某公司家属楼供暖系统设计

供热工程课程设计系别：建筑环境与设备工程班级：姓名：指导老师：时间：2011.05.30——06.03目录设计原始资料供热热负荷计算2.1气象资料2.2热负荷的计算3．供暖方案的确定以及散热器布置与选择3.1热媒的选择3.2供暖形式的确定3.3散热器的布置3.4散热器选择3.5散热器的计算4. 管路的水力计算4.1绘制采暖系统图4.2计算最不利环路的管径5. 总结6. 参考文献一设计原始资料1.1设计题目:天津市某公司家属楼供暖系统设计1.2设计原始资料：1.地点：天津市2.室外气象参数：天津市冬季采暖室外计算温度为-9℃。冬季室外风速3.1m/s。3.设计热媒：供回水温度为95-------70℃机械循环热水系统，热源为城市集中供热；4.土建资料：1）建筑概况：该建筑位于天津市，设计层数为三层，层高3m，系一般居民住宅楼。2）围护结构：该建筑物外墙为24mm砖墙，外抹灰（K=2.08W/m2.℃），内墙为双面抹灰24墙（K=1.72W/m2.℃），外窗为单层木框，有两种规格：（宽×高）1.5m×2.0m和1.8m×2.0m。前者可开启部分缝隙总长为11.0m，后者可开启部分缝隙总长为13.0m。外门及内门均为单层木制门，可开启部分缝隙总厂为11.0m。地面为不保温地面，K值按划分地带计算。二供热系统热负荷计算2.1设计气象资料查出设计题目中建筑物所在地区的相关气象资料查《实用供热空调设计手册》得到天津市室外气象参数如下：采暖室外计算温度：-9℃。极端最低和最高温度：-22.9℃、39.7℃.冬季大气压力：102.66kPa。冬季平均风速：3.1m/s。冬季日照率：62％。2.2.1计算房间的采暖热负荷(1)将房间编号（见CAD平面图）；(2)根据房间的不同用途，来确定房间的室内计算温度；查《供热手册》得到冬季室内计算温度如下：卧室及客厅18℃厨房10℃卫生间15℃(3)计算或查出有关围护结构的传热系数；查出有关围护结构传热系数K值如下外墙K=2.08）W/（m2.℃）内墙K=1.72）W/（m2.℃）外窗K=5.82）W/（m2.℃）外门K=4.65W/（m2.℃）内门K=2.91W/（m2.℃）屋顶K=0.93W/（m2.℃）(4)确定温差修正系数；围护结构的温差正系数序号围护结构特征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.002闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1~6层建筑）0.604与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7~30层建筑）0.505非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.756非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.607非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.408与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙0.709与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.4010伸缩缝墙、沉降缝墙0.30摘自《供热与通风设计手册》(5)计算出各部分围护结构的基本耗热量；(6)计算出房间的热负荷2.2.2供暖系统的设计热负荷按下式计算：式中：——围护结构的基本耗热量，W；——围护结构的附加(修正)耗热量，W；——冷风渗透耗热量，W；——冷风侵入耗热量，W；——供暖总耗热量，W。1.围护结构基本耗热量为了正确地计算出围护结构的基本耗热量，按房间的一定顺序编号，便于计算时查找，例如：一层的第一个房间为101，它上面的二层对应房间为201等。按照下式计算：W式中：K——围护结构的传热系数，W/(·℃)；F——围护结构的面积，；——围护结构的温差修正系数；——冬季室内计算温度，℃；——供暖室外计算温度，℃。2.附加耗热量(1）朝向修正耗热量朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射而对外围护结构传热损失的修正。不同朝向的围护结构所得的太阳辐射热是不同的。朝向修正率按《暖通设计规范》规定的数值选用如下：东：-5％；西：-5％；南：-15％；北：5％;(2)风力附加耗热量风力附加是考虑室外风速变化而对外围结构传热耗热量的修正。《设计规范》规定：在一般情况下，不必考虑风力附加，只对建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附加5％～10％。(3)高度附加耗热量民用建筑(楼梯间除外)的高度附加率，房间高度大于4m时，每高出lm应附加2％，但总的附加率不应大于15％。