供热工程课程设计北京市京郊大院采暖工程设计

1、河南城建学院供热工程课程设计学号 041412140专业建筑环境与设备工程课程名称供热工程指导教师能源与建筑环境工程学院2015年5月目录第 1 章设计概况错误!未定义书签。1.1 设计题目21.2 设计任务及要求21.3 设计原始材料错误!未定义书签。1.4设计依据错误!未定义书签。第2章采暖负荷计算错误!未定义书签。2.1 采暖系统设计热负荷错误!未定义书签。2.2围护结构的基本耗热量计算42.3围护结构朝向修正耗热量的计算52.4冷风渗透耗热量的计算52.5冷风侵入耗热量的计算62.6 热负荷计算举例6第3章采暖方式的比较与选择73.1集中供热73.2采暖系统形式选择73.3 分户采暖8

2、3.4 采暖末端方式的选择与计算8第4章机械循环单管跨越式分户采暖水力计算104.1 室内平面图及水力计算104.2 一单元一层用户水力计算104.3 三单元三层用户水力计算124.4单元立管与水平干管水力计算144.5不平衡率的计算15第5章设计心得体会与经验总结9第一章 设计概况1.1设计题目 北京市京郊大院采暖工程设计1.2设计任务及要求1.21设计任务设计任务包括一层到三层采暖计算1.22设计要求1、采暖设计计算内容(1) 建筑围护结构耗热量的计算确定外墙、屋顶、门、窗、地面等的传热系数；列表计算各房间的基本耗热量，附加耗热量，进而求出供暖设计热负荷；计算该建筑物的热指标(2) 采暖系

3、统方案确定(3) 采暖系统设备选择及计算(4) 采暖系统进行水力计算2、散热器计算(1) 散热器的选择及计算3、设计图纸绘制及基本要求(1) 采暖平面图1:50或1:100(2) 采暖系统图（按比例绘制，但出图时不需要比例也不标注比例）(3) 散热器设备布置平面图1:50或1:100(4) 采暖管路布置平面图1:50或1:100(5) 图纸目录、设计施工说明、设备材料表等。4、本采暖设计，已经给出热媒，并由城市热网提供。故本设计不做热力系统机房和室外管网等的设计。室外管道采用无沟直埋方式埋深，回填土大于等于0.4米，管道顶部距离回填土大于等于0.2米，故算上管径，取管道埋深0.7米，管间距为2

4、00250毫米。接头处做氰聚保温处理。1.3设计原始材料本项目为北京市一民用建筑名为“京郊大院”工程.1、已知围护结构条件：外墙：一砖半厚（37mm），内面抹灰墙。k=1.57w(m2)。外窗：单层木框玻璃窗。尺寸（宽x高）为1.5mx 2.0m。窗型为带上亮（高0.5m）三扇两开窗。可开启部分的缝隙总长为13米。外门：单层木门。尺寸（宽x高）为1.5米x2米。门型为无上亮的双扇门。可开启部分的缝隙总长为9.0米。顶棚：平顶k=1.57w(m2)地面：不保温地面。k值按划分地带法算。2、北京市室外气象资料：供暖室外温度tw=-9; 累年（19511980年）最低日平均温度tp.min=-17.

5、1 ;冬季室外平均风速vp.j=2.8m/s. 1.4设计依据1.41 课程设计任务书由老师编写的设计任务书1.42工程概况本工程为北京市“京郊大院”工程，整个建筑物为3层，建筑面积约1400平米，建筑占地面积约442平米，建筑总高约9米。为一民用建筑，层高为3米。每家用户都带有洗手间。热源由城市热网提供，供回水温度为：95、70，引入口管径为dn50，供回水压差为1300 pa。1.43 设计规范及标准1、贺平、孙刚等编著，供热工程，2009.8第四版，中国建筑工业出版社 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，20033. 刘建龙主编. 建筑

6、设备工程制图与cad 技术，北京：中国化学工业出版社20094. 刘建龙. 供热工程课程设计指导书，20085. 陆耀庆. 供热通风设计手册，北京：中国建筑工业出版社，19876. 李贷森. 简明供热设计手册，北京：中国建筑工业出版社，19987. 城市热力网设计规范cjj34-2002，北京：中国建筑工业出版社，20038. 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19899. 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第二章采暖负荷计算2.1 采暖系统设计热负荷对于建筑物来说，有热量的得与失，当建筑物的失热量

