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1、陕西理工学院毕业论文设计 小区供暖系统设计说明书 摘摘 要要 本设计名称是小区供暖系统设计，采用城市污水源进行热泵系统的方案。 基本参数：一次网供回水温度为 110/70，小区所有建筑物进行低温水供暖，要 求供回水温度 80/60。 本次设计主要有工程概述、热负荷计算、供热方案确定、管道水力计算、系统定 压方式的确定、设备及附件的选择计算等几方面的内容。 在热网设计合理，安装质量符合标准和操作维修良好的条件下，热网能够顺利地 运行，尤其对于只有供暖用户的热网，在非采暖期停止运行期内，可以维修并且排除 各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求。 关键词关键词 ： 小区供暖 热泵 参数设计 系统选
2、择 District heating system design specification Abstract: This design name is district heating system design, using heat pump system of city means the scheme Basic parameters: a network for the return water temperature of 110/70 , communities all buildings, low temperature water heating requirements
3、for 80/60 by monitoring the return water temperature 陕西理工学院毕业论文设计 Includes project overview, the design scheme in the heat load calculation, heating, constant pressure pipeline hydraulic calculation, systematic way of calculation, the selection of equipment and accessories and so on several aspects
4、of content. In heat supply network design is reasonable, installation quality conform to the standard and the operation and maintenance of good conditions, heat supply network can run smoothly, especially for users only heating heat supply network, in the CaiNuanQi stop running period, can repair an
5、d eliminate all kinds of hidden dangers, to meet the requirements of normal operation during the heating period key words : select parameter design of district heating heat pump system 目录 1.绪论绪论1 1.11.1、几种设计方案的比较、几种设计方案的比较.1 1.1.11.1.1 集中式供暖：城市供暖集中式供暖：城市供暖 适用居所：普通住宅、办公楼适用居所：普通住宅、办公楼.1 1.1.21.1.2 家用燃
6、煤锅炉：家庭供暖家用燃煤锅炉：家庭供暖.1 1.1.31.1.3 热冷风式空调机：升温快热冷风式空调机：升温快.1 1.1.41.1.4 家用中央空调系统：舒适安全家用中央空调系统：舒适安全 使用场所：别墅使用场所：别墅.2 陕西理工学院毕业论文设计 II 1.1.51.1.5 水源热泵系统：工厂、住宅供暖水源热泵系统：工厂、住宅供暖.2 1.21.2、地源热泵的简介、地源热泵的简介.3 1.2.11.2.1 地热的优点地热的优点.3 1.2.21.2.2 国内地源热泵的发展简史国内地源热泵的发展简史.3 1.2.31.2.3 地源热泵的发展趋势地源热泵的发展趋势.4 1.2.41.2.4 国
