供热工程设计任务书

河南理工大学 设计题目 郑郑州地区学生宿舍供暖系州地区学生宿舍供暖系统设统设 计计 姓 名 楚明浩 学 号 310807060206 学 院 土木学院土木学院 专 业 建筑建筑环环境与境与设备设备工程工程 指导教师 梁梁庆庆 设计时间 2011 年年 6 月月 供热工程课程设计任务书供热工程课程设计任务书 进行本项设计 我认为应当根据建筑的结构和面积计算得出 系统的总热负荷 在此基础上 通过对散热器的比较选择性能好 质量佳而又美观的新型散热器 根据建筑最大热负荷可以计算出每 间房屋所需的散热片数量 进行系统管路设计 绘制管路图和轴侧 图 通过资用压头平衡可以计算并联管的不平衡率 对于不平衡率 较大的需要用立管阀门进行节流 同时合理的选取膨胀水箱等其他 附件 一 供暖设计热负荷计算 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 郑州气象条件 单摘取采暖 地带 地带 寒冷地区 大气压力 大气压力 冬季 1012 8kp 室外平均风速 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 室外计算干球温度 冬季采暖 5 室外计算相对湿球温度 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 K K W m2 1 R0 1 Rn Rj Rw R0 维护结构的传热阻 m2 W an 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 W i 维护结构各层的厚度 m i 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 15 4 30 8 60 14 2 0 47 0 23 0 12 0 07 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 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 278V Cp Tn Tw V Lln 则计算结果为 Q2 72 7w 3 外门冷风侵入耗热量 Q3 NQ1 65 9w 4 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 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 楼 号 楼 层 房间 WWWWkg hW m2 kg hm 2 m3 h 3101 1529 5 001529 5076 500 103 115 7 878 300878 3049 900 3107 1248 6 001248 6070 900 3102 1298 6 001298 6073 800 104 116 7 928 300928 3052 700 1 层 3118 1298 6 001298 6073 800 1201994 500994 5056 500 203 219 9 742 200742 2042 200 1221994 500994 5056 500 1202 1031 1 001031 1058 600 1 号 楼 2 层 204 814 200814 2046 300 216 7 1218 1066 5 001066 5060 600 1301 1155 5 001155 5065 700 303 319 9 945 300945 3053 700 1321 1198 6 001198 6059 900 1302 1197 1 001197 106800 304 316 7 986 900986 9056 100 3 层 1318 1197 1 001197 106800 1号楼小计 54651 1 0054651 1053 300 工程合计 54651 1 0054651 1053 300 2 散热器的选型和片数确定 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 2 426 t0 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 1 片数修正系数 每组片数 20 0 9511 051 1 散热器组装片数修正系数 假定为 1 01 散热器连接形式修正系数 1 02 散热器安装形式修正系数 1 023 则根据公式 2 213 3m1 021 01 0 64 57 99 1529 5 TK Q F 3 又 M 132 散热器每片面积为 0 24 所以 假定的计算 2 m 片数 13 片 n 查附录 当散热器片数为 6 10 片时 修正系数 1 05 则1 实际所需散热器面积为 1 02 3 18 实际采用片数 n 14 片F F 2 m 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 1 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 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 MAX P 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 PJ P 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 jjy PRlPPP 式中 计算管段的阻力损失 P 计算管段的沿程损失 y P 每米管长的沿程损失 R 管段长度 m l 管段的局部损失 Pa j P 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 Pa y RlP 管段的局部损失 2 j Pa 2 v P 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 j P l d v l d v P d 22 d 22 式中 当量局部阻力系数 d 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环路水力计算表 最不利阻力最不利阻力 Pa Pa 11589 最不利最不利 环路环路 分支1立管9楼层2 编号编号 Q W Q W G kg G kg h h L mL m D D mmmm m m s s R Pa R Pa m m Py Py Pa Pa Pj Pj Pa Pa P P P P a a SG 54705 6 1881 87 3800 12 080606 SH 54705 6 1881 87 3800 12 080606 BG1 26248 8 902 9 6 3 3500 124 313142034 BG222722 781 6 4 3 3500 13 3111516 BG3 19938 6 685 8 9 3 3500 092 619412 BG4 17209 2 5923 3500 081 991739 BG5 14479 8 498 1 1 0 6500 061 451123 BG6 11750 4 404 2 1 3 3400 093 53112415 BG79021 310 3 2 3 3400 072 191729 BG86291 6 216 4 3 3 3320 062 251729 BG93562 2 122 5 4 3 3320 030 821313 BH1 26248 8 902 9 6 3 3500 124 313142034 BH222722 781 6 4 3 3500 13 3111516 BH3 19938 6 685 8 9 3 3500 092 619412 BH4 17209 2 5923 3500 081 991739 BH5 14479 8 498 1 1 0 6500 061 451123 BH611750 404 23 3400 093 53112415 41 BH79021 310 3 2 3 3400 072 191729 BH86291 6 216 4 3 3 3320 062 251729 BH93562 2 122 5 4 3 3250 063 22111212 VG22365 181 36380 46 735 4 8 11220611313337 VG33562 2 122 5 4 2 5100 49 657 3 5 11 5164313492992 VH13562 2 122 5 4 0 5100 49 657 3 5 11 532913491677 VH22263 677 87380 44 675 7 5 11202710363063 R11066 536 691 6100 1566 7616107168275 