供热工程课程设计说明书85849.doc

供热工程课程设计说明书目录1、概述21.1 设计概况21.2 设计依据22、设计方案确定及计算22.1 室外气象参数22.2 采暖设备要求和特殊要求22.3 热负荷计算22.3.1 校核围护结构传热阻是否满足最小传热阻的要求32.3.2 修改普通外墙使之成为保温外墙42.2.3 校核屋面最小传热阻52.3.4 负荷计算过程53、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83.3 散热器的计算84、水力计算95、换热器选择和计算96、水泵和电机的选择和计算97、设计总结108、参考文献11房间耗热量表11散热器片数表12采暖系统水力计算表141、概述1.1 设计概况辽宁省沈阳市某6层住宅建筑工程采暖设计。共6层,层高3m。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）。2、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：-16.8，冬季最低日平均温度：-24.9，冬季室外平均风速：2.0/s，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 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=0.6W/，R=1.67/W，D=6.370；地面：不保温地面。K值按分地带计算；保温外墙：20mm厚的水泥沙浆，200mm厚钢筋混凝土剪力墙，60mm聚氨酯硬泡塑料，20mm厚水泥砂浆，K=0.35/，R=2.86/ 首层橱窗：尺寸（宽高）为3.13m，3.03m，3.33m，4.13m，K=4.65W/；首层外门：实体木质外门，双层。尺寸（宽高）0.92.0m，K=2.33W/；二至六层：实体木质外门，双层。尺寸（宽高）0.82.0m，K=2.33W/；带玻璃的阳台外门：尺寸（宽高）2.22.0m，双层（木框），K=2.68W/。外窗，双层（金属框）K=3.26W/：尺寸（宽高）为0.62m，可开启部分的缝隙长度为7.2m；1.22m，可开启部分的缝隙长度为8.4m；1.52m，可开启部分的缝隙长度为9m；1.82m，可开启部分的缝隙长度为9.6m；0.92m，可开启部分的缝隙长度为7.8m；2.3.1 校核围护结构传热阻是否满足最小传热阻的要求 屋顶：保温材料为沥青膨胀珍珠岩，K=0.6W/，R=1.67/W；普通外墙：10mm面砖，20mm厚的水泥沙浆，250mm厚钢筋混凝土，20mm厚水泥砂浆内粉刷，如图： 校核外墙的最小传热阻 匀质多层材料组成的平壁围护结构的热惰性指标D值的计算： Ri-各层材料的传热阻，m2/W， Si-各层材料的蓄热系数，W/m2，材料蓄热系数S用下式 W/m2. C-材料的比热，J/Kg.， -材料的密度，Kg/m3， -材料的导热系数，W/m.； Z-温度波动周期S（24h=86400s），=8.7 W/m2，=23 W/m2，=0.115 W/m2，=0.04 W/m2m2/W=2.86W/m2.=0.022310.79+0.14417.2=2.721.6。附表1冬季围护结构室外计算温度围护结构的类型热惰性指标D值tw.e的取值0.64.16.01.64.01.5tw.e=twtw.e=0.6 tw+0.4tp.m.ntw.e=0.3 tw+0.7tp.mintw.e=tp.min由附表1可知本墙体属于III型墙体，则由m2/W =18，=-22.5，=6，=0.115 。围护结构实际传热阻小于最小传热阻不满足暖通规范的要求。2.3.2 修改普通外墙使之成为保温外墙 保温外墙：20mm厚的水泥沙浆，200mm厚钢筋混凝土，60mm聚氨酯硬泡塑料，20mm厚水泥砂浆内粉刷，如图： m2/W =0.35W/m2.，。 由附表1可知本墙体属于III型墙体，则由m2/W =18，=-22.5，=6，=0.115 。围护结构实际传热阻大于最小传热阻满足暖通规范的要求。 2.2.3 校核屋面最小传热阻 该维护结构属于III型，维护结构的冬季室外的计算温度，由 m2/W屋顶实际传热阻：1.67m2/W =0.776m2/W,满足暖通规范要求。2.3.4 负荷计算过程 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，沈阳n渗透空气量的朝向修正系数，北1.00；东北0.7；东0.30；东南0.3；南0.40；西南0.35；西0.3；北0.70.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计算在工程设计中，六层或六层以下的建筑物计算冷空气的渗入量时主要考虑风压的作用，忽略热压的影响。