供热工程课程设计说明书.doc

（建筑供热与给水排水综合课程设计）设计说明书徐州市某二层建筑供热与给排水综合课程设计起止日期： 2015 年 11 月 9 日 至 2015 年 11 月 27 日学生姓名李映宇班级建环设备1203学号12403200308成绩指导教师(签字) 土木工程学院（部） 2015年9月7日 摘要随着人们生活水平的提高，对室内环境温度提出了更高的要求，节能环保，安全因素等越发收到人们的关注。一个房间的可能有各种得热散失热量的途径，当房间的失热量大于得热量时。为了保持室内在要求温度下的热平衡，需要由供暖通风系统补给热量，以保证室内要求的温度。为了满足现今社会的要求，对工程建筑进行供热采暖设计是更好的达到节能环保目的的重要前提。 本次课程设计的研究对象和主要内容是以热水为热煤的建筑集中供热系统。本文首先根据根据基本设计资料计算了某二层建筑的热负荷，然后根据热负荷及建筑物的形式等条件，提出了供暖系统的设计方案，选择布置了供暖管网系统，绘制出了该系统的平面图和系统图，还对该系统进行了水力计算，选择管径和流速，使管网系统较好地符合了水力平衡要求。最后还计算了散热器的片数，并布置了散热器。 关键词：环保节能，供热设计，负荷计算目录第一章 概述21.1 设计概况31.2 设计依据3第二章 设计方案确定及计算32.1 室外气象参数42.2 采暖设备要求和特殊要求42.3 热负荷计算4 2.31校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求4 2.32热负荷计算过程4第三章 热水供暖系统设计方案比较与确定73.1 循环动力83.2 供、回水方式83.3 系统敷设方式83.4 供、回水管布置方式93.5 工程方案确定9第四章 散热器的选择94.1 散热器的布置104.2 散热器的安装尺寸应保证104.3 散热器的计算10第五章 水力计算11第六章 供热管道及附件136.1保温管道的确定146.2 保温材料的选择146.3 管道保温施工14第七章 设计总结14第八章 参考文献15第1章 概述1.1 设计概况江苏省徐州市某2层住宅建筑工程采暖设计。供暖面积1362.17m2，共2层,第一层层高3.6m，第二层层高3.9m。一层共三个教室以及一个教室休息室，一个设备室，二楼为两个教室和一个教室休息室。热源由城市热网提供，供回水温度为：95C、70C，引入口管径为DN70，供回水压差为20000Pa。该建筑南北朝向。1.2 设计依据供热设计手册、供热工程（ISBN 978-7-112-02017-1）。第2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：-5，冬季室外平均风速2.8/s，最多风向平均风速3.6/s，冬季室外大气压力,102180 pa。 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 2.31校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求 校核外墙最小热阻该外墙属于型围护结构（见表1-61），围护结构冬季室外计算温度w=0.3w+0.4=0.3(-26)+0.4(-38.1)=-23.04C按公式(1-15)1计算最小传热阻Ro,min=aRn （3.3）式中：Ro,min围护结构的最小传热阻，C/W；冬季围护结构室外计算温度，C；采暖室内设计温度，C；根据舒适性确定的室内温度与围护结构内表面的温差，这里取6C；Rn围护结构内表面换热系数，W/（C）；围护结构的温差修正系数。将上述参数代入得，C/W外墙实际传热热阻为C/W0.88C/W所以满足要求。2.32热负荷计算过程 建筑物供暖热负荷计算，主要采用供暖面积热指标计算。根据面积热指标法： 式中： 建筑物的供暖设计热负荷， ；采暖面积热指标， ； 建筑物采暖面积， 围护结构的基本条件：屋顶：保温材料为沥青膨胀珍珠岩，K=0.55W/，=0.44地面：不保温地面。K值按分地带计算；外墙：300mm厚钢筋混凝土剪力墙，K=0.6w/； 内墙：100厚舒乐板（苯板夹丝抹灰）墙体，K=2.01W/； 外窗：双层塑钢窗，有尺寸（宽高）为3.82.4m 、3.22.4m 、3.12.4m、3.82.1m 、3.22.1m、3.12.1m、1.53.3m 、1.51.95m、1.51.5m、1.82.4m 、1.82.1m、1.81.95m、0.92.05m、0.91.2m十四种型号。传热系数K=2.7w/mC外门：单层木门。尺寸（宽高）1.52.1 m。可开启部分的缝隙总长为7.2m，K=2.33W/； 外围护结构的基本耗热量计算公式如下： 围护结构的基本耗热量，W； 围护结构的传热系数； 围护结构的面积； 冬季室内计算温度； 供暖室外计算温度； 围护结构的温差修正系数，整个建筑的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和: W算出基本耗热量后再进行朝向和高度修正（因风速较小，风力修正忽略不计）， 门窗的冷风渗透耗热量，采用缝隙法计算缝隙长度l=3（窗高-上亮）+2窗宽=3(1.5-0.5)+2窗宽；门窗渗入空气量 ：L每米门窗渗入室内的空气量；l门窗缝隙的计算长度；n渗透空气量的朝向修正系数，确定门窗缝隙渗入空气量V后，冷风渗透耗热量按下式计算 W 式中V经门窗缝隙渗入室人的总空气量；供暖室外计算温度下的空气密度；冷空气的定压比热；0.278单位换算系数， 门的冷风侵入耗热量计算按下式 W 外门的基本耗热量； N考虑冷风侵入的外门附加率，按表19计算 朝向，风力，高度的修正： 暖通规范规定：宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率 北、东北、西北 010%； 东南、西南 -10%-15%； 东、西 -5% ； 南 -15%-30%。选用上面朝向修正率时。应考虑当地冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-10%0%，东西向可不修正。 暖通规范规定：民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。应注意：高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。 暖通规范规定：在一般情况下，不必考虑风力附加。只对建在不避风的高地、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，才考虑垂直外围护结构附加5%10%。 详细计算见房间耗热量表。第三章 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。