某小型住宅楼室内供暖工程设计

1、安徽新华学院供热工程课程设计成绩 课程设计说明书(计算书、论文)题 目 某小型住宅楼室内供暖工程设计课 程 名 称 供热工程 院 （系） 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：2012年05月31日至2012年06月 日目 录第1章 概述41.1 设计目的41.2 工程概述41.3 设计任务4第2章 设计依据62.1 设计参数62.1.1 室内外设计参数62.1.2 采暖设备要求和特殊要求62.2 围护结构的传热系数6第3章 供暖热负荷计算103.1 负荷计算过程103.1.1 围护结构的耗热量103.1.2 冷风渗透耗热量103.2 热负荷的计

2、算103.2.1 围护结构耗热量103.2.2 冷风渗透耗热量103.2.3某某房间总设计热负荷103.3 房间供暖热负荷计算详表10第4章 热水供暖系统设计方案比较与确定144.1 循环动力144.2 供、回水方式144.3 管道敷设方式144.4 管道连接及热媒流经路程144.5 工程方案确定14第5章 散热器的选型及安装形式155.1 散热器的选择155.2 散热器的布置及规定155.3 散热器的计算155.3.1散热器散热面积计算155.3.2散热器片数计算15第6章 热水供暖系统水力计算196.1管道布置196.2确定系统原理图196.3水力计算基本思路196.4系统水力计算196.

3、4.1 选择最不利环路196.4.2 最不利环路的作用压力196.4.3 确定最不利环路各管段的管径196.6.4 确定沿程压力损失196.4.5确定局部阻力损失196.4.6求各管段的压力损失196.4.7 求环路总压力损失19采暖系统图25设计总结26参考文献2727第1章 概述1.1 设计目的本课程的目的是培养学生运用所学的供热工程、流体输配管网课程的理论和技术知识解决实际问题，进一步提高运算、制图和使用资料的能力。在这次设计中，通过不断的学习和实践，我真正把所学知识的作用发挥了出来，通过这次设计，我真正了解掌握了住宅采暖系统的设计和系统布置。通过设计，了解室内采暖系统的设计内容、程序和

4、基本原则，巩固所学理论知识，培养利用这些知识解决实际问题的能力，逐步树立正确的设计观点。采暖课程设计是建筑环境与设备专业培养学生解决实际问题能力的一个重要的教学实践环节，在建筑环境与设备专业的教学计划中占有重要的地位和作用。1.2 工程概述本工程为供热系统计算主要包括以下步骤：1.建筑物室内热负荷的计算2.确定供暖系统的设计方案以及热媒形式，散热器的选型3. 散热器的计算与布置4. 绘制系统轴测图，对管段分段并标注管长，各个散热器的热负荷大小5.进行系统的水力计算，并平衡各管段的阻力，一般异程式不大于15%，同程式不大于10%。1.3 设计任务本设计为整栋建筑冬季热水供暖工程。设计主要内容为：

5、1、基本耗热量计算(1)对采暖房间进行编号并记入表中(2)维护结构朝向及名称、维护结构的传热面积记入表中(3)供暖热负荷计算；2、供暖方案的确定以及散热器布置与选择（1）热媒的选择（2）供暖形式的确定 （3）散热器的布置（4）散热器的选择（5）散热器的计算3、管道系统水力平衡计算（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，以及热负荷大小。确定最不利环路，本系统采用异层式系统，取最远的立管为最不利环路。（2）计算最不利环路的管径本设计采用 重力循环系统. 选择最不利环路，并标管径；根据推荐比摩阻确定环路管径，流速，以及平均比摩阻的大小。计算各管段的压力损失； 确定局部阻

6、力损失；求各管段的压力损失=+求环路的总压力损失p；平衡各管段的阻力；将计算结果记入下列的表中。第2章 设计依据围护结构的基本耗热量计算式中-围护结构的基本耗热量，W；-围护结构的传热系数，；-围护结构的传热面积，；-采暖室内计算温度，；-采暖室外计算温度，；-围护结构的温差修正系数。冷风渗透耗热量计算采用缝隙法计算冷风渗透耗热量式中式中-由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，W；-空气的比定压热容，-采暖室外计算温度下的空气密度，；V-渗透冷空气量 m3/h；L每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季平均风速，m3/m·h（查课本表1.8）；l门窗缝隙的计算长度，m；n渗透空气量的朝