7、外地源热泵国外地源热泵.4 1.2.51.2.5 地源热泵技术在中国的推广过程中可能遇到的问题地源热泵技术在中国的推广过程中可能遇到的问题 .6 2 工程概况及参数工程概况及参数7 2.12.1 工程概况工程概况7 2.22.2 设计参考资料设计参考资料7 3、热负荷的确定、热负荷的确定.9 3.13.1 围护结构基本耗热量计算围护结构基本耗热量计算9 3.23.2 冷风渗透耗热景冷风渗透耗热景 Q2Q2.10 3.33.3 住宅用户之间有温差时户间热量传递。住宅用户之间有温差时户间热量传递。11 3.43.4 人体的热量人体的热量12 3.53.5 备注备注.13 4、供暖系统方案确定、供暖
8、系统方案确定.14 4.14.1 污水源系统的特点污水源系统的特点14 4.24.2 污水源系统的解决方案污水源系统的解决方案15 4.34.3 污水方案的选择污水方案的选择16 5、具体参数的确定、具体参数的确定.20 5.15.1 系统方案的选取系统方案的选取20 5.25.2 供暖管道的布置形式：供暖管道的布置形式：20 5.35.3 散热器的选择散热器的选择21 5.45.4 散热器的计算散热器的计算.22 5.4.15.4.1、散热面积的计算：、散热面积的计算：22 5.4.2、散热器片数及长度的确定23 5.4.35.4.3、散热器的布置、散热器的布置23 5.4.45.4.4 散
9、热器计算示例；散热器计算示例；.24 5.55.5 水利计算步骤水利计算步骤 .25 5.65.6 设备选型设备选型26 5.6.15.6.1 循环水泵选型循环水泵选型.26 5.6.25.6.2 补水水泵的选择补水水泵的选择.26 5.75.7 管道保温管道保温.27 5.7.15.7.1、保温管道的确定、保温管道的确定27 5.7.25.7.2、保温材料的选择、保温材料的选择27 5.7.35.7.3、 管道保温施工管道保温施工28 5.85.8 管道水力计算管道水力计算 .28 5.8.15.8.1 管道水力计算图绘制管道水力计算图绘制28 5.8.25.8.2 计算管路的确定、比摩阻的
10、选择计算管路的确定、比摩阻的选择29 5.8.35.8.3 比摩阻的选择比摩阻的选择.30 陕西理工学院毕业论文设计 III 5.8.45.8.4 阻力平衡原则及措施阻力平衡原则及措施.31 7 致致 谢谢33 6 6、参考资料、参考资料.34 1.绪论 陕西理工学院毕业论文设计 第 2 页 共 35 页 1.11.1、几种设计方案的比较、几种设计方案的比较 随着科学技术的发展，一系列的供暖方式的出现，不同的加热方式有不同的优势 和劣势，使其可以应用于不同的领域，不同的环境，下面列出了几个常用的加热方法 及各自的优点，缺点和相应的成本： 1.1.11.1.1 集中式供暖：城市供暖集中式供暖：城
11、市供暖 适用居所：普通住宅、办公楼适用居所：普通住宅、办公楼 （1）原理：城市供暖，供热和集中供热锅炉为热源的加热方法。 （2）优点:是一个成熟的技术，安全，可靠，价格便宜的使用。 （3）缺点：加热时间和温度不能控制自己，热舒适性差；热沉不美丽的空间，影 响装饰效果；收费难的问题不能得到解决，由于加热不特别是新的住宅入住率低。； 热沉温度达到 80 度时就会产生粉尘，使加热侧壁布满灰尘；在采暖期后不热，加热率 逐年增高；供热管网设施要长期维护，修理和更换。 （4）费用：100 平方米的房间例如，运行和维护成本为 18 元/平方米。一个采暖 季付 1620-2520 元。 1.1.21.1.2
12、家用燃煤锅炉：家庭供暖家用燃煤锅炉：家庭供暖 （1）优点：无加热时间；加热炉可同时提供生活热水。 （2）缺点：加热炉的使用寿命为 6 年，更新费用必须由业主承担。灰尘是严重的， 有空气污染问题。管道的散热面积，影响外观 （3）费用：100 平方米的房间内的温度保持在 18 摄氏度为例，一个取暖季节，工 资 1500-2000 元。 1.1.31.1.3 热冷风式空调机：升温快热冷风式空调机：升温快 (1)原理：采用电能供暖。 (2)优点：即开即用，升温快。安装方便，可拆移。 (3)缺点：产生干燥和静电，不利于人体健康。费用较高 陕西理工学院毕业论文设计 第 3 页 共 35 页 (4)费用：以
