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摘要
本設計是某高層民用住宅樓的建筑給排水、采暖及消防設計，其中地上一二層為商場，三至十七層為住宅，地下一層為車庫及機房。主要設計包括采暖系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、以及屋面雨水系統(tǒng)五個部分。
采暖系統(tǒng)采用低溫地面輻射供暖系統(tǒng)，低溫地板輻射采暖是一種和傳統(tǒng)散熱器供暖不同的新型供暖方式，和以對流散熱為主的散熱器供暖相比，具有室內溫度分布均勻、舒適性好、節(jié)約能源、易實現(xiàn)分戶熱計量、維護管理方便等優(yōu)點。隨著計量供熱技術在我國的大力推行，以及國家對建筑節(jié)能的日益重視，低溫地面輻射供暖系統(tǒng)目前在我國民用建筑中逐步受到重視，得到廣泛的采用。低溫地面輻射供暖系統(tǒng)的供回水分別為50/40℃[1]，而由市政熱力管網(wǎng)系統(tǒng)提供的供回水為130/80℃[1]，因此，要在低溫地面輻射供暖系統(tǒng)中設計一換熱站。供熱建筑為地上十七層，考慮底層用戶壓力過大，所以設計分高區(qū)供暖、低區(qū)供暖分別由循環(huán)水泵提供循環(huán)壓力。
給水系統(tǒng)采用分區(qū)供水，一到六層為低區(qū)，由市政管網(wǎng)直接供水。七層到十七層為高區(qū)，采用自下而上由地下車庫的供水泵直接供水的方式；排水系統(tǒng)采用的是污、廢合流制，一二層單獨排水，三至十七層污水排水立管設有專用通氣管，地下車庫內污水匯集到集水坑由污水泵提升至排水干管排出；消防系統(tǒng)設計成消火栓滅火系統(tǒng)，火災初期10min的水由消防水箱供給，正常供水由消防水泵從貯水池內抽取；雨水采用的是外排水系統(tǒng)，雨水直接排向市政污水管網(wǎng)。給水管和排水管分別采用PP—R管和PVC-U管，消防系統(tǒng)采用鍍鋅鋼管。
設計過程進行了各系統(tǒng)方案的確定、平面布置和計算,以及各種設備的選型,最后用CAD繪制了各個系統(tǒng)的平面施工圖和系統(tǒng)軸側圖以及局部大樣圖。
關鍵詞 高層建筑設計；低溫地面輻射供暖；換熱站；給排水；消防
Abstract
This design is a tall apartment buildings for the construction of water and drain, heating and fire control design, including the ground floor to the mall or two, three to the 17th floor for housing, the ground floor to the garage and one of the design including heating system. the main, and shrunk system, drainage systems and fire protection system, and the rain system of five parts.
Heating system uses a low temperature radiates the heating system, the radiation heating is a traditional radiator heating system and the new homes, and convection ventilation the radiator heating system has room temperature, and even distribution, including the good, save energy, and prone to achieve a measurement, maintenance, management accounts hot for the advantages. With measurement heating technology in our efforts to implement, and the state building energy more importance to low temperature radiates, the heating system in the civil construction has heeded, been widely adopted. a low temperature radiates the heating for 40 to 50 ℃, and by the heat of the system provided for the manifold 130 to 80 ℃, therefore, to the ground in a low temperature radiates heating system designed to change stand. the hot Hearing the building to the ground first, users to consider the great pressure and design points area of heating, the lower heating by cycle pump by the pressure of circulation.
Shrunk the system uses the zoning water, six flights to the lower, by the manifold direct water. seven to the 17th floor is for use by underground from the water supply for direct way of;drainage system is a dirty heliu.or layer by layer, to the three seventeen discharge of water made a special ventilation pipe, waste collection within the garage to set the sewage pumping water to drain the; Fire control system design in a fire extinguishing systems, fire hydrant 10min water from the beginning of the normal water supply, by the fire pump to extract from the cistern empties in the rain has the drainage system, the rainwater drained directly to municipal sewage pipes and manifold. to drain using PP-R, and PVC-U, the system uses galvanizing steel.
The design process in the system determine the layout of the plan, and the plane, and all kinds of equipment, the cad drawing would like to use the system of structural and system on the side picture as well as local wealth.
