住宅采暖设计 - 副本.doc

石家庄铁道大学四方学院课程设计公共建筑采暖课程设计 2010届 土木工程 系 专 业: 建筑环境与设备工程学 号: 20105959 学生姓名: 罗西成 指导教师: 张英 完成日期 2013年6月6日121目录一散热器对流采暖11.1 公共建筑供暖工程课程设计11.2收集资料11.3确定室内外设计参数1二工程设计实例22.1设计资料22.2供暖设计热负荷的计算32.2.1 宿舍围护结构传热耗热量32.2.2 冷风渗透耗热量52.2.3 户间传热量52.2.4 房间供暖设计热负荷6三. 散热器的选择及计算63.1. 散热器的作用63.2对散热器的基本要求63. 3 散热器的类型73.4散热器的计算73.4.1 散热面积的计算3，可按式(3-1)计算：73.4.2 散热器内热媒平均温度t的确定83.4.3 散热器片数的计算83.4.4 散热器数量的计算83.4.5 管道布置9四. 水力计算104.1绘制系统图104.2水力计算104.2.1 最不利环路的特点104.2.2 热水供暖系统管路水力计算的基本公式104.2.3 水力计算步骤11附录121.1附录A 参考资料121.2 附录B 热负荷计算表，散热器计算表，水利计算表12如下所示：12一散热器对流采暖1.1 公共建筑供暖工程课程设计本课程设计为公共建筑采暖，末端采暖设备采用散热器，以对流采暖为主。主要设计步骤：1收集资料2确定室内、外设计参数3确定热水供暖系统方案4供暖设计热负荷的计算5散热器的计算6供暖系统的水力计算7撰写课程设计说明书8绘制施工图1.2收集资料1.土建资料 课程设计任务书中住宅建筑平面图、剖面图及详图等。2气象资料 石家庄地区采暖季的室外计算干球温度、主导风向及风速等。3供热管网配套资料小区热力管网分布、热媒参数等4设计资料（1）热工参数资料 根据建筑物的结构特征，收集与设计计算相关的建筑的物性参数及热工参数。（2）设计规范、设计手册、设计标准、图集及验收规范等资料。相关规范和标准：1）采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003 2）实用供暖空调设计手册 陆耀庆主编3）民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）JGJ26-954）新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程 DBG01-605-2005）供热工程制图标准 CJJ/T78-976）建筑供热采暖设计图集 机械工业出版社20041.3确定室内外设计参数根据设计规范和公共建筑的功能要求，确定供暖房间室内供暖计算温度；确定公共建筑所在地区的供暖室外计算温度。二工程设计实例2.1设计资料1土建原始资料本设计为石家庄市区某初中宿舍楼散热器采暖。宿舍楼共七层，层高3.6米。参照严寒寒冷地区建筑设计节能标准所提供的数据和设计说明中提供的参数，本建筑物的设计参数如下所示：外墙：0.4730.6外窗：2.53.1地面：0.56屋面0.4460.45室外设计参数：-6.2室内设计参数：宿舍20，厕所16，盥洗室16，走廊16。2.气象资料:地理位置：东经 114.41； 北纬38.03冬季大气压: 101690Pa冬季室外平均风速:1.8 m/s3. 室内外设计参数供暖室外计算温度: -6.2; 供暖室内计算温度见表 2-1采暖室内计算温度（） 表2-1 宿舍 厕所 盥洗室 走廊 20 16 16 16本设计采用热水作为热媒：供水温度：=95，回水温度：=70。2.2供暖设计热负荷的计算房间的供暖设计热负荷Q主要包括以下几部分： W （3-1） 式中 围护结构传热耗热量，W； 冷风渗透耗热量，W； 户间传热量，W；围护结构传热耗热量包括围护结构的基本耗热量和附加耗热量两部分,附加耗热量主要考虑朝向修正，外门附加，高度附加。本设计为公共建筑不考虑户间传热。下面以1001卧室为例计算供暖设计热负荷。 宿舍供暖设计热负荷1001房间承担热负荷的围护结构有北外墙、西外墙、北外窗、地面 2.2.1 宿舍围护结构传热耗热量 （1）宿舍围护结构基本耗热量 建筑物围护结构的基本耗热量，按下式计算： W （1-1）式中 围护结构基本耗热量，W；围护结构的传热系数，W/（m2K）；围护结构的传热面积，m2；供暖室内计算温度，；供暖室外计算温度，；围护结构的温差修正系数。整个供暖房间的基本耗热量，应等于它的围护结构各部分(墙、窗、门、楼板、屋顶、地面等)基本耗热量的总和。即 W 北外墙：北外墙的面积 9.72基本耗热量： 0.473*9.72*（20+6.2）*1=120.46 W西外墙：西外墙的面积 24.84基本耗热量：0.473*24.84*26.2*1=307.8 W北外窗：北外窗的面积 3.24基本耗热量：2.5*3.24*26.2*1=212.22W地面：地面的面积：第一地带19，第二地带7.84基本耗热量：0.56*(19+7.84)*26.2*1=393.8 W围护结构基本耗热量为四者之和1034.3W（2）1001房间的附加耗热量附加耗热量通常按基本耗热量的百分率进行附加。主要包括朝向修正、风力附加、外门附加、高度附加耗热量。