13、 100 平方计算，采暖季需支付 2000-3500 元 1.1.41.1.4 家用中央空调系统：舒适安全家用中央空调系统：舒适安全 使用场所：别墅使用场所：别墅 (1)优点：1、档次高、外形好、舒适度高。2、带新风系统的“风冷式” 更为舒 适。3、温度与时间可预调。4、适合面积较大的低密度住宅和别墅。 (2)缺点：1、前期投入较大，运行费用较高。2、无法享用国家低谷用电优惠政策。 3、天气过冷的时候制热效果非常不好。 (3)费用：100 平米室温保持在 18 度约 60 元/平米，一个采暖季约需支付 5400 元。 1.1.51.1.5 水源热泵系统：工厂、住宅供暖水源热泵系统：工厂、住宅供
14、暖 (1)原理：利用高位能使热量从低位热源向高位热源的节能装置。 (2)优点：1 实现对不能直接利用的地为热能准换为高位热能 2、不会对环境产生 污染 3、能量的利用率较高，降低了高品位能量的损耗，成本较为低廉。 (3)缺点：受低位能源与周围环境温度的影响较大。 (4)费用：不同地区的环境温度不同，所以产生的费用也随着环境的变化而随之改 变，一般情况下，低位热源温度越低，则相应的费用较高，反之，温度较高，则费用 越小。 基于上述方案的各自的优缺点，同时为了相应国家节能环保的号召，本次设计采 用热泵供暖系统。 同样热泵供暖系统可分为以下几种:1 地表水源热泵 2 地下水源热泵 3、土壤耦合 热泵
15、，在本次设计中，采用地表水源热泵，地表水源热泵相比其他两种热泵具有以下 优点：1 地下水源热泵需利用地下水作为低温热源，如果回灌达不到要求的话，会造成 地表的塌陷；2 土壤的能量的流动性不如水的能量能量流动性好，长时间使用会影响低 位热源的温度，造成对小区的供暖达不到条件；3 地表水源热泵具有显著的环保效益， 它可以利用地表水源中的污水作为低位热源来使用，降低了成本，同时也实现了对资 源的最大化利用。 陕西理工学院毕业论文设计 第 4 页 共 35 页 1.21.2、地源热泵的简介、地源热泵的简介 1.2.11.2.1 地热的优点地热的优点 在寒冷的冬天，地源热泵中央空调系统利用水和地源（地下
16、水，土壤或地表水） 进行热交换“拿出”的供应室内采暖，在炎热的夏季，地源热泵将室内的热量“取” 出来，释放到地下水，土壤或地表水。地源热泵系统，通过输入少量的高品位能源， 如电力，将低温位热能转移到高温位。在锅炉（电，燃料）供热系统中，只有 90以 上，或 70至 90的燃料能源的能量转换成热能的用户，与地源热泵系统相比，电锅 炉加热系统会消耗超过三分之二的能量，地源热泵系统比燃料锅炉节省能源一半以上 的资源，并且地源热泵系统的热源温度一年四季相对稳定，地源热泵系统一般在 9 - 16，制冷，制热系数可达 3.5-6.3，与传统的空气源热泵相比，要高 40以上，节 约普通中央空调的 50-60
17、的运行费用。 地源热泵系统的污染物排放，与空气源热泵相比，减少了 40以上，比传统的电 加热相比，减少 70以上，如果结合其它节能措施和减排会更明显。虽然制冷剂也被 使用，但比传统的空气调节装置的填充量减少了 25。，并且没有任何污染，可以建 造在一个住宅区内，不燃烧，无黑烟，无浪费，无堆放燃料浪费空间和没有远距离输 送热量是地源热泵的显著特点。 1.2.21.2.2 国内地源热泵的发展简史国内地源热泵的发展简史 地源热泵是不是一个新的空调系统，早在 20 世纪 30 年代，欧洲一直是该项目的应用， 主要用于冬季取暖。 20 世纪 70 年代的能源危机，地源热泵系统的工程应用达到一个 高峰，技
18、术的成熟。由于空调技术应用后，地源热泵作为传统空调的一个分支，对于 大多数人来说才被广泛接受。 中国在该领域的地源热泵的研究始于 20 世纪 80 年代初，天津大学，天津商业大 学。然而，自那时以来，其他一些单位也有地热供暖，一系列的理论和实验研究，是 非常缓慢的，因为中国的能源价格和其他因素的特殊性，地源热泵的推广应用。 20 世 纪 90 年代以后，由于国际环境的影响，地源热泵与节能和环保优势，这种技术越来越 受到人们的重视，越来越多的技术人员开始投入到这项研究中。 1998 年是一个里程碑，在我们的国家在该领域从今年开始，国内多家高校都建立 陕西理工学院毕业论文设计 第 5 页 共 35