Keywords High-rise building design;low temperature radiates; heat exchanging station; water supply and drainage ; fire fighting
目 錄
摘要 I
Abstract III
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 建筑節(jié)能措施 1
第2章 工程概況 3
2.1 工程概況 3
2.2 設計參數(shù) 3
2.2.1 采暖室內外設計參數(shù) 3
2.2.2 采暖圍護結構熱工參數(shù) 3
2.2.3 生活給水設計參數(shù) 3
2.2.4 生活排水設計參數(shù) 5
2.2.5 消防系統(tǒng)設計參數(shù) 5
第3章 供暖方案的選擇與設計 7
3.1 熱負荷計算 7
3.1.1 圍護結構傳熱熱阻的校核 7
3.1.2 基本耗熱量計算 9
3.1.3 圍護結構附加耗熱量 9
3.1.4 冷風滲透耗熱量Q2的計算 10
3.1.5 門的冷風侵入耗熱量Q3 12
3.2 建筑物采暖面積熱指標的計算 12
3.3 采暖盤管的選擇與計算 13
3.4 換熱站選擇和計算 14
3.5 采暖水力計算 15
3.6 設備選型 16
3.6.1 循環(huán)水泵的選擇 16
3.6.2 熱表的選擇 17
3.7 管道的保溫 17
3.7.1 保溫管道的確定原則 18
3.7.2 保溫材料的選擇 18
3.8 本章小結 18
第4章 生活給水方案的選擇與設計 21
4.1 系統(tǒng)的組成 21
4.2 設計參數(shù)及水量 21
4.2.1 用水量計算 21
4.2.2 設計秒流量計算 22
4.3 生活給水管段管徑的確定 23
4.4 生活給水管道水頭損失的確定 24
4.4.1 沿程水頭損失 24
4.4.2 局部水頭損失 24
4.5 加壓設備及構筑物 25
4.6 本章小結 26
第5章 生活排水方案的選擇與設計 27
5.1 排水方案的選擇 27
5.2 系統(tǒng)的組成 27
5.3 排水系統(tǒng)設計計算 27
5.3.1 設計秒流量 27
5.4 本章小結 28
第6章 室內消防系統(tǒng)方案的選擇與設計 29
6.1 系統(tǒng)的選擇 29
6.2 消防系統(tǒng)的組成 29
6.3 消防系統(tǒng)的設計計算 29
6.3.1 水槍充實水柱 29
6.3.2 消火栓口所需水壓 30
6.3.3 消火栓保護半徑 30
6.3.4 室內消火栓的布置間距 31
6.3.4 消防水池、水箱容積 31
6.3.5 消防系統(tǒng)水力計算 33
6.4 本章小結 33
結論 35
參考文獻 37
致謝 39
附錄1 本科畢業(yè)設計開題報告 41
附錄2 本科生畢業(yè)設計外文翻譯 45
附表 53
5
第1章 緒論
1.1 課題背景
現(xiàn)階段我國總體采暖情況。我國能源的構成狀況決定了長期以來一直把煤炭作為主要能源，煤炭在一次能源中的比例約占70%以上。因此初期的采暖方式比較單一，主要包括城市集中采暖與居民家庭煤爐采暖兩大類。其中城市集中熱網(wǎng)的熱源主要是大型區(qū)域燃煤鍋爐房與燃煤熱電廠兩種形式。建國以后，我國以城市集中供熱為突出代表的采暖事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，取得了巨大的建設成就，城市熱化比例不斷增大。采暖事業(yè)的良好局面依靠較為單一的供熱方式就此打開。但一系列的負面問題隨之而來。比如據(jù)空氣質量監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示， 長期以煤炭作為主要能源對我國的大氣環(huán)境造成了嚴重的破壞，70%的SO2、60%的NOX、85%的CO2均來自于煤炭燃燒。特別是北方城市，在采暖季節(jié)空氣污染指數(shù)嚴重超標。2008年4月1日起我國開始施行《節(jié)約能源法》，使節(jié)約能源成為了一項基本國策。
1.2 建筑節(jié)能措施
隨著我國經濟水平的日益提高 , 尤為近幾年房改政策的出臺, 人們對居住環(huán)境的要求也越來越高, 住宅建設已成為當前基本建設的重點之一。設計工作者需設計出各式各樣的住宅以滿足不同層次人居住的需要。供暖和給排水設計是住宅工程中必不可少的一項設計工程，它為居民的生活提供必要地保障。所以，做好供暖和給排水的工程設計，不僅是要按照規(guī)范標準布置管道和附件，從用戶的舒適性角度考慮設計，使建筑設計更加人文化，更為重要和值得提倡的是要有節(jié)能的方法和措施融入其中。節(jié)能是未來社會生活中一個永恒的主題 ，對于每一個建筑設計工作者來說，節(jié)能問題絕不簡單，它貫穿于設計中的每一個細節(jié)。建筑供暖和給排水的絕大部分新材料、新設備、新工藝都與節(jié)能密切相關，充分利用這些新技術實現(xiàn)供暖和給排水的節(jié)能設計是我們永遠的責任。
供暖系統(tǒng)中采用分戶計量的供熱方式。分戶計量能更有效的控制和分配用戶所需熱量的問題，減少能源的不必要浪費[2]。
根據(jù)各種采暖方式室內溫度測試結果，地板輻射采暖方式是最理想的采暖方式。在建立同樣舒適條件的前提下，地板采暖房間的室內溫度比一般散熱器采暖溫度低2-3℃，節(jié)省了能源，降低了供暖系統(tǒng)的運行費用；并且低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)熱源選擇靈活。低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)供水溫度為40-60 ℃，可充分利用廢熱水和地熱水資源。
在給排水設計方面，雨水利用、生活給水系統(tǒng)和消防給水系統(tǒng)兩者分別單獨設置和合理選用變頻水泵等技術措施的使用已經在逐步的擴大，這些都為建筑節(jié)能提供更大的發(fā)展空間。
第2章 工程概況
2.1 工程概況
該設計對象是位于河北省邯鄲市某高層住宅建筑，地下一層是車庫，地上一至二層為商場，三至十七層為民用住宅，總建筑高度64.3米，占地面積1521.62平方米。主要設計內容為：采暖系統(tǒng)設計，給排水系統(tǒng)設計，消防系統(tǒng)設計。
2.2 設計參數(shù)
2.2.1 采暖室內外設計參數(shù)[1]
1) 室外設計參數(shù)：邯鄲市冬季供暖室外計算溫度為 -7℃；冬季平均室外風速：3.0 m/s；
2) 采暖期天數(shù)：日平均溫度<=+5℃天數(shù)127天。
3) 供暖室內計算溫度：客廳、餐廳、臥室：18℃；廚房：10℃；衛(wèi)生間：15℃。
4) 熱源：小區(qū)換熱站；設計供回水溫度：50／40℃。
2.2.2 采暖圍護結構熱工參數(shù)[1]
5) 外墻：200厚鋼筋混凝土外墻，70厚模塑聚苯板，k=0.55 W/m2.K。
6) 屋面：現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，110厚模塑聚苯板，k=0.40 W/m2.K。
7) 不采暖地下室頂板：筋混凝土板，85厚巖棉板，k=0.53 W/m2.K。
8) 外窗：塑鋼中空玻璃（6玻璃+12空氣+6玻璃）， k=2.45 W/m2.K。
9) 入戶門：保溫防盜防火復合門，k=2.0 W/m2.K。
10) 陽臺門：塑鋼中空玻璃（6玻璃+12空氣+6玻璃），k=2.45 W/m2.K。
2.2.3 生活給水設計參數(shù)
根據(jù)表2-1選?。?
