供热工程设计—课程设计

1、目 录摘要1一.选外围结构、屋顶构造及其热物性21.1供暖地区的气象参数21.2维护结构规格及其物性参数21.3维护结构的节能性能21.3.1墙体的校核21.3.2屋顶的校核3二建筑热负荷计算42.1建筑围护面积计算及地带的划分42.1.1外围护结构面积计算42.2供暖热负荷计算52.2.1供暖热负荷52.2.2围护结构的基本耗热量62.2.3围护结构的基本耗热量修正6三、散热器及用户散热器片数83.1散热器的选用83.2散热器计算93.2.1散热器面积计算93.2.2散热器片数的确定93.2.3散热器布置9四采暖系统的选择114.1 单管制采暖系统114.1.1 单管水平串联系统114.1.

2、2单管水平跨越系统114.2 双管制采暖系统114.2.1 双立管并联式系统114.2.2 水平双管系统114.2.3供暖系统设计中应注意的问题114.2.4供暖系统热负荷计算及户内散热器布置及要求12五.采暖系统125.1采暖系统的确定125.2户内水平系统的水力计算125.2.1流量的计算125.2.2阻力的计算125.3系统管路水力计算14六动力设备(泵)的选型176.1热水网路压力状况的基本技术要求176.2管网的水压线确定186.3管网的扬程确定186.4动力设备(泵)型号及其他设备确定18七、参考文献20附录21摘要本设计针对于西安一六单元五层民用建筑住宅。采用低温水95/70对其

3、进行供热，在楼梯间不进行供暖，只需对用户内面积进行供热。六个单元，其中有三组单元是相同。供暖在寒冷的冬季是不可或缺的，然供暖带来的环境污染也是不可避免的。不合理的设计会导致，能源利用率降低、能耗增加、能源不完全利用排放的气体对环境污染程度加重。在节能规范、建设生态环境的要求下，对供暖设计时应尽量的考虑墙体降耗，门窗降耗等。达到少耗能、能源高效率利用，可以满足供暖热量的要求。对于设计而言，着重于现实可行性，使系统在实际运行中可以达到设计要求，尽可能达到设计工况。循环水泵的选择，应注重实际运行，经济、寿命、更换简单方面。较少基建投资。关键词：参数、热水供暖 、单管跨越式水平系统 、节能 、1.选外

4、围结构、屋顶构造及其热物性1.1供暖地区的气象参数查资料西安室外计算温度室内温度1.2维护结构规格及其物性参数选用：窗户 1.5m*2.0m 双层金属窗 k=3.26w/(.)窗户ii 0.5m*1.8m 双层金属窗 k=3.26 w/(.)门 i 1.5m*2.1m 双层木门 k=2.33 w/(.)门 0.7m*2.0m 双层木门 k=2.33 w/(.)初选用37砖墙内表面抹灰20(k=1.57w/(.)1.3维护结构的节能性能1.3.1墙体的校核确定维护结构的热惰性指标d值根据表1-13规定该围护结构属于ii类围护结构,查阅相关数据手册知对于居住建筑外墙允许温差t=6 室外温差修正系数

5、 内表面热阻最小传热阻： 1.3.2屋顶的校核屋顶采用钢筋混凝土350；防水卷材砂浆20;； 水泥珍珠岩保温块50。； 水泥砂浆抹平层20。； 确定围护结构的最小传热阻围护结构的d值根据表1-13规定该围护结构属于ii类围护结构,查阅相关数据手册知对于居住建筑外墙允许温差t=4.5 室外温差修正系数 内表面热阻最小传热阻：确定了维护结构的类型及组成、构造，在求得：外围护结构墙体（37墙）的k=1.57w/(.)；屋顶（钢筋混凝土350、水泥珍珠岩保温块50、水泥砂浆抹平层20、防水卷材砂浆20）k=1.45w/(.)；二建筑热负荷计算2.1建筑围护面积计算及地带的划分2.1.1外围护结构面积计

6、算考虑到建筑的形状，该建筑可以看成三个单元，每个单元有两个用户，总共六层，所以只需对第一单元进行围护结构的热负荷。首先对房间进行编号，同时对底层进行地带的划分。底层一单元划分成为了1、2、3、4、5、6、7、8、9卧室；一、五、七、九、十一厨房；二、四、六、八、十、十二客厅。对每一采暖设计室内的维护面积进行计算。对于有门和窗户的外墙，应减去门和窗户面积。在对外围护结构的面积计算中，门和窗户的面积需算出。每一层的外维护面积都应这样计算。2.2.2底层的地带划分底层在靠近外围护8米范围内的面积划分i、ii、iii、iv地带。2.2供暖热负荷计算2.2.1供暖热负荷供暖系统的的设计热负荷，是指在室外