同时，高度附加率应附加于围护结构的基本耗热量和其他附加耗热量上。（4）冷风渗透耗热量在风压和热压的作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。当未对采暖房间的门、窗缝隙采取密封措施时，冷空气就会通过门、窗缝隙渗入到室内，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。按缝隙法计算公式如下：Q2′=0.278VρwCp(tw-tnˊ)W式中w—采暖室外计算温度下的空气密度(kg/m3)；Cp—冷空气的定压比热，Cp=1KJ/（kg•℃）;V—经门窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/hV=Lιηm3/h(5)冷风侵入耗热量在冬季受风压和热压作用下，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称为侵入耗热量。可根据外门耗热量乘以下表的百分数的简便方法计算式中：——外门的基本耗热量，W；——冷风侵入耗热量，W；N——考虑冷风侵入的外门附加。外门附加率N值外门布置状况附加率一道门65n%两道门（又门斗）80n%三道门60n%供暖建筑和生产厂房的主要出口500%2.3供暖负荷计算在本设计的供暖负荷计算中，这里以101房间的负荷计算为例，其计算方法和围护结构及气象条件见2.1、2.2节。101房间供暖设计热负荷计算步骤：冷风渗透量Q2＇的计算根据《供热设计规范》，天津市的冷风朝向修正系数：东向n=0.2,西向n=0.4，南向n=0.15，北向n=1.0。查得在冬季室外风速为3.1m/s的情况下，每米门、窗缝隙渗入的空气量L=3.1m3/(m•h),101房间南向1个窗户缝隙总长为11m,则总渗入室内的空气量为V=Lιη=3.1×11×0.15=5.12m3/h。总的冷风渗透耗热量Q2＇为Q2＇=0.278VρwCp(tw-tnˊ)=0.278×5.12×1.34×（18+9）=53.28W维护结构传热耗热量Q1ˊ的计算全部计算列于下表中，维护结构总传热耗热量Q1ˊ=1761.33W。101房间供暖设计热负荷为Q=Q1ˊ+Q2＇+Q3ˊ=1761.38+53.28+0=1814.61W注•其他各房间的的供热负荷计算见附表1.3供暖方案的确定以及散热器布置与选择3.1热媒的选择本题选择热水供暖系统，供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃。3.2供暖形式的确定本题采用水平跨越式分户计量采暖系统，其与传统采暖形式的主要区别在于户内散热器具有可调性。3.3散热器的布置该题散热器安装在窗台下面，这样沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气流比较暖和舒适。3.4散热器的选择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3.5散热器的计算根据上表散热器的选择，同时又表2-13所计算热负荷的大小，室内安装二柱（M132型）或四柱760型散热器。1）散热面积的计算所需散热器传热面积F按下式计算：F=Q/K(—)式中—房间供暖所需的散热器散热面积，m2；—房间供暖热负荷，W；—散热器的传热系数，W/(m.℃)；—散热器热媒的算术平均温度，℃；—供暖室内计算温度，℃；—散热器组装片数或散热器的长度修正系数—散热器连接形式修正系数，—散热器安装形式修正系数，散热器组装片数修正系数的选择每组片数<66~1011~20>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；2）一层楼房的散热器计算1.单元房已知双管系统，Q=1814.61w，tpj=(tg+th)/2=(95+70)/2=82.5℃tn=18℃Δt=tpj-tn=64.5℃。查供热工程附录（2-1）对M-132散热器K=2.426Δt0.286=2.426×（64.5）0.286=7.99w/m2·℃散热器组装形式修正系数=1.0散热器连接形式修正系数=1.0散热器安装形式修正系数=1.02根据公式求得：F=Q/K(—)=1814.617/(7.99*64.5)×1.0×1.0×1.02=3.59m2N=F/f=3.59/0.24=15片当散热器片数为11-20片时，=1.05因此实际所需散热面积为：F==3.59×1.05=3.77m2实际采用的片数N=F/f=3.77/0.24=16片其它各层各房间所需散热器片数见附表4.管路的水力计算4.1绘制管路的系统图绘制管路的系统图（1-3）层。并标上管段，管长，热负荷，并计算各管换的局部阻力系数。下图为一个住户的室内系统图：局部阻力系数计算表管段号局部阻力个数∑ξ190°弯头闸阀317.52、4、6、8、10、12直流三通22390°弯头245、9、11---790°弯头241390°弯头闸阀5111．