生活用水定額： qd=250 m3/（人·d）；
小時變化系數(shù)： kh=2.8；
每戶人口：m=4人；
低區(qū)最高日用水量：Qd=24 m3/d；
高區(qū)最高日用水量：Qd=60 m3/d；
高區(qū)最大小時生活用水量：Qh=7 m3/h；
表2-1 衛(wèi)生器具的給水額定流量、當量、連接管公稱管徑和最低工作壓力[4]
序號
給 水 配 件 名 稱
額定流量
（L/s）
當 量
連接管公稱管徑(mm)
最低
工作壓力
（MPa）
1
洗滌盆、拖布盆、盥洗槽
單閥水嘴
單閥水嘴
混合水嘴
0.15～0.20
0.75～1.00
15
0.05
0.30～0.40
1.5～2.00
20
—
0.15～0.20
(0.14)
0.75～1.00
(0.70)
15
—
2
洗臉盆
單閥水嘴
混合水嘴
0.15
0.75
15
0.05
0.15 (0.10)
0.75(0.50)
15
3
洗手盆
感應水嘴
混合水嘴
0.1
0.5
15
0.05
0.15(0.10)
0.75(0.5)
15
—
4
浴盆
單閥水嘴
混合水嘴(含帶淋浴轉換器)
0.2
1
15
0.05
0.24(0.20)
1.2(1.0)
15
0.050～0.070
5
淋浴器
混合閥
0.15(0.10)
0.75(0.50)
15
0.050～0.100
6
大便器
沖洗水箱浮球閥
延時自閉式沖洗閥
0.1
0.5
15
0.02
1.2
6
25
0.100～0.150
7
小便器
手動或自動自閉式沖洗閥
自動沖洗水箱進水閥
0.1
0.5
15
0.05
0.1
0.5
15
0.02
15
家用洗衣機水嘴
0.2
1
15
0.05
表2-2 住宅最高日生活用水定額及小時變化系數(shù)[4]
住宅
類別
衛(wèi)生器具設置標準
用水定額
小時變系數(shù)
（L/人·d）
Kh
普
通
住
宅
Ⅰ
有大便器、洗滌盆
85～150
3.0～2.5
Ⅱ
有大便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機、熱水器和沐浴設備
130～300
2.8～2.3
III
有大便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機、集中熱水供應(或家用熱水機組)和沐浴設備
180～320
2.5～2.0
別墅
有大便器、洗臉盆、洗滌盆、洗衣機、灑水栓，家用熱水機組和沐浴設備
200～350
2.3～1.8
根據(jù)表2-3選擇衛(wèi)生器具給水當量：
表2-3 衛(wèi)生器具給水當量[4]
序號
給 水 配 件 名 稱
額定流量
（L/s）
當 量
連接管公稱
管徑
(mm)
最低
工作壓力
（Mpa）
1
洗滌盆
0.20
1
15
0.05
2
洗臉盆
0.15
0.75
15
0.05
3
淋浴器
0.15
0.75
15
0.060
4
大便器延時自閉式沖洗閥
1.2
6
25
0.100
2.2.4 生活排水設計參數(shù)
表2-4 衛(wèi)生器具排水的流量、當量和排水管的管徑[4]
序
號
衛(wèi)生器具名稱
排水流量
（L/s）
當量
排 水 管
管徑（mm）
1
洗滌盆
0.33
1
50
2
洗臉盆
0.25
0.75
32～50
3
淋浴器
0.15
0.45
50
4
大便器自閉式沖洗閥
1.2
3.6
100
2.2.5 消防系統(tǒng)設計參數(shù)
本建筑高度為64.3m>50m，根據(jù)表 選擇室內消防用水量20 L/s，每根豎管最小流量5L/s，每支水槍最小流量5L/s。
表2-5 消火栓給水系統(tǒng)用水量[3]
高層建筑類別
建筑高度（m）
消火栓用水量
（L/s）
每根豎管最小流量（L/s）
每支水槍最小流量（L/s）
室外
室內
普通住宅
＜50
15
10
10
5
＞50
15
20
10
5
消火栓箱的選擇：SGX25型，內設DN65消火栓，口徑19mm，水帶25m，距地1.1m，暗裝。
第3章 供暖方案的選擇與設計
考慮到我國國情狀況以及對節(jié)能減排的要求，本建筑采暖系統(tǒng)采用低溫地面輻射供暖系統(tǒng)。本建筑為高層建筑，，供暖系統(tǒng)的熱水靜壓較大，因此，根據(jù)地盤管的承壓能力，外網(wǎng)的壓力狀況等因素，確定系統(tǒng)的形式采用分層供暖系統(tǒng)，垂直方向分成兩個獨立的系統(tǒng)。低區(qū)系統(tǒng)為一到六層，六層到十七層，這兩個系統(tǒng)均采用機械循環(huán)熱水供暖。整個供暖系統(tǒng)采用雙管異程下供下回式系統(tǒng)，立管布置于豎井內，每層接集分水器供給用戶采暖。采用集中供熱，分戶計量，每單元三戶各在一管道井內設熱計量表一只。引入熱水的管道井的總干管保溫。
3.1 熱負荷計算
熱負荷計算包括圍護結構基本耗熱量、附加耗熱量以及冷風滲透耗熱、門的冷風侵入耗熱量[1]。
w （3-1）
3.1.1 圍護結構傳熱熱阻的校核
為了保證室內衛(wèi)生及舒適性要求，防止圍護結構內表面溫度過低而結露，需要對圍護結構的熱阻進行校核，應滿足最小熱阻要求。
其中，勻質多層材料組成的平壁圍護結構的熱惰性指標D值的計算[1]：