7、设计温度，为了达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。冬季供暖系统的设计热负荷，应跟军建筑物和房间的得、失热量确定。失热量主要由三部分组成。1围护结构传热耗热量；2加热由门，窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称为冷风渗透耗热量；3.加热由门，孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称为冷风侵入耗热量。在工程设计中，计算供暖系统的设计热负荷时，分为围护结构传热的基本耗热量和附加耗热量两部分进行计算。基本耗热量是在设计条件下，通过房间各部分围护结构从室内传到室外稳定传热量的总和。附加耗热量是指围护结构发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热量。一般有风力附加，高度附加和朝向修正等耗热量。

8、2.2.2围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量是按一围稳定传热过程进行计算的，可按下式计算； 式中 基本耗热量(w)； 传热系数(w/m2·)； 传热面积(m2)； 室内空气计算温度()； 室外供暖计算温度()； 温差修正系数。表2.2温差修正系数序号围 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

9、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0.302.2.3围护结构的基本耗热量修正对于本设计，朝向修正率已选定，风力附加耗热量不予考虑，高度附加耗热量根据暖通规范，民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率，当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。本设计不考虑高度附加。围护结构总的耗热量可用下式表示； 式中 朝向修正率，%； 风力附加率，%，0； 高度附加率，%，15%0； 围护结构总的耗热量。在风力和热压

10、造成的室内外压差的作用下，室外的冷空气通过门，窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。这部分冷空气所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。一般采用缝隙法计算冷风渗透耗热量，可用下式计算： 式中，房间某朝向上的门窗缝隙长度(m)； 每m门窗缝隙的基准缝隙长度进入室内空气量m3/m·h，根据冬季室外平 均风速查的； 门窗缝隙的渗风量综合修正系数；冷风渗透耗热量 ，可按下式计算；式中，通过外门冷风渗透耗热量(w)； 室外温度下空气比热容kj/(kg·)； 室外温度下空气密度(kg/m3)； 渗透空气体积流量； 房间的换气次数在冬季受风压和热压的作用下，冷空气由开启的外门侵入室内。把这部分冷空气

11、加热到室内温度所消耗的热量即为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量可用下式计算， (2-5)式中，通过外门冷风侵入耗热量(w)； 外门的基本耗热量(w)； 考虑冷风侵入的外门附加率，可按表1-10查取。但是其中若门是阳台门则不需要进行通过外门冷风侵入耗热量的计算。所以在三、四、五层的热负荷计算中，则不需要考虑外门冷风侵入耗热量。（采暖热负荷见附录附表）三、散热器及用户散热器片数3.1散热器的选用考虑散热器的五大要求：热工性能要求；k,值越大，其散热性能就越好。经济方面的要求；散热器传给房间的单位热量所需金属好量越少，成本越低，其经济性越好。安装、使用和生产工艺方面的要求；散热器应具有一定的机械强度和

12、承压能力等。卫生和美观方面的要求。使用寿命的要求。选用二柱m132型，宽度132，两边为柱状，h=584,l=80中间为波浪形的纵向肋片。3.2散热器计算3.2.1散热器面积计算q散热器的散热量，w散热器内热煤平均温度，供暖室内计算温度，k散热器的传热系数，w/(.)散热器组装片数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表3.2 片数修正系数每组片数<66101020>200.9511.051.13.2.2散热器片数的确定n=f/f式中： f每片或每1m唱的散热器散热面积3.2.3散热器布置布置散热器，应注意下列规范：1散热器尽量安装在外墙的阳台。2、为防止冻裂散热器，

13、两道外门之间，不准设置散热器。3、散热器一般明装，布置简单。4、铸铁散热器不宜超过下列片数铸铁散热器的粗柱型（m132）20片；细柱型（四柱）25片；长翼型7片通过计算求出个散热器的片数，如下图楼层号房间名称所需散热器片数（片）底层卧室1、4、6、7、8、95厨房一、三、五、七、九、十一7客厅二、四、六、八、十、十二9卧室2、3、4 左卧室7卧室2、3、4 中卧室8卧室2、3、4 右卧室5卫生间5二层卧室1、4、6、7、8、94厨房一、三、五、七、九、十一6客厅二、四、六、八、十、十二8卧室2、3、4 左卧室7卧室2、3、4 中卧室7卧室2、3、4 右卧室5卫生间5三层卧室1、4、6、7、8、

