两层居民楼住宅楼房采暖系统的设计

毕业实践专题任务书热能工程系 热能动力与设备 专业题目：两层居民住宅楼采暖系统的设计完成期限自2012年3月4日至2012年6月8日止班级：三年级2班学生：张少雷指导教师：王玉召接受任务日期：一、设计内容和要求：（说明书、专题、绘图、实验结果等）1楼房共两次，每层3个房间，两个卧室，一个客厅。总供热面积为100m2，楼上楼下各50m2。卧室的供暖面积为15m2，客厅供暖面积为20m2:；2采暖期室外设计温度为-5C，室内设计温度为18C；3采暖工质为热水，工质循环为自然循环；4计算采暖热负荷及各房间的暖气片安装数量；5设计并绘制管线工艺图；6完成设计说明书

二、设计进度计划表序起止号日期12012.3.5-阅读相关资料2012.3.1222012.3.13-构思出第一部分围护结构的草图2012.3.1532012.3.16-计算楼房的围护结构传热量2012.3.2442012.3.25-修正并归纳2012.3.3152012.4.01-查阅相关散热器的资料2012.

4.1062012.4.11-选取适当散热器并计算2012.4.2572012.4.26-查阅管路水速的相关资料并计算2012.5.0882012.5.09-运用CAD画出管线图，立体水暖图，并改进，完成毕2012.业论文6.08指导教师签字:年月日摘要对于住宅的供暖系统设计，如果规划和设计合理，不仅能够实现较好的系统控制和计量功能，同时可以降低能源的浪费，极大的提高供热的效益。两层居民住宅楼的采暖系统的设计，设计环境为冬日室外温度-5°C，室内温度18°C。在此环境下设计根据已知的数据应该选取合适的尺寸及结构，根据地面一定可以选取不同的长度和宽度以及相应的高度来确定最合适最节能的方案，这是计算结构传热量最合适的一部分，另外在围护结构材料选择方面也采取了节能方案，选择外为二砖墙，外表面为水泥砂浆抹面，内表面为水泥砂浆抹面，白灰粉刷厚度均为20mm.。屋面矛制空心板，墙体采用一毡二油和三毡四油，分布不同，做到节约材料并实现节能最大化，实现供热热负荷最小。合适的外窗是双层木制推拉窗，尺寸为2000mmX2000mm，外门2000mmX2000mm。另外在散热器的选择上也采用了较为合理的M-132型散热器，以及水管的选择。充分实现了以上措施，使两层居民楼不仅是采暖而且能够最高效率的采暖，提高消费者的效益。关键词：围护结构；散热器；供暖系统ABSTRACTTheheatingsystemdesignforresidential,ifplanningandrationaldesign,notonlycanachieveabettersystemtocontrolandmeasurementfunction,andalsoreducethewasteofenergy,andgreatlyincreasetheheatingofthetwolayersofresidentialbuildingefficiencyresidentsoftheheatingsystemdesign,thedesignenvironmentforthewintertemperatureandindoortemperatureare-5and18,inthisenvironmentdesignaccordingtotheknowndatashouldchoosetherightsizeandstructure,accordingtothegroundcanselectdifferentlengthandwidthandheightofthecorrespondingtodeterminethemostappropriatemostenergy-savingsolutions,thisisthemostappropriatestructurecalculationheatpartofretainingstructureinthematerialselectionpledgedenergysavingmethod,thechoicefortwobrickwall,outsidesurfaceforcementmortarpaste,insidethesurfaceforthecementmortarpaste,plasterpaintthethicknessare20mm.Byusingawallcarpettwooilandthreefeltfouroil,distributionisdifferent,dosavematerialsandrealizetheenergysavingmaximization,realizeheatingheatloadofminimumrightoutsidethewindowisadoublewoodenpush-pullwindow,sizeis2000mmand2000mminthedoorofthe2000mm2000mminadditioninthechoiceofradiatoralsouseamorereasonabletheM-132typeradiator,andthechoiceofconduitfullyrealizedtheabovemeasures,maketwolayersofdwellerbuildingisnotonlytothehighestefficiencyandheatingheating,butalsoimprovethebenefitofconsumers.KEYWORDS:palisadestructureheradiatorheatingsystem目录摘要ABSTRACTTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章概述 