河南省信阳市某小区供热工程设计书.doc

河南省信阳市某小区供热工程设计书第1章 绪论1.1 设计目的供热工程课程设计是本专业学生在学习完供热工程后的一次综合训练，其目的是让学生根据所学理论和专业知识，结合实际工程，按照工程设计规范、标准、设计图集和有关参考资料，独立完成建筑所要求的工程设计，掌握供暖系统的设计方法，了解设计流程，通过对系统的设计进一步掌握供热工程的专业知识，深入了解负荷计算、水力计算、散热器计算、系统选择的具体方法，从而达到具有能结合工程实际进行供暖系统设计的能力。供热工程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1. 本工程为河南省信阳市某建筑小区，整个建筑物为3层，建筑总供暖面积约3214.26平方米。系统与室外管网连接，供水温度950C，回水温度700C.该工程采用接外热网下供下回式分户热水供暖系统，楼梯间不供热。热源由城市热网提供，引入口管径为DN50。1.3 设计任务本设计为整栋小区冬季热水供暖工程。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）设计及施工说明的编制第2章 设计依据2.1 主要参考资料2.2 设计范围本次设计任务为整栋小区冬季采暖系统设计。采暖日期为11月18日3月18日。本采暖设计，已经给出热媒，并由城市热网提供。故本设计不做热力系统机房和室外管网等的设计。2.3 设计参数2.3.1 室外设计参数根据建筑物所在的地区是河南省信阳市，查附录，将哈尔滨市冬季室外气象参数列在表2.1中：表2.1 冬季室外气象参数表地理位置大气压力（Kpa）室外平均风速（m/s）冬季采暖室外计算干球温度/冬季室外计算相对湿度/%河南省信阳市100.152.8-9642.3.2 室内设计参数根据设计建筑类型，确定室内设计参数如下:室内供暖温度为182.4 设计原始资料2.4.1 土建资料本工程为河南省信阳市某小区，整个建筑物为3层，建筑面积约3214.26平米，层高为3米。2.4.2 建筑结构墙体均选用砼砌块：地上外墙为250厚，内墙为200厚。外窗：单层玻璃两扇推拉铝框窗，不带上亮。内门：单层木门，门型为无上亮的单散门。2.5 动力与能源资料1. 热源：城市热网2. 热媒：热水参数tg=95 th=703. 热力入口位置：系统与室外管网连接（详见图纸标示）2.6 其他资料采暖设备要求散热器要求散热性能好，金属热强度大，承压能力高，价格便宜，经久耐用，使用寿命长。该设计中采暖设备选用散热器供暖。对散热器的要求主要有以下几点：1) 热工性能方面的要求，散热器的传热系数值越高，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的方法，可以采用增加外壁散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径。2) 经济方面的要求，散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低越好。3) 安装使用和工艺方面的要求，散热器应具有一定机械强度和承压能力；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) 卫生美观方面的要求，散热器要外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间的观感。5) 使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。2.7 朝向修正率北朝向： 0%；东、西朝向： 5%；南向： 15%。第3章 供暖系统的设计热负荷供暖热负荷是设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。3.1 热负荷组成1、基本耗热量（屋顶、墙、地板和窗耗热量）；2、围护结构修正耗热量（朝向、风力、高度影响的修正）；3、冷风渗透耗热量；4、冷风侵入耗热量；3.2 负荷计算3.2.1 围护结构计算参数1、 外墙根据设计资料，250mm厚 传热系数K=2.08 w/m。2、 外窗根据设计资料，单层玻璃两扇推拉铝框窗，不带上亮，传热系数K=6.40 w/m3、 门单层木门.门型为无上亮的单散门1.42.44、 地面非保温地面，传热系数按划分地带计算。3.2.2 主要计算公式由于冬季室外温度的波动幅度远小于室内外的温差，因此在围护结构的基本耗热量计算中采用日平均温差的稳态计算法，1. 