供热工程课程设计采暖课程设计(共20页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上目录一、采暖设计热负荷的计算 1、 气象资料2、 建筑物的概述3、 计算采暖设计热负荷 二、布置管道和散热器设备、计算散热器 1、布置管道 2、布置散热器 3、散热器的选择 4、散热器的计算 三、管道的水力计算四、设计总结五、参考文献 专心-专注-专业一、采暖设计热负荷的计算1.气象资料根据文献1查得北京市的气象资料，采暖室外计算温度t0为-9，冬季室外平均风速v0为2.8m/s,日照率为67，冬季的主要风向为北西北。根据所给的建筑设计说明，此办公楼进行节能设计建筑物的体形系数为0.28，建筑物窗墙面积比为0.32。2.建筑物概述本工程是北京市某多层办公楼的室内采暖系统设计，此办公楼共5层。建筑物围护结构：（1）北墙：内抹灰一砖半墙（370mm），使用空心砖，总热阻值R0=0.811m2·/W,热惰性指标D=5.054。（2）南、东、西墙：内抹灰一砖墙（240mm），使用空心砖，总热阻值R0=0.587m2·/W,热惰性指标D=3.364。（3）外窗：铝合金推拉窗，使用中空玻璃；（4）门：铝合金门；（5）屋顶：250mm混凝土屋顶，导热系数=1.74W/m·K；（6）地面为不保温地面，K值按地带决定。建筑物共五层，一层层高4.2m，二、三、四、五层层高均为3.3m.3. 计算采暖设计热负荷1）围护结构基本耗热量的计算A. 房间编号如图在各层建筑物的平面图上对各楼层的房间进行编号。B.室内供暖计算温度查文献4得，办公室的室内供暖计算温度为18，盥洗室、厕所的室内供暖计算温度为14，楼梯间、走廊室内供暖计算温度为14。C.围护结构的传热系数Ka.根据文献4北京地区为寒冷地区，查文献4表4.2.2-3：表1 寒冷地区围护结构的传热系数和遮阳系数的限值围护结构部位体形系数0.3传热系数K屋面0.55外墙（包括非透明幕墙）0.60非采暖空调房间与采暖空调房间的隔墙或楼板1.5单一朝向外窗（包括透明幕墙）0.3<窗墙面积比0.42.7根据文献3查得混凝土的导热系数=1.74W/m·K，=6.960.55W/m2·K；根据文献3查得370mm的空心砖R0=0.811m2·/W,=1.230.6W/m2·K；根据文献3查得240mm的空心砖R0=0.587m2·/W,=1.700.6W/m2·K,此建筑物的墙体、屋面均不满足上述要求，需对屋面墙体进行保温处理,使用聚苯乙烯泡沫塑料，该保温材料的热工参数为导热系数=0.042W/m·K，蓄热系数S=0.36，比热容c=1.38kJ/kg·。对于办公楼的北墙：北墙的材料为370mm的空心砖，在墙的外侧贴厚度为60mm的保温层，总的传热系数为=0.500.60W/m2·K满足节能要求。南、东、西墙的材料为240mm的空心砖，在墙的外侧贴厚度为100mm保温层，总的传热系数=0.450.60W/m2·K,满足节能要求。屋面为厚度为250mm的混凝土屋顶，在屋顶的上侧贴厚度为100mm保温层，总的传热系数=0.400.55W/m2·K,满足节能要求。地面为直接铺设在土壤上的非保温地面，通过地面的耗热量可以用房间整个地面的KA来简化计算。利用划分地带法。综上：以下数据均为墙体贴上保温层后的传热系数。北墙k=0.50W/m2·K，南、东、西墙k=0.45W/m2·K，屋面k=0.40W/m2·Kb.计算天棚的传热系数并校核其热阻是否满足最小热阻的要求。实际传热热阻校核公式： （1-1）式中： R0mim最小总热阻，m2K/W;tR冬季室内计算温度，；tOW冬季室外计算温度，；温差修正系数； Rn围护结构内表面换热热阻，m2K/W，=8.7W/m2·K t室内空气温度与围护结构内表面的允许温差,墙体通常选取6.0，屋顶选取4.5。确定墙体类型，根据墙体类型选择冬季室外计算温度：北墙为内抹灰一砖半墙，总热阻值R0=0.811m2·/W,热惰性指标D=5.05。南、东、西墙为内抹灰一砖墙（240mm），使用空心砖，总热阻值R0=0.587m2·/W,热惰性指标D=3.36。所使用的保温层材料为聚苯乙烯泡沫塑料，该保温材料的热工参数为导热系数=0.042W/m·K，蓄热系数S=0.36，比热容c=1.38kJ/kg·。校核天棚的最小热阻是否满足要求：R0min=0.67m2·/W，屋面的热阻值大于最小热阻满足要求。校核墙体的最小热阻是否满足要求：R0min=0.517m2·/W，墙体的热阻值均大于最小热阻满足要求。D.传热面积的确定根据所给的建筑平面图确定各采暖房间的传热面积。