兰州A研究所办公楼供暖系统计

1、 兰州A 研究所办公楼供暖系统设计（建筑环境与设备工程专业2010 级） 班级 姓名 学号 导师 成绩 2012 年9 月目 录一、兰州A 研究所办公楼供暖系统设计计算书 1、计算要求 2、供暖热负荷计算 （1）基本耗热量 （2）修正耗热量 （3）冷风渗透耗热量 （4）供暖设计热负荷 3、散热器计算 4、水力计算二、兰州A 研究所办公楼供暖系统设计说明书 1、明确设计项目和工程要求 2、确定气象条件3、一二层建筑平面图（见附录） 4、确定散热器种类、规格以及安装方式 5、供暖系统形式的确定兰州A 研究所办公楼供暖系统设计计算书一、计算要求1、计算过程中使用的公式和选用的参数必须注明来源。2、计

2、算结果分别列表汇总，表中只列出计算结果，每项计算应至少举一个例子加以说明，计算单位一律采用国际单位制。3、计算中应配以必要的简图，如系统图、围护结构组成图等。4、计算中从图表中查取的数值应精确，不能直接查到的采用插值法计算，不允许估算。二、供暖热负荷计算由供热工程的教材可知，对于民用建筑以及产热量很少的工业建筑，热负荷主要考虑围护结构传热耗热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量、太阳辐射得热量。为简化计算，太阳辐射得热和冷风侵入耗热量，分别在围护结构传热耗热量中按一定比例进行附减和附加。在工程设计中，将建筑物围护结构的传热耗热量Q1分为基本耗热量Q1，j和附加（修正）耗热量Q1，x两部分进行计算

3、。基本耗热量是指在设计条件下（某一稳定传热传热状态下），通过房间各部分围护结构（门、窗、墙、屋顶、地板等）从室内到室外的稳定传热量总和。附加（修正）耗热量是指考虑围护结构的传热状况发生变化，对基本耗热量进行修正的耗热量。1、基本耗热量由供热工程的教材可知，建筑物围护结构的基本耗热量，按一维稳态传热过程计算，即假定室内、外空气温度和其他影响传热过程的因素都不随时间变化，可按下式计算式中：q围护结构基本耗热量（W）； K围护结构的传热系数（W/()； F围护结构的面积（）； tn供暖室内计算温度（）； tw供暖室外计算温度（）； a围护结构的温差修正系数。下面以一所办公室为例进行计算：1）北外墙F

4、= 16*3-2*2.4-2*1.5*3=，K=1.587W/(K),a=1.0北外墙的基本耗热量=1.0*1.587*34.2*(19+11)=1628.26 W2）北外窗F= 2*1.5*3=9, K=3.0W/(K),a=1.0北外窗的基本耗热量=1.0*3.0*9*(19+11)=810.0W3）北外门F=2*2.4=4.8，K=3W/(K),a=1.0北外门的基本耗热量=1.0*3*4.8*(19+11)=432W4）南外窗F= 2*1.5*4=12，K=3W/(K),a=1.0南外窗的基本耗热量=1.0*3*12*(19+11)=1080W5）南外墙F= 16*3-1.5*2*4=

5、36，K=1.587W/(K),a=1.0南外墙的基本耗热量=1.0*1.587*36*(19+11)=1713.96W6）西外窗F= 1.5*1.5*2=4.5，K=3W/(K),a=1.0西外窗的基本耗热量=1.0*3*4.5*(19+11)=405W7）西外墙 F=9*3-1.5*1.5*2=22.5，K=1.587W/(K),a=1.0西外墙的基本耗热量=1.0*1.587*22.5*(19+11)=1071.225W8）地面 地带划分如下图所示F1= 16*2*2+2*3+2*5=80F2= 2*14*2+2*1=58F3=12*1=12地面各地带传热系数 K1=0.47W/(K)，