围护结构的基本耗热量 （3.4）式中 围护结构的基本耗热量形成的热负荷（W）；围护结构的温差修正系数；围护结构面积（）；围护结构的传热系数W/()；冬季采暖室内计算温度（）；冬季采暖室外计算温度（）。2. 围护结构的附加耗热量围护结构的附加耗热量按其占基本耗热量的百分率确定。1) 朝向修正率参考本设计2.7节；2) 风力附加率 本设计不必要考虑风力附加；3) 围护结构的高度附加 本设计中建筑只有一层高为4.2m，因此在本设计中高度附加可以忽略。3. 冷风渗透耗热量=0.28Vw (3.5)式中：冷风渗透耗热量（W）；V经门、窗隙入室内的总空气量，m3/h；w供暖室外计算温度下的空气密度，本设计取1.415kg/m3；冷空气的定压比热， =1KJ/（kg）。经门、窗隙入室内的总空气量按下式计算V= (3.6)式中：L h每米每小时缝隙入室内的空气量；门窗缝隙的计算长度，m；n渗透空气量的朝向修正系数。 (3.7)4. 冷风侵入耗热量开启外门时侵入的冷空气需要加热到室内温度，对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘以相应的附加率：=N (3.8)式中：外门基本耗热量，W;N考虑冷风侵入的外门附加率。3.3热负荷计算供暖室外计算温度tw=-9；因为内墙、楼板之间的传热温差在2之内，低于5，不考虑内墙、楼板耗热量。已知 ：维护结构的条件如下外墙 ：24砖墙，内墙抹灰。K=2.08 W/0C 外窗：单层玻璃窗，两扇推拉铝框 门：单层木门.门型为无上亮的单散门。顶部： k=0.93 w/m D=1.53地面：不保温地面k值按划分地带计算。北京市室外的气象资料：供暖室外的计算温度tw=-9室内计算温度 18冬季室外平均风速 Vpj=2.8m/s一. 一层基本耗热量计算 （1）首先，将采暖房间编号，以1-01房间为例。 （2）维护结构朝向及名称如北外墙，南外墙，计入第3栏中。维护结构的传热面积等依次记录。（3）房间的热负荷Q主要包括以下几部分：Q = Q1 + Q2 + Q3 式中：Q1围护结构耗热量； Q2冷风渗透耗热量； Q3冷风侵入耗热量。围护结构的基本耗热量： 式中 ： K围护结构的传热系数，W/K； F围护结构的计算面积，； 冬季室内空气的计算温度，； 冬季室外空气的计算温度，；围护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的 削弱而减少的修正，其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。1.维护结构耗热量计算全部计算列于表中。围护结构的总传热耗热量Q1=1470W2. 冷风渗透耗热量计算 Vpj=2.8m/s L=2.88 m3/（hm） 缝隙长度7.2m 北向n=1.0V= Lln=2.887.21.0=20.74 m3/hQ3=0.278Vw Cp (tn-tw)=0.27820.741.341.027=209w3.外门侵入耗热量 Q3=0所以 Q = Q1 + Q2 + Q3=1470+209+0=1680w其他房间的热负荷见附录1.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 循环动力根据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。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。本设计采用上供下回式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。本工程为小区需分户热计量，又总建筑为三层，由上述比较及分析可以确定本工程采用立管为下供下回异程式、干管为水平同程式热水供暖系统。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多，房间结构简单，无需考虑分区问题，所以，本工程采用垂直式系统。4.4 供、回水管布置方式供、回水管布置方式可分为同程式和异程式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，会出现严重的水力失调现象。而同程式系统可消除式减轻水力失调现象，故有条件时宜采用同程式系统。本设计采用同程式系统。根据建筑特点，本工程采用同程式系统，即在底层设一根总的回水同程管。第5章 散热器的选型及安装形式5.1散热器的选择选M-132型散热器，明装，它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；每片散热器的面积少，易组成所需散热面积。