E.基本耗热量的计算1)围护结构的基本耗热量 W (1-2) 式中 K围护结构的传热系数，W/·K； F围护结构的计算面积，； tn冬季室内空气的计算温度，； tw冬季室外空气的计算温度，； 围护结构的温差修正系数。2） 附加耗热量的计算A. 朝向修正率朝向修正率4：北、东北、西北 010东、西 -5东南、西南 -10-15南 -15-30B. 风力修正率风力修正耗热量是考虑室外风速变化而对外围护结构传热基本耗热量的修正。我国大冬季各地平均风速不大，一般为2-3m/s，为简化计算可不考虑修正1。C. 高度修正率根据文献1对于民用和工厂的辅助建筑，房间高度在4m以下时，不进行高度附加。房间高度大于4m时，每增加1m，应附加的耗热量为房间围护结构总耗热量（包括围护结构基本耗热量和其他修正耗热量）的2。但总的附加值不超过15.楼梯间不考虑高度修正。3） 冷风渗透耗热量的计算工程中常用近似计算法，常用的有缝隙法、换气次数法和百分数法。这里使用缝隙法计算冷风渗透耗热量Q2，计算公式如下： W (1-3) 式中 w-冬季供暖室外计算温度下的空气密度，kg/ m3； cp-冷空气的定压比热，C=1kJ/kg·,(1kJ/kg·=0.278W) tn、tw -室内、外供暖计算温度，。经门窗缝隙进入室内的空气量： m3/h (1-4)式中 l-门窗缝隙的长度，m； L-门窗缝隙单位长度每小时渗入的空气量， m3/h·m；由表2查取； N-冷风渗透朝向修正系数，由表3查取。表2 门窗缝隙渗入的空气量L（m3/h·m）门窗类型冬季室外平均风速（m/s）123456推拉铝窗0.20.51.01.62.32.9表3 渗透空气量的朝向修正系数n值地区名称 朝向北东北东东南南西南西西北北京1.000.510.150.090.170.170.411.004） 冷风侵入耗热量的计算冷风侵入量可按下述经验确定1：对于短时间开启的外门（不包括阳台门、太平门和设置空气幕的门），采用外门基本耗热量乘以以下百分数来计算。当楼层的总层数为n时，一道门 65n二道门（有门斗） 80n三道门（有两个门斗） 60n公共建筑的主要出入口 500当房间没有外门时，该房间的冷风侵入耗热量为零。下面以房间101为例计算房间的耗热量，如下表：表4 101房间耗热量计算表房间编号房间名称围护结构传热系数K室内计算温度tn供暖室外设计温度tw室内外计算温差tn-tw温差修正系数a基本耗热量Q11耗热量修正围护结构的耗热量Q1冷风渗透耗热量Q2冷风侵入耗热量Q3房间总耗热量Q名称及方向面积计算面积m2W/m2·W朝向Xch风向Xf修正后热量Q高度WWWW1+Xch+XfW101办公室北外墙33.6×4.2141.10.518-92711905 0011905 01905 001905 北外窗4×3.6×1.8+4×1.8×1.838.9212101 0012101 02101 874.802975 南外墙37.8×4.2158.80.4511929 -2000.81544 01544 001544 南外窗3.6×1.8×4+2.4×1.8×234.62.0511915 -2000.81532 01532 102.0601634 南外门3.6×2.592.051498 -2000.8399 0399 71.4424902960 东外墙9.05×4.2380.451462 -500.95439 0439 00439 东外窗1.5×1.8×12.72.051149 -500.95142 0142 10.20152 地面137.6×2+8.85×2+33.4×2159.70.46512005 0012005 02005 002005 地面233.6×2+6.85×2+33.6×2148.10.2331932 001932 0932 00932 地面333.6×2+5.6×2+31.5×2141.10.1161442 001442 0442 00442 地面43.6×31.6113.80.0581178 001178 0178 00178 其他各房间的耗热量见附录表1。5） 建筑采暖热指标的计算体积热指标用上式计算： （1-5）式中 Q-建筑物耗热量，W； qv-采暖体积热指标，W/(m3.)； V-建筑物外围体积，m； tn-供暖室内计算温度； tw-供暖室外计算温度；此办公楼的体积为.23m3总热负荷为68800W所以体积热指标为0.54W/m3面积热指标按下式计算： （1-6）式中 Q-建筑物耗热量，W； qf-采暖面积热指标，W/m2； A-建筑物建筑面积，m；此办公楼的建筑面积为3425.1m2总热负荷为68800W所以面积热指标为22W/m2二、布置管道和散热设备、计算散热器1、布置管道根据文献4中规定布置管道： 采暖管道当利用管段的自然补偿不能满足要求时，应该设置补偿器。 