7、向修正系数（查附录1.4）；-采暖室内计算温度，；-采暖室外计算温度，。冷风侵入耗热量计算 （本次设计不考虑）(4)供暖热负荷散热器散热面积的计算：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。其中-散热器进水温度，-散热器出水温度，、查附录3.13.5确定。 散热器片数计算：式中：-每片或每米长散热器散热面积，或（根据自己所选择的散热器型号查附录3.43.5）2.1 设计参数2.1.1 室内外设计参数原始参数资

8、料：（1）气象资料： 郑州冬季供暖室外计算温度 = -5，冬季室外平均风速 =3.4m/s，冬季主导风向 西、西北风。各房间的计算温度=18。2.1.2 采暖设备要求和特殊要求供暖工程中应用最广泛的散热设备是对流散热器，故本设计中选用散热器供暖。散热器的选择应符合以下要求：1、 热工性能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、 经济性能经济方面的要求，散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低，其经济性越好3、

9、 安装使用方便安装使用和工艺方面的要求，散热器应具有一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、 卫生和美观卫生和美观方面的要求，散热器外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间观感。5、 使用寿命使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。2.2 围护结构的传热系数散热器传热系数K值的物理概念，是表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温tn相差1时，每m²散热器面积所散出的热量W/ m².。它是散热器散热能力强弱的主要标志。它只能通过实验方法确定，

10、有上面的表格可知K6.25W/m².散热器的传热系数K和散热量Q值是在一定的条件下，通过实验测定的。若实际情况与实验条件不同，则应对所测值进行修正。表2.2 围护结构的传热系数围护结构外墙内墙外门外窗内门屋面传热系数 W/（m·K）1.571.722.335.823.91地带名称地面传热系数地带名称地面传热系数第一地带0.47第二地带0.23第三地带0.12第四地带0.07第3章 供暖热负荷计算3.1 负荷计算过程3.1.1 围护结构的耗热量1、围护结构的基本耗热量建筑物围护结构的基本耗热量，按一维稳态传热过程计算，按公式3-1【2】计算 (3-1)2、围护结构附加（修正）

11、耗热量实际耗热量会受到气象条件以及建筑情况等各种因素影响而有所增减，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护结构附加（修正）耗热量。通常按基本耗热量的百分率进行修正。主要包括朝向修正、风力附加、高度附加耗热量。（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影响而对围护结构基本耗热量的修正。当太阳招生建筑物是，阳光直接透过玻璃窗使室内得到热烈，同时由于受阳面的围护结构较干燥，外表面和附近空气温度升高，围护结构向外传递热量减少。采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用的修正率。需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构（门、窗、外墙及屋顶的垂直部分）的基本耗热量乘以相应

12、的朝向修正率。表3.1朝向修正率朝 向东、西南东南、西南北、东北、西北修正率-5%-30%-15%-15%-10%010%（2） 风力附加耗热量风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对维护结构基本耗热量的修正。我国大部分地区冬季平均风速为23m/s。西安室外平均风速 2.700 m/s，因此暖通规范规定：在一般情况下，不考虑风力附加。只有建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇厂区内特别突出的建筑物才考虑垂直外维护结构附加510（3）高度附加耗热量高度附加耗热量是考虑房屋高度对维护结构耗热量的影响而附加的耗热量。暖通规范规定：当房间高度大于4m时，高度每高出1m应附加2，但总的附加率

13、不应大于15。所以此建筑13层高度为4.8m高度附加值为2，420层高度为3.45m，高度附加值为0。3.1.2 冷风渗透耗热量3.2 热负荷的计算一层基本耗热量计算 （1）首先，将采暖房间编号，如1，2等计入表2-1中，在把采暖房间的名称如卧室，客厅等计入到第2栏内。 （2）维护结构朝向及名称如北外墙，南外墙，计入第3栏中。维护结构的传热面积等依次记录。（3）房间的热负荷Q主要包括以下几部分：Q = Q1 + Q2 + Q3 式中：Q1围护结构耗热量； Q2冷风渗透耗热量； Q3冷风侵入耗热量。围护结构的基本耗热量： 式中 ： K围护结构的传热系数，W/·K； F围护结构的计算面积

