采暖课程设计说明书---某居民楼采暖设计.doc

青岛理工大学采暖课程设计说明书 题 目：北京市某居民楼采暖设计专 业：建筑环境与设备工程班 级：设备093班学生姓名：董江龙学 号：200905274指导教师：王海英日 期：2012.06.18-2012.06.2920 前 言本组由赵云昕和董江龙同学共同完成6号住宅建筑图（地点：北京）的采暖设计，具体分工如下：赵云昕：1、 第4、5层所有用户耗热量的计算；2、 第1、2、3层所有用户散热器的计算；3、 第3、4、5层用户水力计算；4、 计算局部阻力系数；5、 绘制一层采暖平面图；6、 绘制二层采暖平面图；7、 绘制设计说明书。董江龙： 1、 1、2、层所有用户耗热量的计算；2、 4、5层所有用户散热器的计算； 3、 1、2层用户水力计算； 4、 绘制采暖系统轴测图；5、 绘制热力入口详图； 8、 绘制设计说明书。目 录1.设计题目32设计原始资料3 3热负荷计算54采暖系统布置105散热器选择的计算116. 管道的布置147.采暖系统水力计算148.附属设备选择179参考文献1910采暖课程设计小结19一设计题目1.设计题目：北京市某居民楼的采暖系统的设计。二 设计原始资料2.1设计题目北京市某居民楼采暖设计。本工程为北京市一栋五层的居民楼，其中有卧室，餐厅，客厅，卫生间，厨房等功能用途的房间。楼层标高2.9米，本工程以95/70低温热水作为采暖热媒，为本居民楼设计供暖系统。2.2 设计依据2.2.1任务书 ，附录等2.2.2规范及标准实用供热空调设计手册第二版严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ00026-2010供热计量技术规程JGJ00173-2009供热工程（第四版）贺平等编著供暖通风设计手册，1987年2.3.设计气象资料2.3.1根据建筑物所在城市：北京市查实用供热空调设计手册，以下简称供热手册及供热工程。查出当地的气象资料如下北京市的气象资料如下：省份北京市设计用室外气象参数单位北京冬季大气压Kp998.6冬季大气压Kp1025.7采暖室外计算温度-7.5冬季室外平均风速m/s4.5冬季最多风向NNW 采暖期室外平均温度0.1设计计算用采暖期日数日1142.3.2室内设计温度见表如下：室内设计参数 房间功能厨房卧室室餐厅客厅卫生间室内设计温度(3.3寒冷B区围护结构传热系数资料本工程为一栋五层的居民楼，层高2.9米。维护结构传热系数按下表选取，再乘以80%的修正值。2.3.4其他资料热源：换热站热媒：热水热媒参数：95/70 建筑物周围环境：城市内、无遮挡三热负荷计算3.1 围护结构的耗热量围护结构耗热量包含内容：围护结构温差传热量；缝隙渗入冷空气的耗热量；外门开启侵入；上述代数和，分为基本耗热量和附加耗热量。计算公式如下： （2-1）式中：围护结构的基本耗热量，W； 围护结构的附加(修正)耗热量，W； 冷风渗透耗热量，W；冷风侵入耗热量，W；供暖总耗热量，W。3.1.1围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量按（2-2）式计算 （2-2）式中：j部分围护结构的基本耗热量，W；j部分围护结构的基本传热面积，；j部分围护结构的基本传热系数，；冬季室内计算温度，；冬季室内计算温度，；围护结构的温差修正系数，无量纲,见表2-4；表2.1 围护结构的温差正系数 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1.002闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1 6层建筑）0.604与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7 30层建筑）0.505非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.756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0.607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0.408与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙0.709与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.4010伸缩缝墙、沉降缝墙0.30的确定：a、外墙高度，本层地面到上层地面（中间层）（底层，由地面下表面到上层地面；顶层，平屋顶到屋顶外表面）。斜屋面：到门顶的保温层表面。长：外表面到外表面，外表面到中心线，中心线到中心线。