6、K2=0.23W/(K)，K3=0.12W/(K)，地带一的传热耗热量=0.47*80*（19+11）=1128W地带二的传热耗热量=0.23*58*（19+11）=400.2W地带三的传热耗热量=0.12*12*（19+11）=43.2W2、修正耗热量由供热工程的教材可知，围护结构修正耗热量主要包括朝向修正、风力附加、外门附加和高度附加耗热量等。修正耗热量的计算公式为：式中：围护结构修正耗热量（W）； 围护结构基本耗热量（W）； 朝向修正率； 外门附加率； 风力附加率；高度附加率。朝向修正率朝向朝向北、东北、西北0%10%东南、西南-10%-15%东、西-5%南-15%-30%取东=-5%，

7、南=-20%，西=-5%，北=10%下面以一所办公室为例进行计算：1）北外墙=10%北外墙的修正耗热量=1628.26*（1+10%）=1791.09W2）北外窗=10%北外窗的修正耗热量=810.0*（1+10%）=891W3）北外门=10% =500%北外门的修正耗热量=432*（1+10%+500%）=2635.2W4）南外窗=-20%南外窗的修正耗热量=1080*(1-20%)=864W5）南外墙=-20%南外墙的修正耗热量=1713.96*(1-20%)=1371.17W6）西外窗=-5%西外窗的修正耗热量=405*(1-5%)=384.75W7）西外墙 =-5%西外墙的修正耗热量=

8、1071.225*(1-5%)=1017.66W3、校核围护结构是否满足低限传热热阻的要求由供热工程的教材可知，一般建筑物外墙、楼板和屋顶均属于匀质多层材料组成的平壁结构，其传热系数K值可按下式计算式中：K围护结构的传热系数W/(K)； 围护结构各材料层的厚度（m）；围护结构各层材料的热导率（导热系数）W/(K)。一些常用材料建筑材料的导热率值，见供热工程教材的附录A中表A4。围护结构的最小传热阻按下式确定式中：围护结构的最小传热阻（K/W）；冬季室内计算温度（）；冬季围护结构室外计算温度（）；冬季室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差（）， ，可按供热工程教材的附录A中表A8取值。下面以

9、屋顶为例进行计算：查供热工程教材的表1-1、表1-2、附录A-4、附录A-8可知，屋面内表面换热系数=8.7 W/(K)；外表面换热系数 =23.3W/(K)；板下石灰、水泥混合砂浆层换热系数=0.87 W/(K)；预制钢筋混凝土空心板导热系数=1.74 W/(K)；1:3水泥砂浆层导热系数=0.93 W/(K)；一毡二油导热系数=0.17 W/(K)；膨胀珍珠岩导热系数及修正=1.5*0.07 W/(K)；三毡四油卷材防水层导热系数=0.17 W/(K)；允许温差=4.0。根据公式可得屋面传热系数K:=0.75 W/(K)=1.33K/ W屋顶属于类围护结构，查供暖通风设计手册得，兰州市累年

10、最低日平均温度=-10。则可以计算出=0.6*(-5)+0.4*(-10)=-7则根据式可得已知屋顶的最小传热阻=0.718K/ W有此可得,则屋顶满足围护结构最小传热阻的要求。4、冷风渗透耗热量由供热工程的教材可知，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。冷风渗透耗热量，在暖通设计热负荷中占有不小的份额。影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗构造、门窗朝向、室外风速与风向、室内外空气温差、建筑物高低以及建筑物内部通道状况等。计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百

