沈阳某中学教学楼供暖设计

1、沈阳某中学教学楼供暖设计摘要 本次设计内容为：沈阳某中学教学楼供暖设计。该系统冬季以热水为热媒采暖。根据该地的气象资料特征，计算该建筑物热负荷，合理选择确定该建筑物的供暖系统方案。以及散热设备的选择与计算。并根据该供暖方案对该系统进行水力计算以及系统的阻力平衡。绘制该建筑物的平面图、剖面图、供暖系统图。考虑该地区气象特征以及建筑物的特点。根据当地节能，环保要求。选择最合理的热水供暖系统。进行该系统的设计计算。关键词：热负荷；散热设备；水力计算目 录1. 工程概况 1.1设计概况2 1.2设计依据22采暖热负荷计算 2.1供暖房间符合计算3 2.2围护结构的基本耗热量计算3 2.3围护结构的附加

2、耗热量计算4 2.4围护结构的冷风渗透耗热量5 2.5围护结构的冷风侵入耗热量63.散热器的选择计算 3.1散热器的面积计算7 3.2散热器的举例计算94.供暖系统形式确定105.水利计算 5.1绘制管路系统11 5.2计算最不利环路及水力计算116.膨胀水箱的选择147.总结158.参考文献151、工程概述1.1 设计概况沈阳某中学教学楼供暖设计。该建筑共3层，层高3.6m，净高为3.1m，有办公室、会客室、会议室等功能用途的房间。该教学楼南北各一区，走廊为东西向，外网引入点在建筑的南侧，外网供给3个表压的蒸汽。教学楼内部以95/70低温热水作为采暖热媒。1.2 设计依据1.2.1 供热工程

3、课程设计任务书1.2.2 规范及标准：GB50019-2003GJ114-881.2.3 设计参数室外气象参数1：采暖室外设计计算(干球)温度为-19，最低日平均温度为-13.1，冬季大气压1026.6hPa。冬季室外最多风向平均风速3.1m/s。室内设计温度见表1.1。表1.1 室内设计参数房间功能教室商店办公室实验室图书室室内设计温度()1818181818房间功能卫生间楼梯间走廊体育器材室室内设计温度()151515152、采暖热负荷计算2.1 供暖房间的设计热负荷QQ主要包括以下几部分： = + + 式中： 围护结构耗热量； 冷风渗透耗热量； 冷风侵入耗热量。2.2 围护结构的基本耗热

4、量计算2.2.1 已知原始资料：外墙：二砖墙，外表面水泥砂浆材面，内表面水泥砂浆材面。白灰粉刷，厚度均为20mm。 外窗：单层木框玻璃窗，尺寸15002000mm，窗型为带上亮（高为0.5m），三窗两开窗。 外门：单层木门，无上亮，双扇门15002000mm，层高3.6m, 地面为不保温地面，顶棚为木板，室外设计计算温度为 -19，冬季平均风速为3.1m/s. 动力资料：由外网供给3个表压的蒸汽，内部要求95/70的低温水供暖。其余资料见土建平面图。2.2.2 围护结构的基本耗热量：式中 ： K围护结构的传热系数，W/K； F围护结构的计算面积，； 冬季室内空气的计算温度，； 冬季室外空气的计

5、算温度，；a围护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少的修正，其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。(1)地面各地段的传热系数：表2.1地带名称地面传热系数地带名称地面传热系数第一地带0.47第二地带0.23第三地带0.12第四地带0.07(2)计算所取围护结构的传热系数：表2.2围护结构名称外墙外窗外门顶棚传热系数K1.245.284.650.282.3 围护结构的附加（修正）耗热量2.3.1 朝向修正耗热量暖通规范规定不同朝向的修正率：表2.3朝向北、东(西)北东南、西南东、西南修正率010%-10%-1

6、5%-5%-15%-30%计算中取值0.1/-0.05-0.25注意：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。2.3.2 风力附加耗热量暖通规范规定：在一般情况下，不必考虑风量附加。2.3.3 高度附加耗热量暖通规范规定：当房间高度大于4m时，每高出一m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。本设计中房间高度仅为3.6m，不用高度附加。eg：下面以教学楼一层104房间（办公室）为例计算房间的热负荷：Q1 =北外墙：Q1=1.01.2428.2（18+19）(1+0.1)=1423.2W北外窗：Q2=1.05.281