14、94厨房一、三、五、七、九、十一6客厅二、四、六、八、十、十二8卧室2、3、4 左卧室6卧室2、3、4 中卧室7卧室2、3、4 右卧室5卫生间4四层卧室1、4、6、7、8、95厨房一、三、五、七、九、十一6客厅二、四、六、八、十、十二9卧室2、3、4 左卧室7卧室2、3、4 中卧室7卧室2、3、4 右卧室5卫生间5五层卧室1、4、6、7、8、99厨房一、三、五、七、九、十一14客厅二、四、六、八、十、十二19卧室2、3、4 左卧室15卧室2、3、4 中卧室15卧室2、3、4 右卧室11卫生间3四采暖系统的选择此采暖居民住宅六层高，每层2.7米。整个建筑分为3单元，每个单元左右两用户，那么采用分

15、户采暖供暖系统。4.1 单管制采暖系统4.1.1 单管水平串联系统单管水平串联系统是一种比较常见的采暖系统。其做法是在每个住宅单元设置一个总的供回水系统（称为大系统），每层用户为一个独立的小系统。总供回水立管管井设在靠楼梯的橱卫处，每层供回水接在大系统上（每层只装一户），在小系统出入口管道上加调节关断阀门及热计量表，以便分户计量热费。此系统的优点是：竖向无穿楼层的立管，不影响墙面装修；缺点是：不能分室控制温度；每组散热器均须设冷风阀；管线过门、阳台须处理。 4.1.2单管水平跨越系统 单管水平跨越系统同单管水平串联式系统相同，采用一个大系统，可将该系统的供、回水立管设置在管道井内。此设计方案中

16、须增设与散热器组数相对应数量三通调节阀，控制进入散热器的最大流量为循环流量的30%。该方案的优点是：可实现分室控制温度；竖向无立管，不影响墙面装修；缺点是：管路中的附属设备（三通调节阀）增加；管线过门、阳台须处理；每组散热器须设冷风阀。4.2 双管制采暖系统4.2.1 双立管并联式系统对于双立管并联式系统，任何一层的用户只要在散热器支管上加调节阀就可以达到调节介质流量，从而满足用户对热舒适性的要求，并实现节能。但这种调节方式在使用时，应该考虑到以下问题：(a)此系统在楼层数过多时易出现严重的垂直失调现象，其系统垂直高度以不超过三层为宜，实用性受到限制。(b)穿越楼层的立管数增多。(c)仅适用于

17、安装热量分配表的系统。4.2.2 水平双管系统采用水平双管设计方案，可以避免双立管并联式系统的垂直失调问题，而且该系统可以实现每户一个独立系统，有利于热量表的安装，能实现散热器个体调节。任何一层的用户都可以通过室内调节阀方便的调节介质流量，从而达到舒适的室温，并实现节能的目的，又不影响其他用户采暖，但该系统须增设与散热器组数相对应数量三通调节阀。该方案的优点是：能够使不易解决的供热系统垂直失调的难题得到极大的改善；可分室控制温度，调节性能优于单管系统；墙面竖向无立管，不影响装修；缺点是：室内散热器下部的供回水管隐蔽困难；管线过门、阳台不好处理；每组散热器须安装冷风阀单管水平跨越系统。4.2.3

18、供暖系统设计中应注意的问题虽然分户式计量在新建住宅小区得到有力推广，但其在推行过程中必然会在采暖系统设计、建筑物设计、仪表选用、管理等方面存在一些问题。4.2.4供暖系统热负荷计算及户内散热器布置及要求热负荷计算是供暖系统设计的基础，以往的设计由于害怕暖气不热而盲目加大热负荷值，致使散热器安装面积过大，将不利于散热器支管上温控阀的调节，应该选择合理的热指标估算办法。室内散热器位置要布置合理，室内水平管线会增加，存在管线明装占用空间，影响室内装修、家具布置及过门、阳台难处理等问题。新的建筑材料能否满足现代节能房间的要求，即建筑材料的传热性能是否理想。采暖建筑的耗热量主要是通过围护结构的传热耗热量

