);周边地面的传热系数为0.52W/(m/K);非周边地面的传热系数为0.3W/(m/K)。3.3设计原则满足2.1.2所列出的国家及行业有关规范规定的要求，根据建筑物的性质和使用要求，充分考虑节能、健康和舒适性的要求以及节省投资、降低后期运行费用等问题，利用先进的低温地板辐射采暖技术，从而为整个住宅楼提供一个舒
21、适的生活环境。 4.采暖负荷计算 按采暖通风与空气调节设计规范GB50019/2003及实用供热空调设计手册列Excel表格或采用负荷计算软件进行详细的热负荷计算，房间的热负荷Q主要包括以下几部分：Q=Q1+Q2+Q3Q-建筑物耗热量，W;Q1-外围护结构的基耗热量，W;Q2-冷风渗透耗热量，W;Q3-冷风侵入耗热量，W；4.1外围护结构的耗热量计算 1.围护结构的基本耗热量： Q1=KF(tn-tw)(1+xn)K-传热系数，W/ (m2 K) ;F-各个围护结构的面积，m2;冬季室内空气的计算温度，； 冬季室外空气的计算温度，；围护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气
22、时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的 削弱而减少的修正，其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。2.维护结构耗热量的修正按照暖通规范的规定,维护结构的耗热量修正应考虑朝向修正、风力附加和高度附加三个方面。朝向附加耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。暖通规范规定，朝向修正率宜按下列规定的数值选用： 北、东北、西北 010； 东南、西南 1015； 东、西 5； 南 1530；4.2冷风渗透耗热量公式如下：Q2=0.278VwCp(tn-tw) 式中：V= Lln L每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季平均风速，m /hm l 门窗缝隙的计算长度，m
23、 n渗透空气量的朝向修正系数，济南的为北向：1.0；南向：0.15；东向：0.15；西向：0.4；w冬季供暖室外计算温度下的空气密度，Kg/ m；Cp冷空气的定压比热，C=1kJ/kg；tn冬季室内空气的计算温度，； tw冬季室外空气的计算温度，。4.3冷风侵入耗热量Q3=q门NN-外门附加率，本设计按一道门计算，65%n，n为楼层数；q门-Q1门4.4热负荷计算举例以下是101主卧室的热负荷计算过程（1）东外墙的面积为F=6.33.62.11.5=30.87;东外窗的面积为F=2.11.5=3.15;根据暖通规范温差修正系数a均取为1，按照围护结构基本耗热量公式，计算出各房间的维护结构基本耗
24、热量列于附录1中。对于该建筑物，东西朝向修正率取-5%，北向取0，南向取-15%，风力附加和高度修正均不予考虑。Q1门=0.5530.8718（7）（15%）=403.24WQ1窗=3.43.1518（7）（15%）=254.36WQ1=Q1门 Q1窗=657.60W（2）根据暖通规范，济南市的冷风朝向修正系数：东向n=0.15，西向n=0.4，南向n=0.15，北向n=1.0。在冬季室外平均风速=2.8m下，铝合金真空玻璃的每米缝隙的冷风渗透量L=1.0，铝合金真空玻璃的缝隙长度为7.2m。总的冷风渗透量V等于V=Lln=1.07.21.0=7.2，冷风渗透耗热量Q2等于Q2=0.278V=
25、0.2787.21.34125= 67.05W（3）Q3=qN=0W4.5 热负荷计算书一.工程概况 1.工程名称小别墅 2.工程编号XJGC001 3.建设单位房地产开发公司 4.设计单位设计院 5.工程地点山东省-济南 6.工程总面积(m2)248.50 7.工程总热负荷(KW)10.63 8.工程热指标(w/m2)42.76 9.编制人 10.校对人 11.日期2013年6月3日二.室外气象参数 1.室外采暖计算温度()-7.00 2.室外空调计算温度()-10.00 3.冬季室外平均风速(m/s)3.20 4.室外计算相对湿度(%)54.00 5.冬季大气压(Pa)1020.20三.建筑信息 1号楼 层数2 高度(m)7.2 总面积(m2)248.50 热负荷(KW)10.63 热指标(w/m2)42.8 四.计算结果*小别墅/1号楼*名称热负荷(W) 户
