住宅区供热工程课程设计书

1 住宅区供热工程课程设计书 顶构造及其热物性 查资料 西安室外计算温度 t 室内温度 8t 选用： 窗户 双层金属窗 K= . ) 窗户 双层金属窗 K=( . ) 门 I 双层木门 K=( . ) 门 双层木门 K=( . ) 初选用 37 砖墙内表面抹灰 20 (K= . ) 体的校核 确定维护结构的热惰性指标 ）（ 4 0 0 01 0 5 4 0 0 01 0 5 定该围护结构属于 围护结构 ,查阅相关数据手册知 对于居住建筑外墙允许温差 t=6 室外温差修正系数 2 内表面热阻 最小传热阻： 8(181t i n ）（ ，墙体满足要求m i 顶的校核 屋顶采用钢筋混凝土 350 ； 3i m/ 0 0 K ； )m/(i C ；)i 防水卷材砂浆 203i m/ ; )m/(i C )i ； 水泥珍珠岩保温块 50 。 3i m/ ； )m/(i C ；)i ； 水泥砂浆抹平层 20。 3i m/ 0 0 K ； )m/(i C ；)i ； )m/(确定围护结构的最小传热阻 围护结构的 D 值 3 ）（ 4 0 7 03 0 4 0 5 01 8 0 4 0 4 06 0 4 0 0 09 2 定该围护结构属于 围护结构 ,查阅相关数据手册知 对于居住建筑外墙允许温差 t= 室外温差修正系数 内表面热阻 最小传热阻：8(181t i n ）（，墙体满足要求m i 确定了维护结构的类型及组成、构造，在求得： 外围护结构墙体（ 37 墙）的 K= . )； 屋顶（ 钢筋混凝土 350 、水泥珍珠岩保温块 50、水泥砂浆抹平层 20 、防水卷材砂浆 20） K= . )； 二建筑热负荷计算 围护结构面积计算 考虑到建筑的形状，该建筑可以看成三个单元，每个单元有两个用户，总共六层，所以只需对第一单元进行围护结构的热负荷。首先对 房间进行编号，同时对底层进行地带的划分。底层一单元划分成为了 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9 卧室；一、五、七、九、十一厨房；二、四、六、八、十、十二客厅。对每一采暖设计室内的维护面积进行计算。对于有门和窗户的外墙，应减去门和窗户面积。在对外围护结构的面积计算中，门和窗户的面积需算出。每一层的外维护面积都应这样计算。 4 层的地带划分 底层在靠近外围护 8 米范围内的面积划分 I、 带。暖热负荷 供暖系统的的设计热负荷，是指在室外设计温度 为了达到要求的室内温度供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量 Q 。冬季供暖系统的设计热负荷，应跟军建筑物和房间的得、失热量确定。失热量主要由三部分组成。 1围护结构传热耗热量 1Q ； 2加热由门，窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量 2Q ，称为冷风渗透耗热量； 洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量 3Q ，称为冷风侵入耗热量。 在工程设计中，计算供暖系统的设计热负荷时 ，分为围护结构传热的基本耗热量 5 和附加耗热量两部分进行计算。基本耗热量是在设计条件下，通过房间各部分围护结构从室内传到室外稳定传热量的总和。附加耗热量是指围护结构发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热量。一般有风力附加，高度附加和朝向修正等耗热量。 护结构的基本耗热量 围护结构的基本耗热量是按一围稳定传热过程进行计算的，可按下式计算； )(1 式中 Q 基本耗热量 (W)； K 传热系数 (W/ )； F 传热面积 ( 室内空气计算温度 ( )； 室外供暖计算温度 ( )； 温差修正系数。 