19、构成，约占73%77%，其次为通过门窗缝隙的空气渗透热量，约占23%27%，在传热耗热量中外墙占23%34%，由此可见，提高建筑物的保温性能将会达到很好的节能效果。另外，计算表明，对于一间不采暖的房间从周围房间获取传热量可维持1214室温，其他用户有近1/41/5的热量传给了该房间，其他用户将多支付这部分热费，很不合理。所以，有必要增强户间建筑结构的隔热性能五.采暖系统5.1采暖系统的确定然实际情况本建筑3单元的总水平半径不超过50米，且建筑的近身为15.1米。所以本采暖系统可以采用单管水平跨越(系统户内水平系统图见附录附图)5.2户内水平系统的水力计算对每个立管每层用户的管段进行水力计算确定

20、其流量及管段直径。通过房间所需的热负荷量计算5.2.1流量的计算分户采暖户内水平管段的流量计算分户采暖户内跨越管段的流量计算5.2.2阻力的计算每米管长的沿程阻力损失（比摩阻）可用公式： pa/m式中 ： 管子的摩擦阻力系数； d 管子内径； v 热媒在管道内的流速； 热媒的密度。管段的局部损失可按下式计算：式中： 管段中总的局部阻力系数。管段的沿程损失计算如下：管段的总阻力损失 （5-1）式中： 计算管段的阻力损失； 计算管段的沿程损失； 每米管长的沿程损失； 管段长度，m； 管段的局部损失，pa。从而确定各管段的管径,见附表.各管段的局部阻力系数的确定见下表附室内水平跨越式系统管段局部阻力

21、立管管段号备注立管管段号备注、 立管11个闸阀4个90弯头9.5 、 立管11个闸阀4个90弯头9.5 22个直流三通2.0 22个直流三通2.0 37个90弯头(4个跨门弯头)14.0 37个90弯头(4个跨门弯头)14.0 42个直流三通2.0 42个直流三通2.0 50.0 50.0 62个直流三通2.0 62个直流三通2.0 77个90弯头(4个跨门弯头)14.0 77个90弯头(4个跨门弯头)14.0 82个直流三通2.0 82个直流三通2.0 99个90弯头(4个跨门弯头)18.0 90.0 102个直流三通2.0 102个直流三通2.0 111个闸阀8个90弯头(4个跨门弯头)1

22、7.5 117个90弯头(4个跨门弯头)14.0 122个直流三通2.0 131个闸阀8个90弯头(4个跨门弯头)17.5 5.3系统管路水力计算(分户采暖系统管路计算图见附录附图)（一）确定立管与水平干管的管径(1) 对系统管路的各管段进行编号,确定各管段的长度、流量、热负荷；(2) 根据热负荷余设计参数可以计算求出管径。根据比摩阻与立管、干管的选取原则，查水力计算表，可以确定管径、流量。根据管径查出管段局部阻力；（二）不平衡率的计算1. 立管i一单元一用户的阻力损失重力循环自然附加压力为 则立管i一单元一层用户资用压力为式中单元一用户的资用压力pa单元一用户的重力循环自然附加压力pa单元一

23、用户的阻力损失pa2.与立管i一单元一用户并联管段3、12及二层用户的压力损失为 一单元二用户重力循环自然附加压力为并联环路中，立管i二层用户相对于立管i一层增加的自然附加压力为 它的资用压力位为 不平衡率3.同理以立管i一单元一层为计算上层用户的基准，立管i一单元各层用户相对于一层用户的不平衡率计算如下表4. 同理以立管i，计算立管ii一单元一层为计算上层用户的基准，立管ii单元各层用户相对于一层用户的不平衡率计算如下表立管、项目各层相对于一层用户并连节点增加的自然附加压力与一层用户并联用户的资用压力与一层用户并联用户的供回水立及户内管的总损失各层相对于一层用户的不平衡率楼层序号2280.3

24、3108.553153.89 -1.50%3560.63388.853227.51 4.80%4840.93661.153391.13 7.60%51121.23949.453474.10 12%立管、项目各层相对于一层用户并连节点增加的自然附加压力与一层用户并联用户的资用压力与一层用户并联用户的供回水立及户内管的总损失各层相对于一层用户的不平衡率楼层序号2280.33714.843714.61 03560.639995.143820.58 4.40%4840.94275.444404.30 -3.00%51121.24555.744021.19 12%5.六单元五用户相对于（最远端）相对于一

