郑州地区学生宿舍供暖系统设计书.doc

郑州地区学生宿舍供暖系统设计书一、供暖设计热负荷计算： 本工程选用郑州地区一栋学生宿舍楼。郑州地处河南北部，属于寒冷地区，需要设置建筑供暖和一些维护保温工作。但是由于郑州冬季平均温度不是太低，且楼房用于学生宿舍，故只需做一定的维护处理，即满足学生生活学习即可。查阅郑州气象条件，选用门窗墙的维护类型如下：1.郑州气象条件（单摘取采暖）：地带：寒冷地区大气压力：冬季：1012.8kp室外平均风速：冬季：3.4m/s；冬季多风向平均风速：4.3m/s室外计算干球温度：冬季采暖：-5室外计算相对湿球温度：冬季最冷月平均：60g/kg；每年采暖天数：120天2，维护结构选择 为冬季保温及学生生活考虑，选用室内最低为温度18为准，保证室内不感觉到冷感。室外温度选择为冬季最低5。故故对维护结构选取分别做如下安排：外墙为：实心粘土砖370内墙为：实心粘土砖240，与非供暖房间相邻者，按温差进行修正。内门为：普通木框单层实体门。因为走廊不供暖，所以也需要依温差进行修正。窗为：铝合金普通单框玻璃。地面不做保暖，依照地面传热地带划分的方法计算。楼顶面选用现浇钢筋混凝土板。 均匀多层材料（平壁）的传热系数KK = = W/(m2)R0维护结构的传热阻，m2/ Wan ,aw维护结构内、外表面的换热系数，W/(m2)Rn,Rw维护结构内、外表面 的传热阻，m2/ Wi维护结构各层的厚度，mi维护结构各层材料的导热系数，W/(m2)Rj由单层或多层材料构成的维护结构个材料层的热阻地面的传热系数贴土非保温地面如下表：地带R0（m2/ W）K0(m2)第一地带第二地带第三地带第四地带2.154.308.6014.20.47第一地带靠近墙角的地面面积需要计算两次3、建筑供暖设计热负荷说明： 热负荷计算用于初步确定暖气片选型和暖气片数的确定，这是供暖设计的最初也是最基本的一步。这里面得考虑维护向外部环境传递的热量、加热门窗缝向室内渗透的冷风所耗热量以及加热开门时进入冷风所耗热量。这三部分是民用建筑设计所必需计算的。而因为本建筑层高仅为三米，故不需进行高度及风力附加计算。 屋面、墙体、门窗的热耗依靠各自传热系数计算得出。由于走廊、楼梯道和盥洗室没有设计供暖设备，所以紧挨的一些些房间得附加温度修正。一层地面耗热计算才用传热地带划分的方法计算得出。计算模式：依照室内外计算温度和查找选用维护结构及门窗的传热系数，可以计算出某一寝室的热负荷。以101室为例，做如下计算：1，维护结构传热耗热量：Q的计算如表中所录，Q=1390.9w，冷风渗透耗热量Q2=0.278VCp(Tn-Tw) V=Lln 则计算结果为Q2=72.7w3，外门冷风侵入耗热量Q3=NQ1=65.9w4，所以101房间供暖设计热负荷总计为：Q=Q1+Q2+Q3=1529.5w房间热复核其他房间热复核也依照此方法计算，列于表中，其各自设计热负荷分别为：楼号楼层房间各项负荷值热负荷新风热负荷户间传热总热负荷总湿负荷热指标湿指标新风量WWWWkg/hW/m2kg/hm2m3/h1号楼1层31011529.5001529.5076.500(103-115)*7878.300878.3049.90031071248.6001248.6070.90031021298.6001298.6073.800(104-116)*7928.300928.3052.70031181298.6001298.6073.8002层1201994.500994.5056.500(203-219)*9742.200742.2042.2001221994.500994.5056.50012021031.1001031.1058.600(204-216)*7814.200814.2046.30012181066.5001066.5060.6003层13011155.5001155.5065.700(303-319)*9945.300945.3053.70013211198.6001198.6059.90013021197.1001197.106800(304-316)*7986.900986.9056.10013181197.1001197.1068001号楼小计54651.10054651.1053.300工程合计54651.10054651.1053.3002、 散热器的选型和片数确定： 本建筑是用于学生宿舍，才用锅炉房热水供暖，且建筑面积大，供暖末端设施多，管段长，所以，它不能保证供热水质，而且使用年限得长，管道中必然会有锈蚀。