b、门、窗按净空尺寸。c、地面、屋顶面积，地面和门顶按内廓尺寸，平屋顶，按外廓。d、地下室，位于室外地面以下的外墙，按地面3.1.2围护结构的附加耗热量朝向修正耗热量产生原因：太阳辐射对建筑物得失热量的影响,规范规定对不同朝向的垂直围护结构进行修正.修正方法：朝向修正耗热量的修正率可根据不同地区进行选取，北京市的朝向修正率为： 东： -5； 西： -5； 南： -20； 北： 0； 屋顶：-20% 将垂直外围护结构（门、窗、外墙及屋顶的垂直部分）的基本耗热量乘以朝向修正率，得到该维护结构的朝向修正耗热量：；之后把加减到基本耗热量上。3.1.3门窗缝隙渗入冷空气的耗热量1、产生原因：因风压与热质作用室外空气经门窗缝隙进入室内。2、方法：规范规定，对六层以下的按缝隙法。 （2-4）式中： 渗入冷空气耗热量W；0.28换算系数，1KJ/h=0.28W；门窗缝隙渗入室内的冷空气量m3/(hm)，据冬季室外平均风速；查的单层钢窗为4.55 m3/(hm)，推拉铝窗为3.15 m3/(hm)。l 门窗可开启部分缝隙长度m；室外空气密度kg/m3；北京为1.093 g/m3空气压质量比热 1KJ/(kg)；n冷风渗适量的朝向修正系数；北京为东：n=0.15西：n=0.4南：n=0.15北：n=1.03.1.4冷风侵入耗热量的计算产生原因：冬季，在风压和热压的作用下，大量从室外或相邻房间通过外门、孔洞侵入室内的冷空气被加热成室温所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量可采用外门附加的方法计算。外门附加率的确定方法为：对短时间开启，无热风幕的外门附加率值如下表： 外门附加率值外门布置状况附加率一道门65n%两道门（又门斗）80n%三道门60n%供暖建筑和生产厂房的主要出口500% 计算公式为： 式中：外门的基本耗热量。 N 考虑冷风侵入的外门附加率，按上表计算。3.2 采暖房间编号 我们设计项目为北京某居民楼五层建筑，每一层楼有四个单元，每单元两个用户，每个用户分别有卧室、主卧室、客厅、厨房、卫生间以及走廊。其各用户都有相似处，故命名A型用户，一楼第一单元第一个用户命名为A1，其房间分别编号为：卧室 A1101、主卧室 A1102、客厅 A1103、厨房 A1104、卫生间 A1105、走廊 A1106。一楼一单元第二个用户命名为A2，其房间编号与A1类似；二楼以上同理进行编号。3.3负荷计算示例下面以北京某居民楼为例进行热负荷计算：例：以A1103（一楼第一单元一用户客厅）为例，计算其热负荷。1、计算围护结构的耗热量（1） 西外墙 传热系数K0.48 ，温差修正系数1 ，传热面积 F5.82*2.9-1.9214.96。 西外墙的基本耗热量为，由公式:10.4814.962（18+7.5）121查得，北京市的西朝向修正率取=-5；朝向修正耗热量为121.42(1-0.05) 183.11；（2）西外窗 传热系数K2.48，温差修正系数1，传热面积 F1.2*1.6=1.92。西外窗的基本耗热量为，由公式:11.21.6（18+7.5）=121（3）北外墙 传热系数K0.48，温差修正系数1 ，传热面积F（0.9+0.12）*2.9=2.96。北外墙基本耗热量为：10.482.96（18+7.5）=36.23；查得，北京市北向的朝向修正率取=0；朝向修正耗热量为=36（4）南外门 传热系数K=5.85，温差修正系数1，传热面积F2.12.5=5.25南外门基本耗热量为：15.855.25（18+7.5）=783查得，北京市南向的朝向修正率取=-0.2；朝向修正耗热量为=783（1-0.2）=627（5）南墙 传热系数K=1.2，温差修正系数1，传热面积F4.022.9-5.25=6.41南外门基本耗热量为：10.486.41（18+7.5）=78查得，北京市北向的朝向修正率取=-0.2；朝向修正耗热量为=780.8=63（6）地面 传热系数K=0.48，温差修正系数0.75，传热面积F（3-0.34）*3.635.46=19.82。地面的基本耗热量为：=0.750.4819.82（18+7.5）=1822、计算房间的冷风渗透耗热量（按缝隙法计算）（1）西外窗为推拉铝窗，中间为固定北外窗缝隙长度为4.6 m查附录7，北京市的朝向修正系数西向n=0.4，西外窗的冷空气渗入量按下式计算，为=4.554.60.4=8.37西外窗的冷风渗透耗热量为=79其中L为每米、窗缝隙渗入室内的空气量，按冬季室外平均枫树，查供热工程，表1-6得为门、窗缝隙的计算长度n 渗透空气量的朝向修正系数北外窗的冷风渗透耗热量为，其中 V经过门窗缝隙渗入室内的总空气量 供暖室外计算温度下的空气密度，北京的为1.329 冷空气的定压比热，c=1.00 南门缝隙长度为12.2m查附录7，北京市的朝向修正系数南向n=0.15，南门的冷空气渗入量按下式计算，为n=4.5512.20.15=8.33南门的冷风渗透耗热量为=793、户门冷风侵入耗热量=0.655166=567W4、客厅总的耗热量为= 2143W建筑物总的供暖热负荷：Q=131329W3.3 计算热指标：1,间的负荷面积热指标计算公式： 式中： 面积热指标；建筑物面积；2,物总的供暖热负荷及采暖热指标根据本建筑物的特点知: 建筑面积F=2138.8m2所以供暖面积热指标，按式（2-5）：X=131328.94(53.4785)=61.40W/m2其它房间的热负荷计算结果见附表1中。 