7、2（18+19）(1+0.1)=2842.49W地面I：Q3=1.00.4723.52（18+19）(1+0.1)=409.013W地面II：Q4=1.00.2323.52（18+19）(1+0.1)=200.155W地面III：Q5=1.00.1223.52（18+19）(1+0.1)=104.429W地面IV：Q7=1.00.0717.44（18+19）(1+0.1)=45.1696W2.4 冷风渗透耗热量计算采用缝隙法计算冷风渗透耗热量Q2Q2=0.278Vw Cp (tn-tw) 式中： V= Lln L每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季平均风速，m3/hml门窗缝隙的计算长度，

8、m n渗透空气量的朝向修正系数，w冬季供暖室外计算温度下的空气密度，Kg/ m3；Cp冷空气的定压比热，C=1KJ/Kg；tn冬季室内空气的计算温度，； tw冬季室外空气的计算温度，。根据附录1-5课本409可知：沈阳市的冷风朝向修正系数：北向n=1.00，南向n=0.40，东向n=0.0.30，西向n=0.30 。查表1-6课本20可知：冬季室外平均风速Vpj=3.1m/s，单层木窗每米缝隙的冷风渗透量L=3.11m3/mh ，北向4个窗户的缝隙总长为413=52(m),总的冷风渗透量：V= Lln=3.11521=161.72 m3/h冷风渗透耗热量Q2=0.278Vw Cp (tn-tw

9、)=0.27814.31.341.023=122.52w2.5 冷风侵入耗热量计算Q3=N w式中 外门基本耗热量， N考虑冷风侵入的外门附加率，由于该房间没有外门故冷风侵入耗热量为零。综上可得，104房间的热负荷 Q= Q1+Q2 +Q3=1554.37 w其它房间的符合计算见附I图3、散热器的选择计算3.1 散热器的选择表3.1 散热器的选择及安装建筑性质适合选用的散热器居住建筑柱形、闭合串片、板式、扁管式、辐射对流式公用建筑柱形、闭合串片、板式、扁管式、屏壁型、辐射对流式工业企业辅助建筑柱形、翼型、辐射对流式散发小量粉尘的车间及仓库柱形、辐射对流式散发大量粉尘的车间及仓库柱形、光面排管考

10、虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁柱型散热器。结合室内负荷，选择四柱813型较适合。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。散热片具体性能及参数如下表2：表3.2 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813型0.28m1.4L8kg0.5MPa8.49 w/m3.2 散热器的布置布置散热器时，应注意下列一些规定：（1）散热器一般应安装在外墙的窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适。（2

11、）为防止冻裂散热器，两道外门之间不准设置散热器。在楼梯间或其他有冻结危险的场所，其散热器应有单独的立、支管供热且不得装设调节阀。（3）散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽内，在内部装修有特殊要求的场所可采用暗装。（4）散热器安装时应保证：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3.3.1 散热器的面积计算（1）散热器的散热面积F按下式计算： F=Q123/k（tpj-tn） 式中，Q 散热器的散热量，W tpj 散热器热媒平均温度， tn 供暖室内计算温度， k 散热器的传热系数，W/ 1散热器组装片数

12、修正系数； 2散热器连接形式修正系数；3散热器安装形式修正系数。 （2）散热器各个系数的选择散热器组装片数修正系数的选择每组片数200.951.001.051.10注：上表仅适用于各种柱式散热器，方翼型和圆翼型散热器不修正，其它散热器需要修正时，见产品说明。散热器连接形式修正系数的选择：四柱813型与供水管道的连接选择同侧上进下出的连接方式，则=1.0；散热器安装在墙上，上架盖板，取3=1.03.1.2 举例计算Eg：204实验室，已知：房间热负荷Q=5360.3856W，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

13、附录2-1，对四柱813型散热器K=2.237t0.032 =2.237（64.5）0.032=7.87w/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；F=Q/（Kt）123=5360.3856/（7.8764.5）111.02 =10.7667四柱813型散热器每片散热面积为0.28 m2，计算片数n为：n= F/f=38.453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=10.76671.10=11.84 m2实际采用片

