建筑供暖课程设计计算说明书.doc

目 录目 录1第1章 设计概况4第2章 设计参数42.1 地点42.2 室外气象参数42.3 室内温度参数52.3 热媒参数5第3章 热负荷计算53.1 围护结构基本耗热量53.1.1基本要求53.1.2基本耗热量的计算53.1.3冬季室内计算温度tn63.1.4供暖室外计算温度tw63.1.5温差修正系数a值63.1.6围护结构的传热系数K的确定73.1.7传热面积F的确定93.2 围护结构的附加（修正）耗热量93.2.1朝向修正耗热量93.2.2风力附加耗热量103.2.3房高附加耗热量103.3冷风渗透耗热量与冷风侵入耗热量103.3.1冷风渗透耗热量103.3.2 缝隙法计算冷风渗透耗热量113.3.3冷风侵入耗热量123.3 维护结构最小传热阻校核133.4 热负荷的计算过程及热负荷表15第4章热水供暖系统设计方案比较与确定164.1循环动力164.2供、回水方式164. 3系统敷设方式164. 4供、回水布置方式174.5工程方案确定17第5章 散热器的选择与计算175.1 散热器的选择与布置175.1.1散热器的选择175.1.1散热器的布置185.2散热器的计算方法及步骤185.2.1一般要求185.2.2散热器面积的计算185.2.3散热器内热媒平均温度195.2.4散热器传热系数及其修正系数195.2.5散热器片数或长度的确定205.3计算过程及表格20第6章热水供暖系统水力计算管材及附件216.1一般要求216.2热水供暖系统水力计算的基本公式226.2.1沿程阻力损失226.2.2局部阻力损失226.2.3管段流量226.2热水供暖系统水力计算及水力计算表236.3管材及附件23参考文献23第1章 设计概况 本次设计的任务是沈阳市欧龙小区住宅小区户内采暖系统设计。整栋楼共六层，八个单元，每单元2户，总建筑面积8070.64平方米。热源为独立锅炉房。第2章 设计参数2.1 地点 辽宁省 沈阳市（北纬4146，东经12326；海拔41.6m ）2.2 室外气象参数冬季：室外温度：-20；冻土深：1.39m大气压力：102020Pa冬季平均风速：3.2m/s冬季主导风向：西北风2.3 室内温度参数卧室、客厅：18厨房：15卫生间（含淋浴）：25楼梯间：122.3 热媒参数供水温度tg=85 g=967.96kg/m3回水温度th=60 h=983.24kg/m3第3章 热负荷计算3.1 围护结构基本耗热量3.1.1基本要求 1.冬季采暖通风系统的热负荷，应根据建筑物下列散失和获得的热量确定： （1）围护结构的耗热量； （2）加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量； （3）加热由门、空洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量； （4）水分蒸发的耗热量； （5）加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量； （6）通风耗热量； （7）最小负荷班的工艺设备散热量； （8）热管道及其它热表面的散热量； （9）热物料的散热量； （10）通过其它途径散失或获得的热量。注：1 不经常的散热量，可不计算。 2 经常而不稳定的散热量，应采用小时平均值。2.围护结构的耗热量，应包括基本耗热量和附加耗热量。3.与相邻房间的温差大于等于5时，应计算通过隔墙或楼板等的传热量。与相邻房间温差小于5，且通过隔墙和楼板等的传热量大于该房间热负荷的10%时，尚应计算其传热量。3.1.2基本耗热量的计算基本耗热量计算公式：Q=KF(tn-tw)aK围护结构的传热系数，W/(m2)F围护结构的传热面积,m2tn冬季室内计算温度，tw供暖室外计算温度，a温差修正系数。3.1.3冬季室内计算温度tn设计采暖时，冬季室内计算温度应根据建筑物用途，按下列规定采用。1.民用建筑的主要房间，宜采用1624.2.工业建筑的工作地点，宜采用：轻作业 182 重作业 1416中作业 1618 过重作业 1214注：1.作业种类的划分，应按国家现行的工业企业设计卫生标准执行。 2.当每名工人占用较大面积（50100m2）时，轻作业时可低至10；中作业时可低至7；重作业时可低至5.3.辅助建筑物及辅助用室，不应低于下列数值:浴室 25更衣室 25办公室、休息室 18食堂 18盥洗室、厕所 12注：当工艺或使用条件有特殊要求时，各类建筑的室内温度可按照国家现行有关专业标准、规范执行。3.1.4供暖室外计算温度tw采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度。本设计中沈阳市室外设计温度经查表为-23。3.1.5温差修正系数a值 围护结构的温差修正系数按表3-1选取。 表3-1围护结构温差修正系数3.1.6围护结构的传热系数K的确定 1. 