四采暖系统布置4.1系统形式的选择与确定1.系统采用机械循环下供下回的形式；水平干管采用同程式系统；单元立管采用异程式系统；户内采用单管异侧（注：其用户中主卧室及其卫生间为同侧）上进下出的形式。2.在建筑物入口处设建筑热力入口装置； 在每户入口设户内采暖系统入户装置； 每户的第一个散热器安装温控阀； 每个散热器有空气排除装置。3.户内管道埋设与地板内，散热器采用明装形式。注：1.水平供水干管敷设坡度不应小于0.003。坡度应与水流方向相反，以利排气。2.根据建筑的结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组。考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁柱型散热器。结合室内负荷，选择铸铁M132散热器。结合室内负荷，散热片主要参数如下，散热面积0.24m2，水容量1.32L/片，重量7Kg/片，工作压力0.5MPa。多数散热器安装在窗台下的墙龛内，距窗台底80mm，表面喷银粉。五散热器的计算5.1 散热器的计算本设计采用M-132型散热器。(1)、散热器散热面积的计算散热面积的计算可按供热手册的计算公式进行计算。散热器内热媒平均温度t的确定。本设计在计算时，不考虑管道散热引起的温降。对于双管热水供暖系统，为系统计算供、回水温度之和的一半，而且对所有散热器都相同。(2)、散热器片数的计算散热器片数的计算可按下列步骤进行：1) 利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积(由于每组片未定，故先按1计算)；2) 得出所需散热器总片数或总长度H；3) 确定房间内散热器的组数m；4) 将总片数n分成m组，得出每组片数n，若均分则n=nm(片组)；5) 对每组片数n进行片数修正，乘以b，即得到修正后的每组散热器片数，可根据下述原则进行取舍；6) 对柱型及长翼型散热器，散热面积的减少不得超过0.1 ；7) 对圆翼型散热器散热面积的减少不得超过计算面积的10。5.1.1 散热器数量的计算供暖房间的散热器向房间供应热量以补偿房间的热损失，根据热平衡原理，散热器的散热量应等于房间的供暖设计热负荷。散热器散热面积的计算公式为： 式中：散热器的散热面积（m）；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；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另外，还规定了每组散热器片数的最大值，对此系统的M-132型散热器每组片数不超过20片。1、 散热器的传热系数K 2、 散热器的传热系数表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内空气温度tn的差为1时，每平方米散热面积单位时间放出的热量，单位为W/（m）。选用散热器时希望散热器的传热系数越大越好。 通过实验方法可得到散热器传热系数公式为 式中： 在实验条件下，散热器的传热系数，； 由实验确定的系数，取决于散热器的类型和安装方式；从上式可以看出散热器内热媒平均温度与室内空气温差越大，散热器的传热系数K值就越大，传热量就越多。2、散热器内热媒平均温度散热器内热媒平均温度应根据热媒种类（热水或蒸汽）和系统形式确定。 1）热水供暖系统 式中： 散热器内热媒平均温度（）； 散热器的进水温度（）； 散热器的出水温度（）； 对于单管热水供暖系统，各组散热器是串联关系，所以各组散热器的进出口水温不同，应用以下公式计算：式中： 散热器内热媒平均温度（）；散热器的进水温度（）；散热器的出水温度（）；散热器热负荷（W）；散热器的进流系数；水的比热；立管流量，Kg/s；5.2散热器的计算实例 以客厅为例计算： 查供热工程附录2-1，对M-132型散热器 =2.426（63.5）0.286 =8.0W/(m.)