1\o"CurrentDocument"第2章设计规划 2\o"CurrentDocument"2.1方案 2\o"CurrentDocument"第3章确定围护结构的传热系数 3\o"CurrentDocument"3.1内表面换热系数与换热热阻表 3\o"CurrentDocument"3.2外表面换热系数与换热热阻表 3\o"CurrentDocument"3.3一些建筑材料的热物理特性表 4\o"CurrentDocument"3.4计算 43.4.1外墙传热系数 43.4.2屋面传热系数 4\o"CurrentDocument"第4章围护结构的传热耗热量Q 6\o"CurrentDocument"4.1客厅的热负荷 64.1.1南外墙（第一层） 64.1.2朝向修正率 64.1.3南外窗 74.1.4南外门的传热量 74.1.5客厅所占有的东西两面墙的传热 7窗户 7门 8结果 94.2卧室的热负荷 94.2.1北外墙耗热量 9结果 94.3供热总负荷 9\o"CurrentDocument"第5章散热器的计算 10\o"CurrentDocument"5.1水管内温度梯度计算 10\o"CurrentDocument"5.2各组散热器的热媒平均温度 11\o"CurrentDocument"5.3传热系数的计算 125.4散热面积F 12\o"CurrentDocument"5.5组装与连接并计算 125.5.1散热器组装修正系数&1 125.5.2散热器的连接形式修正系数&2 13计算 13\o"CurrentDocument"第6章管内水速的计算 15\o"CurrentDocument"6.1水在不同温度下的密度 15\o"CurrentDocument"6.2水在散热器内产生循环的压力 15\o"CurrentDocument"6.3平均比摩阻 15\o"CurrentDocument"6.4循环管路中流量 15\o"CurrentDocument"6.5管径DN 156.6俯视图 15\o"CurrentDocument"第7章分析与归纳 177.1分析 177.1.1热负荷Q 177.1.2散热器散热片数n 177.1.3自然循环压力 177.2归纳总结 17\o"CurrentDocument"参考文献 18附录 19附表1 19致谢 20第1章概述21世纪的今天，科学更加发达，文明更加进步，更多的发明问世，中国在进入21世纪后物质生活得到了保障，人们普遍开始关注自己的生活质量，并且追逐着。今天我将为大家略尽绵薄之力，这也是我作为新时代的大学生自我检验的时候了。俗话说温饱问题，人们能吃饱了，那么我们就在温度上做起吧。一款新式的炉子即将诞生，在冬天人们会享受到物美价廉的美意，在此不作太多介绍，因为我的任务是设计炉子的取暖环境。所以我们还是谈论环境吧，这就是两层楼的住宅楼房采暖系统，它的结构，样式，工作原理，及计算都会以后——列出，采暖系统将会采取上供下回系统，客厅卧室均布置合适的散热器，以及水管争取做到散热效果最大化，经济效益最大化。此外两层居民楼在农村将会普遍存在，此设计也是关系到消费者的切身利益，我会以本着最实际的设计思想来设计！第2章设计规划2.1方案针对任务条件及要求设计如下：第2章设计规划2.1方案针对任务条件及要求设计如下：设计外墙为二砖墙，外表面为水泥砂浆抹面，内表面为水泥砂浆抹面，粉刷厚度均为20mm.。外窗是双层木制推拉窗，尺寸为2000mmX2000mm,2000mmX2000mm。楼房层高3.5m。地面不保温，层面构造。白灰外门单位m图2-1两层楼地面的结构图第3章确定围护结构的传热系数3.1内表面换热系数与换热热阻表【1】围护结构内表面特征anRnw/。2.°C)m2.c)/w墙地面表面平整或有突出物,h/sW3时8.7(7.5)0.115(0.133)有突出物的顶棚h/s>0.3时7.6(6.5)0.132(0.154)3.2外表面换热系数与换热热阻表围护结构外表面特征awRww/m2c)m2c)/w外墙与屋顶23(20)0.04(0.05)与室外相通的非供暖地下室上楼板17(15)0.06(0.07)闷顶和外墙上有窗的非供暖地下室上楼板12(10)0.08(0.10)外墙无窗的非供暖地下室上面的楼板6(5)0.17(0.20)3.3一些建筑材料的热物理特性表材料名称密度p/^kg.m-3)导热系数人/W.m-1.C-1)蓄热系数S(24h)/(w.m2.C_1比热C/(J.kg-1.C-1)水泥砂浆18000.9311.261050石灰，水泥，砂浆，砂17000.8710.791050石灰，砂，砂浆16000.8110.5310503.4计算3.4.1外墙传热系数参考以上文献，可以得到围护结构的内外表面传热系数及内外水泥砂浆抹面导热系数和红砖墙导热系数。