又附加上散热器金属热强度要高，且外部不容易锈蚀；使用量大，价钱需要比较适宜。综上考虑，选择铸铁散热器。M-132型满足该使用条件。 设定供水温度95，回水温度70 计算举例 确定好散热器类型后，可以计算出散热器片数，以101房间为例： 查表查取散热器的规格和计算公式，可以算出其传热系数 K=2.426t0.286=2.426*（64.5）0.286=7.99w/（m2.)修正系数：片数修正系统的范围乘以对应的值，其范围如下： 片数修正系数每组片数200.9511.051.1 散热器组装片数修正系数：假定为: 散热器连接形式修正系数： 散热器安装形式修正系数：=1.02 则根据公式： 又，M-132散热器每片面积为0.24，所以，假定的计算片数=13片. 查附录，当散热器片数为6-10片时，修正系数=1.05 则实际所需散热器面积为*1.02=3.18 实际采用片数n=14片 其他各个房间均依照其计算热负荷和以上计算步骤进行计算，确定散热器的片数。其计算所需片数的结果为：一楼：101：14片 103-115：8片 117：11片 102：12片 104-116：8片 118：11片二楼：201：8片 203-219：7片 221 : 8片202：9片 204-216：7片 218：9片三楼：301：10片 303-317：8片 319：10片302：10片 304-316：9片 318：10片 以上步骤可初步确定出各个房间暖气片的数目，跟据暖气片类型可以合理选择暖气片的安装形式。此外，也需要对暖气片的阀门，包括截止阀和冷风发等的安装进行安排。我认为为可以在每个暖气片末端接上比较简单的冷风阀，便于施工，也便于后来的系统检修和维护。不过因为这是学生宿舍，为防止学生接用暖气片中供暖水，应该采取措防止这一行为，比如加上特殊固定和进行宣传教育，为供暖水处理节省造价，也为学生安全、系统安全防患于未然。为保证优良的传热性能，暖气片选择明装。将暖气片装在外窗下端，为加热床缝隙进入的冷风，和防止窗户玻璃的冷辐射带来的冷感。这样会是室内感觉更加舒适。另外，学校必须定期进行检修和维护，注意使用年限和系统承压，防止暖气片损坏，伤及学生。暖气片安装选择单侧上进下出的方式，可以保证阻力较小的同时也保证换热效果良好。暖气片选择带脚的，可以便于清扫，也便铺设其他管道什么的。学校因该写好安全使用通告。 三、管路系统设计：设计管路图如CAD图中所示。因为本建筑采用外网暖气供应来供暖，所以只需设置好供回水管路来连接建筑物和市政热网。楼房只有三层，所以才用一层引入供暖水，送到三楼的供水主管路中，分别供到三楼各个房间后，然后沿各个房间的立管供到二楼一楼各个房间，可以满足各自的采暖要求。回水分别从三楼、二楼、一楼沿各自纵方向的回水立管回到一楼地面以下的回水干管中送到排出管路中，送回市政管路中。为平衡建筑东西两个方向的水力平衡，供水主立管从建筑中间的那个房间110供入三楼的主立管，回水也从其建筑中央的地区安置主管，便于回水。三楼的供水横管需要设置0.003的坡度使供水依靠重力自然流向东西两边；回水则安排像内的0.003的坡度，使回水自然回到回水横管中，自然流动流回市政回水管路中。冬季供暖的时候将市政管网的水引到三楼，依靠管网压力能够满足送到三楼的供水横管中，而且还有余压能够满足供暖水流动。对于一楼的部分房间水压比较高，需要考虑其管道承压和阀门设置。各个管道的管径需要通过供回水设计流量计算得出。室外管道和通过不保暖设施的管道需要加装保温层，确保管道安全，而且见效热损失。供暖室内回水管道不需要加装保温，减少施工开支。不过必须确保供回水管路的安全性，以免烫伤事件发生。四、系统水力计算 为符合实际工程上习惯的方式，设计选用同层双管系统。这个系统中，在理想状态下，可以满足每个供暖末端设施的进出口水温大致相同，只要能够使得流量满足要求，即可使得房间散热量满足使用要求。但是由于每个供暖设备距离供回水干管距离不同，并且层高不同，会导致每个暖气片的初始压力都不相同，所以需要添加阻力部件，调整主管和支管的管径，以达到水力平衡。这样，水力计算的中心任务就是调整管径以保证水利不平衡率满足要求。首先确定出最不利管径。平面图中，我们看出，北面九个供暖房间，南面十一个。这样，最不利管路就是供回水干管到南面供暖系统的的一条管路S。确定出该管路的总阻力，即最不利管路阻力。大致确定供回水干管和各横管，立管的管径，使其软件显示平均比摩阻处于60到120Pa/m。然后使用通过水力计算得出其大致的各个立管的管道阻力P、不平衡率等因素等数据。