供热课程设计说明书.docVIP

湖南工业大学本科生供热工程课程设计 1 目 录 目目 录录.1 第第 1 1 章章 概述概述.1 1.1 设计目的1 1.2 工程概述1 1.3 设计任务1 第第 2 2 章章 设计依据设计依据2 2.1 设计参数2 2.1.1 室内外设计参数.2 2.1.2 采暖设备要求和特殊要求.2 2.2 围护结构传热阻的校核3 2.3 围护结构的传热系数4 2.4 方案比较5 第第 3 3 章章 供暖热负荷计算供暖热负荷计算.6 3.1 负荷计算过程6 3.1.1 围护结构的耗热量.6 3.1.2 冷风渗透耗热量.7 3.1.3 冷风侵入耗热量.7 3.2 热负荷的计算7 3.2.1 围护结构参数7 3.2.2 围护结构耗热量.8 3.2.3 冷风渗透耗热量.8 3.2.4 冷风侵入耗热量.9 3.2.5 办公室 103 供暖系统设计热负荷.9 3.3 房间供暖热负荷计算详表（见附录）9 整理附录中的数据可得：.9 第四章第四章 热水供暖系统设计方案比较与确定热水供暖系统设计方案比较与确定10 4.1 循环动力10 4.2 供、回水方式10 5.3 管道敷设方式10 5.4 管道连接及热媒流经路程11 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 2 5.5 工程方案确定11 第第 5 5 章章 散热器的选型及安装形式散热器的选型及安装形式.12 5.1 散热器的选择12 5.2 散热器的布置及规定13 5.3 散热器的计算13 5.3.1 散热器散热面积计算13 5.3.2 散热器片数计算13 第第 6 6 章章 热水供暖系统水力计算热水供暖系统水力计算16 6.1 管道布置16 6.2 确定系统原理图16 6.3 水力计算基本思路16 6.4 系统水力计算17 6.4.1 选择最不利环路.17 6.4.2 最不利环路的作用压力.17 6.4.3 确定最不利环路各管段的管径.17 6.6.4 确定沿程压力损失.18 6.4.5 确定局部阻力损失18 6.4.6 求各管段的压力损失18 6.4.7 求环路总压力损失.18 6.4.8 计算富裕压力18 设计总结设计总结24 参考文献参考文献25 附录附录 1 1 水力计算草图水力计算草图.26 致致 谢谢.27 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 1 第 1 章 概述 1.1 设计目的 本课程的目的是培养学生运用所学的供热工程、流体输配管网课程的理论和技术 知识解决实际问题，进一步提高运算、制图和使用资料的能力。通过设计，了解室内 采暖系统的设计内容、程序和基本原则，巩固所学理论知识，培养利用这些知识解决 实际问题的能力，逐步树立正确的设计观点。 采暖课程设计是建筑环境与设备专业培养学生解决实际问题能力的一个重要的教 学实践环节，在建筑环境与设备专业的教学计划中占有重要的地位和作用。 1.2 工程概述 本工程为沈阳市某办公楼，工程结构类型为四层砖混结构，占地面积为 683.8m2，建筑总高度为 18.200m，一层高为 4.2m，二、三、四层高为 3.6m。 热源为城市热网，供水温度为 tg=95，回水温度为 th=70。系统与室外管网连 接，其引入口处供回水压差为P=20000Pa，供回水管管径为 DN50（引入口位置见图 纸） 。 1.3 设计任务 本设计为整栋建筑冬季热水供暖工程。设计主要内容为： （一）设计准备（收集和熟悉有关规范、标准并确定室内外设计参数） （二）采暖设计热负荷及热指标的计算 （三）散热设备选择计算 （四）布置管道和附属设备选择，绘制设计草图 （五）管道水力计算 （六）平面布置图、系统原理图等绘制 （七）设备材料表、设计及施工说明的编制 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 2 第 2 章 设计依据 2.1 设计参数 2.1.1 室内外设计参数 1、室外气象参数 查供热工程附录表 A-2：供暖室外计算(干球)温度为 tw= -19，极端最低 温度为 tn.min= -30.6；冬季大气压力 102.08kPa，冬季室外平均风速为 3.1 m/s， 冬季主要风向为北风，冬季日照率为 58%。 2、室内设计温度 本设计展览厅、办公室、门厅、多功能厅及楼梯间都需要供暖，本设计卫生间不 做采暖。 室内设计温度由实用供热空调设计手册表 4.1-1 选取，将数值列入表 2.1。 表 2.1 不同房间供暖计算 温度 房间用途室内计算温度 室外计算温度 室内外温差 成果展示厅1837 办公室1837 多功能厅1837 楼梯间1433 门厅1433 走廊14 -19 33 2.1.2 采暖设备要求和特殊要求 供暖工程中应用最广泛的散热设备是对流散热器，故本设计中选用散热器供暖。 散热器的选择应符合以下要求： 1、热工性能 散热器的传热系数 K 值越高，说明其散热性能越好。提高散热器 的散热量，增大散热器传热系数，可以采用增大散热器单位体积的散热面积（在外壁 上加肋片） 、提高散热器表面空气流动速度和表面发射度（黑度）及其对房间的角系 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 3 数等途径。 2、经济性能 散热器传给房间的单位热量所需金属量越少，成本越低。散热器 的金属热强度 q 是评价散热器经济性能的重要指标，对于同一材质散热器，q 越大经 济型越好，对各种不同材质的散热器，其经济性能评价标准宜采用散热器单位散热量 的成本来衡量。 