如下表5.1：5.2 散热器的布置1. 散热器布置一般安装在外墙窗台下，这样沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃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，门不准设置散热器。在楼梯间或其它有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支供热，且不得装设调节阀；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，可同邻居串联连接；5. 铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：二柱（M132型）20片；柱型（四柱）25片；长翼型7片。考虑到传热效果，本设计散热片安装形式为异侧的上进下出。本设散热器布置见平面图。5.3 散热器的安装底部距地面不小于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。5.4 散热器的计算1、以办公室101为例：热负荷Q=4008W，供水温度为tg=95，th=70，=18， =64.5K=7.99 w/m修正系数：散热器组装片数修正系数，先假定=1.0；散热器连接形式修正系数，查表，=1.009；散热器安装形式修正系数，查表，=1.02；根据式F=Q/（Kt）=1.01.01.021680/（7.9964.5）=3.36 （4.1）M132型每片散热面积为0.4 m2，计算片数n为：n= F/f=3.36/0.24=14当散热器片数为11-20时，=1.05F= F=3.53n= F/f=152、其他房间的散热器计算结果列于附表1。第6章 热水供暖系统水力计算6.1确定系统原理图根据以上分析，可画出系统图，该系统有3个支路。图上不带字母的数字表示管段号，散热器内的数字表示其片数。圆圈里既带字母又带数字的表示立管编号。6.2 系统水力计算设计供回水温度为95/70。对室内热水供暖系统管路。6.2.1散热器的流进系数 散热器管段总长度 Ls=0.1+0.7+0.2+0.1+0.2+0.1=1.4m跨越管总长度为1.2m 跨越管与散热器的局部阻力系数，见下表管段名称局部阻力个数管段名称局部阻力个数散热器旁流三通111.5=1.5跨越管直流三通221.0=2.090弯头442.0=8.0合流三通113.0=3.0=12.52.0 根据供热工程附表4-4查出A值和A/d,分别求出跨越管支路与散热器支路的阻力系数Sk=A(ld+)=1.0310（2.61.2+12.5）=5.273610Pa/（Kg/h）Ss=A(ld+)=1.0310（2.61.4+12.5）=16.62410Pa/（Kg/h） =1/1+Sk+ Ss=0.366.2.2户内水平采暖系统水力计算A用户户内水力计算总热负荷3138W计算方法和步骤1. 在图上进行管段编号、水平管和跨越管编号并注明各管段的热负荷和管段长度2. 计算各段的管径水平管1、3、5、7、9、11的流量为G=0.86Q/(tg-th)=0.863138/(95-70)=107.9kg/h跨越管流量 Gk=（1-0.36）G=69.1 Kg/h从而确定各管段管径局部阻力系数计算表管段号局部阻力个数管段号局部阻力个数1闸阀11.5990弯头552.0=1090弯头442.0=8.0=10=9.51390弯头332.0=62、4、6、8、10直流三通221.0=2.0闸阀11.5=2.0=7.53、5、790弯头112.0=2.0=2.0B用户户内水力计算总热负荷2416W计算方法和步骤1.在图上进行管段编号、水平管和跨越管编号并注明各管段的热负荷和管段长度2.计算各段的管径水平管1、3、5、7、9、11的流量为G=0.86Q/(tg-th)=0.862416/(95-70)=83.1kg/h跨越管流量 Gk=（1-0.36）G=53.2 Kg/h 从而确定各管段管径局部阻力系数计算表管段号局部阻力个数管段号局部阻力个数1闸阀111.5=1.5790弯头112.0=2.090弯头442.0=8.0=9.5=2.02、4、6、8、10直流三通221.0=2.01190弯头332.0=6=2.0闸阀11.53、5、990弯头132.0=6.0=7.5=6.0C用户户内水力计算总热负荷5726W计算方法和步骤1.在图上进行管段编号、水平管和跨越管编号并注明各管段的热负荷和管段长度2.