《供热工程》课程设计说明书

1、 土木工程学院 建筑环境与设备工程专业2013年供热工程课程设计说明书学院：土木工程学院班级：建环1002班姓名：李慧增 学号：3110070602112013年5月19日供热工程课程设计说明书前 言将自然界的能源直接或间接地转化为热能，以满足人们需要的科学技术，称为供热工程。供热工程又分为供暖工程和集中供热，供暖工程是以保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件为主要任务，集中供热是集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒，由一个或多个热源通过热网向城市、镇或其中某些区域热用户供应热能的方式。生活中常见的是集中供热工程，目前已成为现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公共事业的重要组成部分。集

2、中供热系统包括热源、热网和用户 三 部分。热源主要是热电站和区域锅炉房（工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一般采用热水锅炉），以煤、重油或天然气为燃料；有的国家已广泛利用垃圾作燃料。工业余热和地热也可作热源 。核能供热有节约大量矿物燃料，减轻运输压力等优点。热网分为热水管网和蒸汽管网，由输热干线、配热干线和支线组成，其布局主要根据城市热负荷分布情况、街区状况、发展规划及地形地质等条件确定，一般布置成枝状，敷设在地下。主要用于工业和民用建筑的采暖、通风、空调和热水供应 ，以及生产过程中的加热、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷 、汽锤和汽泵等操作。集中供热的优点是：提高能源利用率、节约能源

3、。供热机组的热电联产综合热效率可达85，而大型汽轮机组的发电热效率一般不超过 40 ；区域锅炉房的大型供热锅炉的热效率可达8090，而分散的小型锅炉的热效率只有5060。有条件安装高烟囱和烟气净化装置，便于消除烟尘，减轻大气污染，改善环境卫生，还可以实现低质燃料和垃圾的利用。可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料 、灰渣堆放的占地，用于绿化，改善市容。减少司炉人员及燃 料 、灰渣的运输量和散落量 ，降低运行费用 ，改善环境卫生。易于实现科学管理，提高供热质量。实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。 本次课程设计是运用供热工程的

4、技术知识对郑州市某栋宿舍楼建筑物进行设计计算，以及散热设备的选择与计算，合理的选择供暖系统以及管路的水力计算。一. 设计原始资料1. 设计概况 （1）地理位置：郑州，北纬 34°43，东经 113°39，海拔 110.4m （2）工程名称：某六层宿舍楼室内供暖系统设计2.气象资料冬季：气压 101.33kpa，供暖室外计算温度-3.8，最冷月平均相对湿度61%,平均风速2.7 m/s，最多风向平均风速4.9m/s 朝向修正：东-0.05，西-0.05，南-0.2，北0.05，东南-0.13，东北0.05，西南-0.13，西北0.05 3.土建资料（1）建筑物建筑特点：建筑一

5、、二-五、六层平面图（见图纸），该建筑为6层宿舍楼，坐北朝南，层高3.0m，窗台距室内地坪1m，窗户宽、高度均为1.5m。 （2）宿舍楼各部位建筑构造与热工特征：外墙：多孔砖370（聚苯板），传热系数K0.54W/（m2·）；内墙：混凝土多孔砖，传热系数K1.86W/（m2·）；外窗：PA断桥铝合金辐射率0.25Low-E中空玻璃(空气9mm)，传热系数K2.6W/（m2·）；内门：木(塑料)框单层实体门，传热系数K3.5W/（m2·）；内窗：钢普通单框双玻璃612mm(推拉)，传热系数K4.0W/（m2·）；屋顶：钢筋砼板(聚苯板)，传热系数

6、K0.49W/（m2·）；地面：非保温地面，按如下表计算地带R0（m2·/ W）K0(m2·)第一地带第二地带第三地带第四地带2.154.308.6014.20.470.230.120.07 4.热源条件热源为城市集中供热，供回水温度为75/50。二.热负荷计算房间供暖热负荷应根据房间的热平衡来计算。供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度下，为达到室内温度。供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。冬季供暖系统的热负荷，应根据建筑物或者房间的得、失热量确定。房间的散热量包括：1.围护结构基本耗热量；2.加热由门、窗缝隙渗入室内的耗热量，称冷风渗透耗热量；3.加热