（3-2）
式中——各層材料的傳熱阻，m2℃/W；
——各層材料的蓄熱系數(shù)，W/m2℃。
查所選圍護結構為Ⅰ類墻體[1]。（200鋼筋混凝土，70厚模型聚苯板k=0.55）
為了使外墻和屋頂不結露，外墻和屋頂?shù)臒嶙璨荒苓^?。詰：似錈嶙枋欠駶M足最小熱阻的要求。
（1）該墻屬于Ⅰ類圍護結構，冬季室外計算溫度tw為-7℃
最小傳熱阻計算公式為：
（3-3）
式中——外圍護結構低限傳熱阻，m2℃/W；
——冬季室內計算溫度，℃；
——圍護結構冬季室外計算溫度，℃；
——供暖室內計算溫度與維護結構內表面溫度的允許溫差，℃，查表3-1；
——內表面換熱系數(shù)，W/m2℃；
——溫差修正系數(shù)，查表3-2；
——安全系數(shù)，可取1.0—1.2。
根據(jù)已知條件及查得數(shù)據(jù)：＝18℃，＝-7℃，＝6℃，＝8.7，=1，=1.1。代入最小熱阻計算公式
m2.℃/W （3-4）
外墻的實際傳熱阻為：Ro =2.67m2.℃/W,Ro > Ro.min ,滿足要求。
表3-1 允許溫差Δty值（°C）[1]
建筑及房間類別
外墻
屋頂
居住建筑、醫(yī)院和幼兒園等
6
4
辦公建筑、學校和門診等
6
4.5
公共建筑（上述指明者除外）和工業(yè)
企業(yè)輔助建筑物（潮濕的房間除外）
7
5.5
當不允許墻和頂棚內表面結露時
tn-tl
0.8(tn-tl)
當僅不允許頂棚內表面結露時
7
0.9(tn-tl)
室內散熱量大于23W/m3，且計算相對溫
度不大于50％的生產廠房
12
12
表3-2 溫差修正系數(shù)表[1]
圍護結構特征
a
外墻、屋頂、地面及室外相通的樓板等
1.0
悶頂與室外空氣相通的非采暖地下室上面的樓板等
0.9
非采暖地下室上面的樓板，外墻上無窗且位于室外地坪以上時
0.6
與有外門窗的非采暖房間相鄰的隔墻
0.7
與列外門窗的非采暖房間相鄰的隔墻
0.4
伸縮縫縮、沉降縫墻
0.3
防震縫墻
0.7
（2）校核頂棚最小傳熱阻
該維護結構屬于Ⅲ型，其最小熱阻為m2.℃/W。屋面的傳熱熱阻為R=3.8>Romin滿足要求。
3.1.2 基本耗熱量計算
計算公式如下：
（3-5）
式中——圍護結構的基本耗熱量，W；
K——圍護結構的傳熱系數(shù)，W/m2.K；
F——圍護結構的面積，㎡；
——冬季室內計算溫度，℃；
——供暖室外計算溫度，℃；
a——圍護結構的溫差修正系數(shù)。
計算 面積F時以建筑圖為依據(jù)。計算外墻傳熱面積時要按房屋外輪廓尺寸來計算,計算頂層房間外墻高度時要算到該層天棚的保溫層上皮。計算地面和頂棚傳熱面積時按房屋內輪廓尺寸計算。
整個房間的基本耗熱量等于它的圍護結構各部分基本耗熱量的總和：
（3-6）
3.1.3 圍護結構附加耗熱量
維護結構的基本耗熱量是在穩(wěn)定條件下得出的。實際耗熱量會受到氣象條件以及建筑物情況等各種因素影響而有所增減。由于這些因素的影響，需要對房間維護結構基本耗熱量進行修正。這些修正耗熱量稱為維護結構附加耗熱量，包括朝向修正、風力附加和高度附加耗熱量[12]。
算出基本耗熱量后再進行朝向、風力、高度修正：附加耗熱量：
（3-7）
——附加耗熱量，W；
β1——朝向附加率；
β2——風力附加率；
β3——高度附加。
（1）朝向修正率β1
對于冬季日照率小于35%的地區(qū)，東南、西南和南向的朝向修正率，宜采用0～-10%,其他方向可不修正。邯鄲地區(qū)冬季日照率為66%，因此采用南向-20%，東、西-5%，北10% 。
（2）風力修正β2
風力修正耗熱量是考慮室外風速變化而對外圍護結構的傳熱基本耗熱量的修正。因為在計算圍護結構的傳熱系數(shù)時，式中圍護結構外表面換熱系數(shù)取為23.3W/㎡·℃,它是基于室外較大風速4m/s時的標準值。當所在地區(qū)的室外風速較大時，圍護結構外表面換熱系數(shù)將增大，因而圍護結構的耗熱量也將增大。
對于建造在不避風的高地、湖邊、海岸、曠野上的建筑物或城鎮(zhèn)、廠區(qū)內特別高出的建筑物，垂直的外圍護結構的基本耗熱量附加5%～10%。
由于邯鄲冬季平均風速為3.0m/s低于標準計算風速4m/s,所以風力附加選為0%。
（3）高度修正率β3
由于室內上部空氣溫度高于室內計算溫度，圍護結構上部的實際耗熱量，大于按照室內計算溫度計算出來的耗熱量，因此需要進行高度修正。
對于民用和工廠輔助建筑，房間高度在4m以下時，不進行高度附加。房間高度大于4m時，每增高1m應附加的耗熱量為房間圍護結構總耗熱量到2%。但總的附加值不超過15%。
本建筑一二層商場房間高度超過4m，一層4.2m，二層4.6m，超出不多，為簡化計算，高度附加選為2%。注意，高度附加率應加在基本耗熱量和其他附加耗熱量的總和上。
3.1.4 冷風滲透耗熱量Q2的計算
在風力及熱壓造成的室內外壓差作用下，室外的冷空氣，就會通過關閉的門窗縫隙滲入室內，被加熱升溫后又逸出室外。加熱這部分空氣的熱量既為冷風滲透耗熱量。
計算冷風滲透耗熱量的方法有縫隙法、換氣次數(shù)法和百分數(shù)法?？p隙法計算比較準確，換氣次數(shù)法和百分數(shù)法計算簡單但不準確。本建筑采用縫隙法，其一般公式為：