热水供暖系统单个计算管段的阻力损失可用下式表示：式中：计算管段的阻力损失，计算管段的沿程损失，每米管长的沿程损失，管段长度，m，管段的局部损失，Pa每米管长的沿程阻力损失（比摩阻）可用公式：管段的沿程损失计算如下：管段的局部损失式中管段中总的局部阻力系数。水流过热水供暖系统管路的附件（如三通、弯头、阀门等）的局部阻力系数值可查阅文献。利用上述公式可分别确定系统中备管段的沿程损失Pj和局部损失Pd，两者之和就是该管段的阻力损失。当量局部阻力法当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程阻力损失转变为局部损失来计算。该管段的沿程阻力损失相当于某一局部损失，则式中当量局部阻力系数通过调整管径、局部阻力数，立管间的不平衡率达到15以内。同时注意整个供暖系统的总阻力数满足城市供暖管网的条件1.4MPa以内，总阻力的差异可以依靠总管的阻力部件来平衡阻力。最不利环路水力计算表：最不利阻力(Pa)11589最不利环路分支1立管9楼层2编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)SG54705.61881.873800.12.080606SH54705.61881.873800.12.080606BG126248.8902.963.3500.124.313142034BG222722781.643.3500.13.3111516BG319938.6685.893.3500.092.619412BG417209.25923.3500.081.991739BG514479.8498.110.6500.061.451123BG611750.4404.213.3400.093.53112415BG79021310.323.3400.072.191729BG86291.6216.433.3320.062.251729BG93562.2122.543.3320.030.821313BH126248.8902.963.3500.124.313142034BH222722781.643.3500.13.3111516BH319938.6685.893.3500.092.619412BH417209.25923.3500.081.991739BH514479.8498.110.6500.061.451123BH611750.4404.213.3400.093.53112415BH79021310.323.3400.072.191729BH86291.6216.433.3320.062.251729BH93562.2122.543.3250.063.22111212VG22365.181.36380.46735.4811220611313337VG33562.2122.542.5100.49657.3511.5164313492992VH13562.2122.540.5100.49657.3511.532913491677VH22263.677.87380.44675.7511202710363063R11066.536.691.6100.1566.7616107168275 此最不利阻力为： 那么我们需要在干管上设置减压阀，平衡掉0.24MPa的压力。立管计算及设置： 由于各立管的阻力很小，导致各立管的不平衡率很高。首先调整立管管径和横干管的管径，使得阻力系数趋近于合适范围之内。每根立管上面需要附加上阻力系数大约50的减压阀，来抵消掉剩余的不平衡率。另外立管不平衡率都能满足要求后，需要适当调整每个楼层的不平衡率。但是因为需要满足工程施工的要求，不能再分别添加很多不合适的阻力部件，不平衡率无法很完美的限定在何时范围内。 各立管的水利计算表：分支一：立管总阻力(Pa)10814资用压力(Pa)11509立管不平衡率6.00%立管1立管总阻力(Pa)10376资用压力(Pa)11477立管不平衡率9.60%立管2立管总阻力(Pa)10025资用压力(Pa)11452立管不平衡率12.50%立管3立管总阻力(Pa)10025资用压力(Pa)11434立管不平衡率12.30%立管4立管总阻力(Pa)10025资用压力(Pa)11428立管不平衡率12.30%立管5立管总阻力(Pa)10025资用压力(Pa)11397立管不平衡率12.00%立管6立管总阻力(Pa)10213资用压力(Pa)11378立管不平衡率10.20%立