11、分数法。在本工程中采用缝隙法进行计算。通过计算不同朝向的门、窗缝隙的长度以及在风压与热压综合作用下，每米长缝隙渗入的冷空气量，确定其冷风渗透耗热量。这种方法称为缝隙法。对于6层及六层以下的民用建筑及生产辅助建筑，主要考虑风压的作用。其中，通过每米门窗进入室内的实际渗透冷空气量可用 表示，则冷风渗透耗热量（W）可由下式计算式中：冷风渗透耗热量（W）；0.28单位换算系数，1 KJ/h=0.28 W；冷空气的比定压热容，=1KJ/(kgK)；供暖室外计算温度下的空气密度（kg/m3）；在基准高度风压的单独作用下，通过每米门窗缝隙进入室内的冷空气m3/(mh)；渗透冷空气量值可根据冬季室外平均风速查

12、阅相关手册；l门窗缝隙计算长度（m）；n风压单独作用下，渗透空气量的朝向修正系数，可按供热工程教材的附录A中表A-6采用。由供热工程教材的附录A中表A-6中查得朝向修正系数为：东n=1.0，南n=0.5，西n=0.15，北n=1.0。下面以一所办公室为例进行计算：查传热学教材可得=1.314kg/ m3；查实用供热空调设计手册，得=0.2m3/(mh)；根据公式可得：北外窗Q=0.28*1*1.314*0.2*3*（2*2+1.5*3)*(19+11)=56.29W同理可得：北外门Q=49.45 W西外窗Q=4.97 W南外窗Q=37.52 W总的冷风渗透耗热量为148.23 W5、供暖设计热

13、负荷供暖设计热负荷是维护结构传热耗热量和冷风渗透耗热量之和。下面以一所办公室为例进行计算：一所办公室的维护结构传热耗热量:=10526.27W一所办公室的冷风渗透耗热量：=148.23 W一所办公室的供暖设计热负荷：=10526.27+148.23 =10674.5W计算结果汇总详见下表三、散热器计算由供热工程的教材可知，散热器计算的任务是确定供暖房间所需散热器的面积和片数（或长度）。散热器散热面积按下式计算式中：F散热器的散热面积（）； Q散热器的散热量（W）； K散热器的传热系数W/(K)； 散热器内热媒平均温度（）； 供暖室内计算温度（）； 散热器组装片数修正系数；、 散热器连接方式修正

14、系数； 散热器安装形式修正系数。散热器片数或长度可按下式计算n=F/f式中：f每片或每1m长的散热器面积（/片或/m）。计算散热器散热面积时，由于每组片数或总长度未定，可先假定=1进行计算，计算出F和n的初始值，然后根据每组的片数或长度乘以修正系数，最后确定散热器面积。散热器内热媒平均温度随供暖热媒（蒸汽或热水）参数和供暖系统形式而定。在热水供暖系统中，式中：散热器进水温度（）； 散热器出水温度（）。 对于单管顺流热水供暖系统，散热器的进、出口水温沿流动方向下降，每组散热器的进出口水温必须逐一分别计算。式中：流出第i组散热器的水温（）； 立管的供水温度（）； 立管的回水温度（）； 立管的总负荷

15、（W）； 沿水流方向，在第i组（包括i组）散热器前的全部散热器的散热量（W）。本工程采用钢制柱式散热器600*800，查供热工程教材的附录B中附录B-2可知，钢制柱式散热器600*800的散热面积为0.15，水容量1（1/片），质量为2.2kg/片，工作压力为0.8Mpa，传热系数计算式为 W/(K)，热水热媒当t=64.5时的K值为8.94 W/(K)，钢板厚1.5mm，表面涂调和漆。散热器的连接方式采用同侧上进下出，安装在窗同宽的散热器壁龛内（深120mm，高1000mm）。 本系统的供回水温度为95/70。查供热工程教材的附录B中附录B-2可知，对钢制柱式散热器600*800 W/(K)

16、散热器组装片数修正系数，先假定=1.0；散热器连接形式修正系数，查供热工程教材的附录B中表B-5，=1.0；散热器安装形式修正系数，查供热工程教材的附录B中附录B-6，=1.06；根据式查供热工程教材的附录B中附录B-2可知，钢制柱式散热器600*800的散热面积为0.15，计算片数为。散热器的计算结果详见下表：四、水力计算 计算步骤（1）在供暖系统图上，对管段进行编号，并注明各管段的热负荷和管长。（2）确定最不利环路。本系统为异程式单管系统，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段的管径 虽然本系统引入口处外网的供回水压差较大，但考虑系统中各环路的压力损失易于平衡，本系