14、，； 冬季室内空气的计算温度，； 冬季室外空气的计算温度，；围护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的 削弱而减少的修正，其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。3.2.1 围护结构耗热量例：一层101卧室的采暖设计热负荷（1） 围护结构的基本耗热量Q11 西外墙传热面积F111=3.3×31.5×2.0=6.9（m2）基本耗热量Q=aK F111（tntwn）=1.00×1.57×6.918（5）249.16（W）朝向修正耗热量Q=249.16×2%=4.98（W）本卧

15、室不需要进行风力修正，高度未超过4m，不需要进行高度修正。西外墙的实际耗热量：Q111= Q+ Q=249.16+4.98=254.14（W） 西外窗传热面积F112=1.5×2.0=3.0（m2）基本耗热量Q=aK F112（tntwn）=1.00×5.82×3.018（5）=401.58（W）朝向修正耗热量Q=249.16×2%=8.03（W）西外窗的实际耗热量：Q112= Q+ Q=401.58+8.03=409.61（W） 北外墙传热面积F113=4.6×3=13.8（m2）基本耗热量Q=aK F113（tntwn）=1.00×

16、;1.57×13.818（5）=498.32（W）朝向修正耗热量Q=249.16×10%=49.83（W）北外墙的实际耗热量：Q112= Q+ Q=498.32+49.83=548.15（W） 南内墙传热面积F113=4.6×3=13.8（m2）南内墙的耗热量：Q114= aK F114（tntwn）=0.4×1.72×13.818（5）=382.15（W）地面地面划分地带如右图所示：第一地带：传热面积F115=3.3×2+4.6×2=15.8（m2）第一地带传热耗热量为：Q=aK F115（tntwn）=1.00×

17、;0.47×15.818（5）=170.80（W）第二地带：传热面积F115=（3.32）×2+（4.62）×2=7.8（m2）第一地带传热耗热量为：Q=aK F115（tntwn）=1.00×0.23×7.818（5）=41.26（W）地面的传热耗热量为：Q115= Q+ Q=170.80+41.26=212.06（W）101卧室的围护结构的总传热耗热量为：Q11=254.14+409.61+548.15+382.15+212.06=1806.11（W）（2） 冷风渗透耗热量西外窗可开启的缝隙总长为13.0m，即l=13.0m.冷空气量L=L

18、oln=3.58×13.0×1.00=46.54（m3h）西外窗的冷风渗透耗热量为：Q2=0.28CPwnL（tntwn）=0.28×1×1.513×46.54×18（5）=453.47（W）3.2.3房间总设计热负荷将围护结构耗热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量三项相加即为 的总耗热量。=+=2241.6w3.3 房间供暖热负荷计算详表表3.3房间供暖负荷统计表房间名称面积m2采暖热荷/W热负荷指标/W/m2房间名称面积m2采暖热荷/W热负荷指标/W/m210115.182241.6147.6720520.522047.699.7

19、910214.351324.492.2920623.941195.649.9410314.851819122.4920723.941545.764.5710415.181464.796.4920820.521310.663.8710520.522241.6109.2430115.182375.6156.5010623.941324.455.3230214.351585110.4510723.94181975.9830314.852083.7140.3210820.521464.771.3830415.181337.988.1420115.182047.6134.8930520.522375.6

20、115.7720214.351195.683.3230623.94158566.2120314.851545.7104.0930723.942083.787.0420415.181310.683.3430820.521337.965.20第4章 热水供暖系统设计方案比较与确定热水采暖系统形式的选择，应根据建筑物的具体条件，考虑功能可靠、经济，便于管理、维修等因素，采用满足技术经济要求的最佳设计方案。4.1 循环动力热水采暖系统按循环动力的不同，可分为自然循环采暖系统和机械循环采暖系统；根据热媒的温度不同，可分为高温热水、中文热水、低温热水采暖系统等。目前应用最广泛的是机械循环低温热水采暖系统。