如下:a=8.7w/^2.C)na=23.3w/Cm2.C)人广0.87w/（m：C）人2=0.87w/(m/C)人3=0.81w/(m.C)外墙传热系数K的计算公式及结果如下K=1/(1/8.7+0.49/8.1+0.02/0.87+1/23.3)=1.24w/・2.C)3.4.2屋面传热系数根据调查农村的屋面多用板下抹混合砂浆，查表可得，屋面的内表面换热系数[1]

a=8.7w/（n2「C）n屋面外表面换热系数a=23.3w/Cm2.C）w人广0.87w/（m：C）6=20mm1:3水泥砂浆；气=0.87w/（m.C）6=20mm人=1.74w/（m.C）6=120mm屋面矛制空心板人4=0.i7w/m.c）6=5mm一毡二油气=0.07w/（m.C）6=100mm三毡四油屋面传热系数K=1/（1/8.7+0.02/0.87+0.12/1.74+0.005/0.87+0.01/0.17+1/23.3）=0.55W/（m2.C）常用的围护结构传热系数K值⑵由表3-4可知道:类型K带玻璃的阳台外门单层（木框）5.82双层（木框）2.68单层（金属框）6.40双层（金属框）3.26外窗木框单层5.82双层2.68表3-4双层木制玻璃窗K=2.68W/（m2.C），双层木框玻璃门K=2.68w/（m2.C）地面是不保温地面，计算可按经验系数乘计算面积。承德石油高等专科学校热工系毕业论文第4章围护结构的传热耗热量Q4.1客厅的热负荷卧室15m2卧室15m2客厅20m2图4-14.1.1南外墙(第一层)外墙传热系数K=1.24W/(m2.°C),温差修正系数a=1。传热面积F=1.5X2+1.5X2+7=13m2南外墙的基本耗热量Q1'=KF(t「tI)a=1.24X13(18+5)X1=371w。围护结构耗热量还与当地的朝向修正率有关，现将朝向修正率列于下表，以供参考。4.1.2朝向修正率朝向修正率北东北西北0~10%东西-5%东南西南-10%~-15%南-15%~-30%表4-1-2承德的朝向修正率为：朝南-30%朝向修正量Q''=371X(-0.3)=-111南外墙的实际耗热量Q1=Q1'-Q1''=260w4.1.3南外窗南外窗传热系数K=2.68W/(m2.°C)，传热面积F=4m2基本耗热量Q2'=KF(t"tI)a=247w，朝向修正量为-74.1w。南外窗的实际耗热量Q2=173w4.1.4南外门的传热量为Q3=2.68X4X23X0.7=173w4.1.5客厅所占有的东西两面墙的传热Q3二KF(tn-t‘w)=20/6X3.5X23X2=666w.客厅的地面传热系数为经验传热系数为0.5,所以客厅的传热量为20X0.5X23=230w所以客厅的围护结构传热量为Q=260+173+666+230+173=1502w4.1.6窗户4.1.6.1窗户长度窗户是如下图，宽500mm长1500mm。冬季风会从缝隙中进入，因此算出缝隙总长度L图4-1-6窗户的结构图(冷风渗透量的计算)中间两扇窗户固定L=1.5X4+0.5X4=8m.4.1.6.2窗户冷空气渗透量承德冬季的风速【3】约为2.8m/s查表如下⑷门窗类型冬季室外平均风速123456单层木窗1.02.03.14.35.56.7双层木窗0.71.42.23.03.94.7单钢0.61.52.63.95.26.7双钢0.41.11.82.73.64.7表4-1-6-2根据上表在风速2.8m/s时双层木窗每小时冷空气渗透量L=2.2m3/(m.h)冷空气渗入量V=lXlXn=16X2.2X1=35.2m3/h根据t旨-5°C，查得pw=1.3。所以南外窗的冷风渗透耗热量为Q5=0.278Vpwcp(tn-tw)=0.278X35.2X1.3X1X23=292w4.1.7门4.1.7.1门的冷风渗透量门的冷风渗入量=外门基本耗热X外门附加率。对于民用建筑有一道门65n%二道门80n%(一个门斗) n为楼层数。三道门60n%(有两个门斗)设计是二道门两层，则附加率为65X2%=130%门的冷风渗透量为246.56X1.3=321w4.1.8结果客厅的热负荷为1502+321+292=2114w4.2卧室的热负荷4.2.1北外墙耗热量4.2.1.1北外墙基本耗热量Q’=KF(tn-t‘w)=1.24X3X3.5X2X23=598w朝向修正率0.124.2.1.2北外墙的实际耗热量Q=598X(1+0.12)=670w其中一间卧室的为670/2=335w卧室所占的东西外墙是相同的面积都是5X3.5=17.5m2Q''=1.24X17.5X23=499w实际耗热量Q=499X(1+0.02))=509w所以一间卧室的耗热量为509+335=844w两间卧室相同的，耗热量均为844w.地面传热系数为0.54.2.2结果地面散热为0.5X15X23=172.5w所以卧室的热负荷为172.5+844=1017w4.3供热总负荷所以为维持温度所需要的供热总负荷应该为1017X4+2114X2=8296w第5章散热器的计算5.1水管内温度梯度计算已知t=80°C,t=40°C,根据公式水管中温度t=t-(t-t)Xq/8296