3、安装使用方便 散热器应具有一定的机械强度和较高的承压能力；散热器的 结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间，散 热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。 4、卫生美观 散热器要外表光滑，不积灰和易于清扫，易与建筑装饰相协调。 5、使用寿命长 散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。 2.2 围护结构传热阻的校核 1、已知条件： 墙体：均选用加气砼砌块：地上外墙为350厚，内墙为200厚。 屋面：屋面防水等级为级，做法从上到下依次为：40厚C20细石混凝土（内配 4200双向） 、20厚1:2.5水泥砂浆保护层；80厚挤塑聚苯乙烯板；高分子防水卷材两 道；20厚1:3水泥砂浆找平层 ；钢筋混凝土屋面板。 2、围护结构传热阻的校核： 多层匀质材料平壁结构的热惰性指标 D 按公式 2-1【2】计算 (2-1) n i n i SiRiDiD 11 材料的蓄热系数 S 值按公式 2-2【2】计算 (2-2) z c S 2 查文献【2】表 1-1 和 1-2 可知：围护结构内表面换热系数，内 2 8.7/() n WmK 表面热阻；围护结构外表面换热系数，外表 2 0.115/ n RmK W 2 23.3/() w WmK 面热阻。 2 0.043/ w RmK W 围护结构的传热阻按公式 2-3【2】计算 （2- wn i i Ro 11 3） 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 4 代入数据有： )/(W4 . 3 3 . 23 1 19 . 0 30 . 0 0.03 0.05 7 . 8 1 R 2 O Km 得传热系数 K=1/Ro=0.29 W/（m K） ，则 2 Z c SiRiDiD iii n i i i n i n i 2 111 =4.75 86400 19 . 0 0 . 500 0 . 10502 19 . 0 30 . 0 86400 03 . 0 0 . 30 0 . 13862 03 . 0 05 . 0 该围护结构属于型墙体【2】，则 tw.e=0.6tw+0.4tp.min= =C64.23 6 . 304 . 0196 . 0 o ）（ 围护结构的最小传热阻按 2-4【2】计算 （2-Rn ty tt Ro ewn )( min, . 4） 代入数据有 WKmRO/798 . 0 115 . 0 0 . 6 64.23180 . 1 2 min ， 因为 RORo.min，所以该部分围护结构满足围护结构最小传热阻的要求。 2.3 围护结构的传热系数 外墙的结构是加气砼砌块，厚度为 350 毫米，外墙外保温采用 50 厚挤塑聚苯乙 烯板，对应天正暖通外墙编号第 57 号，输入对应的材料厚度可得：K=0.340 W/（m K）； 2 内墙也是加气砼砌块，厚度为 200 毫米，对应天正暖通内墙编号第 710 号,输入 对应的材料厚度可得： K=0.998 W/（m K） ； 2 屋面由概况中对应的材料布置, 对应天正暖通屋顶界面,输入对应的材料和厚度可 得： K=0.414 W/（m K）； 2 外窗为铝合金推拉窗，传热系数为：K=2.5 W/（m K） ； 2 内门对应天正暖通内门界面,可查得：K=3.5 W/（m K） ； 2 地面的传热系数需要根据划分的地带进行计算。 将上述计算结果整理后见下表： 表 2.2 围护结构的传热系数 围护结构外墙内墙外门外窗内门屋面 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 5 传热系数 W/（m K） 2 0.3400.9982.72.53.50.414 2.4 方案比较 我国当前的供暖体制普遍存在一些问题，比如供暖品质差、效率低，能源消耗大， 用户不能自行调节室温，供暖单位和用户都缺乏节能的积极性等特点。因此国家提出 进行供暖体制改革，其核心内容是供暖市场化、商品化。计量供暖是供热市场化、商 品化的技术基础。国家鼓励发展供暖系统温度调控和分户热量计量技术与装置，只有 按实际供暖量计量收费，才能调动用暖和供暖双方的节能积极性。计量供暖系统应首 先能维持良好的运行状况，还应能按用户的需要调节室温，并对所耗热量进行可靠的 计量，用户外出时还可暂时关闭室内系统。计量供热系统还便于供暖部门的维护和查 表。 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 6 第 3 章 供暖热负荷计算 对于本办公楼的热负荷计算只考虑围护结构传热耗热量、冷风渗透耗热量、外门 冷风侵入耗热量。 3.1 负荷计算过程 3.1.1 围护结构的耗热量 1、围护结构的基本耗热量 建筑物围护结构的基本耗热量，按一维稳态传热过程计算，按公式 3-1【2】计算 (3-1)attKFq wn )( 整个供暖建筑或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的 j Q . 1 q 总和: (3-2) attKFqQ wnj )( . 1 2、围护结构附加（修正）耗热量 实际耗热量会受到气象条件以及建筑情况等各种因素影响而有所增减，需要对房 间围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护结构附加（修正）耗热量。 