哈工大供热课程设计计算说明书

湖南大学供热工程课程设计计算说明书 -1- 目目 录录 目目 录录 .1 第第 1 1 章章 绪绪 论论 .1 1.1 设计目的.1 1.2 工程概述.1 1.3 设计内容.1 1.3.1 学生宿舍室内采暖工程设计.1 1.3.2 室外供热管网设计.2 1.3.3 锅炉房工艺设计.3 第第 2 章章 设计依据设计依据 .4 2.1 主要参考资料.4 2.2 设计范围.4 2.3 设计参数.4 2.3.1 室外设计参数.4 2.3.2 室内设计参数.5 2.4 设计原始资料.5 2.4.1 土建资料.5 2.4.2 建筑结构.5 2.4.3 燃煤资料.5 2.4.4 水质资料.5 2.4.5 其他资料.6 2.4.6 朝向修正率.6 第第 3 3 章章 学生宿舍供暖系统的设计热负荷学生宿舍供暖系统的设计热负荷 .7 3.1 热负荷组成.7 3.2 负荷计算.7 3.2.1 围护结构计算参数.7 3.2.2 校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求.8 3.2.3 主要计算公式.9 3.3 各层热负荷计算.10 3.4 各房间负荷计算结果汇总如下表所示.19 第第 4 4 章章 热水供暖系统设计方案比较与确定热水供暖系统设计方案比较与确定 .20 4.1 循环动力.20 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 2 4.2 供、回水方式.20 4.3 系统敷设方式.20 4.4 供、回水管布置方式.21 4.5 工程方案确定.21 第第 5 5 章章 散热器的选型及安装形式散热器的选型及安装形式 .22 5.1 散热器的选择 .22 5.2 散热器的布置.22 5.3 散热器的安装.22 5.4 散热器的计算.23 5.4.1 各立管中间温度确定.23 5.4.2 散热器篇数确定.25 第第 6 6 章章 热水供暖系统水力计算热水供暖系统水力计算 .32 6.1 系统原理图.32 6.2 系统水力计算.32 6.2.1 选择最不利环路.33 6.2.2 确定最不利环路各管段的管径.33 6.3 绘制系统管路水压图.36 6.3.1 确定沿程压力损失.36 6.3.2 确定局部阻力损失.36 6.3.3 求各管段的压力损失.37 6.3.4 求环路总压力损失.38 6.2.5 计算富裕压力.38 第第 7 7 章章 室外供热管网设计室外供热管网设计 .39 7.1 学校各建筑物热负荷及屋顶标高确定.39 7.2 学校供热管网布置.40 7.3 供热管网水利计算.41 7.2.1 第一部分水利计算.41 7.2.2 第二部分水利计算.43 7.4 室外管网各用户水利计算.45 7.5 系统定压方式选择及水压图.46 7.5.1 系统的定压方式.46 7.5.2 系统的连接方式.46 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 3 7.5.3 水压图绘制.47 7.5.4 管道的敷设与保温.48 7.5.5 集中供热调节.48 第第 8 8 章章 锅炉房工艺部分锅炉房工艺部分 .50 8.1 热负荷计算及锅炉机组的选择.50 8.1.1 全学校的热负荷的计算.50 8.2 给水以及水处理设备的选择.50 8.2.1 锅炉循环水量计算.50 8.2.2 循环水泵的扬程的计算.51 8.3 定压及水处理设备的选择.51 8.3.1、膨胀容积的计算.51 8.3.2 定压装置及补水泵的选择.52 8.3.3 软化水设备及软化水箱的选择.52 8.3.4 其他.52 8.4 水气系统主要管道管径的确定.52 8.4.1 循环水主干管管径的确定.52 8.5 燃气及排烟系统.53 8.5.1 燃气及天然气泄露报警装置.53 8.5.2 烟囱.54 8.6 排污系统.54 8.7 热工控制和测量仪器.54 8.8 锅炉房的布置.54 8.9 锅炉房主要设备表.55 参考文献参考文献 .56 设计总结设计总结 .57 湖南大学供热工程课程设计计算说明书 -1- 第 1 章 绪 论 1.1 设计目的设计目的 本课程的目的是培养学生运用所学的暖通空调、流体输配管网课程的理论和技术 知识解决实际问题，进一步提高运算、制图和使用资料的能力。 根据所学基础理论和专业知识，结合实际工程，按照工程设计规范、标准、设计 图集和有关参考资料，在老师的指导下，独立完成建筑所要求的工程设计，并通过设 计过程，使自己比较系统的掌握暖通设计原则、方法、步骤，了解相关专业的相互配 合，培养自己分析问题和解决问题的能力，为今后的毕业设计打下良好的基础。