建筑环境与能源应用工程毕业设计

1 前言

1.1 选题的目的及意义

随着我国经济的发展，居民对生活水平程度越来越重视，因此不管是城区供热还是城镇供热，对供热都越来越重视。因此，研究供热系统就显得越来越重要。同时大学四年也接触到了很多关于供热，管网设计的知识，因此正可以借这次机会检验一下自己的所学，为以后的工作和学习奠定基础。

1.2 研究现状

随着国民经济和工农业生产的迅速发展及人民生活水平的不断提高，我国的供暖和集中供热事业得到了迅速的发展。就目前情况来看，在东北、西北、华北地区，大部分民用建筑和工业企业都装设了供暖设备和集中供热系统，许多城镇实现了集中供热。因此能源的消耗量在不断增加，能源紧缺的问题也日趋严重。所以我国已经把能源与环境保护集中供热列入发展国民经济的战略重点。

1.3 国内集中供热发展状况

我国集中供热发展到今天，经历了从无到有、从小到大、从弱到强、艰苦奋斗、竞争发展的历程。我国传统的集中供热主要采取热电联产、区域联合供热和小区锅炉房供暖等几种方式。从20世纪40年代至今, 近60年的历史大致分为4个阶段：单纯利用阶段—单纯管理阶段—基础建设阶段—综合发展阶段。20世纪80年代以前，从北方采暖地区大城市来看，以分散锅炉房供暖比重最大。据对29个大中城市集中供热方式的统计显示, 分散锅炉房供热占我国总供暖面积的84%，其中90%以上的锅炉房的容量一般只维持在7MW以下的水平。20世纪80年代以后，进入到综合发展阶段。热电联产、热交换站以及相配套的尖峰锅炉房等集中供热系统在许多城市相继建成。建设部综合财务司2004年6月发布的“2003年城市建设统计公报”显示，2003年集中供热取得新成绩，据统计集中供热面积18.9 亿m2，比2002年增长21.2%。许多城市的大型热源已不止一个，如北京、沈阳等集中供热系统较发达的城市，已经实现初级多热源并网运行[i]。

1.4 国外集中供热发展状况

国外的集中供热发展大致分为4个阶段：单纯管理阶段—基础建设阶段—综合发展阶段

—自动化控制阶段。在综合发展阶段开始投入实时监测系统的建设，人工调整配合，最后发展到远程控制、无人值守热力站，实现自动化控制。美国、日本、俄罗斯(包括前苏联)、丹麦、瑞典、德国等国是集中供热发展很快的国家，从设备、技术、管理等诸方面都居世界领先的水平，其中日本、丹麦、挪威将天然气、油、垃圾、生物能、热泵等作为集中供热的主要热源，社会效益、节能效益、经济效益明显。美国是世界第一个冷热联供系统在Harford City 建成并投入运行的国家。20世纪70年代纽约世界贸易中心采用新技术向建筑物群集中供冷供热，成为当时世界上规模最大的供冷供热工程。目前美国有众多的学者从事有关区域供冷供热方面的研究，并在多项技术上保持优势。近年来，日本集中供热(冷)系统发展速度也较快，特别是以东京为中心的关东地区尤为明显，已占日本全国的60% 。日本集中供热(冷) 系统比较注重节能和环保，如采用热电供给系统、蓄热槽及利用城市废热作为能源等，以提高能源的利用效率。考虑到保证能源的稳定供应和应对地球温暖化等环境问题等，日本今后期望朝扩大应用、开发新能源等方向发展。俄罗斯(包括前苏联)作为世界大国，由于受地理环境的影响,发展供热系统较早，也比较完善。其集中供热事业无论是从热负荷量、热网的规模、热电厂的层次和效益，还是从供热综合技术各方面来衡量，在国际上都占有极其重要的地位，是世界上集中供热最发达的国家之一，其中莫斯科有世界上最大的热网、最大直径的供热管道、最大功率的热电厂。德国集中供热总热量为1961万GJ，也是集中供热发展较好的国家。

1.5 研究的内容及预期目标

本次毕业设计的研究的内容为厂区供暖系统，主要目的是通过热负荷的计算方案的选择计算出所需的散热片数量。通过对供热管路的设计使冬天室内温度保持20℃。

2 供暖系统

2.1 供暖系统简介

众所周如，供暖就是用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。所有供暖系统都有热媒制备（热源）、热媒的输送和热媒利用（散热设备）三个主要部分构成。根据三个主要组成部分的相互位置关系来分，供暖系统可分为局部供暖系统和集中式供暖系统。热媒制备、热媒输送和热媒利用三个主要部分在构造上都在一起的供暖系统，称为局部供暖系统，如烟气供暖，电热供暖和燃气供暖等。热源和散热设备分别设置，用热媒管道连接，由热源向各个房间或各个建筑物供给热量的供暖系统，称为集中供暖系统[ii]。

图2-1是集中式热水供暖系统的示意图。热水锅炉1与散热器2分别设置，通过热水

1-热水锅炉；2-散热器；3-热水管道；4-循环水泵；5-膨胀水箱

图2-1 集中式热水供暖系统的示意图

管道(供水管和回水管)3相连接。循环水泵4使热水在锅炉内加热，在散热器冷却后返回锅炉重新加热。图2-1中的膨胀水箱5用于容纳供暖系统升温时的膨胀水量，并使系统保持一定的压力。图中的热水锅炉，可以向单幢建筑物供暖，也可以向多幢建筑物供暖。

集中供暖系统主要由热源、传输管网、散热设备等部分组成。因此，在解决供暖系统存在的问题时应全面考虑，任何单方的努力都将限制供暖行业的发展，只有供暖行业的管理部门、企业、设计单位、施工单位、运行管理单位联合起来，我国的供暖事业才能不断地向前发展，才能满足国家对热改的要求。

我国现有的城市集中供热系统，由于技术和装备水平低，加之管理体制的影响，存在

很多问题，集中表现在下列方面：供热质量差，冷热不均、运行方式不合理，能源浪费、规划设计水平低，制约节能工作的落实、墙体保温措施不好，造成能源流失。通过合理的设计可以减少这些问题。

2.2 心得体会

毕业设计是大学阶段最后但同时也是最为重要的一项教学内容，是对四年中所学知识的总结与综合运用，也是对本专业基础理论课和专业课内容的深化与实践。毕业设计还要求必须深刻理解并灵活运用国家的有关政策、标准、规范，结合设计题目这一具体实际，提出、分析并解决问题，系统的掌握设计步骤、方法等，为今后走上工作岗位，从事有关的设计、施工等具体实践工作或者在学校继续深造奠定良好的基础。特别是设计题目中所涉及到的高层建筑采暖设计、热网间接连接等具体问题，是以往的课程设计所未接触过的，更应引起高度重视。

3 原始资料

3.1 设计内容及平面图

所设计的住宅区地下楼高两层，地上楼高二十九层，楼高88.800m。该住宅区包括地下一层（362.8m2），首层建筑面积（948.57m2），二层建筑面积（1066.88m2），标准层建筑面积（371.72m2），出屋面楼梯间及电梯机房（53.12m2），总建筑面积(12467.81 m2)。住宅区平面图见附录1。

3.2 工程概况

本设计为某住宅区供暖系统设计，该住宅区包括地下两层，地上一到二十九层，为保证住宅区的温度达到满足人们生活所需要的温度，给居民提供一个舒适的环境，且保证节省资源，应设计合理的供暖系统。

3.3 设计参数

1．供暖室外计算温度w t=–12℃；