表 差修正系数 护结构的基本耗热量修正 对于本设计，朝向修正率已选定，风力附加耗热量不予考虑，高度附加耗热量根据暖通规范，民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率，当房间高度序号 围 护 结 构 特 征 1 外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等 闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（ 1 6 层建筑） 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（ 7 30 层建筑） 非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时 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 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 与有外门窗的非采 暖房间相邻的隔墙、防震缝墙 与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙 0 伸缩缝墙、沉降缝墙 6 大于 4m 时，每高出 1m 应附加 2%，但总的附加率不应大于 15%。本设计不考虑高度附加。围护结构总的耗热量可用下式表示； 11 式中 朝向修正率， %； 风力附加率， %，； 高度附加率， %， 15%； 1Q 围护结构总的耗热量。 在风力和热压造成的室内外压差的作用下，室外的冷空气通过门，窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。这部分冷空气所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。一般采用缝隙法计算冷风渗透耗热量，可用下式计算： )( 式中， l 房间某朝向上的门窗缝隙长度 (m)； L 每 m 门窗缝隙的基准缝隙长度进入室内空气量 m3/mh，根据冬季室外平 均风速查的； m 门窗缝隙的渗风量综合修正系数； 冷风渗透耗热量 2Q ，可按下式计算； ( 式中， 2Q 通过外门冷风渗透耗热量 (W)； 室外温度下空气比热容 )； 室外温度下空气密度 (kg/ V 渗透空气体积流量； 房间的换气次数 7 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内。把这 部 分冷空气加热到室内温度所消耗的热量即为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量 3Q 可用下式计算， 式中， 3Q 通过外门冷风侵入耗热量 (W)； 1 外门的基本耗热量 (W)； N 考虑冷风侵入的外门附加率， 可按表 1取。 但是其中若 门是阳台门则不需要进行 通过外门冷风侵入耗热量 的计算。所以在三、四、五层的热负荷计算中，则不需要考虑 外门冷风侵入耗 8 热量 。 （采暖热负荷见附录附表） 三、散热器及用户散热器片数 考虑散热器的五大要求： 热工性能要求； K,值越大，其散热性能就越好。 经济方面的要求；散热器传给房间的单位热量所需金属好量越少，成本越低，其经济性越好。 安装、使用和生产工艺方面的要求；散热器应具有一定的机械强度和承压能力等。 卫生和美观方面的要求。 使用寿命的要求。 选用二柱 ，宽度 132，两边为柱状 H ， H=584 ,L=80中间为波浪形的纵向肋片。 热器面积计算 321 K 散热器的散热量， W 散热器内热煤平均温度， 供暖室内计算温度， K 散热器的传热系数， W/( . ) 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 表 片数修正系数 热器片数的确定 n=F/f 每组片数 20 9 式中： f 每片或每 1m 唱的散热器散热面积 热器布置 布置散热器，应注意下列规范： 1 散热器尽量安装在外墙的阳台。 2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。 3、散热器一般明装，布置简单。 