1）朝向修正耗热量需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构(门、窗、外墙及屋顶的垂直部分)的基本耗热量乘以相应的修正率。朝向修正率的取值见表2-2。 朝向修正率 表2-1 朝向朝向北、东北、西北010东南、西南-10-15东、西-5南-15-30选用朝向修正率时应综合考虑当地冬季日照率、建筑物的使用和被遮挡等情况。对于日照率小于35的地区，东南、西南、南向的朝向修正率宜采用010，东、西朝向可不修正。对于该建筑物，北向取10%，东西朝向修正率取-5%，南向取-15%，朝向修正耗热量为17.9W2）风力附加耗热量风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的影响。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、厂区内特别高出的建筑物，才考虑垂直外围护结构附加510。本建筑的供暖设计不考虑风力附加耗热量。3）外门附加耗热量外门附加耗热量可采用外门的基本耗热量乘以表2-2中附加率来计算。外门附加率，只适用于短时间开启的、无热风幕的外门。阳台门不考虑外门附加。 外门附加率 表2-2 外门特征外门特征一道门65n三道门（有两个门斗）60n两道门（有门斗）80n公共建筑和工业建筑的主要出入口500说明：n为建筑物楼层数。该住宅建筑的采暖房间没有与室外直接相通的外门，所以不考虑外门附加耗热量。4）高度附加率暖通规范规定：民用建筑和工业企业辅助建筑的高度附加率（楼梯间除外），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。高度附加率应附加于房间围护结构基本耗热量和其它附加耗热量的总和上。该住宅建筑层高3.6m，不考虑高度附加。5） 窗墙比附加： 本建筑的窗墙比为0.13，不考虑附加。6)围护结构耗热量房间围护结构耗热量计算基本耗热量和朝向修正耗热量和所以为1052.2W。2.2.2 冷风渗透耗热量冷风渗透耗热量是指，在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。本设计中采用换气次数来求得冷风渗透耗热量1001房间有一北外窗，所以存在冷风渗透耗热量。冷风渗透耗热量。=434W2.2.3 户间传热量对于集中供暖分户热计量供暖系统，在确定户内采暖设备容量和计算户内管道时，还应考虑间歇供暖和分室调节引起的隔墙或楼板间的传热，计入向邻户传热引起的耗热量附加，也称户间传热负荷，户间传热负荷不统计在供暖系统的总热负荷内。目前工程中户间传热负荷多按下式计算： W （1-28） 式中 户间总热负荷，W；户间楼板或隔墙的传热系数，W/（m2K）；户间楼板或隔墙的传热面积，m2；户间传热量附加率；户间传热计算温差，。进行户间传热负荷计算时，必须注意以下几点： （1）户间传热负荷的计算温差，一般宜取58，本设计取5。（2）户间传热量附加率，是考虑户间楼板及隔墙同时发生传热的概率，一般可取50%。对于顶层或底层房间，由于垂直方向只有向下或向上传热，宜考虑较大概率，一般可取70%80%。本建筑属于公共建筑，所以不考虑户间传热。2.2.4 房间供暖设计热负荷Q=+三. 散热器的选择及计算3.1. 散热器的作用散热器的作用是将供暖系统的热媒（蒸汽或水）所携带的热量，通过散热器避面传给房间，它是供暖系统的重要设备。3.2对散热器的基本要求(1) 热工性能方面的要求 散热器的传热系数越高，说明散热器散热性能越好。 (2) 经济性能，散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少成本越低，其经济性越好。(3) 安装使用和工艺方面的要求 散热器应具有一定机械强度和承压能力，散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间。(4) 卫生和美观方面的要求 散热器外表光滑，不积灰易于清洗，散热器装设应影响房间美观。(5) 使用寿命要求散热器应不易于被腐蚀和破坏，使用年限长。随着我国能源政策的改变和生活水平的不断提高，传统的铸铁散热器由于生产过程的高污染、低效率、劳动强度大、外观粗糙等原因，使用受到一定的限制。铜管铝翅片对流散热器，以较为完美的外观和可以拆、装的外罩，在保障了散热器的使用效果的同时，又解决了散热器外观和清扫的问题，同时也起到了防护的作用。钢制、铝制散热器等由于生产过程污染小、效率高、劳动强度低、散热器承压能力高、表面光滑易于清扫、外形美观且形式多样，既可满足产品的使用要求，又可起到一定的装饰作用。对散热器的注意事项:(1) 具有腐蚀性气体的工业建筑或相对湿度较大的房问，应采用耐腐蚀的散热器。(2) 采用钢制散热器时，必须注意防腐问题。应采用闭式系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖季节采暖系统应充水保养。(3) 铝制散热器的腐蚀问题日益突出，造成的腐蚀主要是碱腐蚀，采用铝制散热器时选用内防腐性铝制散热器，并满足产品对水质的要求。