5查表分别计算求出跨越管支路与散热器支路阻力数。Sk=A(λl/d+∑ξ)=1.03*1000(2.6*1.2+2)=5273.6Pa/(kg/h)2Ss=A(λl/d+∑ξ)=1.03*1000(2.6*1.4+12.5)=16624.2Pa/(kg/h)24．求的分流系数常用管径的分流系数α散热器管径跨越管管径DN15DN20DN25DN32DN150.360---DN200.2110.345--DN250.1330.226--DN320.0750.1320.201-DN400.0570.1010.2570.249说明：表格中的数据在计算时未将散热器的局部阻力计算在内。计算各管段的管径。水平管1、3、5、7、9、11、13的流量为G=0.86∑Q/(tg-th)=0.86*9600/(95-70)=330kg/h跨越管的管段2、4、6、8、10、12的流量为Gk=（1-0.36）G=211kg/h从而确定各管段的管径和阻力，并求得水平管得总阻力。各房间的水力计算见附表整个系统的水力计算的方法和步骤：（1）确定立管和水平干管的管径1.将各管段进行编号，注明各管段的热负荷和管长，并计算管管段的局部阻力系数。2．确定各管段的管径，流量。按照平均比摩阻的选取原则，查表的管径、流量。该系统局部阻力系数计算表管段号局部阻力个数∑ξ管段号局部阻力个数∑ξ2、10调节阀分流三通1191.517直流四通闸阀合流三通11120.5310.55.511、12、3、4、15、16、7、8直流四通1218直流三通11215、6、13、14---1990°弯头219直流三通90°弯头闸阀111210.523.5计算结果见附表（2）不平衡率的计算1.一层一单元用户的阻力损失为△P1=13123.3Pa重力循环自然附加压力为Pz1=2△ρ×g×△h/3=23(977.8-961.92)×9.8×一单元一层用户的资用压力为△P’1=△P1-Pz1=12967.6Pa2.与一单元一层用户并联的管段3、8及二层用户的压力损失为∑（△Py-△Pj）+△P2=290.6+290.6+11092.6=1163.8Pa一单元二层用户的重力循环自然附加压力为并联环路中，一单元二层用户相对于一层增加的的自然附加压力为Pz2=2△ρ×g×△h/3=23(977.8-961.92)×9.8×并联环路中，一单元二层用户相对于一层增加的的自然附加压力为△Pz1、2=Pz2-Pz1=467.2-155.7=311.4Pa它的资用压力为△P2’=△P1’+△Pz1、2=12967.6+311.4=13279Pa不平衡率为X21={△P2’-[∑（△Py-△Pj）+△P2]}/△P2’=(13279-11673.8)/13279=12.1%3.同理计算三层相对于一层用户的相对不平衡率，一单元各层用户相对于一层用户的不平衡率列表所示，如下：项目楼层序号各层相对于一层用户并联节点增加的自然附加压力（Pa）与一层用户并联的各层用户的资用压力（Pa）与一层用户并联的各层用户的供回水立管压力损失（Pa）与一层用户并联的各层用户的供回水立管及户内的总损失（Pa）各层相对于一层用户的不平衡率X2311．413297581.211673.812.1%3622.813608.4756.8815292.3-12.4%二单元各层用户相对于一层用户的不平衡率项目楼层序号各层相对于一层用户并联节点增加的自然附加压力（Pa）与一层用户并联的各层用户的资用压力（Pa）与一层用户并联的各层用户的供回水立管压力损失（Pa）与一层用户并联的各层用户的供回水立管及户内的总损失（Pa）各层相对于一层用户的不平衡率X2311．413148.4580.411947.89.1%3622.81345．9.8753.215379.2-14.2%4.二单元三层用户（最远端）相对于一单元一层用户的不平衡率（1）经过一单元一层用户的管段2、一单元一层用户管段、管段9、18的阻力系数为△P2+△P1+△P9+△P18-△Pz1=932+13123.3+371.+274.7-155.7=14545.6Pa（2）二单元三层用户的资用压力为（1）的计算结果与该用户的自然附加压力的和，为14545.6+（622.8+155.7）=15324.1Pa（3）经过二单元三层用户的管段18、管段10-12。、二单元三层用户管段、管段15、17的阻力损失为：△P18+△P（10-12）+△PⅢ+△P（15-17）=274.7+94.02+290.2+86.4+16425+86.4+290.2+93.58=15841.5Pa（4）二单元三层用户相对于一单元一层有能用户的不平衡率为：X4=（15324.1-15841.5）/15324.1×100%=-3.4%5.总结在生活和生产过程中，会有很多的地方须设计供暖，因供暖的存在，使得在生活上的舒适性得到提高，而且生