而超过六层的多层和高层建筑物，则应综合考虑风压及热压的共同影响。以下是朝向，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%。 房间耗热量汇总表首层二层五层六层房间编号房间名称房间总耗热量W房间编号房间名称房间总耗热量W房间编号房间名称房间总耗热量W1社区办公19361卫生间6261卫生间7382社区办公15802次卧室4502家用楼梯7073社区办公15803厨房5863厨房7504社区办公4754厨房5864厨房7505社区办公5985卫生间4505卫生间5476社区办公18696次卧室3986家用楼梯5857社区办公19137卫生间537卫生间1028社区办公2738主卧室6648主卧室9079社区办公2739餐厅客厅5009餐厅客厅112310社区办公27310餐厅客厅50010餐厅客厅112311社区办公36611卫生间22311卫生间26112社区办公59912主卧室61712主卧室88813总热负荷1173513总热负荷5653*4=2261213总热负荷8481其它计算详细见房间耗热量表。3、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。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 101社区办公为例说明暖气片的计算过程： 房间热负荷Q=1936W，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2-1，=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2-4，2=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=1936/（7.1364.5）111.02=4.29 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=4.29/0.200=22片查2附录2-3，当散热器片数为20片时，1=1.10， 因此，实际所需散热器面积为：F= F1=4.291.10=4.72m2 实际采用片数n为： n=F/f=23.6片， 取整数，应采用四柱640型散热器24片。其他房间的散热器计算结果见下表：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n1社区办公241卫生间71卫生间82社区办公182次卧室52家用楼梯83社区办公183厨房73厨房84社区办公54厨房74厨房85社区办公75卫生间55卫生间66社区办公236次卧室46家用楼梯77社区办公237卫生间17卫生间18社区办公38主卧室78主卧室109社区办公39餐厅客厅59餐厅客厅1310社区办公310餐厅客厅510餐厅客厅1311社区办公411卫生间211卫生间312社区办公 712主卧室712主卧室1013总散热器片数13813总散热器片数62*4=24813总散热器片数95其它详细计算见散热器片数表。4、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。本系统为同程单管系统，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 6、求各管段的压力损失P=py+pj 7、求环路的总压力损失 8、计算富裕压力值。考虑到施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。因此，要求系统应有10以上的富裕度。 9、根据分户采暖系统要求，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25的范围以内。入口处的剩余循环压力，用调节阀节流消耗掉。 首层分户采暖系统图 五层501分户采暖图 考虑到工程施工、管理的便利以及用户的经济性，本系统采用机械循环下供下回的形式，各用户户内散热器采用单管跨越式异侧上进下出的方式。户内管道过门时采用地板埋设，散热器采用明装形式。 各层用户室内系统水力计算以用户501为例: 热媒参数为：供水温度tg=96,回水温度th=75(1)在轴测图上,进行管道编号,水平管与跨越管编号并注明各管段的热负荷和管长。(2)计算各管段的管径。水平管段1、3、5、7、9、11、13的流量为 G=3600Q/4187（tg-th）=0.86Q/（tg-th） kg/h，G=0.86*2879/25=99kg/h,根据表,跨越管段2、4、6、8、10、12的流量为Gk=（1-0.36）G=63.4kg/h从而确定各管段的管径。（3） 各管段的局部阻力系数的确定。 （4）跨越管的局部阻力与沿程阻力的计算，跨越管段2、4、6、8、10、12的阻力相等。长度l=0.32m，R=14.25 Pa/m，=0.0934m/s；局部阻力系数，每组节点间有两个直流三通，=2*1.0=2.0，阻力为：（Rl+Pj）=14.25*0.32+4.3*2=13.16 Pa跨越管段2、4、6、8、10、12的总阻力为13.16*6=78.96Pa （5）计算水平管的总阻力。水平管的总阻力由6个跨越管段总阻力和管段1、3、5、7、9、11、13的阻力组成。它们的总阻力为（Rl+Pj）=1516.03Pa. 计算详情见下表。 第二五层水平跨越式分户采暖系统水力计算表（左）管短号QGLdvRPy=RLPdPj=Pd*P=Py+Pj备注Wkg/hmmmm/sPa/mPaPaPaPa1234567891011121312879994.4150.14332.14141.4169.510.0795.665237.0812 -63.40.32150.093414.254.5624.38.613.1632879992.2150.14332.1470.708610.0760.42131.1284 -63.40.32150.093414.254.5624.38.613.1652879994.3150.14332.14138.202210.0720.14158.3426 -63.40.32150.093414.254.5624.38.613.1672879993.3150.14332.14106.062010.070106.0628 -63.40.32150.093414.254.5624.38.613.1692879995.8150.14332.14186.412210.0720.14206.55210 -63.40.32150.093414.254.5624.38.613.16112879997.8150.14332.14250.692210.0720.14270.83212 -63.40.32150.093414.254.5624.38.613.16132879997.2150.14332.14231.4089.510.0795.665327.07336.921516.03 第二五层水平跨越式分户采暖系统局部阻力系数计算表管短号局部阻力个数管短号局部阻力个数1,13闸阀，弯头11.53弯头33*2=644*2=8.0 =6 =9.55,9,11弯头11*2=22，4,6,8,10,12直流三通22*1.0=2.0 =2 =2.07 - -(6)计算立管管径，求出最不利环路总阻力。热媒参数为：供水温度tg=96,回水温度th=75 分户采暖立管局部阻力计算表管段号局部阻力个数1,16闸阀，弯头10.531 =3.537，1014直流四通12 =28,9 -002,15闸阀，弯头，直流四通10.51112 =3.5 分户采暖系统立管管路水力计算表管短号QGLdvRPy=RLPdPj=Pd*P=Py+Pj备注Wkg/hmmmm/sPa/mPaPaPaPa12345678910111213 1，16428281473.28329400.31539.8358.23.548.78317745170.7411211528.9411211 排气 228321.5400.31539.859.73.548.78317745170.7411211230.4411211 359923320.30443.46130.38245.4355870790.87117414221.2511741 4,1325440875.1363320.24729.789.1229.9945867859.98917356149.0891736 5,1219787680.67283320.19418.555.5218.5034383137.0068766292.50687662 6,1114134486.20963250.24341123229.0309684658.06193692181.0619369 7,108481291.74643200.23252.91158.73226.4621390152.92427802211.654278 8,9002.5150000000 各层用户相对于一层用户的不平衡百分率项目重力附加一层压力重力损失一层资用压力各层资用压力立管压力损失各层压力损失各层总损失不平衡百分率楼层序号2311.43135155.72979.33290.74421516195840.498981983622.83135155.72979.33602.17401516225637.369867584934.23135155.72979.33913.59261516244237.6006132651245.63135155.72979.34224.912881516280433.63156524615573135155.72979.34536.3171233455057-11.47851773 因为最大不平衡百分率大于25%，所以调整热负荷大的管径，重新计算不平衡百分率，将一层用户101,102，六层用户601,602，户内管径调整为DN20，调整后阻力详细计算见采暖系统水力计算书。