同时 液位将来从事建筑环境与设备工程专业设计工作、验收调试、运行管理和有关应用科 学的研究及技术开发等工作，奠定可靠的基础。 1.2 工程概述工程概述 本工程为北京市 XXX 学校室外供热管网设计、学生宿舍采暖设计和锅炉房工艺 设计三部分组成。 学校分为教学区和生活区两个区域。生活区包括教师宿舍、学生宿舍、食堂和浴 室，在采暖期间全天供热。教学区包括教学楼、图书馆、体育馆、大礼堂和行政办公 等建筑。教学区晚上十点以后停止供热、维持值班温度。根据全校总平面图，按图中 各建筑物的使用功能、建筑面积、高度等，完成能满足全校各建筑物热负荷的供热管 网设计。根据学生宿舍建筑图，完成学生宿舍采暖设计。根据全校各建筑总热负荷， 完成锅炉房工艺设计。全校地势平坦，地下水位较低。 1.3 设计设计内容内容 本工程设计由学校室外供热管网设计、学生宿舍采暖设计和锅炉房工艺设计三部 分组成。 1.3.1 学生宿舍室内采暖工程设计 1、设计热负荷的计算： 室内采暖设计热负荷按照热负荷计算方法进行围护结构的耗热量计算，其设计参 数的选取和负荷计算方法； 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 2 2、根据国家政策、规范，结合实际情况确定系统形式和采暖形式或者根据指导 老师的要求进行确定； 3、根据房间负荷和安装条件，进行散热器的选型计算； 4、确定系统最不利环路，进行水系统的水力计算； 5、根据热负荷、水力计算结果和已经确定的设计方案，选择循环水泵以及满足 系统要求的附属设备等等； 6、设计方案按照施工图的标准进行绘制，要求绘制 2 张折合成 1 号图的工作量 （计算机绘图） ，设计图纸要求内容布置合理，尺寸线应完整、闭合，图文全 部采用工程字体，图例及绘图方法执行国家有关绘图规范； 7、设计按照设计规范要求，结合工程实际的需要，考虑消防等问题，在选择系 统和设备时，还应综合考虑当地环保、节能的具体要求； 8、进行有关方案对比，得出对比结论。 1.3.2 室外供热管网设计 1、热负荷计算，根据建筑物的围护结构及外形设计，选择合理的体积热指标法 或面积热指标法进行设计概算（本例中已给出各建筑物的热负荷） ； 2、管网布置根据总平面图合理布置管网走向，选择合理路线； 3、水力计算，在管网的水力计算中计算最不利环路，以及最不利环路和其他环 路的平衡计算，同时考虑管网的水力稳定性； 4、根据实际情况选择合适管网的定压方式，确定用户与外网的连接方式； 5、水压图绘制； 6、水泵选择计算（如果采用水泵定压，应进行定压水泵选择计算） ，根据室外供 热管网调节方式选择合理的水泵组合。满足不同工况的需求。 7、根据设计方案和运行情况，制定集中供热调节方式。选择质调节、量调节或 者综合调节。 8、图纸要求 （1） 管网平面布置总图一张（2 号图）途中应附有图例，并标出选定的管径、 坡度和管道进的位置； （2） 水压图一张（2 号图）图中应有最不利环路管道的水压图和最不利环路管 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 3 道的展开图。包括管道皮杜和管道标高等等。 9、其他 （1） 在管网中直管段的补偿器按每 40 米管长一个确定，尽量利用自然补偿； （2） 管道的敷设建议采用地沟管敷设或者地下直埋方式，管道的敷设和管道的 机械强度计算可略； （3） 管道保温和管道保温计算略。 1.3.3 锅炉房工艺设计 1、锅炉房型号及台数选择（可选择燃油、燃气、燃煤锅炉中的一种） ； 2、水处理设备选择； 3、给水设备和砖窑管道的选择和计算； 4、送、引风机校核计算； 5、锅炉房工艺布置，确定锅炉在锅炉房内的位置布置和辅助设备的位置布置， 以及蒸汽管道、供水管、风管等的布置； 6、图纸要求： （1） 系统图纸一张（1 号图纸） ，图中应有图例，并标出设备编号及选定管径， 管子断开处和流向不易判断处标明介质流向； （2） 平面布置图一张（1 号图纸） ，图中应包括设备及附件之间的相对位置、 设备及附件的编号，并附有明细表。 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 4 第第 2 章章 设计依据设计依据 2.1 主要参考资料主要参考资料 1、王宇清，刘春泽. 供热工程，机械工业出版社，2005 2、 采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003），北京：中国建筑工业出 版社，2003 3、刘建龙主编. 