19、 页 了地源热泵。其中，1998 年，重庆建工学院建筑浅埋竖管换热器和水平的热交换器， 包括实验装置；青岛技术学院于 1998 年建立了聚乙烯垂直地源热泵装置，1998 年湖南 大学建设的水平地面地源热泵实验装置，1999 年，同济大学建立一个垂直的地源热泵 设备。与此同时，中国还成立了一些专业生产厂家的相关产品开始批量生产。科研院 所和企业的合作已经取得了很大进展，在开发和利用地源热泵技术，做了很多的实验 研究和工程示范，造成了大量的有效数据，这些宝贵的经验教训，必将大大加快我们 国家的发展，源热泵步伐。 1.2.31.2.3 地源热泵的发展趋势地源热泵的发展趋势 连接到地源热泵中央空调加热
20、/冷却系统，是目前的发展趋势。低品位能源的综合利用， 有效地利用能源，地源热泵系统的简单性和集成的主题是地源热泵系统的技术走在了 前列。基源热泵的发展趋势，在过去的 20 年里，系统技术的发展，大致有以下三个方 向： （1）全面热的趋势。未来地源热泵系统不仅可用于一般住宅，办公室等用户的加 热和冷却，往往会浪费能源供热（冷能）和浪费能源的制冷（热）利用，如余热冷运 行冷库，制冷余热温室养殖，种植和生活热水供应。 （2）融合的趋势。随着新材料和新技术的发展，未来可能是地源热泵系统的热泵 系统与地面冷却系统集成的转换，从而使的的采矿热和传热效率高 （3）建设领域的趋势。随着人们的生活和居住环境要求
21、的不断提高，越来越多的 建筑需要全年采暖，制冷，热水和冷却功能。因此，因地制宜地设计，制造和配套安 装地源热泵系统的建设空间和周围的自然环境和能源的充分利用，也将是一个发展方 向。 1.2.41.2.4 国外地源热泵国外地源热泵 在北美和欧洲的地热泵系统的应用越来越广泛， 在欧洲，为了满足环保和节能的要求，已经积累了丰富的经验，从系统设计的角 度来看，使用的水系统的水热泵单位欧洲加热重视，但没有特别地热泵机组标准和专 用热泵设备制造商。 1）初始投资成本。随着不断深化的改革和开放起来，人民生活持续改善，使得人 陕西理工学院毕业论文设计 第 6 页 共 35 页 们的追求目标从注重持续快速的经济
22、增长到追求舒适的生活，这样的地源热泵这一新 技术在中国具有巨大的市场潜力。我们也注意到，中国的城市建设步伐不断加快，每 年有 2.4 亿平方米新住宅的城镇。之前，一个新的建设纳入集中式地源热泵系统的建 设，成本比改造旧建筑（甚至低于一般空调系统），这是“冷”与“冷少得多“加热 区，几乎是该国的总建筑面积在全国的土地面积，节省巨大的成本占 70和 50。在 美国，能源价格相对便宜（及类似），地源热泵具有很强的市场竞争力。由于相对较 低的劳动力成本相比，中国与西方发达国家，中国的基础设施成本。的基础设施成本 是地源热泵的成本增加的主要部分的。因此，中国与发达国家相比，初始投资相对较 少。 2）以改
23、善城市环境质量。随着人民的生活水平，生活质量的提高，环保意识，人 们开始认识到高品质的空气是人类健康的保护。居民对空气污染的关注程度越来越高， 城市（包括室内）对人们的生活越来越多的关注，以及对身体的影响，不接触人体， 许多居民开始考虑空气因素的影响。根据 1997 年环境状况，中国城市空气质量仍处于 较重的污染水平。据统计，世界上空气污染最严重的 10 个城市在中国占七席，这也体 现了从一个侧面，中国的城市空气质量不容乐观，加强空气治理，已经达到了一个关 键时刻。中国能源结构，即在最不利的因素之一，煤炭在能源生产和消耗在很长一段 时间的比例占 70左右。为了彻底清理环境，减少温室气体排放，中
24、国政府正计划改 变以煤为主的能源结构，以实现可持续发展战略。北京等城市正在考虑用电代替煤来 解决这个问题，城市污染。 3-4 千瓦每千瓦时电的热量，带来的地源热泵技术将非常 有竞争力。由于电力是地源热泵的唯一力量，所以没有空气污染引起燃烧的燃料分散。 在同一时间，在工厂密封的准备。使用过程中没有透露加入，以减少对臭氧层的损害。 调查分析表明，地源热泵应用起到了积极的作用，减少温室效应。看到这种技术在中 国将缓解城市空气污染问题。 3）以缓解能源短缺的问题。生产力的迅速发展的条件下，在新的世纪里，它越来 越多地认识到，在这个星球上的资源和能源日益增长的托盘缺乏。中国的能源短缺是 一个不争的事实，