（3-8）
式中V——經門窗縫隙滲入室人的總空氣量，
——供暖室外計算溫度下的空氣密度,kg/ m3;
C——冷空氣的定壓比熱,1kJ(kg. ℃)
由于本建筑為高層建筑，不能忽略熱壓的作用，所以用下面的公式：
（3-9）
式中V——經門窗縫隙滲入室人的總空氣量，
——供暖室外計算溫度下的空氣密度,kg/ m3;
——冷空氣的定壓比熱,1kJ(kg. ℃).
(1)門窗滲入空氣量
（3-10）
式中L——每米門窗滲入室內的空氣量，m3/(h.m)；
l——門窗縫隙的計算長度，m；
n——滲透空氣量的朝向修正系數(shù),
（2）壓差比
（3-11）
式中Cr——熱壓系數(shù)，0.2—0.5；
hz——中和面高度，在整個建筑高度的一半位置，m；
h ——計算高度，m；
Cf——風壓差系數(shù)；
V。——冬季平均室外風速，4.2 m/s。
（3）高度修正系數(shù)Ch
計算門窗中心線標高為h時的滲透空氣量對于基準滲透量的高度修正系數(shù)(當h＜10米時，按基準高度h=10米計算）,
（3-12）
式中b——與門窗構造有關的特性常數(shù)，塑鋼窗=0.67，
（4）考慮計算門窗所處的高度、朝向和熱壓差的存在而引入的滲透風量綜合修正系數(shù)
（3-13）
式中n——朝向修正系數(shù)，
查得長春地區(qū)各個方向的修正系數(shù)為：北1.0，東0.15，南0.15，西0.4.
計算m值和C值時，應注意下列事項：
1）如果計算得出C≤-1時，則表示在計算層處，即使處于主導風向的朝向的門窗也無冷風滲入，或已有室內空氣滲出，此時同一樓層所有朝向門窗冷風滲透量均取零值。
2）如果計算得出C＞-1時,根據(jù)式計算出m≤0時，則表示所計算的給定朝向的門窗已無冷風滲入，或已有室內空氣滲出，此時處于該朝向的門窗冷風滲透量均取零值。
3）如果計算得出m＞0時，該朝向的門窗冷風滲透耗熱量，按式計算
（3-14）
3.1.5 門的冷風侵入耗熱量Q3
在冬季，外門開啟時，由于風壓和熱壓的作用，會有大量的冷空氣侵入室內。把這部分空氣加熱到室內溫度所消耗的熱量，為冷風侵入耗熱量。
由于外門開啟時流入的冷空氣量不以確定，冷風侵入耗熱量要按經驗確定。對于短時間開啟的外門，采用外門基本耗熱量乘以附加百分數(shù)來計算。當樓的總層數(shù)為n時，一道門，取65n%，二道門為80n%，三道門60n%．本建筑有一道門，取為65n%。
3.2 建筑物采暖面積熱指標的計算
計算全面地板輻射采暖系統(tǒng)的熱負荷時，室內計算溫度的取值應比對流采暖系統(tǒng)的室內計算溫度低2℃，或取對流采暖系統(tǒng)計算總熱負荷的90%-95%，因此系統(tǒng)總熱負荷
面積熱指標按下式計算[1]：
（3-15）
式中Q——建筑物耗熱量，w；
q——采暖面積熱指標，w/m２；
A——建筑物建筑面積,m２；
故該建筑的采暖熱指標為： 。
各戶型房間的采暖熱指標見附表。
3.3 采暖盤管的選擇與計算
傳熱量[4]：
（3-16）
式中λ——導熱系數(shù)，W/m·℃；
S——形狀因子；
t1——盤管溫度，℃；
t2——地板表面溫度，℃；
其中： （3-17）
式中l(wèi)—管長， m；
H——埋深，mm；
D——管徑，mm；
ω——管間距，mm；
導熱系數(shù) ： （3-18）構造層：瓷磚地板層 δ=10mm λ=1.1 W/m·℃
水泥沙將找平層 δ=20mm λ=0.93 W/m·℃
細石混凝土層 δ=40mm λ=1.51 W/m·℃
W/m·℃ （3-19）
考慮全面輻射采暖與對流采暖系統(tǒng)的區(qū)別，以及根據(jù)房間使用性質確定的房間遮擋系數(shù)，算出最終的修正系數(shù)為1.2。根據(jù)房間的使用性質，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[5]，管間距為ω=300mm ，管徑為d=16mm 。
3.4 換熱站選擇和計算[1]
本工程為低溫地板輻射采暖，所需的供回水溫度為50℃/40℃，由于市政熱網(wǎng)提供的供回水溫度為130℃/80℃，所以需布置一換熱站，將由市政供給的熱水經換熱站后再供建筑內采暖系統(tǒng)用。根據(jù)設計原則及該換熱站的情況 ，選擇板式換熱器。
計算熱負荷：
（3-20）
式中——計算熱負荷，W；
——累計熱負荷，W；
高區(qū)：
低區(qū)：
純逆流情況對數(shù)平均溫差：
（3-21）
換熱器熱側水50℃，冷側水10℃，假定流速0.5m/s，根據(jù)《實用供熱通風空調設計手冊（第二版）》，高區(qū)熱負荷228.47kw，供熱水流量18m3/h，選擇BR12型板式換熱器，傳熱系數(shù)KBR12=3000W/(m2.k)，單片面積0.12m2；低區(qū)熱負荷190.08kw供熱水15m3/h，選擇BR05型板式換熱器，傳熱系數(shù)KBR12=3500W/(m2.k)，單片面積0.05 m2。
根據(jù)式（3-22）計算板式換熱器換熱面積：
(3-22)
式中 F——板式換熱器換熱面積，m2；
K——傳熱系數(shù)，W/(m2.k)；
——純逆流情況對數(shù)平均溫差，℃。