7、大于得热量时，为了保证建筑物内温度，就需要给建筑物供暖。一般冬季建筑物损失热量的方面有以下几种；1围护结构传热耗热量；2加热由门，窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称为冷风渗透耗热量；3.加热由门，孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称为冷风侵入耗热量；4.水分蒸发的耗热量5.加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；6.通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量；建筑物的得热量有以下途径；1.生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；2.非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量3热物料的散热量，4太阳辐射进入室内的热量对于没有装置机械通风系统的建筑物，供暖系统的设计热负荷只考虑，。在工程设

8、计中，计算供暖系统的设计热负荷时，分为围护结构传热的基本耗热量和附加耗热量两部分进行计算。基本耗热量是在设计条件下，通过房间各部分围护结构从室内传到室外稳定传热量的总和。附加耗热量是指围护结构发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热量。一般有风力附加，高度附加和朝向修正等耗热量。2.2围护结构基本耗热量计算在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一围稳定传热过程进行计算的，可按下式计算；q=kf(-)k围护结构的传热系数，w/c；f围护结构的面积，；冬季室内计算温度，c；供暖室外计算温度，c；围护结构的温差修正系数。室内计算温度是指距地面2m以内人们活动地区的平均空气温度。一般由国家规定，对于本设计

9、，采用的是单管跨越采暖方式，计算热负荷时，根据供暖技术规程，室内计算温度的取值18。对于供暖室外计算温度，有两种方法可以计算，分别是根据围护结构的热惰性原理，还有一种是根据不保证天数法的原则。我国现行的暖通规范采用了不保证天数法，它的原则是，认为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外计算温度，即允许这几天室内温度可以稍低于室内计算温度值，对于北方城市，暖通规范规定为5天。地面传热系数的计算采用地带划分法，本设计中是贴土非保温地面，计算时把地面沿外墙平行的方向分成四个计算地带，各地带传热系数查表列于下面；地面传热系数第一地带：0.47 w/(*k) 第二地带：0.23 w/(*k) 第三地带：0.

10、12w/(*k) 第四地带：0.07 w/(*k)2.3围护结构朝向修正耗热量计算对于本设计，朝向修正率已选定，风力附加耗热量不予考虑，高度附加耗热量根据暖通规范，民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率，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%。本设计不考虑高度附加。围护结构总的耗热量可用下式表示；=+=（1+kf（-）（1+） w式中朝向修正率，%风力附加率，%高度附加率，%围护结构总的耗热量2.4冷风渗透耗热量计算在风力和热压造成的室内外压差的作用下，室外的冷空气通过门，窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。这部分冷空气所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。一般采用缝隙法

11、计算冷风渗透耗热量，可用下式计算；v=llnl每米门，窗缝隙渗入室内的空气量，根据当地风速查表。l门，窗缝隙的计算长度，l为可开启的缝隙的长度。具体到设计中的l值根据建筑图中门窗型号大小确定。n渗透空气量的朝向修正系数。冷风渗透耗热量，可按下式计算；=0.278v（-）供暖室外计算温度下的空气密度，冷空气的定压比热，此设计中其值1.010.278单位换算系数上述方法只考虑了风压，而不考虑热压的作用，适用于多层建筑物冷风渗透的计算。高层建筑由于建筑物高度的增加，热压作用不容忽视。故计算高层建筑冷风渗透耗热量，首先要计算门窗的综合修正系数m值。计算m值，先要确定压差比c值。可用下试计算； ； ；

12、; ; 为中和面标高，25以本建筑一层为例，=16c，=-9c，层高2.9m，=3.1m/s，=1.01,b=0.67,l=2.88,=1.41 kg/,=0.7,=0.5,算得c=3.10=1.003，北向朝向系数n=1.0（查表），得m=1.760,同理，南向综合修正系数m=1.85,东向朝向系数m=1.27,西向朝向系数m=2.02。2.5冷风侵入耗热量计算在冬季受风压和热压的作用下，冷空气由开启的外门侵入室内。把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量即为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量可用下式计算，=n式中外门的基本耗热量，wn考虑冷风侵入的外门附加率。2.6热负荷计算举例101房间热负

13、荷计算过程（1）基本耗热量1）北外墙面积 f=1300+2000+12010003-1.52=7.26m2k=1.57w(m2)=1.0q1j=q=kf (tn-tw)=1.577.26(18-(-9)1.0=308w朝向修正：0风向修正：01+xch+x f=100%高度不修正q1=q1j=308w2） 西外墙面积f=4200+12010003=13m2k=1.57w(m2)=1.0q1j=q=kf (tn-tw)=1.5713(18-(-9)1.0=551w朝向修正：-5%风向修正：0高度不修正1+xch+xf=95%q1=q1j95%=524w3） 北外窗面积f=1.52=3m2k=5.

