供热工程课程设计.doc

课程设计说明书供暖工程专 业 建筑环境与设备工程 学生姓名 冶志成 班 级 建设121 学 号 121050512 指导教师 张苏苏 完成日期 2015年12月24日 目录1工程概况32设计依据32.1 设计参数32.1.1 室外计算参数32.1.2 室内计算参数42.2 围护结构的传热系数43供暖热负荷计算53.1 房间热负荷的计算公式53.1.1 围护结构计算公式53.1.2 冷风渗透耗热量计算公式53.1.3 冷风侵入耗热量计算公式63.1.4 户间传热负荷计算公式63.2 供暖热负荷的计算结果63.2.1 计算过程说明73.2.2 具体计算结果列表74散热器的选型及安装形式74.1 散热器的选择74.2 散热器的布置84.3 散热器的安装尺寸84.4 散热器的计算84.4.1 散热器散热面积的计算公式84.4.2 散热器片数的计算公式94.4.3 计算结果94.5 散热器与管路的布置105膨胀水箱选型及计算115.1水箱容积计算115.2膨胀水箱选用115.3膨胀水箱设计安装要点126室内管道水力计算及系统附件126.1水力计算方法及步骤136.1.1基本原理136.1.2计算方法和步骤146.2水泵选型15 6.3.供暖系统附件157参考文献168课程设计小结161工程概况本工程为石家庄市一小区顶层住宅楼，主要针对该多层住宅楼进行采暖设计，包括卧室、厨房、厕所等，层高3米。本设计采用机械循环单管水平跨越式下供下回式系统。本工程标准层平面图如下： 标准层平面图2设计依据2.1 设计参数2.1.1 室外计算参数石家庄：采暖室外计算温度为-8；冬季大气压力为101.69kPa；冬季室外平均风速为1.8m/s。2.1.2 室内计算参数表一 各房间室内计算温度卧室客厅及餐厅书房厨房卫生2 围护结构的传热系数 建筑物的平、立、剖面图,建筑结构为混凝土结构。(1) 外墙为240厚混凝土,外保温层聚胺脂40mm厚，内外均涂20mm水泥砂浆。 屋面:(2) 防水层加水豆石10mm厚(3) 水泥砂浆找平层20mm厚(4) 保温层水泥膨胀珍珠岩150mm厚(5) 隔汽层(6) 承重层120mm现浇板(7) 内粉刷15mm水泥砂浆 楼板均为100mm厚钢筋混土。门窗: 铝合金门窗,玻璃为双层中空厚5mm,白色,内挂中色窗帘。窗户为单框双玻璃窗。表二 查手册得各围护结构的传热系数围护结构外墙外窗屋面门传热系数W/(*K)0.533.261.633.263供暖热负荷计算3.1 房间热负荷的计算公式3.1.1 围护结构计算公式房间传热耗热量按下式计算式中 K-围护结构的传热系数，w/（*）； F-围护结构散热面积，； -供暖室内计算温度，； -供暖室外计算温度，； a-温差修正系数； 3.1.2 冷风渗透耗热量计算公式在工程设计中，六层或六层以下的建筑物计算冷空气的渗入量时主要考虑风压的作用，忽略热压的影响。而超过六层的多层和高层建筑物，则应综合考虑风压和热压的共同影响。按下式计算 式中 -干空气的定压质量比热容，取为1.0056KJ/(Kg)； -室外采暖计算温度下的空气密度，kg/m； V-房间的冷风渗透体积流量，m/h。采用缝隙法确定V，即式中 l-房间某朝向可开启门窗缝隙长度，m； L-每米缝隙的渗风量，m/(m*h) n-渗风量朝向修正系数。3.1.3 冷风侵入耗热量计算公式针对本设计，多层建筑外门、短时间开启，计算公式为式中 N-外门所在层以上的楼层数。3.1.4 户间传热负荷计算公式按下式计算 式中 k-户间楼板或隔墙的传热系数，w/(*)； F-户间楼板或隔墙的传热面积，； -户间传热附加率，一般取50，对于顶层和底层取70-80； -户间传热负荷的计算温差，宜取5-8。3.2 供暖热负荷的计算结果3.2.1 计算过程说明以标准层为例说明围护结构的耗热量计算过程，以厨房及餐厅为例计算。1、 围护结构传热耗热量南外窗：Q=13.261.826（1-20）=99.22W南外墙：Q=10.539（1-20）=122.05W屋面：Q=11.6316.2（1-0）=686.56WQ1=99.22+122.05+686.56=907.83W2、 冷风渗透耗热量采用缝隙发确定冷风渗透体积流量，本设计采用双层钢窗，室外平均风速为1.8m/s，查手册，L取1.1m/（m*h）。北侧朝向修正系数为1，南侧朝向修正系数为0.5.