高區(qū)換熱器面積：；
低區(qū)換熱器面積：，
所需片數(shù)：高區(qū)；低區(qū)。
3.5 采暖水力計算
計算過程如下：
（1）在軸側圖上進行管段編號，立管編號并注明各管段的熱負荷和管長；
（2）確定最不利環(huán)路。本系統(tǒng)為異程單管系統(tǒng)，一般取最遠立管的環(huán)路作為最不利環(huán)路；
（3）計算最不利環(huán)路各管段的管徑；
（4）雖然引入口處外網(wǎng)的供回水壓差較大，但考慮到系統(tǒng)中各環(huán)路的壓力損失易于平衡，設計采用推薦的平均的比摩阻Rpj大致為60～120Pa/m來確定最不利環(huán)路各管段的管徑；
（5）根據(jù)各管段的熱負荷，求出各管段的流量，計算公式如下：
（3-22）
式中Q——管段的熱負荷，W；
tg′——系統(tǒng)的設計供水溫度，℃；
th′——系統(tǒng)的設計回水溫度，℃。
（6）根據(jù)平均比摩阻和各管段的流量查[1]，選定合適的管徑、流速和壓降；
（7）確定各管段的長度；
（8）確定局部阻力損失，局部阻力系數(shù)見表3-3；
（9）計算各管段的總壓力損失，用下式表示：
（3-23）
式中——計算管段的壓力損失，Pa；
——計算管段的沿程損失，Pa；
——計算管段的局部損失，Pa；
R——每米管長的沿程損失，Pa/m；
L——管段長度，m。
其中： （3-24）
式中 —計算管段中局部阻力系數(shù)之和。
表3-3 閥件局部阻力系數(shù)§[1]
局部阻力名稱
§
局部阻力名稱
在下列管徑mm時的§值
15
20
25
32
40
≥50
直流三通
1.0
截止閥
16.0
10.0
9.0
9.0
8.0
7.0
旁流三通
1.5
彎頭
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
合流三通
3.0
閘閥
1.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
過濾器
2.2
（10）求環(huán)路的總壓力損失；
（11）計算富裕壓力值。考慮到施工的具體情況，可能增加一些在設計計算中未計入的壓力損失。因此，要求系統(tǒng)應有10％以上的富裕度；
（12）采用同樣的方法計算次不利環(huán)路；
（13）通過調節(jié)調節(jié)系統(tǒng)上的閥門和管徑進行調節(jié)，把系統(tǒng)的不平衡率控制在15％的范圍之內。
根據(jù)計算結果，最不利環(huán)路水頭總壓力為 ，次環(huán)路總水頭損失為 ，系統(tǒng)不平衡率：
最不利環(huán)路水利計算結果見附表。
3.6 設備選型
3.6.1 循環(huán)水泵的選擇
本工程中采暖系統(tǒng)設計為閉式機械循環(huán)系統(tǒng)，所以循環(huán)水泵的選取根據(jù)式（3-25）計算所需揚程：
（3-25）
式中 ——循環(huán)水泵所需的揚程，mH2O；
——設計流量最不利環(huán)路總水頭損失，mH2O；
——設計流量通過水表時產生的水頭損失，mH2O；
——最不利配水附件所需的最低工作壓力，mH2O。
本工程設高區(qū)計流量下最不利環(huán)路總水頭損失為42.2kpa約4.2 mH2O，設計流量通過水表時產生的水頭損失1.0 mH2O，最不利配水附件所需的最低工作壓力，30kpa，約3mH2O，根據(jù)式（3-25）計算：。
揚程要有10%的富裕量，，水泵出口流量17.81 m3/h，因此，選擇循環(huán)水泵型號ISWR50-100（i）A型單級管道離心泵：流量22.3 m3/h，揚程10m，效率67%，轉速2900r/min。
本工程設低區(qū)計流量下最不利環(huán)路總水頭損失為31.1kpa約3.11 mH2O，設計流量通過水表時產生的水頭損失1.0 mH2O，最不利配水附件所需的最低工作壓力，30kpa，約3mH2O，根據(jù)式（3-25）計算：。
揚程要有10%的富裕量，，水泵出口流量14.81 m3/h，因此，選擇循環(huán)水泵型號ISWR50-100型單級管道離心泵：流量16.2 m3/h，揚程9.5m，效率62%，轉速2900r/min。
3.6.2 熱表的選擇
熱表由熱量計、供回水溫度感溫元件及積算顯示裝置組成。流量計有超聲波式及機械師兩種[6]。戶用熱表可用超聲波式流量計，也可用機械式流量計，本設計選用超聲波式流量計，設置在管井內供水管上，前設過濾器，且管徑宜小于或等于入口管徑。選型為:CRL-H戶用型超聲波熱量表。
準確度：2級
溫度范圍：4-95℃
管徑：DN32
溫度：1-100℃
流量范圍：0.0075-4.0
電池壽命：10年以上
3.7 管道的保溫
為了減少熱媒在輸送過程中的熱損失，節(jié)約燃料；保證操作人員的安全，改造勞動條件；保證熱媒的使用溫度等，需要對供熱管道及其附件采取保溫措施。
3.7.1 保溫管道的確定原則
（1）敷設在地下管溝、屋頂管溝，設備層內、悶頂及豎井內的采暖管道。
（2）設在室內的供回水干管、主立管及暗裝的采暖支管；
（3）管道敷設在容易被凍結的地方；