建筑设备工程制图与CAD 技术，北京：中国化学工业出版社 2009 4、刘建龙. 供热工程课程设计指导书，2008 5、 陆耀庆. 供热通风设计手册，北京：中国建筑工业出版社，1987 6、李贷森. 简明供热设计手册，北京：中国建筑工业出版社，1998 7、城市热力网设计规范CJJ34-2002，北京：中国建筑工业出版社，2003 8、 城市供热管网工程施工及验收规范CJJ-28-89，北京：中国建筑工业出版社 1989 9、 采暖通风与空气调节制图标准（GBJ 114-1988），北京：中国建筑工业出版 社，1989 10、宋孝春.建筑工程设计标志深度实例规范暖通空调，北京：中国建筑工业 出版社，2003 11、锅炉房设计规范GB50041-92，北京：中国计划出版社，1993 12、建筑设备施工安装通用图集91B5-锅炉房工程，北京：华北标办，1993 2.2 设计范围设计范围 本次设计任务为北京市某学校学生宿舍室内采暖工程设计、室外供热管网设计和 锅炉房工艺设计三部分组成。根据设计要求设计采暖期为 126 天。 2.3 设计参数设计参数 2.3.1 室外设计参数 根据建筑物所在的地区是北京市，查实用供热设计手册表 3.1-3，将北京市 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 5 冬季室外气象参数列在表 2.1 中： 表2.1 冬季室外气象参数表 地理位置 大气压力 （Kpa） 室外平均风速 （m/s） 冬季采暖室外计 算干球温度/ 冬季室外计算相 对湿度/% 北京市100.152.8-950 2.3.2 室内设计参数 根据设计建筑类型，查采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003 相关要 求，确定室内设计参数如下表: 表 2.2 室内设计参数 冬季房间 名称干球温度/相对湿度/%风速 m/s 宿舍、楼梯间、门厅18500.2 卫生间、盥洗室、走 廊 16500.2 2.4 设计原始资料设计原始资料 2.4.1 土建资料 本工程为北京市某学校综合采暖工程，土建资料包括：总平面图、学生公寓建筑 平面图和立面图。图中包括建筑尺寸、维护结构及门窗做法、建筑层高、建筑用途等。 2.4.2 建筑结构 学生宿舍为 250mm 厚的加气混凝土，内外各有 20mm 厚的水泥砂浆； 内墙为轻质龙骨结构； 外窗为双层透明中空玻璃。高度为 1800mm，大门高度为 2200mm； 屋顶为 20mm 厚水泥砂浆，150mm 厚混凝土，两层沥青油毡； 地面为不保温地面； 2.4.3 燃煤资料 Cy=58.38% Hy=4.05% Sy=0.77% Oy=5.81% 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 6 Ny=0.85% Ay=24.61% Wy=5.53% Vy=38.45% Qdwy =21845kJ/kg 2.4.4 水质资料 表 2.3 水质资料 总硬度 0 H永久硬度 FT H暂时硬度 T H总碱度 0 A溶解固形物pH 4.5 me/L2.1 me/L2.4 me/L2.5 me/L460 me/L8.0 2.4.5 其他资料 根据当地的资源情况，优先考虑新能源的应用。 2.4.6 朝向修正率 北朝向： 10%； 东、西朝向： 5%； 南向： 20%。 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 7 第 3 章 学生宿舍供暖系统的设计热负荷 供暖热负荷是设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道 管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。 3.1 热负荷组成热负荷组成 1、基本耗热量（屋顶、墙、地板和窗耗热量）； 2、围护结构修正耗热量（朝向、风力、高度影响的修正）； 3、冷风渗透耗热量； 4、冷风侵入耗热量； 3.2 负荷计算负荷计算 3.2.1 围护结构计算参数 1、 外墙 根据设计资料，250mm 厚加气混凝土(=700 kg/m3、=0.22 w/mK、c=1.05kJ/（kg. )，内外各 20mm 厚水泥砂浆(=1800 kg/m3、=0.93 w/mK、c=1.05kJ/kg)。 根据公式： （3.1） wi i n wjnO RRRR K 11 111 将数据带入上式中得：K=0.75W/( m ) 2 （3.2） 1 n i i i DRs （3.3） 2 c s Z 见上述数据代入式（3.2）中可得 D=4.4. 