14、数n为： n=F/f=42.28片取整数，应采用四柱813型散热器43。该房间有3个窗户，选用三台散热器，故每台散热器片数为11.其他房间的散热器计算结果见附表II：（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）。4、供暖系统形式确定由于立管较多一个环路难以平衡，所以本设计设置两个环路。考虑到工程的实际规模和施工的方便性，本设计采用重力循环，双管上供下回式供暖系统。其一个主要特点是：系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向的上升流向。其反向的坡度为0.5%1.0%；散热器支管的坡度一般取1%。根据建筑的结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组。散热器选择常规型，

15、即四柱813型。走廊的散热器可串联，楼梯间分别设在一楼半，二楼半设置散热器。部分房间由于热负荷过大，可设置多组散热器，每组散热器供水管上有一截止阀。5、水力计算5.1 绘制管路的系统图绘制管路的系统图（1-3）层，该系统就两个支路。首先计算最远的右侧的立管环路，并标上管段，管长，以及热负荷大小。图上小圆圈内的数字表示管段号，热负荷对应前面计算所得的值，管段长度与图示长度一一对应。实用供热空调设计手册中5.5.1与5.5.2规定：1、管网干管管径，不应小于50mm，通往各单体建筑物的管径对热水管道来讲不宜小于32mm。2、基础数据的确定：（1）热力网管道内壁当量粗糙度，热水管道可采用0.0002

16、m；（2）热水热力网支干线、支线应按允许压力降确定管径，但供热介质流速不应大于3.5m/s。（3）热水管道水力计算表见表5.5-2。最长环路是130的环路。5.1.2.确定最不利环路，本系统采用异层式系统，取最远的立管为最不利路。图见附录。5.2 选择最不利环路及其水利计算5.2.1 最不利环路选择最不利环路为通过立管I的最底层散热器I1（1996.249W）的环路。该环路从散热器经过管段16经7转到另一个区，再经812，进入锅炉，再经1326进入散热器I1.5.2.2 最不利环路的作用压力 PI1=gH（ph-pg）+Pf Pf=350Pa则，PI1=9.813.6（977.81-961.9

17、2）+350=911.175.2.3 确定最不利环路各管段的管径。（1）求单位长度平均比摩尔阻根据式Rpj=P/式中最不利循环环路或分支环路的总长度，m；=177.5m沿程损失占总压力损失的估计百分数；查1中附录4-6，得=50%。Rpj=P/=0.5911.17/177.5=7.78Pa/m（2）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/4.187103（tgth）=0.86Q/（tgth）kg/h 式中Q管段的热负荷，W； tg系统的设计供水温度，； t h系统的设计回水温度，。（3）根据G,Rpj,查2中附录表4-1,选择最接近Rpj的管径。将查出的d、R、v和

18、G值列入表7中。5.2.4 确定长度压力损失Py=Rl将每一管段R与l相乘，列入水力计算表中。5.2.5 确定局部阻力损失Z（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。利用2中附录4-2，将其阻力系数记于表中，最后将各管段的总局部阻力系数列入表7中第9栏中。注意：在统计局部阻力时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，应列在流量较小的管段上。（2）利用1中附录表4-3，根据管段流速v，可查出动压头Pd，列入表7中的第10栏。又根据Pj=Pd，将求出的Pj值列入表7中的第11栏中。5.2.6 求各管段的压力损失P=PjPy。将表7中的第8栏与第11栏相加列入表7第12栏中

19、。5.2.7 求环路总压力损失即(PjPy)5.2.8 计算富裕压力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。 %=PI1(PjPy)ab/PI1100% 式中 % 系统作用压力的富裕率； PI1通过最不利环路的作用压力，Pa； (PjPy)ab通过最不利环路的压力损失，Pa。立管I的具体计算见下表。5.2.9其他管的水力计算同列于附表III。6、膨胀水箱的选择膨胀水箱的作用是用来储存热水供暖系统加热的膨胀水量，在重力循环上供下回系统中，它还起着排气的作用。其另一作用是定供暖系统的压力。在膨胀管、循环管和溢流管上，严禁安装阀门。以防止系统超压，水箱水冻结或水从水箱溢出。膨胀水箱的容积，可按下式计算：Vp=tmax*V式中：V膨胀水箱的有效容积，L水的体积膨胀系数，.，V系统内的水容量，