采暖管道的敷设应有一定的坡度，对于热水管坡度宜采用0.003，不得小于0.002，立管与散热器连接的支管，坡度不得小于0.01。此办公楼选用单管机械循环下供上回式热水采暖系统，见系统图。2、布置散热器根据文献4有如下几点要求： 散热器宜安装在外墙的窗台下，当安装或布置管道有困难时，也可靠内墙安装； 楼梯间的散热器，宜分配在底层或按一定比例分配在下部各层； 散热器宜明装。 铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值： 细柱型 25片 有冻结危险的楼梯间或其他有冻结危险的场所，应由单独的立、支管供暖。散热器前不得设置调节阀。根据以上几点要求合理布置散热器，见平面图。3、散热器的选择盥洗室、卫生间、走廊使用四柱460型散热器选择四柱760型铸铁散热器，散热面积为0.235m2/片，传热系数计算公式W/(m2·)。4、散热器的计算散热器散热面积按下式计算 （2-1）式中 Q散热器的散热量， W； tpj散热器内热媒平均温度，；tn供暖室内平均温度，； K散热器的传热系数，W/m2； 1散热器组装片数修正系数；2散热器连接形式修正系数；3散热器安装形式修正系数。A.确定热媒平均温度tpj在热水单管供暖系统中，热水是依次进入散热器的，供水温度逐渐降低。所以每组散热器的进、出水温度，必须逐一进行计算。后一组散热器的进水温度，即为前一组散热器的出水温度1。对于顺流式单管系统散热器进出口水温，可利用下式进行计算6： （2-2）式中 tj-流出第j层散热器的水温，；表5 各立管进出水温度tg/t1/t2/t3/t4/th/19582.57070707029587.282.678.176.27039589.285.281.276.37049587.883.979.975.2705958884.180.377706958884.180.3777079587.483.27975.57089588.284.380.576.57099586.78073.372.570109588.284.480.676.570119588.284.480.676.570129588.284.480.676.570139588.284.480.676.570B.本设计中，为简化计算，散热器的热负荷不扣除管道散热量。C.散热器的传热系数散热器的传热系数根据散热器的参数中k值的公式进行计算。D.几个修正参数的选用表6 散热器组装片数修正系数 1每组片数<66101120>20 10.951.001.051.10表7 散热器连接形式修正系数2 散 热器类型连接形式同侧上进下出异侧上进下出异侧下进下出异侧下进上出同侧下进上出四柱813型1.01.0041.2391.4221.426文献中没有四柱460型和四柱760型的散热器的连接形式修正系数，参照四柱813型选择。表8 散热器安装形式修正系数3安装形式3明装，但散热器上部有窗台板覆盖，散热器距窗台板高度为150mm1.2以立管4为例，下表为立管4上各层散热器片数计算：所在立管号房间号负担的热负荷进水水温出水水温热平均温度供暖室内计算温度传热温差传热系数散热器面积计算片数修正系数修正后取整片数组装片数连接方式安装形式片数QtjtctmttKAN=A/a123nnwW/()4101 843 95.0 87.8 91.4 18.0 73.4 9.00 1.276 5.4 0.95 1.411 1.02 7.4 7 843 95.0 87.8 91.4 18.0 73.4 9.00 1.276 5.4 0.95 1.411 1.02 7.4 7 201 470 87.8 83.9 85.9 18.0 67.9 8.80 0.788 3.4 0.95 1.411 1.02 4.6 5 470 87.8 83.9 85.9 18.0 67.9 8.80 0.788 3.4 0.95 1.411 1.02 4.6 5 301 470 83.9 79.9 81.9 18.0 63.9 8.64 0.851 3.6 0.95 1.411 1.02 5.0 5 470 83.9 79.9 81.9 18.0 63.9 8.64 0.851 3.6 0.95 1.411 1.02 5.0 5 409 503 79.9 75.2 77.6 18.0 59.6 