计算各段的管径水平管1、3、5、7、9、11的流量为G=0.86Q/(tg-th)=0.865726/(95-70)=197kg/h跨越管流量 Gk=（1-0.36）G=126.1 Kg/h从而确定各管段管径局部阻力系数计算表管段号局部阻力个数管段号局部阻力个数1闸阀11.5990弯头442.0=8.090弯头442.0=8.0=8.0=9.511闸阀11.52、4、6、8、10直流三通221.0=2.0=7.5=2.03、5、790弯头12.0=2.06.2.3单元立管与水平干管采暖系统的水力计算1.确定立管与水平干管的管径 将各管段进行编号，注明各管段的热负荷和管长，如图所示，并计算各管段的局部阻力系数，见下表 确定各管段的管径。各管段的热负荷和设计参数已知，可计算出各管段的流量。根据前面所述的立管的平均比摩阻的选取原则，查水力计算表，可确定各管段的管径、流速等，计算结果见下表。立管水平干管表局部阻力系数计算表管段号局部阻力个数管段号局部阻力个数190弯头111.5=1.59闸阀10.5=1.590弯头11.52、10、18调节阀19.0直流三通11分流三通11.5=3.0=10.527直流三通113、4、7、8、11、12、15、16、19、20、23、24直流三通11.0=128合流三通13.0=3.02990弯头331.0=3.0=1.0=3.05、6、13、14、21、222690弯头1117、25闸阀10.5直流三通11合流三通13.0=2=3.52.不平衡率的计算三单元一层用户的阻力损失为 P=8541.4Pa重力循环自然附加压力为Pz=2/3gh=2/3（997.81-961.92）9.81.5=155.7Pa则三单元一层用户的资用压力为P=P-Pz=8541.4-155.7=8385.7Pa式中 P三单元一层用户资用压力，Pa P三单元一层用户的阻力损失，Pa Pz三单元一层用户重力循环自然附加压力，Pa与三单元一层用户并联的管段及二层的压力损失（Py+Pj）3,8+P=（89.8+89.8）+8541.4=8721 Pa三单元二层用户的重力循环自然附加压力为Pz=2/3gh=2/3（997.81-961.92）9.84.5=467.2Pa并联环路中，二层用户相对一层用户增加的自然附加压力为Pz=Pz-Pz=467.2-155.7=311.4Pa它的资用压力为Pz=Pz+Pz=8385.7+311.4=8697.1Pa不平衡率X21=P-（Py+Pj）3,8+PP=（8697.1-8721）8697.1100=-0.27同理以三单元一层用户为计算上层用户的基准，三单元三层用户相对于一层用户的不平衡率项目楼层序号各层相对于一层用户并联点的自然附加压力（Pa）与一层用户并联各层用户的资用压力（Pa）与一层用户并联各层用户的供回水立管的压力损失（Pa）与一层用户并联的各用户的供回水立管及户内的总损失（Pa）各层用户相对于一层用户的不平衡率Xi2311.48697.1179.68721-0.273622.88852.8221.28942.2-1.0 一单元三层用户（最远端）相对于三单元一层用户的不平衡率通过三单元一层用户管段2、三单元用户管段9、管段28的阻力损失为P2+P+P9+P28-Pz=603.5+8541.4+225.9+363.5-155.7=9578.6 Pa一单元三层用户资用压力为上面计算结果与该用户的自然附加压力的和为9578.6+622.8=10201.4 Pa经过一单元三层用户管段26、27、1820、一单元三层用户管段2325的阻力损失P26+P27+P18-20+P+P23-25=949+291.8+（603.5+89.9+110.6）+8541.4+（110.6+89.8+251.1）=11037.6 Pa一单元三层用户相对于三单元一层用户的不平衡率（10201.4-11037.6）10201.4100=-8.2参考文献1. 吴星，贺平，王飞. 供热工程，中国建筑工业出版社2. 采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003），北京：中国建筑工业出版社，20033. 刘建龙主编. 建筑设备工程制图与CAD 技术，北京：中国化学工业出版社20094. 刘建龙. 供热工程课程设计指导书，20085. 陆耀庆. 供热通风设计手册，北京：中国建筑工业出版社，19876. 李贷森. 简明供热设计手册，北京：中国建筑工业出版社，19987. 城市热力网设计规范CJJ34-2002，北京：中国建筑工业出版社，20038. 城市供热管网工程施工及验收规范CJJ-28-89，北京：中国建筑工业出版社19899. 采暖通风与空气调节制图标准（GBJ 114-1988），北京：中国建筑工业出版社，1989设计总结在