别墅地暖设计说明书.docx
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别墅地暖设计说明书
摘要
本设计是针对市龙泉驿玉龙山庄里的一幢三层别墅进行的供暖系统设计。
建筑面积222㎡，供暖面积160㎡，其中卫生间为散热器供暖，其余房间为低温热水地面辐射供暖。
设计参数：
冬季供暖室温度20℃，但卫生间22℃。
总热负荷12KW。
设计中首先在负荷计算的基础上，对房间所需的地暖管长度进行计算，地暖管采用φ20mm“金德”聚丁烯管（PB），管间距150mm。
再对三个卫生间的散热器进行选择、计算，散热器选用意莎普·金泰格的VL516和VL510两种型号的散热器。
供暖系统采用共用立管的分层独立形式，该用户系统为异程式下供下回水平双管形式。
对环路进行了严格的水力计算，在此基础上,在每个散热器上安装柯耐弗室温控制器和电热执行器,让用户可以根据自己的需要来调节室温。
各层分别放一个规格为170*400*500分∕集水箱，选用一台多米康柏特锅炉，规格为266*460*680。
关键词：
低温热水地板辐射供暖；低温散热器供暖
Abstract
Thisprojectisthedesignoftheheatingsystemforablockofvilladomwithtotalareaof222squareandheatingareaof160squaremetersinYuLongMountainVilla.Theradiatorheatingisdesignedforlavatoryandthelowtemperaturehotwaterfloorradiantheatingisfortherest.Theindoordesigningparametersis20℃exceptlavatorywith22℃andthetotalheatingloadis12KWinwinter.
Firstofallonthebasisofloadcalculation,thelengthofpolybutylenepipewiththetubepitchofonehundredandfiftymillimeteriscalculated.OuterdiameteroftwentymillimeterofJinDebrandisselected.Andthenradiatorsaresizedforthethreelavatories.TypeofVL510andVL516radiatorofIRSAPbrandareselected.
Thestyleoftheheatingsystemisthateveryfloorisindependentbutsharingoneverticalpipeatthesametime.Thestyleofheatingsystemis:
thedifferentmodality,underfeedandunderback,levelanddoublepipes.thestrictwaterpowercalculationtothecirculationcircuithasbeenproceeded.Onthisfoundation,installtheroom-temperatureset-upcontrollerandelectricallyoperatedvalveineachwatertrap,letcustomerregulateindoortemperatureaccordingtohisdemand.watercollectingtankswithtypeof170*400*500（W/H/L）areinstalledoneachfloor.Boilerwiththetypeof266*460*680（W/L/H）ofDomicompactbrandisselected.
Keywords：
lowtemperaturehotwaterfloorradiantheating；lowtemperatureradiatorheating
1前言
地面辐射采暖（简称地暖）是一种利用建筑物部地面进行采暖的系统。
它以整个地面作为散热面，均匀地向室辐射热量，相对于其他采暖方式（空调、暖气片、壁炉等）具有热感舒适、热量均衡稳定、节能、免维修等特点，是一种极为理想的供暖方式。
广泛应用于别墅、住宅、宾馆大堂、游泳池馆等场所，尤其别墅和住宅使用更为普遍。
目前在我国随着塑料高科技工业的飞速发展以及人们对供暖舒适性要求的不断提高，使低温热水地板辐射采暖技术在我国推广使用。
并且地暖比空调节能，打个比方：