g n hggn可以算出以下数据：\=80-40X2114/8296=69.8C12=80-40X3131/8296=64.9C七=80-40X4148/8296=60C'4=80-40X5165/8296=55.1C七=80-40X6182/8296=50Cfn=40C80°C69,8°C 64.9°C 60°C 55,1°C | :so°c E一二"一…图5-1水流过暖气的温度梯度40°C 5.2各组散热器的热媒平均温度tpji=(80+69.8)/2=74.9°Ctpj2=(69.8+64.9)/2=67.35°Ctpj3=(64.9+60)/2=62.45Ctpj4=(60+55.1)/2=57.55Ctpj5=(55.1+50)/2=52.55Ctpj6=(50+40)/2=45C5.3传热系数的计算现在农村应用的为M-132型散热器，其计算公式为：K=2.426X(tpj-18)0.286所以传热系数依次为K1=2.426X(74.9-18)0.286=7.70K2=2.426X(67.35-18)0.286=7.40K3=2.426X(62.45-18)0.286=7.18K4=2.426X(57.55-18)0.286=6.95K5=2.426X(52.55-18)0.286=6.68K6=2.426X(45-18)0.286=6.235.4散热面积FF=Q/K(tp尸「乂61p2B35.5组装与连接并计算[5]5.5.1散热器的组装片数修正系数61每组片数<66-1011-20>20610.951.01.051.10表5-5-15.5.2散热器的连接形式修正系数P2连接形式同侧上进下出异侧上进下出异侧下进下出四柱813型1.01.0041.239M-132型1.01.0091.251长翼型1.01.0091.225表5-5-25.5.3计算假设片数修正系数P1=15.5.3.1散热器散热面积的计算2层客厅F=2114X1.03/7.70X(74.9-18)=4.96m2卧室甲F=1017X1.03/7.40X(67.35-18)=2.87m2卧室乙F=1017X1.03/7.18X(62.45-18)=3.28m21层卧室乙F=1017X1.03/6.95X(57.55-18)=3.81m2卧室甲F=1017X1.03/6.68X(52.55-18)=4.54m2客厅F=2144X1.03/6.23X(45-18)=12.94m25.5.3.2散热器片数的计算查表知M-132型散热器的散热面积为f=0.24m2/片则2层客厅n=4.96/0.24=20.67片，片数修正系数在上表p1=1.120.67X1.1=22.74,0.74X0.24=0.1776>0.1所以，客厅片数为22+1=23片卧室甲n=2.87/0.24=11.96片，11.96X1.05=12.56片0.56X0.24=0.13>0.1，所以片数为13卧室乙n=3.28/0.24=13.67片，13.67X1.05=14.35片0.35X0.24=0.08<0.1,所以片数为141层卧室乙n=3.81/0.24=15.88片，15.88X1.05=16.67片0.67X0.24=0.16>0.1,所以片数为17卧室甲 n=4.54/0.24=18.92片，18.92X1.05=19.87片0.87X0.24=0.2>0.1，所以片数为20客厅n=12.94/0.24=53.9片，53.9X1.1=59.29片0.29X0.24=0.069<0.1，所以片数为59第6章管内水速的计算6.1水在不同温度下的密度t=80°C,t=40°C，L=60°Cg n 3pg=971.83pn=992.4p3=983.246.2水在散热器内产生循环的压力△P=gh1(pn-pg)+gh(p1-pg)=9.8X0.3(992.24-971.83)+9.8X3.5(983.24-971.83)=451.3684pa水在冷却管路中产生的附加压力为100pa,因此立管中的综合压力△Pz=451.3684+100=551.3684pa6.3平均比摩阻确定平均比摩阻，RPj二a△Pzh/EL.查表附录21,自然循环沿程损失占总损失的一半，所以a=0.5,Rpj=0.5X551.3684/29.3=9.4pa/m6.4循环管路中流量G=0.86Q/(tg-1)G=0.86X8296/40=178.364kg/hG=178.364kg/h,Rpj=9.4pa/m6.5管径DN公称直径为20mm时G=175 R=20.29G=180 R=21.38公称直径为25mm时G=175 R=6.12 v=0.09 G=180 R=6.44v=0.09内插法算得r=