14、82w(m2)=1.0q1j=q=kf (tn-tw)=5.823(18-(-9)1.0=472w朝向修正：-5%风向修正：01+xch+xf=95%q1=q1j95%=449w4） 地面f地面1=23.06+3.96-22=10m2k=0.47w(m2)q1=kf (tn-tw)=0.471027=127wf地面2=(3.06-2)(3.96-2)=2m2k=0.23w(m2)q2=kf (tn-tw)=0.23227=13wq2次=0.47427=50wq地面=140+50=190w（2）冷风渗透耗热量v=lln m3/h l=2.88m3/(hm)l=13.0mn=1.0v=lln=2.

15、8813.01.0=38 m3/hq2=0.278vwcp(tn-tw)=0.278381.341.027=382w所以101房间的热负荷为q101=308+524+449+190+382=1850w 取q101=1900w101房间以及其余房间热负荷见附表：热负荷计算表第三章 采暖方式的比较与选择3.1 集中供热市政热力网采暖一般适用大型高层住宅社区，从能源的利用看，集中供热最合理，优点是安全、清洁、方便。而其缺点是不能按住户需要安排采暖季，采暖费用固定，长期以来我国北方地区大都采用集中供暖方式，也多以居室采暖面积而定。这种计量收费方式给供暖收费带来很大麻烦，不论用户是否居住，都得交采暖费；

16、由于末端无计量方式和调节手段，导致3040的热量浪费。集中供暖分户计量是目前国家非常提倡的一种供暖方式。采取集中供热、分户计量可避免以上采暖方式的诸多弊端。对于普通的社区，集中供热，分户计量应是以后采暖方式的一种发展方向。3.2采暖形式的选择本设计采用机械循环单管跨越式系统与其他方式比较如下1. 单管顺流系统：全部水流过散热器，形式简单、施工方便、造价低，但不能进行局部调节2. 单管跨越式：散热器出水温度降低，平均温差小因而散热器面积较大，可安装阀门进行调节，造价高。3. 单管系统：各层散热器平均进出水温度相同，由于散热器平均计算温度不同二造成垂直失调4. 双管系统：通过各层散热器供回水温度相

17、同，上下层压差大，易形成垂直失调，可单独调节5. 单元立管采用上供下回异程式，可以克服重力附加自然压力的影响，减轻垂直失调。6. 水平干管采用同程式，保证各个单元立管供暖供回水立管的长度相等，使阻力状况基本一致，减少水平失调的影响。3.3分户采暖分户直接电热采暖方式优点是可根据需要调节室温，达到节能目的，室内温暖舒适，取消了暖气片及管道，增加了使用面积，节省了锅炉房、热力站及室外管网，计量方便。缺点是：用电高峰期，不能保存蓄热，另外就是它作为家庭采暖设备前期投入较大，电力作为高品位的能源转换为低品位的热能，存在浪费，在能源利用上不合理3.4 采暖末端方式的选择与计算3.41散热器工作原理散热器

18、采暖是以对流为主的采暖方式。散热器先加热其周围空气，使空气在房间内形成对流从而达到采暖目的。热空气自上而下对流，房间温度是上热下凉，给人的感觉是头热脚凉，舒适感相对差些,.3.42 散热器的要求该设计中采暖设备选用散热器供暖。对散热器的要求主要有以下几点：1) 热工性能方面的要求，散热器的传热系数值越高，说明其散热性能越好。提高散热器的散热量，增大散热器传热系数的方法，可以采用增加外壁散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径。2) 经济方面的要求，散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低越好。3) 安装使用和工艺方面的要求，散热器应具有一