围护结构传热系数公式： 式中 围护结构的传热系数，W/(m2)； 围护结构的总热阻，m2/W； ， 围护结构内表面、外边面换热系数，W/(m2)；， 围护结构内表面及外表面传热阻，m2/W； 各层材料层的热阻，m2/W。2.围护结构内表面换热系数按表3-2选取。表3-2围护结构内表面换热系数值 3.维护结构外表面换热系数值按表3-3选取。表3-3围护结构外表面换热系数值 4.地面传热系数的确定地面地带划分如图3-1。图3-1 地面传热地带的划分非保温地面各个地带的传热系数按表3-4选取。表3-4非保温地面的传热系数K地带RK()(.)第一地带2.150.17第二地带4.300.23第三地带8.600.12第四地带14.20.073.1.7传热面积F的确定 围护结构传热面积F的确定方法见图3-2。 图3-2围护结构传热面积尺寸丈量规则3.2 围护结构的附加（修正）耗热量围护结构的附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定。3.2.1朝向修正耗热量朝向修正率: 北、东北、西北 010% 东、西 5% 东南、西南 10%15% 南 15%30%注：1 应根据当地冬季日照率、辐射照度、建筑物使用和被遮挡等情况选用修正率。 2 冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向的修正率，宜采用10%0，东、西向可不修正。3.2.2风力附加耗热量 风力附加率：建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附加5%10%。 本设计位于城市中，不考虑风力附加。3.2.3房高附加耗热量 民用建筑和工业企业辅助建筑（楼梯间除外）的高度附加率，房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。 注：高度附加率，应附加于围护结构的基本耗热量和其它附加耗热量上。 综上所述，供暖房间通过围护结构的总传热耗热量可用下式表示： 式中：朝向修正率，%；风力附加率，%；房高附加率，%。3.3冷风渗透耗热量与冷风侵入耗热量3.3.1冷风渗透耗热量多层和高层民用建筑，加热由门窗缝隙深入室内的冷空气的耗热量，可按下式计算： 式中：0.28单位换算系，1kJ/h=0.28W； 由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，W； 冷空气的定压比热容，=1kJ/(kg)； 采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3； 渗透冷空气量，m3/h；采暖室内计算温度，；采暖室外计算温度，。3.3.2 缝隙法计算冷风渗透耗热量 对于多层（六层及六层以下）的建筑物渗透冷空气量L可根据不同的朝向，按下列计算公式确定： n式中：0通过每米门窗缝隙进入室内的渗透冷空气量，m3/(mh)，可按当地冬季室外平均风速，采用表3-6的数据确定； l外门窗缝隙的长度，m，应分别按各朝向可开启的门窗全部缝隙长度计算； n单纯风压作用下，渗透冷空气量的朝向修正系数，它是考虑到整个冬季里，非朝向主导风向的那些缝的平均渗透对房间热负荷的作用而引进的修正系数，可按表3-7选取。表3-6 每米门、窗缝隙渗入的空气量表3-7 渗透冷空气量的朝向修正系数3.3.3冷风侵入耗热量 采用门基本耗热量附加率的方法计算侵入冷风耗热量。计算公式如下： 式中：外门的冷风侵入附加率；外门的基本耗热量，W。外门的冷风侵入附加率按下表选取： 当建筑物的楼层数为n时： 一道门 65%n 两道门（有门斗） 80%n 三道门（有两个门斗） 60%n 公共建筑和工业建筑的主要入口 500%注：1 外门附加率，只适用于短时间开启的、无热空气幕的外门。 2 阳台不应计入外门附加。3.3 维护结构最小传热阻校核根据不同类型建筑物内，冬季室内计算温度与外围护结构内表面温度的允许温差值，确定围护结构的最小传热阻： 式中：围护结构的最小传热阻，/W；供暖室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差，；冬季围护结构室外计算温度，；围护结构温差修正系数，见表3-1；围护结构内表面换热系数，W/()，见表3-2.注：1 本公式不适用于窗、阳台门和天窗。 2 砖石墙的传热阻，可比上式的计算结果小5%。 3 外门（阳台门除外）的最小传热阻，不应小于按采暖室外计算温度所确定的外墙最小传热阻的60%。 4 当相邻房间的温差大于10时，内围护结构的最小传热组，亦应通过计算确定。 5 当居住建筑、医院及幼儿园等建筑物采用轻型结构时，气外墙最小传热组，尚应符合国家现行标准民用建筑热工设计规范（GB50176）及民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26）的要求。