25、即在相同的时间，中国的能源利用效率低的矛盾。据统计，中国能 源总效率约 30，只相当于发达国家在 20 世纪 90 年代的水平。中国建筑能耗占能源 消费总量的 25左右，占了大约一半的供热系统的能源消耗。能源短缺导致中国的能 源价格接近，接近发达国家水平。中国应满足在能源年均增长率只有 3-5的条件下， 陕西理工学院毕业论文设计 第 7 页 共 35 页 国民经济在 8-9的年增长率持续增长，我们必须重视节能的开发和利用技术和节能 产品，这决定了国家必须在空调和采暖的能源消耗得到改善。司徒源热泵技术，由于 热泵产生的热量仅用于传递热量，地下，在夏天凉爽所需的热量，而不是 70的电力 消耗的热量
26、传入地下建筑也是非常小，因此地源热泵节能技术在中国使用，在一定程 度上缓解中国的能源压力。 4）由国家相关政策的支持。为了减少大气污染造成中国由于冬季供暖，以减少现 有的制冷和空调能源消耗，寻找一个新的低功耗，非污染加热制冷和空调技术。由于 中国实施的“能源节约的设计标准，以提高建筑的保温性能，降低建筑物供热能源消 耗，其结果是在一个地源热水泵加热的方法每年的运营成本显着降低，增加地源热泵 集中供热采暖模式的竞争力。 1.2.51.2.5 地源热泵技术在中国的推广过程中可能遇到的问题地源热泵技术在中国的推广过程中可能遇到的问题 任何新事物的出现，总是被质疑，地源热泵这项新技术也可能会遇到一些阻
27、力。 首先，现成的，现成的地源热泵技术的信息并不多，但还缺乏这方面的设计，安装和 维修技师在同一时间，更少的设备制造商在生产地源热泵，还比较陌生，大多持等待 和观望的态度，这样的情况是不利于这项技术在中国的推广。其次，中国尚未出台相 关优惠政策，以促进发展地源热泵技术，这使得利用地源热泵系统的用户不会看到眼 前的利益和其他空调系统。为了鼓励使用地源热泵系统，中国可以提供补贴，鼓励用 户购买了地源热泵系统，或调整能源价格，能源价格合理化，给这些用户提供了大量 的好处，鼓励人们使用地源热泵系统。是世界上热泵技术在北美，北欧和中欧国家， 由于气候条件基本上是仅用于地源热泵供暖，夏季制冷条件。中国幅员
28、辽阔，地处中 温带冬季取暖需求，需要夏季制冷，北部和南部的气象条件千差万别，在不同地区的 同一栋楼，负载可能有很大的不同。因此，我们不能照搬外国的科技成果，必须投入 大量资金进行科研和研究人员研究气候特点使其适用于中国，这在一定程度上，延迟 这项技术在中国的推广。它被认为是地热能源具有广阔的应用前景，在不久的将来， 地热能将全球的能源使用结构中占据了较大份额。随着环保意识的日益重视，“绿色 能源”的加强，地源热泵系统技术也将获得前所未有的发展 陕西理工学院毕业论文设计 第 8 页 共 35 页 2 工程概况及参数 2.12.1 工程概况工程概况 本次设计选取的地理位置为西安，该工程的总建筑面积
29、是 1608.6m2,建筑物均属民 用住宅，层数为 6 层，其中一套房间的建筑面积为 134.05 m2，其中每一层有两套房， 该小区共设有六个单元。本次设计以住宅区域采暖工程为例，对其采暖系统方案的优 化选择进行研究，结合实际条件对各种采暖方式进行分析讨论，从采暖系统方案的特 点出发，计算方案的采暖设计热负荷，然后对各个方案进行最佳工况分析从而合理确 定热源机组和室内散热设备的选型。对供暖系统方案的能耗、一次能源利用率、初投 资、年运行费用、系统费用年值及污染物排放量等多个技术经济性指标进行计算比较， 对各方案进行综合评价。设计出小区采暖系统的最优方案。 2.22.2 设计参考资料设计参考资
30、料 西安市气象资料： 11 月12 月1 月2 月3 月 平均温度（）6.91.3-0.12.98.1 平均最高温度（）12.26.44.88.413.8 极端最高温度（）24.121.617.024.127.8 平均最低温度（）2.9-2.5-3.8-1.13.5 极端最低温度（）-12.0-14.7-16.0-11.3-6.6 平均风速（米/秒）1.41.21.31.61、8 陕西理工学院毕业论文设计 第 9 页 共 35 页 表一 根据（表一） ，确定本次设计的设计数据： 室外计算温度：-4 冬季室外平均风速和主导风向：风速为 1.46m/s 采暖期天数：152 天 最冷月平均温度：-3
31、.8 采暖期日平均温度：0 陕西理工学院毕业论文设计 第 10 页 共 35 页 3、热负荷的确定热负荷的确定 在小区规划图上，根据各幢楼的用途不同，分为住宅楼和居住区综合楼。在确定 供热设计热负荷时，采用常用的面积热指标法，利用以下公式进行计算： 3 10. FqQ fn 其中，采暖热指标的取值如下所示： 表二 采暖热指标 建筑物 类型 住宅办公 楼 医院、 幼儿园 旅馆图书 馆 商店单层 住宅 食堂 餐厅 影剧院大礼堂 体育馆 热指标 2 /w m 45-7060-8065-8060-7045-7565-7580-105115-14090-115115-160 根据城市热力网设计规范给出的
