敦化市花园小区采暖设计-供热工程课程设计说明书.doc

Jilin Jianzhu University课程设计计算书设计名称 敦化市花园小区采暖设计 学 院 市政与环境工程学院 专 业 城市燃气工程 班 级 燃气122班 姓 名 牛传磊 学 号 11 指导教师 齐老师 设计时间 2015.7.5 摘 要本次设计的是敦化市某住宅采暖系统。本工程为敦化市花园小区住宅楼采暖设计，建筑面积2800，总高度17.4m。针对该住宅的要求和特点，以及该地区气象条件，参考有关文献资料对该楼的采暖系统进行方案设定、负荷计算和水力计算、设备选型。关键词 住宅；采暖；设计目录摘 要1第一章 概述31.1设计概况31.2设计依据3第二章 设计方案确定及计算42.1 室外气象参数42.2 采暖设备要求和特殊要求4第三章 散热器的选择73.1 散热器的布置73.2 散热器的安装尺寸应保证73.3 散热器的计算7 详细计算见散热器片数表。9第四章 水力计算10第五章 供热管道及附件155.1保温管道的确定155.2 保温材料的选择155.3 管道保温施工15设计总结16参考文献17附录 第一章 概述1.1设计概况吉林省敦化市花园小区住宅楼采暖设计，建筑面积2800，总高度17.4m共6层,层高2.9m。1.2 设计依据供热设计手册、供热工程（ISBN 978-7-112-02017-1）。第二章 设计方案确定及计算2.1 室外气象参数 采暖室外计算温度：-22.5，冬季室外平均风速：2.0/s，冬季室外最多风向平均风速1.9m/s冬季最多风向ENE，冬季室外大气压力102333pa。2.2 采暖设备要求和特殊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。2.3 热负荷计算 供暖系统设计热负荷 （1）、供暖系统设计热负荷供暖系统的设计热负荷是指在某一室外温度tw下，为了达到要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。它是设计供暖系统的最基本依据。冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得失热量确定：失热量有：a、围护结构传热耗热量Q1；b、加热由门，窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2，称冷风渗透耗热量；得热量有：a、太阳辐射进入室内的热量Q10。Q=Q1+Q2-Q10工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般分几部分进行计算：Q=Q1.j+Q1.x+Q2+Q3式中 Q1.j围护结构的基本耗热量； Q1.x围护结构的附加耗热量。（2） 围护结构的耗热量表5-1 通过围护结构的基本耗热量，按下式计算： 公式Qj.j = K F (tn tw) 参数 K - 该面围护物的传热系数, W/m.; Qj.j - 通过供暖房间某一面围护物的温差传热量(或称为基本耗热量), W;F - 该面围护物的散热面积, m ;tw - 室外供暖计算温度, ; - 温差修正系数.tn - 室内空气计算温度, ; （3） 围护结构附加耗热量： 表5-2 通过围护结构的附加耗热量 公式Q1= Qj.j(1 + ch + f + x) ( 1 + f.g) 参数Q1- 附加耗热量f - 风力附加率(或称风力修正系数);f.g- 高度附加;x - 外门附加ch - 朝向附加率(或称朝向修正系数);（4）暖通规范规定：宜按下列规定的数值，选用不同的朝向修正率朝向修正率北、东北、西北010东南、西南-10-15东、西 -5南-15-30 所以，由于这次在这次设计中建筑物的外墙朝向分别为东、西、南、北四向。其朝向的修正率分别为：东：-5 ，西：-5 ，南：-15 ，北：0 。（5） 风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对维护结构基本耗热量的修正。我国大部分地区冬季平均风速为23m/s。西安室外平均风速 2.700m/s，因此暖通规范规定：在一般情况下，不考虑风力附加。只有建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇厂区内特别突出的建筑物才考虑垂直外维护结构附加510。（6）高度附加耗热量 高度附加耗热量是考虑房屋高度对维护结构耗热量的影响而附加的耗热量。暖通规范规定：当房间高度大于4m时，高度每高出1m应附加2，但总的附加率不应大于15。所以此建筑13层高度均为3m，高度附加值为0。（7） 冷风渗透耗热量Q2的计算:计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分数法，本计算采用缝隙法，计算公式如下： 公式Q2 = 0.28CpLw(tn - tw) 参数Cp - 干空气的定压质量比热容, Cp = 1.0 Kj / (公斤 )V - 渗透空气的体积流量, m / h;w- 室外温度下的空气密度 公斤/ mtn - 室内空气计算温度, ;tw室外供暖计算温度, .