4、铸铁散热器不宜超过下列片数 铸 铁散热器的粗柱型（ 20 片；细柱型（四柱） 25 片；长翼型 7 片 通过计算求出个散热器的片数，如下图 楼层号 房间名称 所需散热器片数（片） 底层 卧室 1、 4、 6、 7、 8、 9 5 厨房一、三、五、七、九、十一 7 客厅二、四、六、八、十、十二 9 卧室 2、 3、 4 左卧室 7 卧室 2、 3、 4 中卧室 8 卧室 2、 3、 4 右卧室 5 卫生间 5 二层 卧室 1、 4、 6、 7、 8、 9 4 厨房一、三、五、七、九、十一 6 客厅二、四 、六、八、十、十二 8 卧室 2、 3、 4 左卧室 7 卧室 2、 3、 4 中卧室 7 卧室 2、 3、 4 右卧室 5 卫生间 5 三层 卧室 1、 4、 6、 7、 8、 9 4 厨房一、三、五、七、九、十一 6 客厅二、四、六、八、十、十二 8 卧室 2、 3、 4 左卧室 6 卧室 2、 3、 4 中卧室 7 卧室 2、 3、 4 右卧室 5 卫生间 4 四层 卧室 1、 4、 6、 7、 8、 9 5 厨房一、三、五、七、九、十一 6 客厅二、四、六、八 、十、十二 9 卧室 2、 3、 4 左卧室 7 卧室 2、 3、 4 中卧室 7 10 四采暖系统的选择 此采暖居民住宅六层高，每层 。整个建筑分为 3 单元，每个单元左右两用户，那么采用分户采暖供暖系统。 管制采暖系统 管水平串联系统 单管水平串联系统是一种比较常见的采暖系统。其做法是在每个住宅单元设置一个总的供回水系统（称为大系统），每层用户为一个独立的小系统。总供回水立管管井设在靠楼梯的橱卫处，每层供回水接在大系统上（每层只装一户），在小系统出入口管道上加调节关断阀门及热计量表，以便分户计量热费。此系统的优点是：竖向无穿楼层的立管，不影响墙面装修；缺点是：不能分室控制温度；每组散热器均须设冷风阀；管线过门、阳台须处理。 管水平 跨越 系统 单管水平跨越系统同单管水平串联式系统相同，采用一个大系统，可将该系统卧室 2、 3、 4 右卧室 5 卫生间 5 五层 卧室 1、 4、 6、 7、 8、 9 9 厨房一、三、五、七、九、十一 14 客厅二、四、六、八、十、十二 19 卧室 2、 3、 4 左卧室 15 卧室 2、 3、 4 中卧室 15 卧室 2、 3、 4 右卧室 11 卫生间 3 11 的供、回水立管设置在管道井内。此设计方案中须增设与散热器组数相对应数量三通调节阀，控制进入散热器的最大流量为循环流量的 30%。该方案的优点是：可实现分室控制温度；竖向无立管，不影响墙面装修；缺点是：管路中的附属设备（三通调节阀）增加；管线过门、阳台须处理；每组散热器须设冷风阀。 管制采暖系统 立管并联式系统 对于双立管并联式系统，任何一层的用户只要在散热器支管上加调节阀就可以达到调节介质流量 ，从而满足用户对热舒适性的要求，并实现节能。但这种调节方式在使用时，应该考虑到以下问题： (a)此系统在楼层数过多时易出现严重的垂直失调现象，其系统垂直高度以不超过三层为宜，实用性受到限制。 (b)穿越楼层的立管数增多。 (c)仅适用于安装热量分配表的系统。 平双管系统 采用水平双管设计方案，可以避免双立管并联式系统的垂直失调问题，而且该系统可以实现每户一个独立系统，有利于热量表的安装，能实现散热器个体调节。任何一层的用户都可以通过室内调节阀方便的调节介质流量，从而达到舒适的室温，并实现节能的目的， 又不影响其他用户采暖，但该系统须增设与散热器组数相对应数量三通调节阀。该方案的优点是：能够使不易解决的供热系统垂直失调的难题得到极大的改善；可分室控制温度，调节性能优于单管系统；墙面竖向无立管，不影响装修；缺点是：室内散热器下部的供回水管隐蔽困难；管线过门、阳台不好处理；每组散热器须安装冷风阀单管水平跨越系统 。 暖系统设计中应注意的问题 虽然分户式计量在新建住宅小区得到有力推广，但其在推行过程中必然会在采暖系统设计、建筑物设计、仪表选用、管理等方面存在一些问题。 暖系统热负荷计算及户 内散热器布置 及要求 热负荷计算是供暖系统设计的基础，以往的设计由于害怕暖气不热而盲目加大热负荷值，致使散热器安装面积过大，将不利于散热器支管上温控阀的调节，应该选择合理的热指标估算办法。室内散热器位置要布置合理，室内水平管线会增加，存在管线明装占用空间，影响室内装修、家具布置及过门、阳台难处理等问题。 