3.1 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=95C，th=70C）且系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差P=20000 Pa。故可确定本设计为机械循环系统。3.2 供、回水方式供、回水方式可分为单管式和双管式1。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。本工程为教室无需分户热计量，又总建筑为二层，由上述比较及分析可以确定本工程采用单管热水供暖系统。3.3 系统敷设方式系统敷设方式可分为垂直式和水平式系统1。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。3.4 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1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。根据建筑特点，本工程采用异程式式系统。3.5 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、异程上供下回式系统。第四章 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813型，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（/片）水容量（L/片）重量（kg/片）工作压力（MPa）传热系数k（ w/m）四柱813型0.281.4080.57.874.1 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；散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽内。4.2 散热器的安装尺寸应保证底部距地面不小于60mm，通常取200mm；顶部距窗台板不小于50mm；背部与墙面净距不小于25mm。4.3 散热器的计算对四柱813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 房间1001为例说明暖气片的计算过程： 房间热负荷Q=951.89W，供水温度为tg=95，th=70，tpj=(95+70)/2=82.5 , =20,t= =82.5-20=62.5 查教材附录2-1，=7.87 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2-4，2=1.0；散热器安装形式修正系数，查教材附录2-5，3=1.02；（取A=100mm.）。根据2式（2-1） F=Q/（Kt）123=951.89/（7.8762.5）111.02=1.89 四柱813型散热器每片散热面积为0.28m2，计算片数n为：n= F/f=1.89/0.28=6.75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=1.891=1.89m2 实际采用片数n为： n=F/f=7片， 取整数，应采用四柱813型散热器7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。第五章 水力计算 1、首先进行立管编号并注明各管段的热负荷和管长。 2、确定最不利环路。本系统为异程双管系统，一般取最远立管的环路作为最不利环路。 3、计算最不利环路各管断的管径： 根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下： G=3600Q/4187（tg-th）=0.86Q/（tg-th） kg/h Q管段的热负荷，W tg系统的设计供水温度， th系统的设计回水温度， 根据平均比摩阻和各管段的流量查供热设计手册，选定合适的管径、流速和压降。 4、确定各管段的长度 5、确定局部阻力损失 （1）确定局部阻力系数 根据系统图中管路的实际情况，列出各管段阻力名称，见附表4。 （2）利用中附录131，根据管段流速v，可查出动压头Pd，又根据Pj=Pd，将求出的Pj值。局部阻力系数计算见附表4 6、求各管段的压力损失P=py+pj 当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其管道间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件时，由于流动方向或速度的改变，产生局部斡旋和撞击，也要损失能量。前者称为沿程损失，后者称为局部损失。因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示： 式中： 计算管段的压力损失，Pa； 计算管段的沿程损失，Pa； 计算管段的局部损失，Pa； L管段长度，m。 7、求环路的总压力损失 8、计算富裕压力值。 考虑由于施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。因此，要求考虑系统应有10%以上的富裕度。 %=% 式中： % 系统作用压力的富裕率； P总的作用压力，Pa； 通过最远环路的压力损失，Pa。代入数据可得： %=（20000-966）/20000=95%10% 满足要求。 9、通过调节调节系统上的阀门或管径进行调节，把不平衡率控制在15的范围以内。入口处的剩余循环压力，用调节阀节流消耗掉。 详细计算见采暖系统水力计算书。第六章 供热管道及附件 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。6.1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。 6.2 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。 6.3 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。 c、保温管壳的接缝应错开绑扎，缝隙或残缺处用水泥石棉灰填实，然后做保护层。保护层可采用水泥石棉灰或白灰麻刀，其厚度不能小于10mm，表面应光滑平整。 d、用保温壳作保温层的直管段，每5-7m应留一条膨胀缝，缝宽5mm。也可将膨胀缝作在管道支架出，然后用石棉绳或玻璃棉填塞。 常用水泥膨胀岩管壳规格：公称直径（mm）管壳厚度（mm）材料保温长度（m/m3）组合块数（块）公称直径（mm）管壳厚度（mm）材料保温长度（m/m3）组合块数（块）154021288055240.250268.515