32、供暖面积指标推荐值，取住宅楼 ，居住区综合楼。在规划图上，按比例算出各幢楼的面积， 2 1 /45mwqf 2 2 /50mwqf 然后根据相应的公式算出热负荷。 3.13.1 围护结构基本耗热量计算围护结构基本耗热量计算 attKFQ mn j 式中 : 维护结构的传热系数，w；K 2 m : 围护结构的面积，；F 2 m 陕西理工学院毕业论文设计 第 11 页 共 35 页 : 冬季室内计算温度， n t : 供暖室外计算温度， m t : 维护结构的温差修止系数。a 表三 维护结构的温差修正系数 外墙、屋顶、地面以及室外相同的楼板等1.00 屋顶与室外空气相同的非采暖地下室上面的楼板等0
33、.90 非采暖地下室上面楼板、外墙上有窗时 外墙上无窗且位于室外地坪以上时 外墙上无窗且位于室外地坪以下时 0.75 0.60 0.40 伸缩缝墙、沉降缝墙 防震缝墙 0.30 0.70 与有外门窗的非采暖房间的隔墙 与有外门窗的非采暖房间的隔墙 0.70 0.40 3.23.2 冷风渗透耗热景冷风渗透耗热景 Q2Q2 利用以下公式进行计算： wnpw ttCV278 . 0 Q , 2 式中：经门、窗缝隙渗入室内的总空气量Vhm3 陕西理工学院毕业论文设计 第 12 页 共 35 页 ： 供暖室外计算温度下的空气密度， w 3 mkg ： 冷空气的定压比热，c1kJkg， p C ： 单位换
34、算系数， 278 . 0 WhKJ278 . 0 /1 附加耗热值： fgfchj Q11Q x1 - 附加耗热量 1 Q - 朝向附加率(或称朝向修正系数) ch - 风力附加率(或称风力修正系数) f - 高度附加 fg -外门附加 x 根据“条例”暖通规范：可数值按以下规定，请选择一个不同的朝向修正率：北， 东北，西北 0 10%；东南，西南 - 10 - 15%；东，西部和南部- 5% - 15 - 30% 分别在外。定向设计建筑，东部和西部，北部和南部。 分别对矫正率：东：5%，：5%，：25%,西南，北：10%。风额外的热量流失是室外 风速变化和维修的基本消费结构修饰。 在冬天，在
35、中国大部分地区的平均风速为 2 3m/s。西安室外平均风速为 1.46 米 /秒，所以“暖通规范规定：一般来说，不管风功率增加。不安全的高度，河流，海岸， 正在施工的建筑和城市地区的荒野，尤其突出的建筑物前，考虑与 5% 10%垂直外防 护结构。高附加耗热量是考虑房屋高度对额外的散热结构和维护的影响。” 条例规定：当空调房间的高度大于 4m，每高 1 米的高度应增加 2%，但附加率一般 不应大于 15%。所以问建筑维护结构： ， Q j Q 1 Q 陕西理工学院毕业论文设计 第 13 页 共 35 页 3.33.3 住宅用户之间有温差时户间热量传递。住宅用户之间有温差时户间热量传递。 这在按建
36、筑面积计量热费时，在保证用户采暖温度的前提下，户间传热对热费无 影响；但当分户温控按实际用热量计热费时必须考虑户间传热的影响。户间有温差时 每个用户都能从邻户得到或失去热量，其大小与户间围护结构的面积、温差与传热系 数的乘积成正比。 按实际可能出现的温差计算传热量，然后考虑可能同时出现的概率。假设周围房间正 常采暖，而在典型房间不采暖的条件下，按稳定传热条件经热平衡计算所得的值。计 算公式如下： n i ii tFKN 1 Q 户间传热负荷（W）；Q 户间楼板及隔墙传热系数（W/m2. ）； i K 户间楼板或隔墙传热面积（m2）； i F 户间热负荷计算温差（），按面积传热计算时为 5；t
37、户间楼板及隔墙同时发生传热的概率系数。N 当有一面可能发生传热的楼板或隔墙时，N 取 0.8； 当有两面可能发生传热的楼板或隔墙，或一面楼板与一面隔墙时，N 取 0.7； 当有两面可能发生传热的楼板及一面隔墙，或两面隔墙与一面楼板时，N 取 0.6； 当有两面可能发生传热的楼板及两面隔墙， N 取 0.5。 采暖系统维护结构设计热负荷与户间热负荷总和为采暖系统房间热负荷。最后设计热负荷为 以上各项之和。 3.43.4 人体的热量人体的热量 人体显热散热形成的计算时刻冷负荷: 陕西理工学院毕业论文设计 第 14 页 共 35 页 T Xqn 1t Q 群集系数； n 计算时刻空调房间内的总人数；