例：已知室内空气计算温度为18，室外供暖计算温度-22.5L=L0ln=3*2.1+2*1.5=9.3南外窗冷风渗透耗热量：Q2 = 0.28CpLw(tn - tw)=0.289.31.29340.5=177w基本耗热量：南外墙Qj.j = K F (tn tw) =0.53.1540.5=165w南外窗同理可算出318w西外墙西外窗分别是289w和106w围护结构耗热量：南外墙Q1= Qj.j(1 + ch + f + x) ( 1 + f.g)=1650.85=140w同样求出各个围护面的修正耗热量南外窗270w，西外墙274，西外窗100总围护修正耗热量270+274+140+100=784w所以房间总耗热量=总修正耗热量+冷风渗透耗热量=177+784=961w其余见耗热量表。第三章 散热器的选择 考虑到散热器耐用性和经济性，本建筑选用铸铁四柱640型，高度为640mm它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；散出同样热量时金属耗量少，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。“暖通规范”规定：安装热量表和恒温阀的热水供暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的散热器，应采取可靠的质量控制措施；所以要选用内腔干净无砂，外表喷塑或烤漆的灰铸铁散热器。具体性能及参数如下表：表4.1 铸铁散热器参数型号散热面积水容量重量工作压力传热系数k四柱640型0.200m1.03L5.7kg0.5mpa7.13 w/m3.1 散热器的布置散热器布置在外墙窗台下，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、外墙对人体冷辐射的影响，使室温均匀。为防止散热冻坏一般明装或装在器冻裂，两道外门之间，门斗及开启频繁的外门附近不宜设置散热器；散热器一深度不超过130mm的墙槽内。3.2 散热器的安装尺寸应保证底部距地面不小于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。3.3 散热器的计算对四柱640型，不能超过25片。散热器面积F按下式计算: m2 Q散热器的散热量，W tpj散热器内热媒平均漫度， tn-供暖室内计算温度， K散热器的传热系数, W/m2. 1散热器的组装片数修正， 2散热器的连接形式修正， 3散热器的安装形式修正， 散热器中1、2、3的选取以书后附表为据， tsg散热器进水温度， tsh散热器回水温度， 以首层 北卧室102为例说明暖气片的计算过程： 房间热负荷Q=493W，供水温度为tg=95，th=70， tpj=(95+70)/2=82.5 , =18,t= =82.5-18=64.5 查教材附录2-5，=7.13 w/m修正系数：散热器组装片数修正系数，先假定1=1.0；散热器连接形式修正系数，查教材附录2-7，2=1.0；散热器安装形式修正系数，查教材附录2-9，3=1.02；（取A=100mm.）。F=Q/（Kt）123=493/（7.1364.5）111.02=1.09四柱640型散热器每片散热面积为0.20 m2，计算片数n为：n= F/f=1.09/0.200=6片查2附录2-3，当散热器片数为610片时，1=1，因此，实际所需散热器面积为：F= F1=1.091=1.09 m2实际采用片数n为： n=F/f=6片， 取整数，应采用四柱640型散热器6片。其他房间的散热器计算结果见下表：（为保证散热器的散热效果，每组散热器的片数大于10的控制在11-20范围内）。详细计算见散热器片数表。首层二层五层六层房间编号房间名称实际散热器片数n房间编号房间名称实际散热器片数n房间编号房间名称实际散热器片数n101卫生间及更衣室61卫生间及更衣室6601卫生间及更衣室6102北卧室62北卧室6602北卧室6103卫生间33卫生间3603卫生间3104厨房64厨房6604厨房6105餐厅35餐厅3605厨房3106厨房66厨房6606餐厅6107餐厅37餐厅3607餐厅3108卫生间38卫生间3608卫生间3109北卧室69北卧室6609北卧室6110卫生间及更衣室310卫生间及更衣室3610卫生间及更衣室3111南卧室611南卧室6611南卧室6112南卧室512南卧室5612南卧室5113客厅813客厅8613客厅8114客厅814客厅8614客厅8115南卧室515南卧室5615南卧室5116南卧室1116南卧室11616南卧室11第四章 水力计算 1、按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力(压头)。确定各管段的管径； 2、按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力(压头)； 3、按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。 室内热水供暖管路系统是由许多串联或并联管段组成的管路系统，管路的水力计算从系统的最不利环路开始。当系统的最不利循环环路的水力计算完成后，即可进行其它分支循环环路的水力计算。暖通规范规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间(不包括共同管段)的计算压力损失相对差额，不应大于15。 