19、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，散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。4) 卫生美观方面的要求，散热器要外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间的观感。5) 使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。3.43 散热的选型与布置选用m132型，明装，上部窗台覆盖，散热器距窗台高度为150mm，供暖系统为单管跨越上供下回式，设计供暖温度为：供水95，回水70，室内供暖管道明装，支管与散热器链接方式为异侧上进下出（计算散热器面积时，不考虑管道向室内散热的影响）。底部距地面不小于60mm，通常取150mm；

20、顶部距窗台板不小于50mm；背部与墙面净距不小于25mm。1. 散热器布置一般安装在外墙窗台下，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. 为防止散热器冻裂，两道外门之间，门不准设置散热器。在楼梯间或其它有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支供热，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，布置简单，本设计采用明装；在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同邻居串联连接第四章机械循环单管跨越式分户采暖水力计算3.44 散热

21、器的计算选用m132型，明装，上部窗台覆盖，散热器距窗台高度为150mm，供暖系统为单管跨越上供下回式，设计供暖温度为：供水95，回水70，室内供暖管道明装，支管与散热器链接方式为异侧上进下出（计算散热器面积时，不考虑管道向室内散热的影响）。101房间的散热器计算q=1900wtpj=95+7012=82.5tn=18t=tpj-tn=64.5对于m132型散热器，k=2.426t0.286=7.99 w/(m2.)散热器的修正系数，假定1=1.0 2=1.004 3=1.02f=gkt123f=0.24m2n=ff=3.780.24=15.75取16片当n=16时1=1.05所以实际面积f=

22、f1.05=3.97m2实际片数n=ff=16.54片取17片102房间以及其他房间的散热器片数如下表房间号热负荷散热器片数房间号热负荷散热器片数房间号热负荷散热器片数101190017201170015301230020102900820285073021100910318001720316001430323002010430002720427002530444004010530002720527002530544004010614008206120073061800171075242073307300410812001020810008308170016109140082091200730

23、918001711052421033103004111120010211100083111700161123000272122700253124400401133000272132700253134400401141400821412007314180017115524215331530041161200102161000831617001611712001021710008317280026118100082189508318130010119120010219100083191600141208007220750632010008121150013221130010321190017第四章

24、机械循环单管跨越式分户采暖水力计算4.1室内平面图及水力计算 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+pj7、求环路的总压力损失 8

25、、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、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15的范围以内。入口处的剩余循环压力，用调节阀节流消耗掉。水平干管为异程式，最不利环路为压力最小或者管路长的管路，本系统的一单元一层用户和三单元三层用户为最不利用户4.2一单元一层用户水利计算1、 画出轴测图、编号、标明热负荷管长2、 计算管径该用户局部阻力系数表如下管段号局部阻力个数1闸阀90弯头131.56.02、4、6、8、10直流三通22.05、7、990弯头12.0311闸阀90弯头131.56.0水平管段

26、1、3、5、7、9、11的流量为g=0.86qtg-th=0.86760095-70=262kghr取100120 pa/m,从而确定管径d=15mm，跨越管2、4、6、8、10流量为gk=1-0.36262=167.68kgh然后根据附录4-1确定各个管段的管径，水力计算表如下管段号qgldvrpypdpjpwkg/hmmmm/spa/mpapapapa123456789101112176002622.00150.38202404.07.570.99532.43936.432167.71.12150.2486.496.82.028.3256.64153.44376002621.51150.3

27、8202305.0070.990305.04167071.76150.2486.4152.12028.3256.64208.74576002625.73150.382021157.52.070.99141.981299.486167.71.04150.2486.489.92.028.3256.64146.54776002626.03150.382021218.12.070.99141.981360.088167.71.76150.2486.4152.12.028.3256.64208.74976002622.30150.38202464.62.070.99141.98606.5810167.7

28、1.84150.2486.4159.02.028.3256.64215.641176002626.74150.382021361.57.570.99532.431893.93l=31.83m(py+pj)1-11=7334.6 pa4.3三单元三层用户水力计算1、 画出轴测图、编号、标明热负荷管长2、 计算管径 g=295.84 kg/h定跨越管管径为15mm局部阻力系数如下表管段号局部阻力个数1、13闸阀90弯头131.56.02.4.6.8.10.12直流三通22.03、110005、7、990弯头12.0水力计算表如下管段号qgldvrpypdpjpwkg/hmmmm/spa/mpapa