21、4.2 供、回水方式上供下回式系统：供、回水干管分别设置于系统最上面和最下面，布置管道方便，排气顺畅，是用的最多的系统形式。下供下回式系统：供、回水干管均位于系统最上面。采暖干管不与地面设备及其他管道发生占地矛盾，但立管消耗管材量增加，立管下面均要设放水阀。下供下回式系统：供、回水干管均位于系统最下面。与上供下回式相比，供水干管无效热损失小，可减轻上供下回式双管系统的垂直失调。下供下回式系统：供水干管在系统最下面，回水干管在系统最上面。如果供水干管在一层地面明设时，其热量可加以利用，因而无效热损失小。中供式系统：它是供水干管位于中间某楼层的系统形式。供水干管将系统垂直方向为两部分，上半部分系统

22、可为下供下回式系统或上供下回式系统，下半部分系统则为上供下回式系统。中供式系统可减轻垂直失调，但计算和调节都比较麻烦。4.3 管道敷设方式供热管道敷设方式可分为地上(架空)敷设和地下敷设。地上敷设 又称架空敷设。是指管道敷设在地面上的独立支架或建筑物的附墙支架上的敷设方式。是一种较为经济的敷设方式。它不受地下水位、土质和其他地下管线的影响，构造简单，易于发现和消除故障，维修管理方便；但占地面积较多，管道的热损失较大，影响城市美观。 地下敷设 是指管道敷设在地面以下的敷设方式，不影响市容和交通，因而是城镇集中供热管道广泛采用的敷设方式。可分为地沟敷设、直埋敷设、套管敷设和隧道敷设。 4.4 管道

23、连接及热媒流经路程0.5 工程方案确定综合上述分析，本工程热水供暖系统采用第5章 散热器的选型及安装形式5.1 散热器的选择 设计选用散热器时，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标准的规定。2）民用建筑宜采用外形美观，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）具有腐蚀性其他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，应采用不是系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖季节应冲水保养，蒸汽采暖系统不应采用钢制柱型，板

24、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经过综合考虑，本设计选用表5.1 散热器规格及传热系数型号散热面积 m/片水容量 L/片重量 kg/片工作压力 MPaTZ4-6-50.2351.166.60.5注：1、散热器表面喷银粉漆，明装，同侧连接上进下出。2、此表为密闭试验台测试数据，在实际情况下，散热器的K值和Q值，比表中数值增大10%左右。5.2 散热器的布置及规定散热器的布置与安装应符合下列规定：布置散热器时，应注意下列一些规定：散热器一般应安装在外墙的窗台下，这样，沿

25、散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃窗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。为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。在楼梯间或其他有冻结危险的场所，其散热器应有单独的立、支管供热且不得装设调节阀。散热器一般明装，在内部装修有特殊要求的场合可采用暗装。同一房间的散热器可以串连，贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同邻室串连连接。两串连散热器之间的串连管径应与散热器接口的直径相同，以便水流畅通。在楼梯间布置时，考虑楼梯间热流上升的特点，应布置在底层。铸铁散热器的组装片数四柱一般不易超过50片。5.3 散热器的计算5.3.1散热器散热面积计算散热器

26、散热面积按文献2中公式2-2计算 （5-1）其中先假定为1.0，为1.0，3为1.02。5.3.2散热器片数计算四柱760型散热器每片散热面积为0.235 m2，计算片数n为： （5-2）示例：101房间的采暖热负荷计算过程如下：已知双管系统Q11=2241.6W，Q21=2047.6，Q31=2375.6。t=tg（Q31+ Q21）（Q11+ Q21+ Q31）（tgth）=95（2375.6+ 2047.6）（2241.6+ 2047.6+ 2375.6）×（9570）78（）tpj=（t+ th）2=（78+70）2=74（）t= tpjtn=7418=56（）查供热工程附录

27、（2-1）对二柱M-132散热器传热系数计算公式，得 K=2.426t0.286=2.426×（56）0.286=7.67w/m2·散热器组装形式修正系数，先假定1=1.0；散热器连接形式修正系数，查表2=1.0；散热器安装形式修正系数，查表3=1.0。有： F=Q11（Kt）123 =2241.6（7.67×56）1.0×1.0×1 5.22（m2）查供热工程资料，二柱M-132散热器每片散热面积为0.24m2。计算片数n为： n=5.220.2421.75=22（片）查散热器组装片数修正系数1的选择，当散热器片数n>20片时，1=1.