在实际设计过程中，为了平衡各并联环路的压力损失，往往需要提高近循环环路分支管段的比摩阻和流速。但流速过大会使管道产生噪声。目前， 暖通规范规定，最大允许的水流速不应大于下列数值：民用建筑 1.2m/s生产厂房的辅助建筑物 2m/s 本次设计采用等温降水力计算方法计算步骤如下： （1）根据供暖散热器、管道平面布置图绘制供暖系统轴测图草图。在图中以负荷不变为原则划分管段，把管段依次编号，标出散热器负荷，管段热负荷，管段长度。（2）求热水流量G，根据设计的温差和管段的热负荷，用下面公式(2-6)求出各管段的流量： (2-6)式中： G管段的热水流量，kg/h；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，。例：以1-2管段为例 用户热负荷：Q=84200w 通过该用户的流量：G=0.86Q/t=2896.48kg/h 查供热通风与空调工程设计资料大全第17页，选DN70的管径。 比摩阻：R=（42.52-39.5）/10*5+39.5=95Pa/m 流速：v=(0.21-0.2)/10*5+0.2=0.205m/s水管水力计算表序号流量(kg/h)管径管长(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)1-22896.48DN70120.205951140114022802-3330.2317DN5022.80.315.23654.23654.231308.463-4330.2317DN509.80.326.35271.87271.87543.744-5842.321DN322.20.3526.35165.55165.55331.15-6996.231DN322.90.3774.23130.52130.52261.016-7863.01DN322.90.2235.2195.1295.12190.247-8766.523DN252.90.3124.21201.31201.31402.628-9512.235DN252.90.2075.23102.85102.85205.79-10369.21DN252.90.1135.1245.3245.3290.6410-11369.21DN2548.80.1135.12712.24712.241424.4811-12369.21DN252.90.1135.1237.2437.2474.4812-13541DN252.90.2032.54121.38121.38242.7613-14705DN252.90.3469.82201.32201.32402.6414-15923DN322.90.2632.1572.3172.31144.6215-162024DN322.90.3446.21106.32106.32212.6416-171752DN322.20.3656.23132.52132.52265.0417-182203DN509.80.3127.31265.34265.34530.6818-191953DN509.80.4133.21284.21284.212123.42总阻力9471其余管段见下表：水管水力计算表其他管道水力计算表管段负荷（W)流量(kg/h)管径管长(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)5-165467.1168.54202.90.136920.8520.8541.720-313326.5174.327202.90.154622.5422.5445.086-153012.8168.54202.90.1311920.8520.8541.721-305024.3174.327202.90.156122.5422.5445.087-143006.2168.54202.90.137520.8520.8541.722-293453.5174.3272042.80.157522.5422.5445.088-133006.2168.54202.90.137520.8520.8541.723-284210256.231252.90.126111.3211.3222.649-124159284.321252.90.111199.219.2118.4224-2784200531.035702.90.134611.3211.3222.6410-114210256.231252.90.12699.219.2118.4225-264159284.321251.750.117215.2315.2330.461-284200531.03570120.26951140114022804-2018461.21500.2373219.80.39864.1264.12128.2420-2117254.11230.35233223.50.225532.4232.4264.8421-2212891.3263.471322.90.26021.3521.3543.722-2311230.1659.5213252.90.275265.2365.23130.4623-245423.1561.231252.90.25225.1325.1350.2624-25445.0.6365.313252.90.116710.2310.2320.46 4.（1）确定最不利环路。对异程式系统即取最远立管环路为最不利环路。