通常按基本耗热量的百分率进行修正。主要包括朝向修正、风力附加、高度附加耗热 量。 （1） 朝向修正耗热量 朝向修正率的取值见表 3-1【2】 ch x 表 3.1 沈阳 市朝向修正率 朝 向东、西南东南、西南北、东北、西北 修正率 ch x -5%-25%-15%10% （2）风力附加耗热量 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 7 该建筑处于沈阳市，冬季室外平均风速为 3.1m/s。 ，按暖通规范 ，本设计不 考虑风力附加。 （3）高度附加耗热量 暖通规范规定：民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率（楼梯间除外） ， 当房间高度大于 4m 时才考虑高度附加。本工程首层层高为 4.2m，其余楼层为 3.6m， 故本设计首层耗热量附加 0.4%，其余楼层不考虑高度附加。 本设计需要考虑朝向修正耗热量和首层的高度附加耗热量。 3.1.2 冷风渗透耗热量 在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门，窗等缝隙渗入室 内，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为 冷风渗透耗热量。 冷风渗透耗热量可采用缝隙法进行计算，按 3-3【2】计算。 2 Q (3-3)(V28 . 0 2wnwp ttcQ L 按下式计算 (3-4)nlL 0 V 3.1.3 冷风侵入耗热量 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称为冷风侵入耗热量。 3 Q 外门的冷风侵入耗热量（阳台门不考虑外门附加）可按 3-5【2】计算。 (3-5)(V28 . 0 2wnwp ttcQ 3.2 热负荷的计算 以办公室 103 为例进行房间热负荷的计算。 冬季室内计算温度 tn=18；沈阳供暖室外计算温度 tw= -19。 3.2.1 围护结构参数 1、北外墙 传热系数 K=0.340 W/（m K），温差修正系数=1.0，朝向修正 2 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 8 =10%。 ch x 2、北外窗 传热系数 K=2.5 W/（m K），温差修正系数=1.0，朝向修正 2 =10%。 ch x 3、内门 K=6.4 W/（m K），温差修正系数=1.0，朝向修正=10%。 2 ch x 4、内墙 传热系数 K=0.998 W/（m K），温差修正系数=1.0。 2 3.2.2 围护结构耗热量 1、北外墙的传热耗热量 W hxttKFq gchwn 0 . 185 %)4 . 0%101)(1918( 9 . 12340 . 0 0 . 1 )1)(1)( 1 2、北外窗的传热耗热量 W hxttKFq gchwn 1 . 369 %)4 . 0%101)(1918(5 . 35 . 20 . 1 )1)(1)( 1 3、内墙传热耗热量 W ttKFq wn 0 .152 )3 . 218(7 . 9998. 00 . 1 )( 1 4、地面的传热耗热量 计算地面的传热耗热量时要进行地带的划分，依文献【2】该室可划分成 2 个地带， 两个地带的面积分别为，各地带传热系数为 2 1 8 . 729 . 3mF 2 2 46 . 5 4 . 19 . 3mF K1=0.47 W/（m K） ，K2=0.23 W/（m K） 。 22 WttKFq wn 4 . 137)1918()46 . 5 23 . 0 9 . 747 . 0 (0 . 1)( 1 办公室 103 围护结构的传热耗热量 W 4 . 438q11 、 Q 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 9 3.2.3 冷风渗透耗热量 北外窗的冷风渗透量：=1.07.51.00=7.5m3/hLnlL 0 冷风渗透耗热量： WttcQ wnwp 2 . 114)1918(5 . 747 . 1 128 . 0 )(V28 . 0 2 3.2.4 冷风侵入耗热量 由于办公室 103 没有外门，不用考虑外门附加，故=0 3 Q 3.2.5 办公室 103 供暖系统设计热负荷 将围护结构耗热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量三项相加即为 1 Q 2 Q 3 Q 101 宿舍的总耗热量。 Q =+=843.4+114.2+0=957.6W Q 1 Q 2 Q 3 Q 3.3 房间供暖热负荷计算详表（见附录） 整理附录中的数据可得： 表 3.3 房间 供暖负荷统计 表 房间名称 面积 m2 采暖热荷 /W 热负荷标 /W/m2 房间名称面积 m2 采暖热荷 /W 热负荷 标/W/m2 展示厅 101 239.019782.182.8 展示厅 301 239.017931.675.0 门厅 102 66.34700.770.9 多功能厅 302 52.44037.177.0 办公室 103 13.3957.672.0 办公室 303 13.3893.167.2 办公室 104 46.03555.877.3 办公室 304 46.03149.568.5 办公室 105 14.81237.383.6 办公室 305 14.8122782.9 办公室 106 