（4）管道通過的房間或地點，需要采暖管道采取保溫措施時；
3.7.2 保溫材料的選擇
水泥膨脹珍珠巖管殼，具有較好的保溫性能，產量大，價格比較便宜，是目前管道保溫常用的材料。巖棉、礦棉及玻璃棉管殼，保溫性能好，無毒、耐久且施工方便?！睹裼媒ㄖ?jié)能設計標準》推薦采用以上兩種材料。當采暖供熱熱媒與周圍空氣的溫度差小于60度時，安裝在室外、室內管溝中的采暖供熱管道的最小保溫厚度水泥珍珠巖管殼工稱直徑為25～70mm時最小保溫厚度為40mm[7]。
管道保溫并非越厚越好。保溫層越厚，表面積也越大，超過一定的限度時，由于表面積的增大反而使管道若損失增加，因此，管道保溫層不能超過下表的極限厚度，以達到經濟合理的目的。
表3-4 管道直徑對應保溫層厚度
公徑
≤32
40
50
70
80
100
125
150
200
250
極厚
45
55
65
80
95
110
115
120
125
130
3.8 本章小結
低溫地盤管供回水溫度：50-40度，供回水溫差：不宜大于10度；供水壓力：0.3-0.5Mpa，最高不應大于0.8 Mpa；加熱管內熱水流速：宜控制0.25-0.5m/s；地熱輻射采暖結構厚度：50-80mm（不包括找平層和地面裝飾層厚度），其中隔熱層30-50 mm，填充層25-30 mm；地熱輻射采暖層結構重量：70-120kg/m2；每環(huán)路加熱管長度宜控制在60-80米，最長不應超過120米；地面溫度控制：人員長期停留的地面溫度宜控制在24-26度，人員長短期停留的地面溫度宜控制在28-30度，無人員停留的區(qū)域地面溫度宜控制在35-40度。
第4章 生活給水方案的選擇與設計
由于高層建筑對給水的安全可靠性能要求嚴格，故高層建筑應獨立設計生活給水系統(tǒng)。高層建筑，若只采用一個給水系統(tǒng)供水，建筑低層的配水點所受的靜水壓力很大，易產生水錘，損壞管道及附件，流速過大產生水流噪音；低層壓力過大，開啟水龍頭時，水流噴濺嚴重；使用不便，根據(jù)建筑給排水設計手冊上衛(wèi)生器具的最大靜水壓力不得超過0.35MPa。因此高層建筑給水系統(tǒng)必須分區(qū)。根據(jù)邯鄲市市政給水管網(wǎng)提供常年的水壓為0.3MPa，根據(jù)給水最小所需壓力估算方法[3]：第一層0.10MPa,第二層0.12MPa，二層以上增加一層壓力需增加0.04MPa。得0.30MPa的壓力能直接供到第六層還多0.02MPa。所以1到6層為一個區(qū)，上面7到17層為一個區(qū)，總共就兩個區(qū)。1到6層用市政管網(wǎng)直接供水，7到17層由市政管網(wǎng)將水注入水池，再由水泵加壓提升供給。
4.1 系統(tǒng)的組成
本建筑的給水系統(tǒng)由引入管、水表節(jié)點、給水管(PP-R管)、給水附件、地下貯水池、水泵等設備組成。
4.2設計參數(shù)及水量
4.2.1 用水量計算
生活用水定額[4]：qd=250 m3/（人·d）,
小時變化系數(shù)：Kh=2.8,
每戶人口：m=4人，
高區(qū)最高日用水量： (4-1)
低區(qū)最高日用水量： (4-2)
高區(qū)最大小時生活用水量： (4-3)
4.2.2 設計秒流量計算
住宅建筑的生活給水管道的設計秒流量，應按下列步驟和方法計算：
2) 根據(jù)住宅配置的衛(wèi)生器具給水當量、使用人數(shù)、用水定額、使用時數(shù)及小時變化系數(shù), 可按式（3.6.4-1）計算出最大用水時衛(wèi)生器具給水當量平均出流概率[3]：
(4-4)
式中Uo——生活給水管道的最大用水時衛(wèi)生器具給水當量平均出流概率(%)；
qo——最高用水日的用水定額，按[]表3.1.9取用；
m——每戶用水人數(shù)；
Kh——小時變化系數(shù), 按本規(guī)范表3.1.9取用；
Ng——每戶設置的衛(wèi)生器具給水當量數(shù)；
T——用水時數(shù)，h。
0.2——一個衛(wèi)生器具給水當量的額定流量(L/s)。
2) 根據(jù)計算管段上的衛(wèi)生器具給水當量總數(shù)，可按式（3.6.4-2）計算該管段的衛(wèi)生器具給水當量同時出流概率[3]：
(4-5)
式中U ——計算管段的衛(wèi)生器具給水當量同時出流概率(%)；
——對應于不同uo的系數(shù), 查本規(guī)范附錄C中表C；
表4-1 給水衛(wèi)生器具給水當量同時出流計算系數(shù)
Uo
1
1.5
2.00
2.5
3.00
3.5
4
a
0.00323
0.0697
0.02
0.0
0.03
0.03263
0.03715
2) Ng——計算管段的衛(wèi)生器具給水當量總數(shù)。根據(jù)計算管段上的衛(wèi)生器具給水當量同時出流概率，可按式（3.6.4-3）計算該管段的設計秒流量：
(4-6)
式中——計算管段的設計秒流量(L/s)。
對于標準層用戶，從水井接管的設計秒流量計算如下：
最高用水日的用水定額選取250 L/人·d，每戶4口人，小時變化系數(shù)為2.8，標準層每戶給水當量為16，根據(jù)式(4-4)計算給水當量平均出流概率：
查表（4-1）的=0.0323。.