8.46 0.998 4.2 0.95 1.411 1.02 5.8 6 408 284 79.9 75.2 77.6 18.0 59.6 8.46 0.564 2.4 0.95 1.411 1.02 3.3 3 509 647 75.2 70.0 72.6 18.0 54.6 8.24 1.437 6.1 0.95 1.411 1.02 8.4 9 508 582 75.2 70.0 72.6 18.0 54.6 8.24 1.293 5.5 0.95 1.411 1.02 7.5 8 表9 立管4上散热器片数的计算各房间的散热器片数间见附录表2三、管道的水力计算根据文献4规范中的规定：a. 热水采暖系统的各并联环路之间（不包括共同段）的计算压力损失相对差额，不应大于15；b. 采暖系统供水干管的末端和回水干管始端的管径不应小于20mm；c. 采暖系统计算压力损失的附加值宜采用10。水力计算步骤如下：（1） 在轴测图上，进行管段编号，立管编号，并注明各管段的热负荷及管长。（2） 此采暖系统为单管同程式热水采暖系统，在环I中取最远管立管2为主计算环路，（3） 计算主计算环路a. 根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下： kg/h式中 Q-管段的热负荷，W； -系统的设计供水温度，； -系统的设计回水温度，。b. 根据G、Rpj，查文献8附录表4-1选择最接近Rpj的管径。将查出的d、R、v和G值列入水力计算表中。c.确定长度压力损失。将每一管段R与l相乘，列入水力计算表中。d.确定局部阻力损失Z 确定局部阻力系数 根据系统图中管路的实际情况。列出各管段局部阻力管件名称，将其阻力系数记于表中，最后将各管段总局部阻力系数列入表格中。对于三通、四通管件的局部阻力系数。应列在流量较小的管段上。表9 局部阻力系数统计表管段号管道规格局部阻力名称个数管段上的 1DN3290度弯头11.51.52DN25直流三通1113DN25直流三通1114DN2590度弯头21.523截止阀2105DN20截止阀21095旁流三通61.5合流三通63乙字弯161.5散热器8290度弯头426DN32直流三通1117DN3290度弯头11.51.5直流三通1118DN32合流三通1339DN32合流三通13310DN4090度弯头11111DN48截止阀2102012DN49散热器102135乙字弯201.5截止阀410旁流三通101.5合流三通10313DN25截止阀225.5旁流三通11.514DN20分流三通103170合流三通103截止阀210乙字弯201.5散热器102截止阀41015DN2090度弯头101.535截止阀21016DN20散热器5220乙字弯10117DN3290度弯头11.51.518DN32直流三通11119DN32直流三通11120DN32直流三通112.590度弯头11.521DN32直流三通11122DN3290度弯头11.51.523DN32合流三通13324DN3290度弯头11.51.525DN32直流三通11126DN25直流三通112390度弯头21.5截止阀21027DN25直流三通11290度弯头11.528DN32直流三通11129DN3290度弯头11.52.5直流三通1130DN3290度弯头11.51.531DN32直流三通11132DN25直流三通11133DN25直流三通11290度弯头11.534DN32直流三通11135DN3290度弯头11.52.5直流三通1136DN2090度弯头6231.5乙字弯61.5散热器32旁流三通11.5合流三通13 根据管段流速，得动压值，根据，将求出的列入表格中。e.求各管段的压力损失(4) 计算次计算环路选择通过立管5的环路为次计算环路，计算方法与主计算环路相同。（5） 求并联环路立管2和立管5的压力损失不平衡率，使其不平衡率在5以内。（6） 根据水力计算结果，得出系统的总压力损失及各立管的供回水节点间的资用压力值。（7） 确定其他立管的管径。根据立管的资用压力和立管各管段的流量，选用合适的立管管径。（8） 求各立管的不平衡率。根据立管的资用压力和立管的计算压力损失，求各立管的不平衡率，不平衡率应在10以内。