7、由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称冷风侵入耗热量；在供暖工程设计时，尤其对于一般民用建筑来说，一般可分为几部分计算。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. 围护结构的基本耗热量 在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，围护结构基本耗热量，可按下式计算：式中 K-围护结构的传热系数，;F-围护结构的面积,;-冬季室内计算温度，;-供暖室外计算温度，;-维护结构的温差修正系数。（1）室内计算温度根据墙及楼板的热工性能不应低于民用建筑热工设计规范第4.1.1条及现行采暖通风与空

8、气调节设计规范中第3.1.4条围护结构最小热阻值的要求。根据房间用途确定供暖计算温度如下：学生宿舍及值班室计算温度：20;盥洗室，卫生间计算温度：14；（2）供暖室外计算温度我国现行的暖通规范采用了不保证天数方法，确定北方城市的供暖室外计算温度值。规范3.2.1规定：采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度“。经过过去30年的气象统计资料，确定郑州市的供暖室外计算温度为 = -3.8。（3）温差修正系数值温差修正系数，对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔者不供暖房间或空间的场合，要考虑温差修正系数。对于不供暖的房间和与室外空气温度相近的房间的状况，则值更接近于1

9、。 围护结构的温差修正系数 表2-1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非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.754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0.605与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1-6层建筑）0.606与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7 -30层建筑）0.507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. 围护结构的附加耗

10、热量(1)朝向修正朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对维护结构基本耗热量的修正。东-0.05，西-0.05，南-0.2，北0.05，东南-0.13，东北0.05，西南-0.13，西北0.05 (2)风力附加耗热量暖通规范规定：在一般情况下，不必考虑风力附加。只对健在不避风的高地、河岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高的建筑物，才考虑垂直结构的外围护结构附加5%-10%。因此，对于本次设计的学生宿舍楼，不必考虑风力附加耗热量。（3）高度附加耗热量暖通规范规定：民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）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%。

11、应注意：高度附加率，应附加于房间各维护结构的基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和之上。该宿舍楼层高为3米，故可以不考虑高度附加耗热量。3.冷风渗透耗热量采用缝隙法计算冷风渗透耗热量Q2：公式如下：Q2=0.278Vw C p (tn-tw) 式中：V= L*l*n 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/h·ml门窗缝隙的计算长度，m n渗透空气量的朝向修正系数，w冬季供暖室外计算温度下的空气密度，Kg/ m3；C p冷空气的定压比热，C=1KJ/Kg·；tn冬季室内空气的计算温度，； tw冬季室外空气的计算温度，。4.106房间热负荷计算举例（1）围

12、护结构传热耗热量Q1的计算南外墙：面积3.3*31.5*1.5=7.65(m2), 传热系数K0.54W/（m2·）,室内设计温度20，室外计算温度-3.8,朝向修正系数-0.2。Q=7.65*0.54*（20+3.8）*0.8=78.7 W。南外窗：面积1.5*1.5=2.25 m2，传热系数K2.6W/（m2·），室内设计温度20，室外计算温度-3.8，朝向修正系数-0.2。Q=2.25*2.6*（20+3.8）*0.8=111.4W。北内墙：面积3.3*31.9=8.0 m2，传热系数K1.86W/（m2·），室内设计温度20，室外计算温度-3.8，温差修正

13、系数0.6，Q=8.0*1.86*23.8*0.6=212.8W。北内门：面积1.9 m2，传热系数K3.5W/（m2·），室内设计温度20，室外计算温度-3.8，温差修正系数0.6，Q=1.9*3.5*23.8*0.6=94.5W。地面：Q=141.4W（2）冷风渗透耗热量郑州市的冷风朝向修正系数，北向0.10，对有相对两面外墙的房间，按最不利的一面外墙计算冷风渗透量。在冬季室外平均风速 VP，j=3.4m/s，窗每米缝隙的冷风渗透量L=1.24 m3/（h·m）。北向的窗户的缝隙总长度为1.5×5=7.5m.总的冷风渗透量V等于V=Lln=0.28×