13.91137.281.8 办公室 306 13.91087.978.3 楼梯间 107 21.41209.756.5 楼梯间 307 21.41403.665.6 楼梯间 108 17.71390.678.6 楼梯间 308 17.71194.067.5 展示厅 201 239.017937.5 办公室 401 42.73710.986.9 多功能厅 202 52.34037.177.2 办公室 402 42.73831.389.7 办公室 203 13.3893.167.2 办公室 403 13.91391100.1 办公室 204 46.03149.568.5 办公室 404 13.31127.684.8 办公室 205 14.8122782.9 办公室 405 14.81421.396.0 办公室 206 13.91087.978.3 办公室 406 46.0381783.0 楼梯间 207 21.41403.665.6 多功能厅 407 52.44501.385.9 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 10 楼梯间 208 17.71194.067.5 办公室 408 22.11779.480.5 楼梯间 413 21.41577.973.7 办公室 409 22.11779.480.5 楼梯间 414 17.71306.273.8 办公室 410 22.11779.480.5 走廊 415 47.72050.743.0 办公室 411 22.11779.480.5 会议室 501 52.45928.1113.1 办公室 412 22.12115.895.7 第四章 热水供暖系统设计方案比较与确定 热水采暖系统形式的选择，应根据建筑物的具体条件，考虑功能可靠、经济，便 于管理、维修等因素，采用满足技术经济要求的最佳设计方案。 4.1 循环动力 设计资料中给出动力与能源资料为城市热网提供热媒（热水参数 tg=95， th=70）且系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差 P=20000 Pa。所以本工程 采暖系统的循环动力为室外供回水压差 20000Pa。 4.2 供、回水方式 供、回水方式可分为单管式和双管式。 单管热水供暖系统：构造简单，节省管材，造价低，虽说垂直失调现象不是很严 重，但各楼层的流量不易调节。 双管热水供暖系统：供回水支管均可装调节阀，系统调节管理较为方便，且各楼 层的流量易于调节，易被人们接受。 本设计建筑为四层，故采用双管热水供暖系统，上供下回式。 5.3 管道敷设方式 管道敷设方式可分为垂直式和水平式系统。 水平式热水供暖系统：管路简单，节省管材，无穿过各层楼板的立管，施工方便， 造价低，可按层调节供热量，当设置较多立管有困难的多层建筑式高层建筑时，可采 用单管水平串联系统。但该系统的排气方式较为复杂，水平串联的散热器不宜过多， 过多时除后面的水温过低而使散热器片数过多外，管道的膨胀问题处理不好易漏水。 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 11 垂直式热水供暖系统：管路简单，节省管材，施工管理方便，造价低，但易造成 垂直失调，但因无需考虑分区问题，目前被广泛采用。 根据上述比较与分析，结合本工程单层散热器较多，无需考虑分区问题，确定本 设计采用垂直式系统。 5.4 管道连接及热媒流经路程 供、回水管布置方式可分为同程式和异程式系统。 异程式系统布置简单、节省管材，但各立管的压力损失难以平衡，会出现水力失 调现象。 同程式系统可消除或减轻水力失调现象，故有条件时宜采用同程式系统。 经综合比较本设计采用异程式系统，各立管之间的压力差用阀门调节。 5.5 工程方案确定 综合上述分析，本工程热水供暖系统采用机械循环双管上供下回、垂直式、异程 式系统。 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 12 第 5 章 散热器的选型及安装形式 5.1 散热器的选择 设计选用散热器时，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，还应符合下列原则性的规定： 1）散热器的工作压力应满足系统的工作压力，并符合国家现行有关标准的规定。 2）民用建筑宜采用外形美观，易于清扫的散热器。 3）放散粉尘或防尘要求较高的工业建筑，应采用易于清扫的散热器。 4）具有腐蚀性其他的工业建筑或相对湿度较大的房间，应采用耐腐蚀的散热器。 5）采用钢制散热器时，应采用不是系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖 季节应冲水保养，蒸汽采暖系统不应采用钢制柱型，板型和扁管等散热器。 6）采用铝制散热器时，应选用内防腐型铝制散热器，并满足水质对产品的要求。 7）安装热量表和恒温阀的热水采暖系统，不宜采用水流通道内含有粘砂的散热 器 经过综合考虑，本设计选用铸铁四柱 760 型，高度通常为 760mm。它结构简单， 耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；金属热强度大，易消除积灰，外形也比 较美观；每片散热器的面积少，易组成所需散热面积。具体性能及参数见文献2附录 表 B-1，如下表： 表 5.1 散热器规格及传热系数 型号 散热面积 m /片 2 水容量 L/片重量 kg/片工作压力 MPa TZ4-6-5 ( (四柱 760 型) 0.2351.166.60.5 注：1、散热器表面喷银粉漆，明装，同侧连接上进下出。 