38、 一名成年男子小时显热散热量，W； 1 q 时间人体显热散热量的冷负荷系数。 T X 3.53.5 备注备注 热负荷计算中，相邻房间温差小于 5时不计算隔墙和楼板的传热量（如没有计算 房间之间、房间和走廊、房间和楼梯间之间的传热） 。因为，在实际中，走廊里由于房 间通过内墙的传热使之可以保持热平衡，并且对楼梯的温度要求不高，同时为了计算 的简便，在楼梯里没有布置散热器 陕西理工学院毕业论文设计 第 15 页 共 35 页 4、供暖系统方案确定、供暖系统方案确定 4.14.1 污水源系统的特点污水源系统的特点 地表水换热系统的形式可分为开式地表水换热系统（即地表水直接利用式）和闭 式地表水换热系
39、统（即地表水间接利用式） 。开式地表水换热系统就是通过取水口，并 经简单污物过滤，装置处理，然后将地表水处理后直接送入机组作为机组的热源；闭 式地表水换热形式就是通过中间换热装置将地表水与机组冷媒水通过换热器隔开的系 统形式。 地表水包括城市附近的河水、海水、湖水、城市污水，这些物质都可以作为换热 系统的低温水源，由于湖水、河水、海水这些水源有时距离城市较远，如果远距离输 送，工程的造价巨大，不适合运用，故此次设计的低温水源选取城市的污水，这样可 以靠近热用户，节省了输送热量的能耗，从而提高了其系统的经济性，但同时也带来 的许多设计中的问题，其中最大的问题就是城市污水中含有的成分极其复杂，常含
40、有 较高的有机物（如淀粉、蛋白质、油质等） 、大量柔性纤维状杂物与发丝、柔性漂浮物 和微尺度悬浮物等，正是由于这些特殊问题常使污水源热泵出现以下问题： 1、污水流经管道和设备时，在换热表面上易发生积垢、微生物贴附生长形成生物 膜、污水中油贴附在换热面上形成油膜、漂浮物和悬浮固形物等堵塞管道及设备的入 口。其最终结果就是出现污水的流动堵塞和由于热阻的增加而恶化传热过程； 2、污水常引起管道和设备的腐蚀问题，尤其是污水中的硫化氢易使管道和设备腐 蚀生锈； 3、由于污水流动阻塞使换热设备流动阻力不断增大，引起污水量的不断减少，同 陕西理工学院毕业论文设计 第 16 页 共 35 页 时传热热阻不断增
41、大，有引起传热系数的不断减少，基于此，污水源热泵运行稳定性 相对于其他热水源热泵差，其供热量随运行时间的延长而衰减； 4、由于污水的流动阻塞和换热量的衰减，使污水源热泵的运行管理和维修工作量 大； 5、由于设备结垢导致机组耗功增加，例如，当冷凝器结水垢 1.5mm 时，凝凝温度 升高 2.8，耗电量增加 9.8。 4.24.2 污水源系统的解决方案污水源系统的解决方案 从以上几点可以看出，污水的水质的优劣是污水源热泵系统的成功与否的关键，因此。 解决污水水质问题是污水源热泵不同于其他热泵的关键问题。目前，常见的几种解决 办法如下所示： 1、由于二级出水（一级处理厂主要是用物理方法（如隔栅、沉淀
42、池等）去除污染物， 出水达到一级处理标准，对不溶性污染物有一定去除作用。目前国内一级厂都将逐步 改造为二级厂。 二级处理厂在一级处理的基础主要用生物处理方法（如活性污泥、厌 氧好氧等）去除溶解性污染物，达到二期处理标准，是目前全世界处理市政污水的主 要形式。 三级处理（深度处理）长是在二期处理的基础上再用化学或物理方法（如强 化混凝、超滤等）进一步提高出水水质。 ）和中水（指各种排水经处理后，达到规定的 水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。 ）水质较好，在可能的情 况下，宜采用二级出水或中水作为污水源热泵的热源和热汇 2、在设计中，宜选用便于清洁的淋己事蒸发器和侵没式蒸发器。
43、污水/水换热器宜采 用侵没式蒸发器 3、对于原生污水源热泵系统中要采取防堵塞的技术措施，通常采用; 1)在污水进入换热器之前，系统中应设有自动工作的筛滤器，去除污水中的浮游性 物质，如污水中的毛发、纸片。目前常用自动筛滤器、转动滚筒式筛滤器。 2）在系统中的换热管中设置自动清洗装置，去除因溶于污水中的各种污染物而沉淀 在管道中的管道内壁的的污垢。目前常采用胶球型自动清洗装置、钢刷型自动清洗装 置。 陕西理工学院毕业论文设计 第 17 页 共 35 页 3)设有加热清洗系统。用外部热源制备热水来加热换热管，去除换热管内壁污物， 其效果十分明显。 4、在污水源热泵空调系统中，易造成腐蚀的设备主要是