允许温差值按表3-8选取。表3-8 允许温差值 注：1 室内空气干湿程度的区分，应根据室内温度和相对湿度按表3-9确定。 2 与室外空气相通的楼板和非采暖地下室上面的楼板，允许温差值，可采用2.5。表3-9 室内空气干湿程度的区分 确定围护结构的最小传热阻时，冬季围护结构室外计算温度tw应根据围护结构热惰性指标D值，按表3-10采用。表3-10冬季围护结构室外计算温度（） 匀质多层材料组成的平壁围护结构的D值，可按下式计算： 式中：各层材料的传热阻，/W；各层材料的蓄热系数，W/()。材料的蓄热系数s值，可由下式求出： 式中：材料的比热容，J/(kg)；材料的密度，/m3；材料的导热系数，W/(m)；Z温度波动周期，s。3.4 热负荷的计算过程及热负荷表1.外墙传热系数计算 工程外墙为490mm粘土空心砖墙，=0.58W/(m)；温层为70mm聚苯板，=0.042 W/(m)；内抹混合砂浆20mm，=0.87 W/(m)；水泥砂浆找平层20mm，=0.93W/(m)。/W 2.校核最小传热阻 查设计手册确定各层热阻和蓄热系数。 =1.187.9223.80.361.1510.751.0611.37=42.336根据表3-10 规定，该围护结构属重型结构 =-26。查表3-8，=6 =/W 满足要求。 3.各房间热负荷计算 见附表3-1、附表3-2和附表3-3. 4.面积热指标校核。总热负荷/总建筑面积=329637.27548070.64=40.85，满足要求。第4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，采用适当的采暖形式。4.1循环动力本设计中热源为独立锅炉房（热水参数tg=85，th=60）。结合建筑实际情况选择机械循环系统。4.2供、回水方式供、回水方式可分为单管式和双管式。双管热水供暖系统：因供回水支管均可装调节阀，系统调节管理较为方便，故易被人们接受，但双管热水供暖系统由于自然循环压头作用，容易引起垂直失调现象，故多用于四层以下的建筑。按其供水干管的位置不同，可分为上供下回、中供下回、下供下回、上供上回等系统。单管热水供暖系统：构造简单，节省管材，造价低，而且可减轻垂直失调现象，故五到六层建筑中宜采用单管式采暖系统，不过一个垂直单管采暖系统所连接的层数不宜超过十二层。层数过多会使立管管径过大，下部水温过低，散热器面积过大不好布置，为了提高下层散热器的水温可设成带闭合管的单管垂直式采暖系统。本工程为住宅楼采用分户热计量，又总建筑为六层，由上述比较及分析可以确定本工程采用双管下供下回系统。4. 3系统敷设方式系统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：水平式采暖系统结构管路简单，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。垂直式热水供暖系统：结构管路简单，节省管材，施工管理方便，造价低，但易造成垂直平失调。在无需考虑分区问题，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少，对分区的温度调节较高，采用水平单管串联式系统。4. 4供、回水布置方式供、回水管布置方式可分为同程序和异程序异程序系统布置简单、节省管材，但各立管的压力损失难以平衡，会出现严重的水力失调现象。而同程序系统可消除式减轻水力失调现象，故有条件时宜采用同程序系统。本设计采用同程序系统。根据建筑特点，本工程采用环状同程序系统，即在底层设一根总的回水同程管。4.5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、垂直双管、同程下供下回式系统。第5章 散热器的选择与计算5.1 散热器的选择与布置5.1.1散热器的选择 选择散热器时，应符合下列规定： 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产品标准的规定； 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.具有腐蚀性气体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，应采用闭式系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖季节采暖系统应充水保养；蒸汽采暖系统不应采用钢制柱型、板型和扁管的散热器； 6.采用铝制散热器时，应选用内防腐型铝制散热器，并满足产品对水质的要求； 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铸铁的散热器。 8.根据以上要求结合工程实际，本设计采用四柱M132（带腿）铸铁散热器。5.1.1散热器的布置散热器的布置，应符合下列要求：1.