2、此表为密闭试验台测试数据，在实际情况下，散热器的 K 值和 Q 值，比表中数值增 大 10%左右。 其中 K=2.503， 本系统采用采用双管式故 293. 0 t n tt 2 7095 办公室和展示厅，Ctn 0 18Ct 0 5 . 6418 2 7095 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 13 K=2.503=8.49 W/m 293 . 0 t 2 走廊和楼梯间，Ctn 0 14Ct 0 5 . 6814 2 7095 K=8.64W/m 2 5.2 散热器的布置及规定 散热器的布置与安装应符合下列规定： 1、散热器宜安装在外墙窗台下，沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻 璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适； 2、为防止散热器冻裂，两道外门之间，不应设置散热器。有冻结危险的楼梯间 或其它有冻结危险的场所，应由单独的立、支管供暖，且散热器钱不得设置调节阀； 3、散热器一般明装或装在深度不超过 130mm 的墙槽内，布置简单，本设计采用 明装； 4、在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接； 贮藏室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，宜可同邻室串联连接； 5、在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层， 当散热器数量过多，在底层无法布置时，可按一定比例分配在下部各层，见文献2附 录表 B-3。本设计建筑为 5 层，故一、二、三、四层各分配 50%、25%、15%、10%。 6、铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值： 粗柱型（包括柱翼型）20 片；细柱型（四柱）25 片；长翼型7 片。 散热器组对后，以及整组出厂的散热器在安装之前应做水压试验。 5.3 散热器的计算 5.3.1 散热器散热面积计算 散热器散热面积按文献2中公式 2-2 计算 （5- 321 ) npj ttK Q F （ 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 14 1） 其中先假定为 1.0，为 1.0， 3为 1.02。 1 2 5.3.2 散热器片数计算 四柱 760 型散热器每片散热面积为 0.235 m2，计算片数 n 为： （5-fFn 2） 1、以办公室 103 为例进行计算 ，WQ6.957)/(49 . 8 02 CmWKCtpj 0 5 . 822/7095(）Ctn 0 18 75 . 1 02 . 1 0 . 10 . 1 )18 5 . 82(49. 8 6 . 957 )( 321 npj ttK Q F 2545 . 7 235 . 0 75 . 1 fFn 查文献【2】附录表 2-3，当散热器片数为 610 片时，=1.00。 1 因此，实际所需的散热器片数也为 7.45，取整为 8 片。 取整数，应采用四柱 760 型散热器 8 片，共一组。 2、散热器计算结果列于下表。 表 5.2 各房间散热器计算 一楼 名称编号 房间耗热量/ W pj t C 0 n t C 0 t C 0 K W/m 2 F m2 N/片 散热器 个 展示厅 101 19782.1 82.51864.58.4936.815710 门厅 102 4700.7 82.51864.58.498.8384 办公室 103 957.6 82.51864.58.491.781 办公室 104 3555.8 82.51864.58.496.6282 办公室 105 1237.3 82.51864.58.492.3101 办公室 106 1137.2 82.51864.58.492.1101 二楼 展示厅 201 1793 82.51864.58.493.314210 多功能厅 202 4037.1 82.51864.58.497.5324 办公室 203 893.1 82.51864.58.491.781 办公室 204 3149.5 82.51864.58.495.9242 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 15 办公室 205 1227.0 82.51864.58.492.3101 办公室 206 1087.9 82.51864.58.492.091 三楼 展示厅 301 17931.6 82.51864.58.4933.414210 门厅 302 4037.1 82.51864.58.497.5322 办公室 303 893.1 82.51864.58.491.781 办公室 304 3149.5 82.51864.58.495.9242 办公室 305 1227 82.51864.58.492.2101 办公室 306 1087.9 82.51864.58.492.091 四楼 办公室 401 3710.9 82.51864.58.496.9302 办公室 402 3831.3 82.51864.58.497.1312 办公室 403 