空调是用电制热，地暖是用燃气，1度电产生860大卡热量，1方气产生9200大卡热量，也就是10度电所产生的热量和1方气产生的热量相当，通过准确计算，同样的制热量，地暖系统比空调系统的运行费用节约35%。
这就为资源紧缺的中国省下了很大一笔能源财富。
本次设计的目的就是为这套别墅设计一种最节能的供暖方式，在气象资料和土建资料确定的情况下，我对建筑的围护结构进行了最小热阻的校合，并对各个房间的热负荷进行了计算，在此基础上对地暖管进行了合理的布置，并对其进行了严格的水力计算和平衡校核。
2工程概况及其设计参数
2.1工程名称
市龙泉驿玉龙山庄里的一栋三层高的别墅
工程概况
这幢三层别墅位于市龙泉驿，总建筑面积为222㎡，建筑高度10m,一共有三层。
设计围
别墅的低温热水地板辐射供暖系统，低温散热器供暖。
设计依据
1、客户提供的平面布置图、经现场测量的图纸标记和客户要求。
2、《GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规》
《JGJ142-2004地面辐射供暖技术规程》
《实用供热空调设计手册》
《低温热水地板辐射供暖系统施工安装》
设计条件
1、采暖室外计算参数（）
供暖室外计算（干球）温度2℃冬季室外相对湿度80%
冬季室外风速0.9m/s冬季最低日平均温度-1.1℃
2、采暖室计算参数
地暖的供回水温度：
56℃/48℃
散热器的供回水温度：
56℃/48℃
室温度：
卫生间22℃，餐厅、卧室、书房、起居室、衣帽间、楼梯间、女儿房20℃。
3、建筑土建资料
墙体：
平面建筑见平面图，外墙是表面抹20mm厚的石灰砂浆的24砖墙K=2.08，墙为12墙，外墙外表面贴砖厚8mm，墙双面抹20mm厚的石灰砂浆。
201卧室和301书房分别有一面玻璃幕墙，K=1.57。
门：
外门是双扇双层实体木制外门K=2.33，厚3㎝，餐厅、主卧分别都有两扇双层推拉玻璃门K=2.91而书房有一扇单层推拉玻璃门K=6.4，其余都是单层木门K=3.5，门的高度都为1.9米，宽度见具体的建筑平面图。
顶棚：
保温屋面，防水层加小豆石，水泥砂浆找平层，保温层，隔气层，承重层，粉刷，保温材料为沥青膨胀珍珠岩，传热系数K=0.93w/m^2.℃,热惰性指标D=1.53。
窗子：
单层彩色铝合金，钢化玻璃K=6.4，大窗子的高度为2.2米，窗台离地面高度为20㎝，中窗子的高度为1.7米，窗台离地面高度为70㎝，厕所里的窗子高度为1米，窗台离地面的高度为1.8米，宽度见平面图。
建筑结构的传热系数
建筑体砖墙的导热系数为
℃，外墙外表面贴砖的导热系数为
℃，墙体表面抹石灰砂浆的导热系数
℃，顶棚的导热系数为
℃，热惰性指标D=1.53。
表6-2换热系数和换热阻值[2]
围护结构表面特征
aw
W/（m2·℃）
[kcal/（m2h·℃）]
Rw
（m2·℃）/W
（m2·h·℃/kcal）
外墙和屋顶
23（20）
0.04（0.05）
与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板
17（15）
0.06（0.07）
闷顶和外墙上有窗的非采暖地下室上面的楼板
12（10）
0.08（0.10）
外墙上无窗的非采暖地下室上面的楼板
6（5）
0.17（0.20）
表6-3换热系数和换热阻值[2]
围护结构表面特征
an
W/（m2·℃）
[kcal/（m2·h·℃）]
Rn
（m2·℃）/W
（m2·h·℃）/kcal
墙、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚，当h/s≤0.3时
8.7（7.5）
0.115（0.133）
有肋状突出物的顶棚，当h/s<0.3时
7.6（6.5）
0.132（0.154）
注：
表中h－肋高（m）；s－肋间净距（m）。
最小热阻的校核
6.3.1围护结构最小热阻的校核
首先确定围护结构的热惰性D值。
=
=3.13+0.24+0.01=3.38
（6-1）
根据热惰性指标D值（表6-4）知该外墙属于Ⅲ型。
围护结构的冬季室外计算温度：
=0.3t′w+0.7tp.min=0.3×2+0.7×（-1.1）=-0.17℃
确定维护结构的最小传热热阻
m2.℃/w（6-2）
式中：
Ro·min——围护结构的最小传热阻（m2·℃/W）；
tn——冬季室计算温度（℃）。
tw——冬季围护结构室外计算温度（℃）
a——围护结构温差修正系数，按表6-5采用
Δty——冬季室计算温度与围护结构表面温度的允许温差（℃），按表6-6采用，此处取6℃
αn——围护结构表面换热系数[W/（m2·℃）]，按表6-3采用
Rn---围护结构表面换热阻（m2·℃/W），按表6-3采用
表6-4冬季围护结构室外计算温度[2]
围护结构类型
热惰性指标
tw的取值（℃）
Ⅰ
>6.0