新的建筑材料能否满足现代节能房间的要求，即建筑材料的传热性能是否理想。采暖建筑的耗热量主要是通过围护结构的传热耗热量构成，约占 73%77%，其次为通过门窗缝隙的空气渗透热量，约占 23%27%，在传热耗热量 中外墙占23%34%，由此可见，提高建筑物的保温性能将会达到很好的节能效果。另外，计算表明，对于一间不采暖的房间从周围房间获取传热量可维持 1214 室温，其他用户有近 1/41/5 的热量传给了该房间，其他用户将多支付这部分热费，很不合理。所以，有必要增强户间建筑结构的隔热性能 五 然实际情况本建筑 3 单元的总水平半径不超过 50 米，且建筑的近身为 。 12 所以本采暖系统可以采用 单管水平跨越 (系统 户内水平系统图见附录附图 ) 对每个立管每层用户的 管段进行水力计算确定其流量及管段直径。通过房间所需的热负荷量计算 量的计算 分户采暖户内水平管段的流量计算 , 分户采暖户内跨越管段的流量计算 ）（ , hg 力的计算 每米管长的沿程阻力损失（比摩阻）可用公式： 22 Pa/m 式中 ： 管子的摩擦阻力系数； d 管子内径； v 热媒在管道内的流速； 热媒的密度。 管段的局部损失可按下式计算： 2j P = 式中： 管段中总的局部阻力系数。 管段的沿程损失计算如下： y 管段的总阻力损失 +=+= （ 5 式中： 计算管段的阻力损失； 计算管段的沿 程损失； 13 R 每米管长的沿程损失； l 管段长度， m； 管段的局部损失， 从而确定各管段的管径 ,见附表 . 各管段的局部阻力系数的确定见下表 附室内水平跨越式系统管段局部阻力 立管 管段号 备注 立管 管段号 备注 、 立管 1 1个闸阀 4个90弯头 、 立管 1 1个闸阀 4个 90弯头 2 2个直流三通 2 2个直流三通 3 7个 90弯头(4个跨门弯头 ) 3 7个 90弯头 (4个跨门弯头 ) 4 2个直流三通 4 2个直流三通 5 5 6 2个直流三通 6 2个直流三通 7 7个 90弯头(4个跨门弯头 ) 7 7个 90弯头 (4个跨门弯头 ) 8 2个直流三通 8 2个直流三通 9 9个 90弯头(4个跨门弯头 ) 9 10 2个直流三通 10 2个直流三通 11 1个闸阀 8个90弯头 (4个跨门弯头 ) 11 7个 90弯头 (4个跨门弯头 ) 12 2个直流三通 13 1个闸阀 8个 90弯头 (4个跨门弯头 ) y 14 (分户采暖系统管路计算图见附录附图 ) （一）确定立管与水平干管的管径 (1)对系统管路的各管段进行编号 ,确定各管段的长度、流量、热负荷； (2)根据热负荷余设计参数 可以计算求出管径。根据比摩阻与立管、干管的选取原则，查水力计算表，可以确定管径、流量。根据管径查出管段局部阻力； （二）不平衡率的计算 1. 立管 8 3 重力循环自然附加压力为 ）（则 立管 2 8 3z 式中 单元一用户的资用压 力 单元一用户的重力循环自然附加压力 P 单元一用户的阻力损失 一单元一用户并联管段 3、 12 及二层用户的压力损失为 5 3 7)( 123I 、一单元二用户重力循环自然附加压力为 I ）（并联环路中，立管 I 二层用户相对于立管 、 它的资用压力位为 、 不平衡率 15 %(123 一单元一层为计算上层用户的基准，立管 4. 同理以立管 I，计算立管 管 元各层用户相对于一层用户的不平衡率计算如下表 立管、 项目 各层相对于一层用户并连节点增加的自然附加压力 与一层用户并联用户的资用压力 与一层用户并联用户的供回水立及户内管的总损失 各层相对于一层用户的不平衡率 楼层序号 2 3 4 5 12% 立管、 项目 各层相对于一层用户并连节点增加的自然附加压力 与一层用户并联用户的资用压力 与一层用户并联用户的供回水立及户内管的总损失 各层相对于一层用户的不平衡率 楼层序号 2 0 3 4 5 12% 16 远端）相对于一单元一用户的不平衡率 由图可以看出 通过一单元以用户的管段 2、一单元一层用户管段、管段 13、管段79、管段 80、 管段 81 与 通过 六单元五层用户的管段 62单元五层用户管段、管段 69段 74、 75、 76、 77、 78管段并联。 （ 1）经过一单元以用户的管段 2、一单元一层用户管段、管段 13、管段 79、管段 80、 管段 81的阻力损失为 5 8 3)( 、（ 2） 六单元五层用户的资用压力为 7 84 7 5 7 . 5 01 1 5 . 71 1 2 1 . 2 0 （ 3） 经过六单元五层用户的管段 62单元五层用户管段、管段 69段 74、 75、 76、 77、 78 的阻力损失为 （ 4） 六单元无用户相对于一单元一用户的不平衡率为% 有关说明 : 1. 计算中每层用户仅一个 ,实际设计中多为 22. 未考虑分户采暖用户入口 装置的阻力损失 ,若将其计算在内户内阻力损失更大 ,更有利于水力平衡与提高稳定性 . 3. 计算中的系统的不平衡率较小 4. 分户采暖系统的最远用户所在环路不一定就是最不利环路 ,它的位置与选取立管的阻力大小有关 . （分采暖单管跨越式系统的水力平衡计算参数见 附录附图） 六动力设备 (泵 )的选型 热水供热系统在运行或停止运行时 ,系统内热媒的压力必须满足下列要求 : 1) 在与热水网路直接连接的用户系统内，系统内热媒压力不应超过该用户 系统用热设 备及其管道构件的承压能力。无论作用在该用户系统一般最底层散热器的表压力 ,无论在网路运行或停止运行时都不得超过其上线要求。 2) 在高温水网路和用户系统内，水温超过 100的地点，热媒压力应不 17 低于该水温下的汽化压力（下限要求）。 3) 与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其用户系统回水管出口处的压力，必须高于用户系统的充水高度，以防止系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。 4) 网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出 5以免吸 入空气。 5)在热水网路的热力站或用户引入口处，供、回水管的资用压力，应满足热力站或用户所需的作用压头。 选定静水压线（水平直线）的位置 静水压线必须满足下列要求： （ 1）底层直连用户，散热设备的静水压力不能超过设备的承压能力。 （ 2）直连用户系统内不会出现汽化或倒空 该热水供热系统为六单元供热，每单元 5层，层高 上埋地 和向上突出 以 +加上 303防止压力波动）可以将静水压线高度确定为 22米 回水管的动水压曲线应满足下列条件： （ 1）保证直连用户不倒空、网路任意一点压力不低于 5 2）底层用户不超压 对于本供暖系统回水主干线的总压降，通过水力计算求得为 2700初步确定回水主干线动水压线末端高度为 23米 供水管的动水压曲线应满足下列条件： （ 1）网路供水干管以及与直连用户的供水管，任意一点都不汽化。 （ 2）网路上任一点的供 回水压差应满足用户或热力站所要求的循环压力 水力计算末端立管资用压力为 2600与回水管一样的压力损失 管动水压曲线的水位高度为 23+2+1=26米。 热源内部的压力损失 15以系统水头位置为 26+15=41 米 ,由此可以得到网路 的 循 环 水 泵 的 扬 程 为 419 而 系 统 流 量 为Q=h/所以管网静水压为 22m 当流量 Q=h/时水头 H=41 到系统的特性曲线 泵 )型号及其他设备确定 在选择泵时常在官网的流量及水头基础上考虑一定的富余量。 选择 960r/率 米重量 125 18 当供回水温度为 95、 70时，膨胀水箱的有效容积（即相当于检查管到溢流管之间的高度容积）按下式计算： 中：系统内的水容量， L。 全楼总采暖负荷乘以 数后约为 据每种设备单位供热量的水容量来确定系统中总的水容量。计算得系统内水容量为 膨胀水箱有效容积为 选择公称容积为 的标准规格即能满足要求。膨胀水箱构造见国标图。 供给每 1L) 该泵的优点 : 1、节能优势明显，相应国家节能减排政策：该泵水力性能进行了优化设计，效率高于常规离心泵 25%，长期使用一年即可收回设备投资成本。 2、该系列泵在整体上进行了大胆突破设计，水泵具有独立的轴承支 撑机构，运膨胀水箱 四柱 813 室内机械循环管路 19 行稳定可靠，解决了原 障率比较高等缺陷。 3、叶轮和泵体采用现代最优秀的水力模型，消除立式泵的