1391 82.51864.58.492.5121 办公室 404 1127.6 82.51864.58.492.191 办公室 405 1421.3 82.51864.58.492.6121 办公室 406 3817 82.51864.58.497.1302 办公室 407 4501.3 82.51864.58.498.4364 办公室 408 1779.482.51864.58.493.3141 办公室 409 1779.482.51864.58.493.3141 办公室 411 1779.482.51864.58.493.3141 办公室 412 2115.882.51864.58.493.9161 走廊 413 2050.182.51468.58.643.5151 五楼 会议室 501 592882.51864.58.4911474 3、楼梯间散热器的计算 在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层，当散 热器数量过多，在底层无法布置时，可按一定比例分配在下部各层，见文献3附录表 B-3。本设计建筑为 5 层，故一、二、三、四层各分配 50%、25%、15%、10%。 表 5.3 楼梯间散热器计算 各层散热器片数 n/片 名称编号 总耗热 量/W pj t C 0 n t C 0 t C 0 K W/m 2 F m2 总 片 一层二层三层四层 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 16 数 南侧楼梯 5594.882.51468.58.649.7 41 201065 北侧楼梯 5084.882.51468.58.648.8 38 19964 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 17 第 6 章 热水供暖系统水力计算 本设计热水供暖系统采用室外热网供热的机械循环双管上供下回、垂直式、异程 式系统，室外热网供回水压差为 20000Pa。 本工程设计的供暖平面图和系统图见图纸。 6.1 管道布置 管道布置应注意下列几点： （1）主管尽量布置在楼梯间管道井中。 （2）主管和散热器尽可能为双侧连接，采用单户水平串联方式。 （3）注意分支环路热负荷分配均衡。 （4）楼梯间般单设主管，注意防冻。 （5）注意供回水干管的位置，坡度与建筑上是否有冲突。 （6）要考虑各类附件(阀门、伸缩器、泄水、支架等)的安装,管道保温等问题。 为了排除系统的空气，供水干管应按水流方向设上升坡度（本设计供水干管坡度 为 0.3%），使气泡沿水流方向汇集到系统的最高点，通过设置在最高点的排气装置， 将空气排出系统外。 6.2 确定系统原理图 根据以上分析，可画出系统图，具体见图纸。图中散热器内的数字表示其热负荷 （W） ，散热器上的数字表示其片数。管段编号后横线上面的数字表示管段热负荷 （W） ，下面的数字表示管段长度（m） 。 6.3 水力计算基本思路 本设计采用异程式系统，其计算步骤如下： 1、计算通过最远立管的环路，确定各管段的管径及阻力损失，并验证热力入口 处的富裕压力。 2、计算通过最近立管的环路，确定各管的管径。 3、求出最近立管与最远立管环路的阻力不平衡率，调整相应管径，使其在15% 以内。 4、确定其他管径。 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 18 5、计算出各管的不平衡率，不平衡率限制在 10%以内。 6.4 系统水力计算 本设计供回水温度为 95/70。对室内热水供暖系统管路，管壁的当量绝对粗糙 度 K 值取 0.2mm，从文献2中表 41 查得：当 K0.2mm 时（水温大约为 60）， 过渡区的临界速度为=0.026m/s，=1.066m/s。在设计热水供暖系统时，管段中的 1 2 流速通常都在和之间。因此，热水在室内供暖系统管路内的流动状态，几乎都是 1 2 处在过渡区内。 6.4.1 选择最不利环路 供水最不利环路是通过立管的环路。这个环路经过管段 0、71、72、73、74、75、76、77、78、79、8、81、82、83、84、85、86、87、88、 89、91、93（管路水力计算图见附录 1） 。 6.4.2 最不利环路的作用压力 根据已给条件：P=20KPa 6.4.3 确定最不利环路各管段的管径 （1）求单位长度平均比摩尔阻 根据文献2中公式（4-22）计算 (6-1) pj p R l 式中 最不利循环环路的总长度,本工程为 122.3m；l 沿程压力损失约占总压力损失的估计百分数；查文献2中附录表 D-6， 可得 =50%。 PaRpj 8 . 81 3 . 122 200005 . 0 （2）根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，根据文献2中公式（4-24）进 行计算 (6-2) 3 36000.86 4.187 10 ()() ghgh QQ G tttt 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 19 （3）根据 G，Rpj,查文献2中附录 D 表 D-1 ,选择最接近 Rpj的管径。将查出的 d、R、和 v 值列入水力计算表 6.1 中。 （4）最近环路和最远环路压力损失不平衡率的计算，使其不平衡率在15%以 内。 最近环路包括 151、153、156、159、161 管段，总压力损失为 11126Pa。 