28、10，因此，实际所需散热器面积为： F=1.10×5.22=5.74（m2）实际采用片数为： n=Ff=5.740.2423.9 取24片2、散热器计算结果列于下表。表3.5 各房间散热器计算一楼房间编号房间耗热量/WKW/m·Fm2N/片散热器个1011052241.67418567.675.74241021061324.67418567.673.231410310718197418567.674.44191041081464.77418567.673.5815二楼2012052047.67818607.824.60202012061195.67818607.822.71

29、22032071545.77818607.823.5152042081310.67818607.822.913三楼3013052375.682.51864.57.995.0722301306158582.51864.57.993.2314 3033072083.782.51864.57.994.24183043081337.982.51864.57.992.7312第6章 热水供暖系统水力计算6.1管道布置管道布置应注意下列几点：使系统构造简单、节省管材，各个并联环路压力损失易于平衡，便于调节热媒流量、排气、泄水，便于系统安装和检修，以提高系统使用质量，改善系统运行功能，保证系统正常工作。6.

30、2确定系统原理图1.绘制管路的系统图（1-3）层。并标上管段，管长，以及热负荷大小。 2.确定最不利环路，本系统采用异层式系统，取最远的立管为最不利环路。图见附录。6.3水力计算基本思路本设计采用 系统，其计算步骤如下：(1) 选择最不利环路，并标管径；(2) 根据推荐比摩阻确定环路管径，流速，以及平均比摩阻的大小。(3) 计算各管段的压力损失py；(4) 确定局部阻力损失pj；(5) 求各管段的压力损失p=py+pj；(6) 求环路的总压力损失p；(7) 平衡各管段的阻力；(8) 将计算结果记入下列的表中。 6.4系统水力计算 6.4.1 选择最不利环路本系统为异程式单管系统 去最远的环路为

31、最不利环路，最不利环路由立管到立管7.这个环路包括管段1到管段76.4.2 最不利环路的作用压力6.4.3 确定最不利环路各管段的管径管段一：G=0.86Q(tg-th)=40577.9725=1623.12kgmPPJ为60到120Pam 查附录4.1得d=32mm ， R=94.24 ， V=0.45。6.6.4 确定沿程压力损失沿程损失：py=94.24×10=924.2（Pa）6.4.5确定局部阻力损失局部损失： V=o.45，查附录4.3得pd=v22=99.55（Pa）6.4.6求各管段的压力损失6.4.7 求环路总压力损失表6.1 系统管路水力计算表水力计算表管段号QW

32、GKg/hLmdmmVm/sRPa/mpy=R Lpdpjp123456789101112立管一层散热器（最不利环路 ） 作用压力p =764.41pa11698582200.0452.214.42250.9924.7529.172963833210320.084.9449.4043.8915.5664.9731926466318400.148.81158.585.59.6453.02211.6438528132527700.102.5268.0464.9229.5297.565192646635400.148.8144.053.59.6433.7477.796963833219320.089

33、4.9493.8643.8915.56109.42764802063.3250.18.2427.1944.9219.6846.87832521123.3250.0522.759.0841.335.3215.12L=87.6m （py+pj）=652.49pa系统作用压力富裕率X=(764.41-652.49)/764.41=14.64%>10%入口处的剩余循环作用压力，用阀门截流。立管二层散热器 作用压力p =1278.88pa963862203.3150.32144.52476.92550.38251.90728.82101435492150.078.9217.84312.1474.7

34、392.57（py+pj）=821.39pa不平衡率X=(546.81-821.39)/546.81=-35%>-15%(管径最小应调节立管阀门) 立管三层散热器 作用压力p =1793.22pa1136381253.3150.1849.57163.58515.9479.70243.28121914662150.09615.330.6314.53140.56171.16（py+pj）(9-12)=1143.26pa不平衡率X=(1119.97-1143.26)/546.81=-2.07%<15%立管一层散热器环路 资用压力p =265.54pa1396293310.5320.0940922.4633.9911.9614.42141042362150.0553.266.52271.4940.1946.711532281113.3200.188.8129.07415.9463.7691.831661272113.3250.118.6228.4545.9523.8152.261796263313.3320.094.9216.2433.9911.9628.2不平衡率X=(265.54-234.42)/265.54=-11.7%<-15%立管二层散热器资用压力 作用压力p