采暖热负荷、末端散热量及水力平衡设计计算书

2/2采暖热负荷、末端散热量及水力平衡设计计算书一、工程概况与设计参数1.1工程基本信息建筑名称：某多层住宅楼（标准层）建筑地点：北京市建筑面积：3000m²（地上6层，每层500m²）层高：3.0m用途：住宅1.2室内外设计参数参数名称符号数值单位依据/说明室外采暖计算温度t-9℃GB50736-2012，北京地区室内设计温度t18℃住宅主要房间平均风速v1.0m/s冬季平均风速大气压力P101.3kPa标准大气压供暖天数N120天北京地区采暖期二、采暖热负荷计算采暖热负荷采用稳态传热计算法，由围护结构基本耗热量、冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量三部分组成。2.1围护结构基本耗热量2.1.1计算公式：Q2.1.2符号说明：Q1——围护结构基本耗热量，单位：K——围护结构传热系数，单位：W/(m²·℃)F——围护结构面积，单位：m²tn——室内设计温度，单位：℃，取tw——室外采暖计算温度，单位：℃，取a——温差修正系数，无单位（查GB50736-2012）2.1.3温差计算：Δ2.1.4围护结构传热系数选取（满足节能设计标准）围护结构传热系数K[W/(m²·℃)]依据外墙（EPS保温）0.45GB55015-2021外窗（双玻塑钢）2.30同上屋面（保温）0.35同上地面（非周边地带）0.30规范简化取值地面（周边地带）0.47规范简化取值外门（单元门）2.50经验取值2.1.5各朝向围护结构面积及传热计算建筑平面尺寸：长40m，宽12.5m，层高3m，6层，总高度18m。（1）北向外墙（不含窗）总长度：40m，高度：18m→总面积：40×18=720北向外窗总面积（按窗墙比0.25估算）：720×0.25=180北向外墙净面积：720-180=540传热系数K=0.45W/(m²·℃)，温差修正系数a=1.0Q（2）南向外墙（不含窗）面积与北向相同：净面积540m²，K=0.45Q（3）东向外墙（不含窗）长度12.5m，高度18m→总面积：12.5×18=225窗墙比0.25→窗面积：225×0.25=56.3净面积：225-56.3=168.7Q（4）西向外墙（不含窗）与东向对称：净面积168.7m²Q（5）北向外窗面积：180m²，K=2.30W/(m²·℃)Q（6）南向外窗面积：180m²，K=2.30Q（7）东向外窗面积：56.3m²，K=2.30Q（8）西向外窗面积：56.3m²，K=2.30Q（9）屋面面积：40×12.5=500m2，K=0.35W/(m²·℃)Q（10）地面（一层）地面划分：周边地带（距外墙内表面2m内）与非周边地带。建筑周长L=2×(40+12.5)=105m周边地带面积：105×2=210m2非周边地带面积：500-210=290m2QQQ（11）外门（单元门）尺寸：2.0m×2.2m，数量2个，总面积：2×2.0×2.2=8.8m2，K=2.50Q2.1.6围护结构基本耗热量汇总QQ2.2冷风渗透耗热量采用换气次数法计算。2.2.1计算公式：Q2.2.2符号说明：Q2——冷风渗透耗热量，单位：0.278——单位换算系数（1kJ/h=0.278W）cp——空气定压比热容，单位：kJ/(kg·℃)，取ρ——空气密度，单位：kg/m³，取1.29kg/m³（-9℃时）n——换气次数，单位：次/h，住宅取0.5次/hV——房间体积，单位：m³tn——室内温度，单位：℃，取tw——室外温度，单位：℃，取2.2.3计算过程：1.建筑总体积：V2.换气量：n3.代入公式：QQ2.3冷风侵入耗热量主要用于外门。单元门为双层门斗，但考虑开启频率。按外门基本耗热量的300%附加。2.3.1计算公式：Q其中，β——冷风侵入附加率，取300%（即附加系数3.0）。2.3.2计算过程：QQ2.4采暖总热负荷2.4.1计算公式：Q2.4.2计算过程：Q2.4.3考虑高度附加（6层，超过4层，每层附加2%，总附加8%）：高度附加公式：Q其中εh=0.08（Q考虑朝向修正（已按各朝向面积分别计算，不再重复修正）。2.4.4最终总热负荷：Q结论：该建筑采暖设计热负荷为110.69kW，单位面积热负荷指标为：q符合《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2018的限值要求（≤37W/m²）。三、末端散热器散热量计算与选型选用铸铁四柱760型散热器，标准工况下（Δt=64.5℃3.1散热器散热基本公式3.1.1计算公式（非标准工况修正）：Q3.1.2符号说明：Qs——散热器实际散热量，单位：W/Qs0——散热器标准工况散热量，单位：W/片，取Δt——实际设计工况下散热器热媒平均温度与室温温差，单位：Δt0——标准工况温差，单位：℃，取64.5℃（对应95/70℃供回水，室温1.3——散热器散热指数（铸铁型经验值）β1——散热器安装修正系数（明装取1.0β2——散热器连接方式修正系数（同侧上进下出取1.0β3——3.2设计工况参数本工程采用低温热水供暖：设计供水温度tg=75℃，回水温度th3.2.1计算散热器平均温度及温差：tΔ3.3单片散热器实际散热量计算代入公式：Q分步计算：1.