44、换热设备。目前污水源热泵空 调系统中的换热管有：钛质传热管、铜质材质传热管、镀铝管材传热管和铝塑材质传 热管，根据对铜、铜镍合金和钛 3 种材质分别作污水侵泡实验表明： 以保留原有管壁 1/3 作为使用寿命时，铜镍合金可使用 3 年，铜则只能使用 2 年半，而钛则无任何腐蚀。 因此在原生污水源热泵，宜采用钛质传热管和铝塑传热管。 5、加强日常运行的维护保养工作是不可忽视的防堵塞、防腐蚀的措施。 4.34.3 污水方案的选择污水方案的选择 基于污水源热泵系统的特殊性，为了保证设备的运行良好及运行的长久性，在这 里提出三种方案 方案 1 如图 1，该方案是由三个环路组成，环路 1 将污水的热量转移
45、给中间介质（水） ， 环路 2 有将中间介质（水）中的热量传给热泵，通过热泵将中间介质（水）的热量提 高其品位，并转移给环路 3 中的热媒，热媒通过环路 3 向楼内供暖。 方案 1 的特点： （1）热泵设备的工作条件较好，不受污水的腐蚀和污垢的影响； （2）由于环路多，中间的循环泵比较多，所以循环泵所消耗的热量过大； （3）系统复杂，中间环节中的环路、循环泵较多，从而造成低温热源温度品位的 降低，这又使得热泵的 COP（即制热性能系数）值降低； （4）为了尽量提高中间介质的热泵进口温度，污水/水换热器 3 的传热温差势必 很小，这样造成了污水/水的换热面积非常大； （5）由于夜间污水量很小，因
46、而为了满足夜间供暖的要求，故设置了蓄水池（约 供 6 至 7 小时使用） ，并且在出口处设置了过滤装置。 陕西理工学院毕业论文设计 第 18 页 共 35 页 图 1 方案 1 原理图 1蓄水池 2环路 1 循环泵（污水源） 3污水/水换热器 4环路 2 循环泵 5压缩机 6蒸发器（热泵工况） 7节流阀 8冷凝器（热泵工况） 9环路 3 想循环泵（热水泵） 10过滤装置 图 2 方案 2 原理图 1蓄水池 2侵没式换热器 3集水缸与分缸 4环路循环泵 陕西理工学院毕业论文设计 第 19 页 共 35 页 5压缩机 6蒸发器（热泵工况） 7节流阀 8冷凝器（热泵工况） 9环路循环泵（热水泵） 1
47、0过滤装置 方案 2 如图 2 所示，方案 2 中利用侵没式换热器将方案 1 中的蓄水池和污水/水换热器有 机的集成在一起，从而省略掉了环路 1，既节省了初投资，又节省了环路 1 循环泵的耗 功，同时节省过滤器装置，显然，方案 2 优于方案 1，但是两个方案均属于间接换热方 式，因此同样存在传热温差小，换热器的换热面积大，传热性能差，传热管易被腐蚀 的问题。 方案 3 如图 3 所示，该方案属于直接式污水水源热泵系统，将蒸发器直接安装在污水蓄 水池内，制冷剂在此直接蒸发，吸取污水中的热量，制冷剂蒸发后，再经压缩机压缩 至高压，送入冷凝器，用于加热热媒，以供采暖用。 由此可见： （1）相对于方案
48、 1 和方案 2 而言，方案 3 系统简单，蒸发温度要高，从而使得热 泵的制冷性能系数提高，有利于节能； （2）方案 3 省略掉了方案 1 中的环路 1 和环路 2，从而避免了两个循环泵的耗功， 这两个环路中循环泵的耗功约占方案 1 中的 15左右 （3）在污水蓄水池中布置的盘管数量相对于方案 1 与方案 2 而言要少； （4）在污水蓄水池中布置得盘管仍存在腐蚀、污垢的问题； （5）系统中采用直接供热系统。 陕西理工学院毕业论文设计 第 20 页 共 35 页 图 3 方案 3 原理图 1压缩机 2冷凝器（热泵工况） 3节流阀 4蒸发器（热泵工况） 5蓄水池 6循环泵（热水泵） 结合三种方案的
49、各自特点，故选取第三种供暖方案作为此次供暖方案。 陕西理工学院毕业论文设计 第 21 页 共 35 页 5、具体参数的确定、具体参数的确定 5.15.1 系统方案的选取系统方案的选取 根据建筑物的结构特点和用途在此提出三种系统设计方案： 方案一：重力循环双管式系统。 方案二：机械循环单管异程式系统。 方案三：机械循环单管同程式系统。 根据以下原则进行技术和经济比较： 原则 1 热介质的选择：用热水加热和蒸汽加热和比较。加热系统布置设计比较复 杂，维修费用大。在该地区的设计时只需要一个小的加热系统，加热系统更加经济合 理。 原则 2，热介质温度的选择原则。 原则 3，供热管网的建设计划：考虑到网络经济合理布局和设计