tw=twn
Ⅱ
4.1～6.0
tw=0.6twn+0.4tp·min
Ⅲ
1.6～4.0
tw=0.3twn+0.7tp·min
Ⅳ
≤1.5
tw=tp·min
注：
（1）表中twn和tp·min---分别为采暖室外计算温度和累年最低日平均温度（℃）
将tn=20℃tw.e=-0.17℃△ty=6℃Rn=0.115代入（6-2）式，得：
Ro.min=
×1×0.115=0.387m2.℃∕w
外墙实际热阻为：
=+
+=0.486m2.℃∕w
（6-3）
通过以上的计算可知
，该围护结构的实际热阻大于最小传热阻，满足《暖通规》的要求。
表6-5温差修正系数[2]
围护结构特征
a
外墙、屋顶、地面及室外相通的楼板等
1.00
闷顶与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等
0.90
非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时
0.75
非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时
0.60
非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时
0.40
与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙
0.70
与列外门窗的非采暖房间相邻的隔墙
0.40
伸缩缝缩、沉降缝墙
0.30
防震缝墙
0.70
表6-6允许温差Δty值（℃）[2]
建筑物及房间类别
外墙
屋顶
居住建筑、医院和幼儿园等
6.0
4.5
办公建筑、学校和门诊部等
6.0
4.5
辅助建筑物（潮湿的房间除外）
7.0
5.5
室干燥的生产厂房
10.0
8.0
室空气湿度正常的生产厂房
8.0
7.0
校核顶棚最小热阻：
顶棚的热惰性指标为D=1.53，因此根据表6-4规定，该围护结构属于Ⅲ型，围护结构冬季室外计算温度
：
=0.3t′w+0.7tp.min=0.3×2+0.7×（-1.1）=-0.17℃
又
m^2.℃/w
将tn=20℃tw.e=-0.17℃△ty=4.5℃Rn=0.115a=0.9代入，得：
Ro.min=
×0.9×0.115=0.464m2.℃∕w
顶棚实际传热热阻为：
因此，
满足要求
采暖热负荷计算
地暖系统的功能就在于弥补建筑物热量损失，维持房间温度，提供舒适、温暖的环境。
要使地暖系统实现这一功能，就必须准确了解建筑物的热量损失。
建筑物热量损失即建筑耗热量是指建筑物围护结构的传热量和空气渗透热损失。
据此定义建筑物耗热量按如下式1计算：
Q=Q1+Q2－Q3式1
Q-建筑物单位面积耗热量。
W/㎡
Q1-单位建筑面积通过围护结构的耗热量。
W/㎡
Q2-单位建筑面积的空气渗透热量。
W/㎡
Q3-单位建筑面积的建筑物部得热量。
（包括炊事，照明，家电和人体散热等）但人体散热量、炊事和照明热量（统称为自由热），一般散发量不大，且不稳定，通常可不计。
围护结构传热耗热量的计算
通过围护结构的温差传热量用下式计算
Q1=KF（tn-tw）a（6-4）
式中Q1——通过供暖房间某一面维护物的温差传热量（或称基本传热量），W；
K——该面围护物的传热系数，W/（m2·℃）；
F——该面围护物的散热面积，m2；
tn——室空气计算温度，℃；
tw——室外供暖计算温度，℃；
a——温差修正系数。
当围护物是贴土的非保温地面（组成地面的各层材料导热系数都大于1.16W/（m·℃））时，需要对地面划分地带，划分时要与建筑的维护结构平行相距2m，划分三个地带后余下的部分均按第四地带计算，其中第一地带靠近墙角的地面积需要计算两次。
下面以书房为例进行地带的划分,具体的划分情况见图
地面各个地带的传热系数和换热阻见表6-7：
表6-7非保温地面的传热系数和换热阻
地带
Ro
Ko
W/（m2·℃）
W/（m2·℃）
第一地带
2.15
0.47
第二地带
4.30
0.23
第三地带
8.60
0.12
第四地带
14.2
0.07
6.4.2冷风渗透耗热量的计算
对多层建筑，可通过计算不同朝向的门、窗缝隙长度以及从每米长缝隙渗入的冷空气量，确定其冷风渗透耗热量。
这种方法称为缝隙法。
对不同类型的门、窗，在不同风速下每米长缝隙渗入的空气量L，可采用表6-8的实验数据。
用缝隙法计算冷风渗透耗热量时，以前只是计算朝冬季主导风向的门窗缝隙长度，朝冬导风向背风面的门窗缝隙不必计入。
实际上，冬季中的风向是变化的，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》明确规定：