先假设片数修正系数=1.0，查供热工程附录2-4得 =1.009，散热器采用明装，查供热工程附录2-5 =1.02散热器的散热面积： =2237111.02/8.0(81.5-18)=4.56 m2M-132型散热器每片散热面积为0.24m2则散热器的片数为n=4.56/0.24=18.996 查的片数修正系数=1.05，修正后的散热器片数n=18.9961.05=19.946 取整得散热器片数为19片。同理计算出其他各房间的散热器片数。其余的列于附表2中；5.3散热器的布置布置散热器应注意以下规定l、散热器宜安装在外墙窗台下，这样能迅速加热室外渗入的冷空气，阻挡沿外墙下降的冷气流，改善外窗对人体冷辐射的影响，使室温均匀。当安装或布置管道有困难时，也可靠内墙安装。如设在窗台下时，医院、托幼、学校、老弱病残者住宅中，散热器的长度不应小于窗宽度的75；商店橱窗下的散热器应按窗的全长布置，内部装修要求较高的民用建筑可暗装。2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。在陋习建或其它有冻结危险的场合，应由单独的立，支管供热，且不得装设调解阀。3、散热器在布置时，不能与室内卫生设备、工艺设备、电气设备冲突。暖气壁龛应比散热器的实际宽度多350400毫米。台下的高度应能满足散热器的安装要求，非置地式散热器顶部离窗台板下面高度应50毫米，底部距地面不小于60mm，通常为150mm毫米，背部与墙面净距不小于25mm。4、在垂直单管或双管供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同临室串联连接。 5、公共建筑楼梯间的散热器，宜分配在底层或按一定比例分配在下部各层，住宅楼梯间一般可不设置散热器。把散热器布置在楼梯间的底层，可以利用热压作用，使加热了的空气自行上到楼梯间的上部补偿其耗热量。6、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。住宅建筑分户计量的散热器选用与布置还应注意：（1）安装热量表和恒温阀的热水采暖系统宜选用铜铝或钢铝复合型、铝制或钢制内防腐型、钢管型等非铸铁类散热器，必须采用铸铁散热器时，应选用内腔无黏砂型铸铁散热器；（2）采用热分配表计量时，所选用的散热器应具备安装热表的条件；（3）采用分户热源或供暖热媒水水质有保证时，可选用铝制或钢制管形、板式等各种散热器；（4）散热器的布置应确保室内温度分布均匀，并应可能缩短户内管道的产度；（5）散热器罩会影响散热器的散热量和恒温阀及配表的工作，安装在装饰罩内的恒温阀必须采用外置传感器，传感器应设在能正确反映房间温度的位置。 六管道的布置6.1 干管的布置供回水干管设置在检查室中，每个用户都从干管上接出一个支管，而形成各自的独立环路以便于分户计量。6.2 支管的布置本设计入户的支管均设置在户内垫层内，垫层的厚度不应小于50mm,本系统散热器支管的布置形式有供、回水支管同侧连接和供、回水支管异侧连接两种形式，且支管均保证为0.01的坡度，以便于排出散热器内积存的空气，便于散热。七 采暖系统水力计算 7.1水力计算根据暖气片组装片数的最大值将其分为几组后，确定总的立管数，绘制系统图，标明各段干管的负荷数，以及每组暖气片的片数和负荷数，并对各个管段进行标注（见附录）。本设计的计算过程同程式单管热水供暖系统管路的水力计算过程，在整个系统中每一个户内环路构成一个独立的系统分别计算，计算步骤如下：（1）首先在系统图上，对各管段进行编号，并注明管段长度和热负荷。（2）计算通过最远立管的环路的总阻力，根据所选值R（60120 Pa/m），和每个管段的流量G的值，查阅供暖通风设计手册中初选各管段的d、R、v的值，算出通过各立管的环路的总阻力。流量G的值可用以下公式计算得出： （4-5）式中： Q管段的热负荷，W； 系统的设计供水温度，； 系统的设计回水温度，。（3）计算通过最近立管环路的总阻力，计算方法同上。（4）求并联环路的压力损失不平衡率，使其不平衡率在15%以内，以确定通过环路各管段的管径。（5）根据水力计算的结果，求出系统的的总压力损失，及各立管的供、回水节点间的资用压力。（6）根据立管的资用压力和立管的计算压力损失，求中间各并联立管的压力损失不平衡率，使其不平衡率在15%以内，从而确定出各立管的管径。7.2水力计算中应注意的问题：（l）采暖系统水力计算必须遵守流体连续性定律，即对于管道节点(如三通、四通等处)热媒流入流量之和等于流出流量之和。热媒的流速是影响系统的经济合理程度的因素之一。为了满足热媒流量要求，对于机械循环热水采暖系统，增大热水流速虽然可以缩小管径，节省管材，但流速过大，压力损失增加，会多消耗电能，甚至可能在管道配件(如三通、四通等)处产生抽力作用，破坏系统内热水正常流动，使管道发生振动产生噪音。f因此，采暖规范中规定：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。（2）采暖系统水算必须遵守并联环路压力损失平衡定律。