调整后不平衡百分率见下表，满足分户采暖系统要求，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25的范围以内。入口处的剩余循环压力，用调节阀节流消耗掉. 考虑重力附加阻力 各层用户相对于一层用户的不平衡百分率项目重力附加一层压力重力损失一层资用压力各层资用压力立管压力损失各层压力损失各层总损失不平衡百分率楼层序号2311.41971155.71815.32126.7442151619587.9324775473622.81971155.71815.32438.1740151622567.4689307254934.21971155.71815.32749.59261516244211.1838516151245.61971155.71815.33060.91288151628048.39295632615571971155.71815.33372.31712805251725.36251223根据计算求出立管各管段，和水力平衡后用户的管径。如下表所示。 采暖管道管径计算表管短号立管d层数用户d用户dmmmmmm1234567 1，1640首层1012010220 2,1540二层2011520215 3,1432三层3011530215 4,1332四层4011540215 5,1232五层5011550215 6,1125六层6012060220 7,1020 8,915画出总管径系统图如下。 详细计算见采暖系统水力计算表。采暖系统水力计算书工程名称分户计量-异程采暖系统热媒供水温度()95回水温度()70平均密度(kg/m3)983.28运动黏度(10-6m2/s)0.479系统形式楼层数6立管形式双管供回水方式下供下回立管数2立管关系异程总负荷(W)42828总流量(kg/h)1473.28最不利损失(Pa)4322从立管水力计算和各用户水力平衡后计算结果可以计算出最不利环路总阻力。最不利环路为供水干管供水立管用户501回水立管 回水干管换热器。管路中总阻力 P=（529+230+221+149+93+181）*2+1516=4322. 根据供热工程，课本P117可计算户内水力计算，P121可计算立管水力计算。P125有关说明如下，1. 计算中每层用户仅一个，实际设计中多2-3个。2. 未考虑分户采暖用户的入户装置的阻力损失，若将其计算在户内阻力损失更大，更有利于水力平衡与提高稳定性。3. 计算中的系统的不平衡率较小，说明异程式单管的阻力可有效抵消重力循环自然附加压力的影响。4. 分户采暖系统的最远端用户所在环路不一定是最不利环路，它的位置与选取立管的大小有关。 5.换热器的选择和计算 换热器的换热量为水流量为。城市热网的供水设计温度为110，回水温度为70。该建筑的供水温度为95，回水温度为70。因此对数平均温差为： （5-1）式中 换热器进出口端的对数平均温差，；换热器进出口端的最大温差，；换热器进出口端的最小温差，。加热侧水流量为城市热网侧：被加热侧水流量即为建筑供暖系统总流量换热器传热系数： （5-2）式中 管内内壁液体至管壁的传热系数，；管外外壁液体至管壁的传热系数，；管壁导热系数（钢管），换热管壁厚，。查表换热器性能表，当时，,，依据公式（5-2）得换热器换热面积 （5-3）式中 换热器热负荷，；换热器传热系数，；换热器对数换热温差，；考虑到换热器结垢换热效果降低。根据换热器面积、换热量、水流量，查换热器性能表得换热器参数，被加热水走管内，见表5-1。所以选择换热面积为10.8的换热器.表5-1 换热器性能参数表加热水温度11070，被加热水温度9570换热器型号DN-150水流速W1（m/s）换热量（104W）水流量104(kg/h)水流速W2（m/s）传热面积F(m2)所需长度L(m)G1G20.512.20.610.30.079.26124.51.230.610.1410.87工作压力1.4MPa换热管管径mm252.5壳体直径D1594.5换热管根数11进出水管径mm734泄水管直径mm574A462B300C120长度Lm2根据水流速度W1查换热器阻力选用表表5-2 换热器阻力选型表40-60被加热水的阻力(被加热水走管内)W1DN150DN2000.532L+7832L+701126L+315283L+280当W1=1时，图5-1 换热器总图 6、水泵和电机的选择根据供暖系统的最大流量 =m3/h 和最大扬程(最不利环路阻力损失、楼层高度和换热器阻力损失)确