南侧门窗：V=1.10.5（1.52+1.8+1.23）=3.63m/h故，Q=0.2783.6311.3526=35.423、 冷风侵入耗热量外门基本耗热量为Q=0W3.2.2 具体计算结果列表 如表格4散热器的选型及安装形式4.1 散热器的选择设计选择散热器时，需考虑对散热器在热工、经济、卫生美观及使用寿命等方面的要求。具体要求需满足以下几个条件：1、 热工性能满足传热系数K值高，散热器散热性能好；2、 经济性能满足散热器单位散热量的成本越低越好；3、 安装使用方便，散热器结构形式便于组装，少占用房间面积和空间；4、 卫生美观，散热器外表光滑美观，不积灰、易于清洁，易与建筑装饰相协调；5、 使用寿命长，散热器不易被腐蚀和破坏。4.2 散热器的布置散热器布置在外墙窗台下，这样能迅速加热室外渗入的冷空气，阻挡沿外墙下降的冷气流，改善外窗、外墙对人体冷辐射的影响，使室温均匀。防止散热器冻裂，两道外门之间，门斗及开启频繁地外门附近不宜设置散热器；散热器一般明装或装载深度不超过130mm的强槽内。铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：粗柱形，20片；细柱形，25片；长翼型，7片。4.3 散热器的安装尺寸散热器的安装尺寸应保证底部距地面不小于60mm，通常取150mm；顶部距窗台板不小于50mm，背部与墙面净距不小于25mm。4.4 散热器的计算散热器计算的任务是确定供暖房间所需要的散热器的面积和片数。4.4.1 散热器散热面积的计算公式按下式计算 式中 -散热器散热面积，m2； -散热器的散热量，W；-散热器的传热系数，W/（m2），可查阅手册或相关产品说明；-散热器内热媒平均温度，；-供暖室内计算温度，；-散热器组装片数修正系数；-散热器连接形式修正系数；-散热器安装形式修正系数。其中，热媒平均温度为散热器进出口水温的算术平均值，单管系统各层水温由下式计算式中 -流出第i组散热器的水温，； -立管的供水温度，； -立管的总负荷，W； -沿水流方向，在第i组（包括第i组）散热器前的全部散热器的散热量，W。4.4.2 散热器片数的计算公式按下式计算 式中 每片或每1m长的散热器面积，m2/片或m2/m。计算散热器散热面积时，由于每组片数或总长度未定，可先假定=1进行计算，计算出和n的初始值，然后根据每组的片数或长度乘以修正系数，最后确定散热器面积。散热器片数修正系数的取值：6片以下，1=0.95，610片时；1=1.0；当散热器片数为1120片时，1=1.05；当散热器片数为2025片时，1=1.1。4.4.3 计算结果本设计热媒供回水温度为95/70，连接方式为同侧上进下出，则=1.0，安装方式为在散热器上部有墙台板覆盖，则。根据散热器的选用原则，确定散热器的类型为四柱813型，其主要优点为：结构简单，耐腐蚀使用寿命长，造价低，传热系数高；易于清灰；每片散热器面积小，易于组成所需散热面积。其具体参数为：表六 四柱813型散热器参数表型号散热面积/（/片）水容量（1/片）质量/(kg/片）工作压力/Mpa传热系数计算公式K/W/.四柱813型0.281.480.5水流按流向穿过各用户依此经过厨房及餐厅、客厅、卧室3、卧室1、卧室2、书房。该楼采用单管跨越式热水供暖系统，立管的进出水温度分别为95,70.经计算得下表。各房间散热器布置片数表 如表 4.5 散热器与管路的布置考虑到本工程的实际规模和施工的方便性，散热器安装形式为同侧上进下出。根据建筑的结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组。具体布置情况见下图。图 标准层平面图5膨胀水箱选型及计算5.1水箱容积计算当95-70C供暖系统V=0.034Vc当110-70C供暖系统V=0.038Vc当130-70C供暖系统V=0.043Vc式中V膨胀水箱的有效容积（即相当于检查管到溢流管之间高的容积）L；Vc系统内的水容量，L查实用空调供热手册可知M-813型散热器，Vc=8.4L所以V=0.0348.4=0.2856L5.2膨胀水箱选用开式高位膨胀水箱适用于中小型低温水供暖系统，膨胀水箱规格见实用空调供热手册，所以选用内经800mm、高度800mm的圆形膨胀水箱。5.3膨胀水箱设计安装要点膨胀水箱安装位置，应考虑防止水箱内水的冻结，若水箱安装在非供暖房间内时，应考虑保温。膨胀管在重力循环系统时接在供水总立管的顶端；在机械循环系统时接至系统定压点，一般接至水泵入口前，循环管接至系统定压点前的水平干管上，该点与定压点应保持不小于1.5m至3m的距离。