不平衡率： %8 . 9%100 12712 1112612712 6.6.4 确定沿程压力损失 Py=RL。将每一管段 R 与 L 相乘，列入水力计算表 6.1 中。 6.4.5 确定局部阻力损失 （1）确定局部阻力系数 根据系统图中管路的实际情况，列出各管段阻力名称，查文献2中附录 D 表 D- 6，将其阻力系数记于表 6.2 中，最后将各管段的总局部阻力系数列入表 6.2 中。 （2）利用文献2中附录 D 中表 D-3，根据管段流速 v，可查出动压头 Pd，又根 据 Pj=Pd，将求出的 Pj值，列入水力计算表 6.1 中。 6.4.6 求各管段的压力损失 管段的压力损失分为沿程损失和局部损失，因此，热水供暖系统中计算管段的压 力损失，可用下式表示： （6-3） yjj PPPRlP 在管段的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一 个计算管段。任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管路组成的。 6.4.7 求环路总压力损失 即将该环路各管段的压力损失全部累加。 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 20 6.4.8 计算富裕压力 考虑由于施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。因此， 要求考虑系统应有 10%以上的富裕度。 %=% （6-4）100 )( P PPP JY 式中： % 系统作用压力的富裕率； P总的作用压力，Pa； 通过最远环路的压力损失，Pa。 )( JY PP 代入数据可得： %=（20000-12712）/20000=36.4%10% 满足要求。 表 6.1 机械循环同程式单管热水供暖系统管路水力计算表 管段 Q W G kg/h L m D mm v m/s R Pa/m Py Pa Pd Pa Pj Pa P Pa 123456789101112 1123742.6 14150.066.7891.5 1.5 1.8 2.6 94.2 28700299.3 7.6200.2455.72423.5 3.5 28.2 98.8 522.3 313787474.3 11250.2537.23420.7 1.5 30.6 45.9 466.6 4315991087.0 7.2320.2840.07288.5 1.5 38.4 57.6 346.1 5494121699.8 3.8400.3450.24190.9 2.5 56.6 141.6 332.5 6550081892.3 12400.3958.28676.0 5.5 74.5 409.9 1086.0 771405514834.9 2.1500.68113.73238.8 7.0 226.6 1586.0 1824.9 81405514834.9 18500.68113.731990.3 1.5 226.6 339.9 2330.1 9550081892.3 12400.3958.28670.2 7.5 74.5 559.0 1229.2 10494121699.8 3.8400.3450.24190.9 2.5 56.6 141.6 332.5 11315991087.0 7.2320.2840.07288.5 1.5 38.4 57.6 346.1 1213787 474.3 11250.2537.23420.7 1.5 30.6 45.9 466.6 138700299.3 7.6200.2455.72423.5 3.5 28.2 98.8 522.3 148700299.3 3.3200.150.2455.7 0.5 11.0 5.5 61.2 156181212.6 3.6200.1626.0193.6 3.5 12.5 43.9 137.5 164137142.3 3.6200.265.32235.2 2.0 19.6 39.2 274.4 17209372.0 4.2150.1117.0171.4 2.0 5.9 11.9 83.3 186609227.3 4.2200.1936.58153.6 2.0 17.7 35.4 189.0 204565157.0 3.6200.1113.4548.4 2.0 5.9 11.9 60.3 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 21 22251886.6 3.6150.1223.7185.4 2.5 7.1 17.6 103.0 paPP jy 6732)( 资用压力 1952Pa 245084174.9 3.6150.2391.21328.4 6.0 25.9 155.5 483.9 272950101.5 3.6150.1268.30 245.9 3.0 7.1 21.2 267.0 30123742.6 3.6150.066.7824.4 7.5 1.8 13.2 37.6 3349517.0 4.2150.0211.646.9 5.50.2 1.2 8.1 3449517.0 5.2150.0211.648.5 6.50.2 1.4 9.9 paPP jy 1613)( 不平衡率=（1613-1952）/7032=-11.2% 资用压力 2884Pa 4617813612.8 3.6250.3165.89237.2 3.547.1 164.8 402.0 4413361459.6 