17、统采用比摩阻大致为60120Pa/m来确定最不利环路的各管段管径。首先确定各管段的流量G(kg/h), 由供热工程的教材公式4-24可知，其计算公式为：2）根据G和选用的值，查供热工程教材的附录D中表D-1,将查出的d、v、R值列入水力计算表中。3）确定各管段的沿程损失将每一管段R与l相乘，列入水力计算表中。4）确定各管段的局部损失确定局部阻力系数。根据系统图中管路的实际情况，利用供热工程教材的附录D中表D-2，列出各管段局部阻力管件、数量及总局部阻力系数。应注意：在统计局部阻力时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，计算一次并列在流量较小的管端上。利用供热工程教材的附录D中表D-3，根据各管段

18、流速v，可查出动压力值。根据。将求出各管段的值。5）求各管段的压力损失。6）计算各管段的不平衡率。详细水力计算表如下：兰州A 研究所办公楼供暖系统设计说明书一、明确设计项目和工程要求1）设计项目：兰州A 研究所办公楼供暖系统设计2）地理位置：兰州市【热源为城市集中供热管网提供的95/70热水】建筑说明：（1）本办公楼为2 层框架结构，一层层高3.0m，二层层高3.3m。（2）内墙为240mm 双面抹灰粘土砖墙，外墙为370mm 内表面抹灰粘土砖墙。 （3）所有外窗均为塑钢框双层玻璃窗，窗高1500mm，窗台下沿距本层地面1000mm, 外 窗下均设有与窗同宽的散热器壁龛（深120mm、高110

19、0mm）。（4）走廊外门为塑钢框双层带玻璃外门。（5）屋面结构如图1 所示。图1 屋面结构图3）工程要求：对兰州A 研究所办公楼供暖系统进行负荷计算、方案论证、水力计算、设备选型和施工图绘制等。二、确定气象条件1）冬季室外计算参数 2) 冬季室内计算参数：办公区、所长办公室、接待、会议室、阅览室、档案室：19；楼梯间、走廊：15。三、一二层建筑平面图（见附录）四、确定散热器种类、规格以及安装方式设计选择散热器时，需考虑对散热器在热工、经济、卫生美观及使用寿命等方面的要求，还应符合下列原则性的规定：1）散热器的工作压力，应满足系统的工作压力，并符合国家现行有关产品标准的规定。2）民用建筑宜采用外

20、观美观、易于清扫的散热器。3）放散粉尘或防尘要求较高的工业建筑，应采用易于清扫的散热器。4)具有腐蚀性气体的工业建筑或相对湿度较大的房间，应采用耐腐蚀的散热器。5）采用钢制散热器时，应采用闭式系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖季节应充水保养；蒸汽采暖系统不应采用钢制柱型、板型和扁管等散热器。6）采用铝制散热器时，应选用内防腐型铝制散热器，并满足水质对产品的要求。7)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散热器。所以本工程中采用钢制柱式散热器（600*800），这种散热器是近年来出现的新型高档散热器，主要由钢管水平或垂直排列组成。这类散热器系列规格多，热工性能好、承压能力高、安装方便、外型美观。钢制散热器与铸铁散热器相比有如下主要优点：金属耗量少，钢制散热器金属强度可达0.81.0W/（kg），最高工作压力可达0.81.2Mpa；外形美观光洁，占地小，便于布置。钢制柱式散热器600*800的散热面积为0.15，水容量1（1/片），质量为2.2kg/片，工作压力为0.8Mpa，传热系数计算式为 W/(K)，热水热媒当t