(4) 安装热量表和恒温阀的热水采暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的铸铁等散热器。(5) 热水采暖系统选用散热器时，钢制散热器与铝制散热器不应在同热水采暖系统中使用。3. 3 散热器的类型(1) 铸铁散热器(2) 钢制散热器(3) 铝制散热器综上：以上散热器传热性能均符合要求，主要从经济性及美观考虑由于本房为新式住宅散热器要美观。本设计选用TZ4-5-5，(四柱640型)散热器。3.4散热器的计算3.4.1 散热面积的计算3，可按式(3-1)计算： (3-1) 式中:散热器散热面积，； 散热器的散热量， W； 散热器内热媒平均温度，； 供暖室内计算温度，；， 散热器的传热系数，； 散热器组装片数修正系数； 散热器组连接形式修正系数； 散热器组安装形式修正系数。本设计由于系统采用的为同侧上进下出，故，本建筑内散热器安装形式均为敞开安装，故=1.0. 3.4.2 散热器内热媒平均温度t的确定(1)本课程设计在计算时，不考虑管道散热引起的温降。(2)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。(3)对于单管热水供暖系统，由于每组散热器的进、出口水温沿流动方向下降，所以每组散热器的进、出口水温必须按公式逐一分别计算。(4)用等温降法计算管路时，系统中各立管的供、回水温度都取相同的数值。布置完散热器和立管后即可进行详细计算。(5)用不等温降法计算管路时，各立管供水温度相同，回水温度不同只有在管道水力计算完毕得出每根立管的温降之后，才能根据各立管的温降去计算散热温度相同，回水温度不同只器面积和片数。(6)散热器的传热系数是否正确，直接影响散热器的数量，要注意它的准确性。(7)散热面积的计算应该在布置完散热器和立管后进行。(8)设计中，为简化计算，散热器的热负荷中不扣除管道的散热量。3.4.3 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；(6)对圆翼型散热器散热面积的减少不得超过计算面积的10。3.4.4 散热器数量的计算 计算公式可用（3-1）计算散热器面积时，先取，但算出F后，求出总片数，然后再根据片数修正系统的范围乘以对应的值，其范围如下：表2 片数修正系数每组片数200.9511.051.1 在热水供暖系统中，散热器进出口水温的算术平均值，可按式(3-2)计算： =- (3-2) 式中：散热器进水温度，；散热器回水干管温度，计算举例：房间1001的供暖设计热负荷为1486W，先假设为1，因为连接方式为上进下出，所以为1，因为散热器为明装所以=1。根据式3-1，未修正前F=4.06。由TZ4-5-5，(四柱640型)散热器每片散热面积为0.2，可知未修正前散热器片数为20片，由此查上表2，可知=1.05。从而修正后散热器面积F=1.054.06=4.26。所以修整后片数为21.3片。散热器片数尾数为0.3，尾数所占供暖设计热负荷比重为0.321.3=1.5%。又因为1001房间处于下游，1.5%2.5%,所以应舍去尾数。所以1001房间实际所需片数为21片。3.4.5 管道布置(1) 干管的布置供水干管布置在楼梯间内，回水干管布置在地沟里，回水管布置在建筑物室内的，距屋面100mm，布置在室外的，距地面17.8m.(2) 立管的布置立管位置距一楼楼梯间1437 mm。立管上下端设阀门，便于调节和检修。根据布置原则和建筑物的特点及供热管道的系统形式和布置方式，立管的中心距内墙的距离为100mm。(3) 支管的布置本系统支管的布置形式均为供、回水支管同侧连接，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。四. 水力计算4.1绘制系统图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系统图及标注见附图4。4.2水力计算4.2.1 最不利环路的特点 最不利环路就是单位管长允许的平均压降的最小的环路，对于机械循环系统，一般为管路最长，阻力最大的环路。4.2.2 热水供暖系统管路水力计算的基本公式 热水供暖系统中计算管段的压力损失，可按式(4-1)计算： (4-1) 式中，计算管段的压力损失，； 计算管段的沿程损失，； 计算管段的局部损失，； 每米管长的沿程损失，； 管段长度，m。在实际工程设计中，为了简化计算，采用“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行管路的水力计算。 当量局部阻力法又称为动压头法，是将管路的沿程损失转变为局部损失来进行计算5。设管段的沿程损失相当于某一局部损失可按式(4-2)计算： (4-2) 式中,当量局部阻力系数；本设计即采用了这种方法。其中，管段的局部损失，可按式(4-3)计算: (4-3) 式中，管段中总的局部阻力系数计算步骤可分为以下几步： 4.2.3 水力计算步骤1) 首先计算最远立管二十的环路。确定出供水干管各管段，立管二十和回水总干管的管径及其压力损失。采取推荐的平均比摩阻大致为60-120Pa来确定最远环路各管段的管径。首先，确定各管段的流量。根据G和选用的查询热水供暖系统水力计算表，将查出的各管段d,v,R