同程式系统一般亦取最远立管环路，但最远立管热负荷特殊少者除外。2） 计算最不利环路各管段管径及相应管段的阻力，最后求出系统的总阻力。来确定最不利环路各管段的管径。根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，3） 首先求出最不利循环环路或分支环路的平均比摩阻，即： (2-7)式中: P最不利循环环路或分支环路的循环作用压力，Pa； L最不利循环环路或分支环路的管路总长度，m； a 沿程损失约占总压力损失的估计百分数。 根据式中算出的及环路中各管段的流量利用水力计算图表，可选出最接近的管径并求出最不利循环环路或分支环路中各管段的实际压力损失和整个环路的总压力损失值。选用多大的R值(或流速值)来选定管径，是一个技术经济问题。如选用较大的R值(值)，则管径可缩小，但系统的压力损失增大，水泵的电能消耗增加。同时，为了各循环环路易于平衡最不利循环环路的平均比摩阻不宜选得过大。目前在设计实践中，值一般取60120Pa/m为宜。3） 确定其他立管管径，平衡并联环路的总阻力损失。构成并联环路的各分支环路的总阻力损失值都应该是接近相等的（计算阻力损失相对差额应不大于15%）。否则，应当重新调整管径，直到计算各分之环路的阻力损失值，在允许范围之内。0水管水力计算表最不利环路.序号流量(kg/h)管径管长(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)2-3330.2317DN5022.80.315.23654.23654.231308.463-4330.2317DN509.80.326.35271.87271.87543.744-5842.321DN322.20.3526.35165.55165.55331.15-6996.231DN322.90.3774.23130.52130.52261.016-7863.01DN322.90.2235.2195.1295.12190.247-8766.523DN252.90.3124.21201.31201.31402.628-9512.235DN252.90.2075.23102.85102.85205.79-10369.21DN252.90.1135.1245.3245.3290.6410-11369.21DN2548.80.1135.12712.24712.241424.4811-12369.21DN252.90.1135.1237.2437.2474.4812-13541DN252.90.2032.54121.38121.38242.7613-14705DN252.90.3469.82201.32201.32402.6414-15923DN322.90.2632.1572.3172.31144.6215-162024DN322.90.3446.21106.32106.32212.6416-171752DN322.20.3656.23132.52132.52265.0417-182203DN509.80.3127.31265.34265.34530.68总阻力6623最有利环路2-A2563DN509.80.2924.63274.12274.12548.24A-B1023DN322.20.2948.23115.21115.21230.42B-C199DN2048.80.1631.521624.511624.513249.02C-D1023DN322.20.2948.23120.31120.31240.62D-E2563DN509.80.2924.63294.01294.01588.02E-182563DN5022.80.2924.63614.21614.211228.42总阻力6084 最不利环路的阻力损失P1 =6623.85pa，最近环路的阻力损失P2=6084.74pa。计算结果为：X=(P1-P2)/P1 =8.14%10%二者阻力满足规范要求，管路平衡。 第五章 供暖管道及附件为了减少热媒在输送过程中的热损失，节约燃料；保证操作人员的安全，改造劳动条件；保证热媒的使用温度等，需要对供热管道及附件采取保温措施。5.1保温管道的确定 a、敷设在地下管沟、屋顶管沟，设备层内、闷顶及竖井内的采暖管道； b、设在室内的供回水干管、主立管及暗装的采暖支管； c、管道敷设在容易被冻结的地方； d、管道通过的房间或地点，需要采暖管道采取保温措施时。5.2 保温材料的选择 水泥膨胀珍珠岩管壳，具有较好的保温性能，产量大,价格比较便宜，室目前管道保温常用的材料。岩棉、矿棉及玻璃棉管壳，保温性能好，无毒、耐久且施工方便。民用建筑节能设计标准推荐以上两种材料。公径3240507080100125150200250极厚4555658095110115120125130 管道保温并非越厚越好。保温层越厚，表面积也越大，超过一定的限度时，由于表面积的增大反而使管道热损失增加，因此管道保温层不能超过下表的极限厚度，以达到经济合理的目的。 5.3 管道保温施工 a、管道保温应在做完防腐并经水压试验合格之后进行。如需先做保温或以预作保温时，应将管道接口环形焊缝留出，待水压试验合格后再补做防腐与保温。 b、一般情况下，管道上的法兰、阀门、套筒式伸缩器等附件不做保温。其两侧留70-80mm间隙，并在保温层端部抹成60度到70度的斜坡