系统在运行中，构成并联环路的各分支环路的压力损失总是相等的，并且等于其分流点与合流点之间的压力总损失。在设计时只能尽量的选择在保证热媒设计流量的同时使各个并联环路的压力损失接近于平衡的管径。只要保证并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值在允许范围之内，则流量的变化是不大的。 （3）热水采暖系统最不利环路的单位长度沿程压力损失，除很小的系统外，一般以不超过60120Pam为宜。 （4）供水干管末端和回水干管始端的管径不宜小于DN20，以利于排除空气，并小数显著的影响热水流量。（5）采暖系统各并联环路，应设置关闭和调节装置。主要是为了系统的调节和检修创造必要的条件。 7.3各用户水力计算：以一楼第一单元A1、A2用户为例：(1) 根据各用户的热负荷计算其的流量，由 =0.863898.72（95-70） =134.116kg/h 查附录8得当流量G=134.116kg/时，选公称内径DN14，用内差法计算流速v及比摩阻Rm如下 v=(134.116-125)/(150-125) （0.27-0.23）+0.23=0.24m/s Rm=(134.116-125)/(150-125)(124.78-99.47)+99.47=108.77Pa/m（2） 确定沿程阻力损失Py：Py=Rl=108.7737.442=4072.57Pa（3） 确定局部阻力损失Pj：. 根据图中各用户的实际情况列出各用户的局部阻力管件名称（见附表7），查供热工程附录4-2得到局部阻力系数列于附表中。一楼A1用户的局部阻力系数为=248。. 据流速查供热工程附录4-3查出动压头=28.32Pa；用户中Y型过滤器阻力损失、温控阀阻力损失及热量表阻力损失分别为3000Pa、2000Pa、20000Pa则：（4） Pj=24828.32+3000+2000+20000=32023.4Pa（5） 则一楼A1用户的总压力损失为：Py+Pj=36095.93Pa （6） 其他用户水力计算结果见附表3，用户局部阻力系数见附表7。7.4立管水力计算的示例：（1） 水力计算：在系统图上对个管段进行编号，并注明各管段的热负荷和管长。根据各管段的热负荷计算各管段的流量，以管段2为例进行计算： =0.8633876/（95-70） =1165kg/h查供热工程附录4-5取公称直径DN32用内差法同理计算可求出v=0.33，R=51.26（2）确定沿程阻力损失Py：Py=Rl=51.262.5=128.15Pa（3）确定局部阻力损失Pj：. 根据图中各管段的实际情况列出各管段的局部阻力管件名称（见附表8），查供热工程附录4-2得到局部阻力系数列于附表8中。管段2的局部阻力系数为=10.5。. 据流速查供热工程附录4-3查出动压头=53.54Pa；则：（4） Pj=10.553.54=562.17Pa（5） 则管段2的压力损失为：Py+Pj=690.32Pa （6） 其他水力计算结果见附表4，管段局部阻力系数见附表8。 7.5不平衡率的计算：热水采暖系统的并联环路各分支环路之间的计算压力损失允许差值查表。在进行系统水力计算时，系统并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值如果超过了允许差值，就必须调整一部分管道的管径，使之满足要求。并联环路备分支环路之间的压力损失允许差值查手册。表6-1并联环路各分支环路之间的压力损失允许差值系 统 形 式允 许 差 值（%）系 统 形 式允 许 差 值（%）双管同程式双管异程式1525单管同程式单管异程式15157.5.1立管不平衡计算示例：（ 以四层用户和五层用户为例计算其不平衡率）五层的阻力损失P=35972.74 Pa，与五层用户并联的各供回水管的压力损失之和 =2716.9 Pa 。四层的阻力损失P=34384.27 Pa, 与四层用户并联的各供回水管的压力损失之和 =2450.8 Pa ；不平衡率x=【( P+)-( P+ )】/ ( P+)100%=4.8%其楼层不平衡率见附表5。 7.5.2各用户水力计算：以一楼第一单元A1、A2用户为例一楼A1用户压力损失=3898.72 Pa; 一楼A2用户压力损失=3367.9 Pa.。不平衡率x=(-)/100%=13.6%。 其余用户不平衡率见附表6。 八附属设备的选择8.1 温控阀的选择8.1.1据分析，温控阀已选择BB型，下图为其参数图，可按此选择：控制比例带 1K2K3K全开Kv值0.220.450.520.628.1.2 选择示例 以标准层A2型用户为例，其流量G=104kg/h，选择BB型阀，控制比列带为全开，查上图可得 P=2300 Pa。8.2 Y型过滤器的选择 此次设计中，Y型过滤器宜选择螺纹连接，其选择参数见下表:Y型过滤器螺