帶入式（4-5）計算管段的衛(wèi)生器具給水當量同時出流概率：
最后根據(jù)式（4-6）計算該管段的設計秒流量：
其他管段設計秒流量同上，見附表。
表4-2 給水管段衛(wèi)生器具給誰當量同時出流概率計算系數(shù)
U0/%
×0.01
U0/%
×0.01
1.0
0.323
4.0
2.816
1.5
0.697
4.5
3.263
2.0
1.097
5.0
3.715
2.5
1.512
6.0
4.629
3.0
1.939
7.0
5.555
3.5
2.374
5.0
6.489
4.3 生活給水管段管徑的確定
在求得管段的設計秒流量后，根據(jù)流量公式即可求得管徑：
(4-7a)
(4-7b)
式中——設計管段的管徑, mm；
——設計管段的流速, m/s；
——設計管段的設計秒流量, L/s。
當計算管段的流量確定后，流速的大小將直接影響管道系統(tǒng)的技術、經濟的合理性，流速過大易產生水錘，引起噪音，損壞管道或附件，并增加管道的水頭損失，使建筑內部給水系統(tǒng)的給水壓力增加，而流速過小又造成管材浪費[3，42]。
考慮到以上因素，建筑內部給水管道流速因在一個比較經濟的范圍內才好，一般可按表4-3選取，但最大不能超過2.0m/s。
表4-3 生活給水管道水流速度
公稱直徑（mm）
15～20
25～40
50～70
≥80
水流速度（m/s）
≤1.0
≤1.2
≤1.5
≤1.8
4.4 生活給水管道水頭損失的確定
給水管網(wǎng)的水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失兩部分內容。
4.4.1 沿程水頭損失
(4-8)
式中hi —— 沿程水頭損失，KPa;
L —— 管道計算長度，m;
i —— 管道單位長度的水頭損失，KPa/m。
在計算中也可直接使用水力計算表查得，根據(jù)由管段的設計秒流量qg，控制流速在經濟流速范圍內，查出管徑和單位長度的水頭損失i。
4.4.2 局部水頭損失
局部水頭損失計算公式為：
(4-9)
式中hj —— 管段局部水頭損失之和，KPa;
V —— 沿水流方向局部管件下游的流速，m/s;
g —— 重力加速度，m/s2
§—— 管段局部阻力系數(shù)；
表4-4 閥件局部阻力系數(shù)§
局部阻力名稱
§
局部阻力名稱
在下列管徑mm時的§值
15
20
25
32
40
≥50
直流三通
1.0
截止閥
16.0
10.0
9.0
9.0
8.0
7.0
旁流三通
1.5
彎頭
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
合流三通
3.0
閘閥
1.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
分流三通
3.0
方形補償器
2.0
分水器
過濾器
2.2
給水管網(wǎng)的水頭損失。水力計算詳表見附錄。
4.5 加壓設備及構筑物
1） 生活給水水泵的選擇：
給水系統(tǒng)所需的壓力按式 計算：
(4-10)
式中 ——引入管段處應該保證的最低水壓，mH2O；
——由最不利配水點與引入管起點的高程產生的靜壓差，mH2O；
——設計流量通過水表時產生的水頭損失，mH2O；
——設計流量下引入管起點至最不利配水點處總水頭損失，mH2O；
——最不利配水附件所需的最低工作壓力，mH2O。
根據(jù)生活給水管道水頭計算結果：水泵出口至最不利配水點沿程損失3.64 mH2O，局部損失5.42 mH2O，總水頭損失；
由工程條件已給出計算；
水表水頭損失；
最不利配水點為十七層A-1a戶淋浴器，其最低工作壓力。
最后由4-5-1得出，選擇泵的揚程要有10%的富裕量，因此，，流量25.7m3/h。
選用50SG20-65管道增壓泵2臺，1備1用，轉速n=2800r/min,流量Q=25m3/h,?揚程Hb=80m，電機15kw。
2) 地下貯水池
高區(qū)貯水池中生活貯水量按式（4-11）計算：
（4-11a）
式中 Vy——貯水池中生活貯水量，；
Qb—— 水泵出水量，；
Qg——水池進水流量，；
Tb——水泵運行時