此最不利阻力为 a11589PPMAX 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 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 分支一 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 10814 资用压力资用压力 Pa Pa 1150 9 立管不平衡立管不平衡 率率 6 00 立管1 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 10376 资用压力资用压力 Pa Pa 1147 7 立管不平衡立管不平衡 率率 9 60 立管2 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 10025 资用压力资用压力 Pa Pa 1145 2 立管不平衡立管不平衡 率率 12 50 立管3 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 10025 资用压力资用压力 Pa Pa 1143 4 立管不平衡立管不平衡 率率 12 30 立管4 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 10025 资用压力资用压力 Pa Pa 1142 8 立管不平衡立管不平衡 率率 12 30 立管5 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 10025 资用压力资用压力 Pa Pa 1139 7 立管不平衡立管不平衡 率率 12 00 立管6 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 10213 资用压力资用压力 Pa Pa 1137 8 立管不平衡立管不平衡 率率 10 20 立管7 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 10025 资用压力资用压力 Pa Pa 1136 0 立管不平衡立管不平衡 率率 11 70 立管8 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 11344 本分支最不利立管本分支最不利立管立管9 分支二 分支二 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5164 资用压力资用压力 Pa Pa 548 8 立管不平衡率立管不平衡率 5 90 立管1 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 4929 资用压力资用压力 Pa Pa 544 6 立管不平衡率立管不平衡率 9 50 立管2 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5124 资用压力资用压力 Pa Pa 541 3 立管不平衡率立管不平衡率 5 30 立管3 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5124 资用压力资用压力 Pa Pa 538 7 立管不平衡率立管不平衡率 4 90 立管4 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5124 资用压力资用压力 Pa Pa 536 7 立管不平衡率立管不平衡率 4 50 立管5 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5124 资用压力资用压力 Pa Pa 535 4 立管不平衡率立管不平衡率 4 30 立管6 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5124 资用压力资用压力 Pa Pa 531 8 立管不平衡率立管不平衡率 3 60 立管7 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5124 资用压力资用压力 Pa Pa 529 4 立管不平衡率立管不平衡率 3 20 立管8 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5133 资用压力资用压力 Pa Pa 526 7 立管不平衡率立管不平衡率 2 50 立管9 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 4870 资用压力资用压力 Pa Pa 525 4 立管不平衡率立管不平衡率 7 30 立管10 立管总阻力立管总阻力 Pa Pa 5221 本分支最不利立管本分支最不利立管立管立管1111 散热器选型及计算 层内位置层内位置编号编号负荷负荷 W W T TN N NT 散热器型号散热器型号片片 m m D mm D mm m s m s 分支一分支一 立管立管 2 2 楼层1 R11298 618 椭柱132型11片 150 06 楼层2 R11031 118 椭柱132型9片 150 05 楼层3 R11197 118 椭柱132型10片 150 06 分支分支1 1立管立管2 2 楼层1 R1982 318 椭柱132型8片 200 03 楼层2 R1814 218 椭柱132型7片 100 11 楼层3 R1986 918 椭柱132型8片 100 14 分支分支1 1立管立管3 3 楼层1 R1928 318 椭柱132型8片 150 05 楼层2 R1814 218 椭柱132型7片 100 11 楼层3 R1986 918 椭柱132型8片 100 14 分支分支1 1立管立管4 4 楼层1 R1928 318 椭柱132型8片 150 05 楼层2 R1814 218 椭柱132型7片 100 11 楼层3 R1986 918 椭柱132型8片 100 14 分支分支1 1立管立管5 5 楼层1 R1928 318 椭柱132型8片 150 05 楼层2 R1814 218 椭柱132型7片 100 11 楼层3 R1986 918 椭柱132型8片 100 14 分支分支1 1立管立管6 6 楼层1 R1928 318 椭柱132型8片 150 05 楼层2 R1814 218 椭柱132型7片 100 11 楼层3 R1986 918 椭柱132型8片 80 19 分支分支1 1立管立管7 7 楼层1 R1928 318 椭柱132型8片 150 05 楼层2 R1814 218 椭柱132型7片 80 16 楼层3 R1986 918 椭柱132型8片 100 14 分支分支1 1立管立管8 8 楼层1 R1928 318 椭柱132型8片 150 05 楼层2 R1814 218 椭柱132型7片 100 11 楼层3 R1986 918 椭柱132型8片 100 14 分支分支1 1立管立管9 9 楼层1 R11298 618 椭柱132型11片 150 06 楼层2 R11066 518 椭柱132型9片 100 15 楼层3 R11197 118 椭柱132型10片 100 16 分支分支2 2立管立管1 1 楼层2 R1994 518 椭柱132型8片 150 05 楼层3 R11155 518 椭柱132型10片 100 16 分支分支2 2立管立管2 2 楼层1 R11529 518 椭柱132型13片 200 04 楼层2 R1742 218 椭柱132型6片 100 1 楼层3 R1945 318 椭柱132型8片 100 13 分支分支2 2立管立管3 3 楼层1 R1878 318 椭柱132型7片 150 04 楼层2 R1742 218 椭柱132型6片 100 1 楼层3 R1945 318 椭柱132型8片 100 13 分支分支2 2立管立管4 4 楼层1 R1878 318 椭柱132型7片 150 04 楼层2 R1742 218 椭柱132型6片 100 1 楼层3 R1945 318 椭柱132型8片 100 13 分支分支2 2立管立管5 5 楼层1 R1878 318 椭柱132型7片 150 04 楼层2 R1742 218 椭柱132型6片 100 1 楼层3 R1945 318 椭柱132型8片 100 13 分支分支2 2立管立管6 6 楼层1 R1878 318 椭柱132型7片 150 04 楼层2 R1742 218 椭柱132型6片 100 1 楼层3 R1945 318 椭柱132型8片 100 13 分支分支2 2立管立管7 7 楼层1 R1878 318 椭柱132型7片 150 04 楼层2 R1742