2、 外窗 根据设计资料，外窗均为双层中空木窗，尺寸（宽高）均为为 1.51.8m ，查 附录 1-4，传热系数 K=2.7 W/(m ) 2 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 8 3、 门 根据设计资料，外门均为单层门，查附录表 1-4 得，K=2.91 W/(m ) 2 4、 屋顶 根据设计原始资料，屋顶为 20mm 厚水泥砂浆(=1800 kg/m3、=0.93 w/mK、c=1.05kJ/kg)+150mm 厚混凝土(=2500 kg/m3、=1.74 w/mK、c=0.92kJ/kg)+两层沥青油毡(=600 kg/m3、=0.17 w/mK、c=1.47kJ/kg)。 将上述数据代入式(3-1)中可得：K=1.67 W/( m ) 2 5、 地面 非保温地面，主要分为三个地带，查教材表 1-5 表 3-1 非保温地面传热系数和热阻 图 3-1 地面传热地带的划分 3.2.2 校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求 1、 校核外墙最小热阻 由外墙维护结构计算参数中内容可知 D=4.4，查教材表 1-13 可知该围护结构属 于 II 型围护结构。 围护结构冬季室外计算温度 w=0.6w+0.4 =0.6(-9)+0.4(-12)=-10.2 ew t , t min,p t 按公式(1-15)1计算最小传热阻 Ro,min=aRn （3.3） nw e y tt t 式中： Ro,min围护结构的最小传热阻，/W； 2 m 冬季围护结构室外计算温度，； ew t , 地带( 0 R m /W) 2 W/( m ) 0 K 2 第一地带2.150.47 第二地带4.300.23 第三地带8.600.12 第四地带14.20.07 第二地带 第一地带 第三地带 第四地带 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 9 采暖室内设计温度，； n t 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 6； y t Rn围护结构内表面换热系数，W/（） ； 围护结构的温差修正系数。 将上述参数代入得，/W54 . 0 7 . 86 ) 2 . 1018(0 . 1 t )t-(t R y wn MINO, n 2 m 外墙实际传热热阻为 /W0.54/W，满足要求。33 . 1 75 . 0 /1 O R 2 m 2 m 3.2.3 主要计算公式 由于冬季室外温度的波动幅度远小于室内外的温差，因此在围护结构的基本耗热 量计算中采用日平均温差的稳态计算法， 1. 围护结构的基本耗热量 （3.4）() NW qFK tt 式中 围护结构的基本耗热量形成的热负荷（W） ；q 围护结构的温差修正系数； 围护结构面积（） ；F 围护结构的传热系数W/()；K 冬季采暖室内计算温度（） ； N t 冬季采暖室外计算温度（） 。 W t 2. 围护结构的附加耗热量 围护结构的附加耗热量按其占基本耗热量的百分率确定。 1) 朝向修正率参考本设计 2.4.6 节； 2) 风力附加率 本设计不必要考虑风力附加； 3) 围护结构的高度附加 本设计中建筑虽然有三层，一层高为 3.3m，总高度只 有 13.2，因此在本设计中高度附加可以忽略。 3. 冷风渗透耗热量 =0.28Vw (3.5) 2 Q p c( wnn tt ) 式中：冷风渗透耗热量（W） ； 2 Q V经门、窗隙入室内的总空气量，m3/h； w供暖室外计算温度下的空气密度，本设计取 1.415kg/m3； 冷空气的定压比热， =1KJ/（kg） 。 p c p c 湖南大学供热工程课程设计设计说明书 10 经门、窗隙入室内的总空气量按下式计算 V= (3.6)nlLh 式中： L h每米每小时缝隙入室内的空气量； 门窗缝隙的计算长度，m；l n渗透空气量的朝向修正系数。 Lh=(0.3h0.4)b(0.5w02)b (3.7) 式中： h 计算门窗中心标高，m； 0冬季室外最大风向的平均风速，m/s； 外门窗缝隙渗风系数，由表 1-8 查得 0.5； b 门窗缝隙渗风指数，取 0.67； 4. 冷风侵入耗热量 开启外门时侵入的冷空气需要加热到室内温度，对于短时间开启无热风幕的外门， 可以用外门的基本耗热量乘以相应的附加率： =N (3.8) 3 Q mj Q . . 1 式中： 外门基本耗热量，W; mj Q . . 1 N考虑冷风侵入的外门附加