散热器宜安装在外墙窗台下，当安装或布置管道有困难时，也可靠内墙安装；2.两道外门之间的门斗内，不应设置散热器；3.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；4.散热器宜明装。暗装时装饰罩应有合理的气流通道、足够的通道面积，并方便维修；5.幼儿园的散热器必须安装或家防护罩。5.2散热器的计算方法及步骤5.2.1一般要求 1.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 25片 长翼型 7片 2.确定散热器数量时，应根据其连接方式、安装形式、组装片数、热水流量以及表面涂料等对散热器数量的影响，对散热器数量进行修正。 3.民用建筑和室内温度要求严格的工业建筑中的非保温管道，明设时，应计算管道的散热量对散热器数量的折减；暗装时，应计算管道中水冷却对散热器数量的增加。5.2.2散热器面积的计算 散热器的面积计算公式为： 式中散热器的散热面积，；散热器的散热量，W；散热器的传热系数，W/(m)；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。5.2.3散热器内热媒平均温度 热水供暖系统中，散热器内热媒平均温度按下式计算； 式中散热器的进水温度，； 散热器的出口温度，。 对于双管热水供暖系统，散热器的进出口温度可分别按系统的供回水温度确定。对于单管热水采暖系统，应逐一分别计算每组散热器的进出口温度。可按下式计算： 式中流出第i组散热器的水温，；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；立管上所有散热器热负荷之和，W；系统的供水温度，；系统的回水温度，。5.2.4散热器传热系数及其修正系数 散热器的传热系数公式为： 式中在实验条件下，散热器的传热系数，W/(m)； 、b由实验确定的系数，取决于散热器的类型和安装方式； 散热器内热媒与室内空气的平均温差，。根据参考资料1附录2-5，四柱M132型散热器的传热系数，每片散热器的面积0.24/片。 1.散热器组装片数修正系数 散热器组装片数修正系数按表5-1选取。 表5-1 散热器组装片数修正系数值 2.散热器的连接形式修正系数 散热器的连接形式修正系数按表5-2选取。表5-2散热器连接形式修正系数值 本设计中散热器连接形式为异侧下进下出，取1.239。 3.散热器安装形式修正系数 散热器的安装形式修正系数按参考资料1附录2-9选取。本设计中，散热器安装在窗台下，散热器顶部距窗台下边缘40mm，取1.05。5.2.5散热器片数或长度的确定 所需散热器的总片数或总长度按下式计算： 式中 n散热器的片数或长度，片或m；F散热器所需的散热面积，；f每片或每米散热器的散热面积，/片或/m。5.3计算过程及表格1.计算各管段的水温。2.计算各组散热器的热媒平均温度。3.计算散热器的传热系数K。M132型传热系数计算公式为。4.计算散热器面积F。5.计算散热器的片数n。具体计算结果见附表5-1至附表5-4。第6章热水供暖系统水力计算管材及附件6.1一般要求1.采暖管道的材质，应根据采暖热媒的性质、管道敷设方式选用，并应符合国家现行有关产品标准的规定。2.热水采暖系统，应在热力入口处的供水、回水总管上设置温度计、压力表及除污器。必要时，应设热量表。3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%。4.采暖系统供水、供汽干管的末端和回水干管始端的管径，不宜小于20mm，低压蒸汽的供汽干管可适当放大。5.采暖管道中的热媒流速，应根据热水或蒸汽的资用压力、系统形式、防噪声要求等因素确定，最大允许流速应符合下列规定： 民用建筑 1.5m/s 辅助建筑物 2m/s 工业建筑 3m/s6.机械循环双管热水采暖系统和分层布置的水平单管热水采暖系统，对应水在散热器和管道中冷却而产生自然作用压力的影响采取相应的技术措施。7.采暖系统计算压力损失的附加值宜采用10%。8.采暖系统各并联环路，应设置关闭和调节装置。当有冻结危险时，立管或只管上的阀门至干管的距离，不应大于120mm。9.多层和高层建筑的热水采暖系统中，每根立管和分支管道的始末段均应设置调节检修和泄水用的阀门。10.热水和蒸汽采暖系统，应根据不同情况，设置排气、泄水、排污和输水装置。11.采暖管道必须计算其热膨胀。当利用管段的自然补偿不能满足要求时，应设置补偿器。12.采暖管道的敷设，应有一定坡度。对于热水管、汽水同向流动的蒸汽管和凝结水管，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；对于汽水逆向流动的蒸汽管，坡度不得小于0.005。当售条件限制时，热水管道（包括水平单管串联系统的散热器连接管）可无坡度敷设，但管中的水流速度不得小于0.25m/s。13.符合下列情况之一时，采暖管