膨胀管、溢水管和循环管上严禁安装阀门，而排水管和信号管上应设置阀门。 设在非供暖房间内的膨胀管，循环管理体制、信号管均应保温。一般开式膨胀水箱内的水温不应超过95C。6室内管道水力计算及系统附件 图 水力计算用管段编号图6.1水力计算方法及步骤6.1.1基本原理（1）当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其管壁间的摩擦，就要能量损失，称为沿程损失；当流体流过管道的一些附件时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要产生能量损失，称为局部损失。因此热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：P=Py+Pj=Rl+PjPa式中P计算管段的压力损失，Pa；Py计算管段的沿程损失，Pa；Pj计算管段的局部损失，Pa；R每米管段的沿程损失，Pa/m；L管段长度，m。（2）室内热水供暖系统的水流量G与热媒流速v的关系式为：v=4G/（36003.14d2）=G/（2826d2）=983.284kg/m3（供回水温度为95/70时）（3）室内热水供暖系统的设计供回水温度多用95/70，整个采暖季的平均温度如按t60考虑，当绝对粗糙度K=0.2mm时，过渡区的临界速度为1=0.026m/s，2=1.066m/s。在设计热水供暖系统时，管段中的流速通常都不会超过2值，也不可能低于1值。（4）每米管长的沿程损失，可用流体力学的达西维斯巴赫公式进行计算 R=/d2/2 式中为管段的摩擦阻力系数部分不同管径的/d值可由供热工程附录44取用。（5）局部阻力系数=1时的局部阻力损失Pd=2/2Pj=Pd6.1.2计算方法和步骤（1）在轴测图上，进行管段编号，水平管与跨越管编号并注明各管段的热负荷和管长。（2）计算各管段的管径水平管段1、3、5、7、9、11、12、14、16、18、20、22的流量为G=0.86Q/（tg-th）=0.862867/（95-70）=97.5kg/h跨越管管段流量为Gk=(1-)G，为分流系数，其值选取可查供热工程表4-8。流速不超过2值，也低于1值，从而确定各管段管径。本设计直接选取水平管和跨越管管径都为15mm，从而=0.36。经计算流速都符合要求。（3）各管段的局部阻力系数的确定（4）跨越管的局部阻力与沿程阻力的计算（5）计算水平管的总阻力。局部阻力系数计算表管段号局部阻力个数1、14闸阀直角弯头121.522.0=4.02、4、6、8、10、12、15、17、19、21、23、25直流三通221.0=2.03、16直角弯头112.0=2.05、7、11、18、20、24直角弯头222.0=4.09、22直角弯头442.0=8.013、26直角弯头闸阀3132.0=6.01.56.2水泵选型采暖热水按供回水温差25计算，热水流量约为0.769t/h安全系数1.热水流量为0.8459t/h扬程按下式计算： Pa 式中：水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa；设备阻力损失，Pa；本工程选择的热水锅炉压阻损失为20kPa，则Hp=32512Pa取1.1安全系数后，水泵扬程选35763Pa，即3.58mH2O。选用长沙中联25-11型水泵6.3.供暖系统附件(1).排气装置:集气罐在机械循环的下供下回系统中，集气罐应设在系统供水干管末端的最高处。在运行时，定期手动打开阀门将热水中分离出来并狙击在集气罐内的空气排除。根据系统选用立式，直径为100mm。(2)散热器温控阀自动控制散热器热量的设备，温控阀控温范围在1328之间，控温误差为1。（3）阀门管道阀门均按工艺要求采用闸阀、截止阀、止回阀等。截止阀和闸阀主要起开闭管路的作用，由于其调节性能不好，不适用于调节流量。（4）管道支架管道上必须配置必要的支、吊、托架，吊杆应在位移相反方向，按位移值之半倾斜安装热补偿装置，不得安装固定支架。支架安装数量及规范见施工说明。7参考文献1建筑采暖通风与空调工程设计规范GB50019-2003中国计划出版社2公共建筑节能设计规范GB50189-2005中国计划出版3贺平主编供热工程第四版 中国建筑工业出版社4陆耀庆实用供暖空调设计手册中国建筑工业出版社5杨昌智主编暖通空调设计方法与系统分析中国建筑工业出版社6邵宗义主编民用建筑暖通及给排水设计实例化学工业出版社7李岱森主编简明供暖设计手册中国建筑工业出版社8