建筑物门窗的长度分别按各朝向可开启的外门，窗缝丈量，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
V=Lln（5）
式中L——每米门、窗缝隙渗入室的空气量，按当地冬季室外平均风速，采用表6-8中的数据，m3/h·
l——门、窗缝隙的计算长度，m；
n——渗透空气量的朝向修正系数。
表6-8每米门、窗缝隙渗入的空气量L，m3/m·h
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
平开铝窗
0.0
0.1
0.3
0.4
0.6
0.8
注：
1.每米外门缝隙渗入的空气量，为表中同类型外窗的两倍。
2.当有密封条时，表中的数据可以乘以0.5-0.6的系数。
确定门、窗缝隙渗入空气量V后，冷风渗透耗热量，可按下式计算：
（6-6）
式中：
——经门、窗缝隙渗如室的总空气量，m^3/h
——供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m^3
——冷空气的定压比热，c=1KJ/Kg·℃
0.287——单位换算系数，1KJ/h=0.287W
二楼的卧室用缝隙法计算冷风渗透耗量为：
西外窗，冬季室外平均风速Vpj=0.9m/s，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量，由表6-8可知L=0.18m3/m·h，窗缝总长度为l=11m，渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1，因此，总的冷空气渗透量为：
V=Lln=0.18×11×0.1=0.198
冷风渗透耗热量为：
=0.287×0.198×1.284×1×（20-2）
=1.313W
起居室用缝隙法计算冷风渗透耗量为：
西外窗，冬季室外平均风速Vpj=0.9m/s，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量，由表6-8可知L=0.18m3/m·h，窗缝总长度为l=8.2m，渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1，因此，总的冷空气渗透量为：
V=Lln=0.18×8.2×0.1=0.148
冷风渗透耗热量为：
=0.287×0.148×1.284×1×（20-2）
=0.982W
卫生间用缝隙法计算冷风渗透耗量为：
南外窗，冬季室外平均风速Vpj=0.9m/s，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量，由表6-8可知L=0.18m3/m·h，窗缝总长度为l=8.6m，渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1，因此，总的冷空气渗透量为：
V=Lln=0.18×8.6×0.1=0.155
冷风渗透耗热量为：
=0.287×0.155×1.284×1×（22-2）
=1.142W
女儿房用缝隙法计算冷风渗透耗量为：
东外窗，冬季室外平均风速Vpj=0.9m/s，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量，由表6-8可知L=0.18m3/m·h，窗缝总长度为l=11m，渗透空气量的朝向修正系数为n=0.45，因此，总的冷空气渗透量为：
V=Lln=0.18×11×0.45=0.891
冷风渗透耗热量为：
=0.287×0.891×1.284×1×（20-2）
=5.91W
三楼的书房用缝隙法计算冷风渗透耗量为：
西外窗，冬季室外平均风速Vpj=0.9m/s，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量，由表6-8可知L=0.18m3/m·h，窗缝总长度为l=11m，渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1，因此，总的冷空气渗透量为：
V=Lln=0.18×11×0.1=0.198
冷风渗透耗热量为：
=0.287×0.198×1.284×1×（20-2）
=1.313W
主卫用缝隙法计算冷风渗透耗量为：
南外窗，冬季室外平均风速Vpj=0.9m/s，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量，由表6-8可知L=0.18m3/m·h，窗缝总长度为l=8.6m，渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1，因此，总的冷空气渗透量为：