14、7.5×0.1=2.13 m3/h冷风渗透量Q2=0.278×2.13×1.4×1×（20+3.8）=18.2W。.(3)外门冷风侵入耗热量Q3的计算由于内墙内门围护结构已经进行过修正，所以此项为O(4)106房间热负荷为Q=212.8+94.5+111.4+78.7+141.4+18.2=656.8W。三.散热器的选择与计算 考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用椭四柱813型散热器，每片散热面积为0.275,传热系数计算公式为：K=2.237*t0.302。它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；散出同样热量时金属耗量少，易消除

15、积灰，外形也比较美观；每片散热器的面积少，易组成所需散热面积。1.散热器的布置 散热器一般应布置在外墙窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流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，使流经市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。在楼梯间或者有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支管供热，且不得装设调节阀。 散热器一般应明装，布置简单。散热器的安装尺寸及保证 底部距地面不小于60 mm，通常取150mm；顶部距窗台板不小于50mm；背部与墙面净距不小于25mm，取50mm。2.散热器的计算 式中: 散热器散热面积，；散热器的散热量， W；散热器内热媒平

16、均温度，；供暖室内计算温度，；，散热器的传热系数，；散热器组装片数修正系数；散热器组连接形式修正系数；散热器组安装形式修正系数。 片数修正系数 表 3-1每组片数<66-1010-20>200.9511.051.1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；3.散热器计算举例一层宿舍106散热器计算已知：单管系统，Q = 657w ，= (75+50)/2 =62.5 ，=20 ， t = - = 42.5。 K = 2.237*t0.302= 6.94。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

17、修正系数=1.02根据公式求得： = （657/(6.94*42.5)）×1.0×1.0×1.02 = 2.872四柱813型散热器，每片散热面积为0.275，则 为 = /f = 2.872/0.275 = 10.44片 当散热器片数为10-20片时，=1.05因此实际所需散热面积为： F = * = 2.872×1.05 = 3.0156实际采用的片数 n = F/f = 3.0156/0.275 =10.96片取整数，宿舍106应采用四柱813型散热器11片。同理，其他房间也可按照此方法计算。四.系统形式的确定、管道的布置及水力计算1.系统形式的确

18、定 在热水采暖里，有重力循环和机械循环两种。靠水的密度差进行循环的系统，称为重力循环系统。机械循环以电动机带动水泵为动力，密度差所产生的重力作用压头相对来说是很少的，单管系统一般是可以不考虑的。机械循环系统除了膨胀水箱的连接位置与重力循环系统不同外，还增加了循环水泵和排气装置。按热媒温度的不同，可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。在我国，习惯上以一百度的热水作为分类标准。室内热水供暖系统，大多采用低温水作为热媒，设计供回水温度多采用75/50机械循环热水供暖系统主要有垂直式系统和水平式系统。其中垂直式系统又有上供下回，下供下回，中供式，混合式热水供暖系统。同时又有单管和双管之分。单管系统一般有单管顺流式，单管跨越式，和跨越式与顺流式相结合的系统形式 本工程为郑州市某学生宿舍楼，根据综合考虑，本系统采用上供下回单管异程式热水供暖系统。2.系统管道的布置 供回水立管的布置对整个室内采暖系统的正常运行有很大作用，其位置合理可减少水平管道因过门不好处理带来的麻烦。其中管道的布置应注意以下几个方面：主管和散热器尽可能为双侧连接，采用单户水平串联方式；注意分支环路热负荷分配均衡；注意供回水干管的位置，坡度与建筑上是否有冲突；要考虑各类附件(阀门、伸缩器、泄水、支架等)的安装,管道保温等问题。（1）干管的布置供水干管