通过立管2的环路管段号设计热负荷流量管长管径流速比摩阻比摩阻力损失局部阻力系数之和局部阻力损失总阻力损失备注QMLDNvRRLZHWKg/hmmmm/sPa/mPaPaPa123 45 6.00 78.0 9.0 10.0 11.0 116950581 3.532 0.20 13.748.0 1.5 30.2 78.2 210600363 8.425 0.21 23.9200.8 1.0 21.2 221.9 35010172 6.520 0.15 19.7 128.1 1.0 11.5 139.6 4244084 620 0.07 5.33 32.0 25.0 68.5 100.4 542 1220 0.04 1.2815.4 71.0 49.0 64.4 816947581 0.332 0.20 13.74.1 3.0 60.5 64.6 9320721100 2032 0.38 45.8916.6 3.0 216.6 1133.2 10663822276 18.2540 0.50 91.91677.2 1.0 126.7 1803.9 （Py+Pj）1-10=3448Pa通过立管5的环路116355218 1.15 32 0.08 2.30 2.6 20.0 56.7 59.3 12109 15.00 25 0.06 2.24 33.6 135.0 257.1 290.7 611937409 8.432 0.14 6.8557.5 1.0 10.0 67.5 714510497 632 0.17 10.362.1 1.5 22.2 84.3 管段2-5与管段11、12、6、7并联 （Py+Pj）2-5=524Pa P11、12、6、7=502Pa （Py+Pj）1、11、12、6-10=3581Pa不平衡率=4.2系统总压力损失为3606Pa，剩余作用压力在引入口处用阀门调节。立管四：资用压力=305135582191 1.1525 0.11 7.89.0 5.5 32.3 14.5 1496 1520 0.08 7.29109.4 170.0 613.1 279.4 （Py+Pj）13、14=295Pa不平衡率=3立管三资用压力=233Pa15257388 620 0.08 636.0 35.0 112.0 148.0 1644 1520 0.04 1.319.5 20.0 16.0 35.5 （Py+Pj）15、16=184Pa不平衡率=21>10，超过允许值，剩余压头用立管阀门消除。其他计算的环路的管径见附录表3。 四、设计总结五、 参考文献1李岱森 简明供热设计手册.中国建筑工业出版社，19982公共建筑节能设计标准3陆耀庆 实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社，19934采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-20035贺平 孙刚 供热工程（第四版).中国建筑工业出版社，20096陆亚俊 暖通空调（第二版）.中国建筑工业出版社，20077付祥钊 流体输配管网（第三版）. 中国建筑工业出版社，20108贺平 孙刚 供热工程（第三版）.中国建筑工业出版社，1993附表一 房间的耗热量房间号101102103104LT1LT2201202203耗热量/W15166597338422392839138462413195房间号204301302303304401402403404耗热量/W24784624131952471019101910191019房间号405406407408409四层走廊501502503耗热量/W99556816255681003371161516151615房间号504505506507508509五楼走廊耗热量/W1615159111642221116412931214附表二 散热片数表房间号101102103104LT1LT2201202203散热器组数18111321811散热器片数7556共43共553房间号204301302303304401402403404散热器组数1181112222散热器片数456346666房间号405406407408409四层走廊501502503散热器组数222222222散热器片数6310364777房间号504505506507508509五楼走廊散热器组数2222222散热器片数711815898附表三 管道管径表管段号123456789公称直径/mm322520202032323232管段号101112131415161718公称直径/mm403225252020203232管段号192021222324252627公称直径/mm323232323232322525管段号282930313233343536公称直径/mm323232322525323220