25、单元一用户的不平衡率由图可以看出通过一单元以用户的管段2、一单元一层用户管段、管段13、管段79、管段80、管段81与通过六单元五层用户的管段62-66、六单元五层用户管段、管段69-73、管段74、75、76、77、78管段并联。（1）经过一单元以用户的管段2、一单元一层用户管段、管段13、管段79、管段80、管段81的阻力损失为（2）六单元五层用户的资用压力为 （3）经过六单元五层用户的管段62-66、六单元五层用户管段、管段69-73、管段74、75、76、77、78的阻力损失为（4）六单元无用户相对于一单元一用户的不平衡率为有关说明:1. 计算中每层用户仅一个,实际设计中多为2-3个2

26、. 未考虑分户采暖用户入口装置的阻力损失,若将其计算在内户内阻力损失更大,更有利于水力平衡与提高稳定性.3. 计算中的系统的不平衡率较小.说明异程式单元立管的阻力可以弟兄啊重力循环自然附加压力的影响.4. 分户采暖系统的最远用户所在环路不一定就是最不利环路,它的位置与选取立管的阻力大小有关.（分采暖单管跨越式系统的水力平衡计算参数见附录附图）六动力设备(泵)的选型6.1热水网路压力状况的基本技术要求热水供热系统在运行或停止运行时,系统内热媒的压力必须满足下列要求:1) 在与热水网路直接连接的用户系统内，系统内热媒压力不应超过该用户系统用热设备及其管道构件的承压能力。无论作用在该用户系

27、统一般最底层散热器的表压力,无论在网路运行或停止运行时都不得超过其上线要求。  2) 在高温水网路和用户系统内，水温超过100的地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力（下限要求）。  3) 与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其用户系统回水管出口处的压力，必须高于用户系统的充水高度，以防止系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。  4) 网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出 5mh20 ，以免吸入空气。5)在热水网路的热力站或用户引入口处

28、，供、回水管的资用压力，应满足热力站或用户所需的作用压头。6.2管网的水压线确定选定静水压线（水平直线）的位置静水压线必须满足下列要求：（1）底层直连用户，散热设备的静水压力不能超过设备的承压能力。（2）直连用户系统内不会出现汽化或倒空该热水供热系统为六单元供热，每单元5层，层高2.7米。加上埋地1.5米和向上突出2.5米，所以2.7*5+1.5+2.5=17.5米。在加上30-50kpa（3-5mh20）（防止压力波动）可以将静水压线高度确定为22米回水管的动水压曲线应满足下列条件：（1）保证直连用户不倒空、网路任意一点压力不低于5mh20（2）底层用户不超压对于本供暖系统回水主干线的总压降

29、，通过水力计算求得为2700pa，就初步确定回水主干线动水压线末端高度为23米供水管的动水压曲线应满足下列条件：（1）网路供水干管以及与直连用户的供水管，任意一点都不汽化。（2）网路上任一点的供 回水压差应满足用户或热力站所要求的循环压力水力计算末端立管资用压力为2mh20供水干管的总压力损失为1600pa,取与回水管一样的压力损失.在热源出口处供水管动水压曲线的水位高度为23+2+1=26米。6.3管网的扬程确定热源内部的压力损失15mh20所以系统水头位置为26+15=41米,由此可以得到网路的循环水泵的扬程为41-22=19 mh20,而系统流量为q=4951.54/977.81=5.0

30、6所以管网静水压为22m当流量q=5.06时水头h=41 mh20得到系统的特性曲线 mh206.4动力设备(泵)型号及其他设备确定在选择泵时常在官网的流量及水头基础上考虑一定的富余量。选择kdb80-50b型泵转速2960r/min，功率7.5kw.必须汽蚀余量3米重量125kg。当供回水温度为95、70时，膨胀水箱的有效容积（即相当于检查管到溢流管之间的高度容积）按下式计算： 式中：系统内的水容量，l。全楼总采暖负荷乘以1.1系数后约为94.961kw，根据每种设备单位供热量的水容量来确定系统中总的水容量。计算得系统内水容量为865.13l。则膨胀水箱有效容积为38.93l，约0.04m3 。选择公称容积为 0.14m3 的标准规格即能满足要求。膨胀水箱构造见国标图。供给每1kw热量所需设备水容量（l)膨胀水箱四柱813室内机械循环管路v08.58.5该泵的优点:1、节能优势明显，相应国家节能减排政策：该泵水力性能进行了优化设计，效率高于常规离心泵25%，长期使用一年即可收回设备投资成本。2、该系列泵在整体上进行了大胆突破设计，水泵具有独立的轴承支撑机构，运行稳定可靠，解决了原isg型及isw型泵加长轴靠电机轴承