V=Lln=0.18×8.6×0.1=0.155
冷风渗透耗热量为：
=0.287×0.155×1.284×1×（22-2）
=1.142W
一楼的客厅用缝隙法计算冷风渗透耗量为：
西外窗，冬季室外平均风速Vpj=0.9m/s，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量，由表6-8可知L=0.18m3/m·h，窗缝总长度为l=11m，渗透空气量的朝向修正系数为n=0.45，因此，总的冷空气渗透量为：
V=Lln=0.18×11×0.45=0.891
冷风渗透耗热量为：
=0.287×0.891×1.284×1×（20-2）
=5.91W
卫生间用缝隙法计算冷风渗透耗量为：
南外窗，冬季室外平均风速Vpj=0.9m/s，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量，由表6-8可知L=0.18m3/m·h，窗缝总长度为l=8.6m，渗透空气量的朝向修正系数为n=0.1，因此，总的冷空气渗透量为：
V=Lln=0.18×8.6×0.1=0.155
冷风渗透耗热量为：
=0.287×0.155×1.284×1×（22-2）
=1.142W
其他房间的冷风渗透耗热量均为零。
6.4.3冷风侵入耗热量的计算
在冬季受风压和热压的作用下，冷空气由开启的外门侵入室。
把这部分空气加热到室空气的温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。
冷风侵入耗热量，同样可以用下式计算：
Q3（6-6）
式中V——流入的冷空气量；
——供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m^3
——冷空气的定压比热，c=1KJ/Kg·℃
0.287——单位换算系数，1KJ/h=0.287W
表6-9外门附加率N值
外门布置状况
附加率
一道门
65n%
两道门（有门斗）
80n%
三道门（有两个门斗）
60n%
公共建筑和生产厂房的主要出入口
500n%
由于流入的冷空气两V不易确定，根据经验总结，冷风侵入耗热量可采用外门基本耗热量乘以表6-9中的百分数的简便方法来确定，亦即
（6-7）
式中——外门的基本耗热量，W；
N——考虑冷风侵入的外门附加率,按表6-9采用。
一楼的客厅的外门冷风侵入耗热量的计算：
可按开启时间不长的一道门考虑。
外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘65n％（见表6-9）。
Q3=NQ1.j.m=0.65×1×1.2×1.9×2.33×（20-2）×1
=69.06W
二楼的女儿房的外门冷风侵入耗热量的计算：
可按开启时间不长的一道门考虑。
外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘65n％（见表6-9）。
Q3=NQ1.j.m=0.65×2×1.2×1.9×3.5×（20-2）×1
=186.73W
三楼的主卧的外门冷风侵入耗热量的计算：
可按开启时间不长的一道门考虑。
外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘65n％（见表6-9）。
Q3=NQ1.j.m=0.65×3×2.8×1.9×2.91×（20-2）×1
=543W
书房的外门冷风侵入耗热量的计算：
可按开启时间不长的一道门考虑。
外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘65n％（见表6-9）。
Q3=NQ1.j.m=0.65×3×0.7×1.9×6.4×（20-2）×1
=298.77W
表6-9的外门附加率，只适用于短时间开启的、无热风幕的外门。
对于开启时间长的外门，冷风侵入量可根据《工业通风》等原理进行计算，或根据经验公式或图表确定，并按公式（6-6）进行计算冷空气的侵入耗热量。
此外，对建筑物的阳台门不必考虑冷风侵入耗热量。
此建筑的一层房间的耗热量是在本层围护结构耗热量的基础上加一层地面的耗热量；三层房间的耗热量是在本层围护结构耗热量的基础上加顶棚的耗热量。
一、二、三层房间的基本耗热量计算值、一层房间地面的耗热量计算值和三层房间顶棚的耗热量计算值分别列于附表1、附表2、附表3中。
各层房间的供暖热负荷列于下表中：
表6-10各层房间的供暖热负荷表
房间编号
房间名称
房间面积
围护结构耗热量
冷风渗透耗热量
冷风侵入耗热量
房间总耗热量
F
0.9
M2
W
W
W
W
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