计算温差比：44.52.计算指数幂：0.68993.计算散热量：Q3.4各房间所需散热器片数以典型房间（20m²，热负荷1500W）为例。3.4.1计算公式：n其中，β3按片数初拟为0.95首次计算（假设β3n查修正系数表：当片数>15时，β33.4.2迭代修正：n结论：该房间选用铸铁四柱760型散热器19片，实际散热量：Q略大于热负荷1500W，满足要求。整栋建筑按各房间热负荷依此方法计算，总片数约为：N结论：整栋建筑共需铸铁四柱760型散热器约1290片，实际散热量保证率不低于设计热负荷。四、供暖系统水力平衡设计计算本工程采用垂直单管顺流式系统，机械循环。计算最不利环路（顶层远端立管）的阻力损失，并校验近端环路不平衡率。4.1系统概况系统形式：垂直单管顺流，异程式供回水温度：75℃/50℃系统总热负荷：110.69kW系统总流量：采用公式计算4.1.1计算公式（循环流量）：G4.1.2符号说明：G——系统总循环水量，单位：m³/h0.86——单位换算系数（由W转换为kg/h，再转换为m³/h，取水的密度1000kg/m³）Qh——系统总热负荷，单位：kW，取tg——供水温度，单位：℃，取th——回水温度，单位：℃，取4.1.3计算过程：G4.2最不利环路水力计算最不利环路为：锅炉房→供水总立管→顶层（6层）远端立管→散热器→回水立管→回水总管→锅炉房。选取管段1（供水总干管，流量3.81m³/h）为例，完整计算如下。4.2.1沿程阻力计算公式Δ4.2.2符号说明：ΔPm——Rm——比摩阻，单位：L——管段长度，单位：m比摩阻RmR或查水力计算表（本计算书采用标准水力计算表数据）。4.2.3局部阻力计算公式Δ4.2.4符号说明：ΔPj——∑ξ——管段上所有局部阻力系数之ρ——水的密度，单位：kg/m³，取983kg/m³（对应平均温度62.5℃）v——管内流速，单位：m/s流速计算公式：v其中d为管内径，单位：m。4.2.5最不利环路各管段计算根据系统图，最不利环路总长度约180m（估算），立管高度18m。管段流量G(m³/h)管径DN长度L(m)比摩阻Rm沿程阻力(Pa)流速v(m/s)局部阻力系数∑局部阻力(Pa)总阻力(Pa)1.供水干管3.81DN50456027000.523.00.5×983×0.52²≈13328332.供水立管3.81DN401812021600.814.50.5×983×0.81²≈32224823.每层支管0.64DN206×4=2418043200.552.50.5×983×0.55²≈14844684.回水立管3.81DN401812021600.814.532224825.回水干管3.81DN50456027000.523.013328336.锅炉房内————————5000（估算）合计14040105820098注：锅炉房内部阻力根据设备样本取值。4.2.6最不利环路总阻力：Δ4.3近端环路（首层立管）水力计算近端环路长度短，阻力小，易出现不平衡。计算其阻力损失。管段流量G(m³/h)管径DN长度L(m)比摩阻Rm沿程阻力(Pa)局部阻力(Pa)总阻力(Pa)供水干管（部分）3.81DN50106060050650供水立管（首层）3.81DN403120360100460支管及散热器0.64DN204180720150870回水立管（首层）3.81DN403120360100460回水干管（部分）3.81DN50106060050650合计26404503090Δ4.4水力平衡度评定不平衡率计算公式：η=计算过程：η=该结果远远超出规范要求（GB50736-2012第8.5.8条要求：异程式系统并联环路不平衡率不超过±15%）。结论：系统严重不平衡，必须采取水力平衡措施。4.5水力平衡设计措施为满足规范要求，采取以下措施：在近端环路的回水管上设置静态平衡阀，增加阻力。设计目标：近端环路增加阻力值ΔPΔ取上限ΔPΔ平衡阀选型计算：阀门所需流量：3.81m³/h所需压降：20.0kPaKV值计算公式：

K其中ΔPvalve以bar为单位（20kPa=0.2bar选择KV值不小于8.5的静态平衡阀（如DN40，KV=10），并调试至设计压降。结论：通过增设平衡阀，可使系统不平衡率控制在15%以内，满足GB50736-2012要求。五、计算书总复核与结论项目计算结果单位规范/设计要求符合性采暖设计热负荷110.69kW—合理单位面积热指标36.9W/m²≤37W/m²**符合**散热器总片数1290片—满足散热量系统总循环流量3.81m³/h—合理最不利环路压降20.1kPa——近端环路压降3.09kPa——原始不平衡率84.6%%≤15%**不符合**增设平衡阀后不平衡率≤15%%≤15