3.6250.230.23108.8 3.0 19.6 58.8 167.6 418904306.3 3.6200.2455.72200.6 3.0 28.2 84.7 285.3 384452153.1 4.2150.2170.87297.7 5.521.6 118.8 416.5 36222676.6 5.2150.1221.68112.7 3.0 7.1 21.2 133.9 paPP jy 2811)( 不平衡率=（2811-2884）/2884=-2.6% 资用压力 3549Pa 5817813612.8 3.6250.3165.89237.2 3.547.1 164.8 402.0 5013361459.6 3.6200.35110.37397.3 3.0 60.0 180.1 577.4 538904306.3 3.6200.2455.72200.6 3.0 28.2 84.7 285.3 564452153.1 4.2150.2170.87297.7 5.521.6 118.8 416.5 57222676.6 5.2150.1221.68112.7 3.0 7.1 21.2 133.9 paPP jy 3636)( 不平衡率=（3636-3549）/3549=2.5% 资用压力 4214Pa 705595192.5 3.6150.35120.03432.1 3.560.0 210.1 642.2 684977171.2 4.2150.2695.59401.5 3.0 33.1 99.4 500.9 654234145.6 3.6150.2370.87255.1 3.0 25.9 77.8 332.9 62247485.1 3.6150.1326.9396.9 5.58.3 45.5 142.5 60247485.1 5.2150.1326.93140.0 6.58.3 53.8 193.9 201325.7 #REF!486.6 1812.3 paPP jy 3624)( 不平衡率=（4214-3624）/4214=13% 资用压力 11808 湖南工业大学本科生供热工程课程设计 22 02969102.1 2.8150.1535.82100.3 1.5 11.0 16.5 116.8 7117194591.5 4.1200.44207.35850.1 3.5 94.9 332.0 1182.2 7228079965.9 7.6250.2836.2275.1 1.5 38.4 57.6 332.7 73389651340.4 4.2320.3763.14265.2 1.5 67.1 100.6 365.8 74567761953.1 7.3400.4371.42521.4 2.5 90.6 226.5 747.9 75745882565.8 6.5500.3229.28190.3 5.5 50.2 276.0 466.3 76855432942.7 7.2500.3841.56299.2 7.0 70.8 495.3 794.5 771405514834.9 2.1500.68113.73238.8 1.5 226.6 339.9 578.7 81405514834.9 18500.68113.731990.3 7.5 226.6 1699.3 3689.6 78855432942.7 7.2500.3841.56299.2 2.5 70.8 176.9 476.1 79745882565.8 6.5500.3229.28190.3 1.5 50.2 75.3 265.6 80567761953.1 7.3400.4371.42521.4 1.5 90.6 135.9 657.3 81389651340.4 4.2320.3763.14265.2 3.5 67.1 234.8 500.0 8228079965.9 7.6250.2836.2275.1 0.5 38.4 19.2 294.3 8317194591.5 4.1250.360.89249.6 3.5 44.1 154.4 404.0 8417194591.5 3.3250.357.89191.0 2.0 44.1 88.2 279.2 8512617434.0 3.6250.2543.03154.9 2.0 30.6 61.3 216.2 868411289.3 3.6200.2455.72200.6 2.0 28.2 56.4 257.0 874206144.7 4.2150.2165.32274.3 2.0 21.6 43.2 317.6 8912988446.8 4.2200.2543.03180.7 2.5 30.6 76.6 257.3 918782.7302.1 3.6200.2455.72200.6 0.5 28.2 14.1 214.7 934577157.4 3.6150.2375.87273.1 1.0 25.9 25.9 299.1 paPP jy 12712)( 不平衡率=（11808-12712）/11808=-7.7% 资用压力 3544Pa 9510886374.5 3.6200.2778.87283.9 3.535.7 125.0 409.0 988659297.9 4.2200.2248.91205.4 3.0 23.7 71.1 276.6 1006680229.8 3.6200.1933.68121.2 3.0 17.7 53.1 174.3 1034701161.7 3.6150.2270.32253.2 5.523.7 130.