29、papa18600295.842.0150.44262.35524.787.595.18713.851238.632189.341.2150.28109.54131.452.038.5477.08208.5338600295.841.2150.44262.35314.8795.18190.36314.874189.341.5150.28109.54164.312.038.5477.08241.3958600295.845.5150.44262.351443.152.095.18190.361633.516189.341.2150.28109.54131.452.038.5477.08208.5

30、378600295.846.2150.44262.35162.822.095.18190.361817.188189.341.8150.28109.54197.172.038.5477.08274.2598600295.841.0150.44262.35262.392.095.18190.36452.7510189.341.5150.28109.54164.312.038.5477.08241.39118600295.840.4150.44262.35104.96095.18190.36295.3212189.341.5150.28109.54164.312.038.5477.08241.39

31、138600295.846.0150.44262.35574.347.595.18190.361764.70l=31m(py+pj)=8932.44 pa其余房间与之管径相同4.4 系统单元立管与水平干管1、画出轴测图、编号、标明热负荷管长2、计算管径局部阻力系数如下表管段号局部阻力个数12、16、30调节阀分流三通119.01.532、353-7、10-147.10.21.2417-21、24-2831、36分流三通直流三通直流三通直流三通直流三通直流三通1111111.51.01.01.01.01.029、37、闸阀合流三通110.53.015闸阀直流三通90弯头1110.51.51.08

32、.9.22.23.33.3438.39直流三通11.040合流三通13.04190弯头22.0室外水平干管水力计算表管段号qgldvrpypdpjpwkg/hmmmm/spa/mpapapapa19995034476500.444.27265.62078.660265.6224325014911.5400.3241.22564.8410.550.34528.57590.413、143765012980.5320.3763.1431.571.067.3067.3098.874、133005010362.5320.2940.89102.231.041.3541.35143.585、12251508

33、670.5320.2429.1914.601.028.3228.3242.926、11183006312.5250.3267.37168.431.050.3450.34218.777、10101003480.5200.2875.2337.622.538.5496.35133.978、922.2333.34002.51500000001543250149116.4400.3241.225676.093.050.34151.02827.11163740012901.5320.3763.1494.7110.567.30706.65801.3617.283180010970.5320.3145.832

34、2.921.047.2547.2570.1718.27262009032.5320.2531.2578.131.030.7330.73108.8619.26213007340.5250.3789.7244.861.067.3067.30112.1620.25164005662.5250.2853.38133.451.038.5438.54171.9921.2482002830.5200.2248.9124.461.023.7923.7948.25293740012901.5320.3763.1494.713.567.30235.55330.2630193006661.5250.3374.681

35、12.0210.553.54562.17674.1931.36136004693250.2338.44115.321.026.0126.01141.3332.3586002973200.2455.72167.162.528.3270.80237.9637193006661.5250.3374.68112.023.553.54187.39299.413856700195514.4400.3454.14779.621.056.8356.83836.4539193006668.5250.3374.68634.781.053.5453.54688.32408065027818.5400.60135.4

36、41151.243.0176.98530.941682.24199950344731.4500.4044.271390.082.078.66157.321547.44.5不平衡率的计算1） 一单元一层用户的阻力损失为p=p= p=7334.6 pa重力循环自然附加作用压力为p=23gh=23977.81-961.969.811.5=155.7 pa 则，一单元用户的资用压力为p =p-p z=7334.6-155.7=7178.9 pa与一单元一层用户并联的管段3、4和13、14、及二层用户的压力损失为p损=py+pj+p=66.06+182.89+66.06+182.89+7334.6 =7

37、832.5 pa二层用户的自然附加作用压力为p=23gh=23977.81-961.969.814.5=467.2 pa 二层用户相对于一层增加的自然附加压力pz=pz-p z=467.2-155.7=311.5 pa则二层用户的资用压力为p =p-p z=7178.9+311.5=7490.4 pa不平衡率：x21=p-p损p100%=7490.4-7832.57490.5100%=-4.5%2） 与一层用户并联的三层用户管段实际损失为p损=py+pj3.4.5.6.11.12.13.14+p =66.06+182.89+50.2+264.72+7334.6 =8461.9 pa三层用户相对一层增加的重力自然附加压力pz=23gh=23977.81-961.969.816=622.9 pa三层用户的资用压力为p=pz+p =622.9+7334.6=7957.5 pa