管7立管总阻力(Pa)10025资用压力(Pa)11360立管不平衡率11.70%立管8立管总阻力(Pa)11344本分支最不利立管立管9分支二：立管总阻力(Pa)5164资用压力(Pa)5488立管不平衡率5.90%立管1立管总阻力(Pa)4929资用压力(Pa)5446立管不平衡率9.50%立管2立管总阻力(Pa)5124资用压力(Pa)5413立管不平衡率5.30%立管3立管总阻力(Pa)5124资用压力(Pa)5387立管不平衡率4.90%立管4立管总阻力(Pa)5124资用压力(Pa)5367立管不平衡率4.50%立管5立管总阻力(Pa)5124资用压力(Pa)5354立管不平衡率4.30%立管6立管总阻力(Pa)5124资用压力(Pa)5318立管不平衡率3.60%立管7立管总阻力(Pa)5124资用压力(Pa)5294立管不平衡率3.20%立管8立管总阻力(Pa)5133资用压力(Pa)5267立管不平衡率2.50%立管9立管总阻力(Pa)4870资用压力(Pa)5254立管不平衡率7.30%立管10立管总阻力(Pa)5221本分支最不利立管立管11散热器选型及计算：层内位置编号负荷(W)TN()散热器型号片(m)D(mm)(m/s)分支一立管2楼层1R11298.618椭柱132型11片150.06楼层2R11031.118椭柱132型9片150.05楼层3R11197.118椭柱132型10片150.06分支1立管2楼层1R1982.318椭柱132型8片200.03楼层2R1814.218椭柱132型7片100.11楼层3R1986.918椭柱132型8片100.14分支1立管3楼层1R1928.318椭柱132型8片150.05楼层2R1814.218椭柱132型7片100.11楼层3R1986.918椭柱132型8片100.14分支1立管4楼层1R1928.318椭柱132型8片150.05楼层2R1814.218椭柱132型7片100.11楼层3R1986.918椭柱132型8片100.14分支1立管5楼层1R1928.318椭柱132型8片150.05楼层2R1814.218椭柱132型7片100.11楼层3R1986.918椭柱132型8片100.14分支1立管6楼层1R1928.318椭柱132型8片150.05楼层2R1814.218椭柱132型7片100.11楼层3R1986.918椭柱132型8片80.19分支1立管7楼层1R1928.318椭柱132型8片150.05楼层2R1814.218椭柱132型7片80.16楼层3R1986.918椭柱132型8片100.14分支1立管8楼层1R1928.318椭柱132型8片150.05楼层2R1814.218椭柱132型7片100.11楼层3R1986.918椭柱132型8片100.14分支1立管9楼层1R11298.618椭柱132型11片150.06楼层2R11066.518椭柱132型9片100.15楼层3R11197.118椭柱132型10片100.16分支2立管1楼层2R1994.518椭柱132型8片150.05楼层3R11155.518椭柱132型10片100.16分支2立管2楼层1R11529.518椭柱132型13片200.04楼层2R1742.218椭柱132型6片100.1楼层3R1945.318椭柱132型8片100.13分支2立管3楼层1R1878.318椭柱132型7片150.04楼层2R1742.218椭柱132型6片100.1楼层3R1945.318椭柱132型8片100.13分支2立管4楼层1R1878.318椭柱132型7片150.04楼层2R1742.218椭柱132型6片100.1楼层3R1945.318椭柱132型8片100.13分支2立管5楼层1R1878.318椭柱132型7片150.04楼层2R1742.218椭柱132型6片100.1楼层3R1945.318椭柱132型8片100.13分支2立管6楼层1R1878.318椭柱132型7片150.04楼层2R1742.218椭柱132型6片100.1楼层3R1945.318椭柱132型8片100.13分支2立管7楼层1R1878.318椭柱132型7片150.04楼层2R1742.218椭柱132型6片100.1楼层3R1945.318椭柱132型8片100.13分支2立管8楼层1R1878.318椭柱132型7片150.04楼层2R1742.218椭柱13