供热课程设计说明书

1、供热工程课程设计学院： 城市建设学院 专业： 环设0901班 学号： 200908142013 姓名： 鲁芬豹 编制日期：2012年12月31日目录一、摘要-3二、围护结构选择及外墙和屋顶热阻的校核-32.1 建筑物的概述-32.2 对外墙及屋顶的热阻进行校核-3三、热负荷计算-5四、供暖方案的选择- 84.1 方案的选择- 84.2 供暖形式的确定-8五、散热器的选择与布置- 85.1 散热器的选择-85.2 散热器的计算-85.3 散热器的布置与安装-9六、管路水力计算- 106.1 绘制采暖系统图- 106.2 管路水利计算- 10七、设计总结- 10八、参考文献- 11九、附录- 11

2、9.1 采暖设计施工说明及图例9.2 一层采暖平面图9.3 采暖系统图一、摘要人类在日常生活和社会生活中都需要使用大量的热量。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，称为热能工程。生产、输配和应用中，低品位热能的工程技术，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；集中供热是以热水或蒸汽为热媒，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。集中供热系统包括热源、热网和用户三

3、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做热源。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。本次课程设计主要包括：按建筑节能规范查取围护结构的传热系数、对外墙及屋顶热阻进行校核、采暖热负荷的计算、散热器的选择与计算、系统的水力计算及其它设备配件的选择等。二、围护结构选择及外墙和屋顶热阻的校核2.1

4、 建筑物的概述2.1.1 工程概况本建筑为长春市（严寒地区）某一住宅楼，建筑面积约为3200m2，一共有5层。其中，第1层为架空层，2至5层为住宅区，各房间主要功能为客厅，主卧，卧室，厨房，卫生间等。建筑层高：第1层高2.2m，为架空层，2至5层层高均为3.0m。2.1.2 围护结构形式：外墙类型（自外向内）：水泥砂浆保护层（25mm）+保温层厚度（70mm）+钢筋混凝土墙聚氨酯硬泡沫（200mm）+水泥砂浆（20mm），传热系数K=0.46W/(m2·K)。内墙类型：水泥砂浆（20mm）+砖墙（200mm）+水泥砂浆（20mm）。屋面类型：混凝土压顶板（300mm）+EPS板+防水

5、层+水泥砂浆找平（250mm）+钢筋混凝土（300mm）+水泥砂浆（250mm），传热系数K=0.37W/(m2·K)。楼板材料：五夹板（7mm）+钢筋混泥土（100mm）+水泥砂浆（25mm）+大理石（25mm），其中，架空层顶板传热系数K=0.6W/(m2·K)。外窗类型：断热桥Low-E中空充惰性气体，传热系数K=2.2 W/(m2·K)。外门系列：木门，传热系数K=1.5 W/(m2·K)。 2.2 对外墙及屋顶的热阻进行校核外墙内表面换热系数n=8.72 W/(m2·K)，外墙外表面换热系数w=23.26 W/(m2·K)，

6、长春市供暖室外计算温度tw=-20.9, 水泥砂浆的热导率1=11.37 W/(m2·K)，钢筋混凝土墙的热导率2=1.74W/(m2·K)，聚氨酯硬泡沫的热导率3=0.037W/(m2·K)。（1）对外墙的热阻进行校核：外墙的传热阻为：Ro=1w+ii+1w = 18.72+（）+123.26=2.174 (m2·K) /W传热系数为：K=1Ro =11.624=0.46 W/(m2·K)计算外墙的最小传热阻Ro，min查实用供热空调设计手册，外墙的蓄热系数依次为S1=11.37 W/(m2·K)，S2=17.2W/(m2·

7、;K)，S3=0.43W/(m2·K)，S4=11.37 W/(m2·K)；允许温差ty=6.0；温差修正系数a=1.0。根据式D=RiSi得：D=+×17.2+×0.43+=4.583 W/(m2·K)所以外墙属于类围护结构，查实用供热空调设计手册得，长春市累年最低日平均温度tp，min=-20.1。则可以计算出twe=0.6tw+0.4tp，min=0.6×(-20.9)+ 0.4×(-20.1) =-20.58则外墙的最小传热阻Ro，min：Ro，min=（tn-tw）tyn=1.0×（18+20.58）6.

8、0×8.72 (m2·K) /W=0.737(m2·K) /W由此可知 Ro Ro，min，则外墙满足围护结构最小传热阻的要求。（2）对屋顶的热阻进行校核：屋顶的传热阻为：Ro=1w+ii+1w = 18.72+（）+123.26=2.703 (m2·K) /W传热系数为：K=1Ro=12.703=0.37 W/(m2·K)计算外墙的最小传热阻Ro，min查实用供热空调设计手册，外墙的蓄热系数依次为S1=5.36 W/(m2·K)，S2=11.37W/(m2·K)，S3=17.2W/(m2·K)，S4=11.37

9、W/(m2·K)；允许温差ty=6.0；温差修正系数a=1.0。根据式D=RiSi得：D=+×17.2+×5.36+=9.353W/(m2·K)所以外墙属于类围护结构，查实用供热空调设计手册得，长春市累年最低日平均温度tp，min=-20.1。则可以计算出twe=tw=-20.1 则外墙的最小传热阻Ro，min：Ro，min=（tn-tw）tyn=1.0×（18+20.1）6.0×8.72 (m2·K) /W=0.728(m2·K) /W由此可知 Ro Ro，min，则屋顶满足围护结构最小传热阻的要求。综上所述，外

10、墙及屋顶均满足最小热阻要求。三、热负荷计算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、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%。3.1.1 室内外气象参数（1）室外气象参数： 纬度：43°54 经度：124°13 海拔高度：236.8m 冬季大气压力：99.65KPa 采暖室外计算温度：-20.9； 室外平均风速：3.1m/s；（2）室内气象参数：名称客厅主卧卧室厨房卫生间设计温度20202015183.1.2 热负荷的计算 对于民用建筑

11、以及产热量很少的工业建筑，热负荷主要考虑围护结构传热耗热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量、太阳辐射耗热量。对于户内供暖系统，其供暖系统的设计热负荷，应为围护结构传热耗热量、冷风渗透耗热量与户间传热耗热量之和。（1） 围护结构的基本传热耗热量建筑物围护结构的基本传热耗热量，按一维稳态传热过程计算，即假定室内、外空气温度和其他影响传热过程的因素都不随时间变化，可按下式计算 q= KF(tn -tw)a其中 q-围护结构的基本耗热量（W）；K-围护结构的传热系数W/(m2·K)；F-围护结构的传热面积（m2）；tn-供暖室内计算温度（）；tw-供暖室外计算温度（）；a-围护结构的温差修正

12、系数。整个供暖建筑物或房间的基本耗热量Q1，j，应等于它的围护结构各部分（墙、窗、门、楼板、屋顶、地面等）基本耗热量q的总和。即 Q1，j= q= KF(tn -tw)a（2）围护结构的附加耗热量 主要包括朝向修正、风力附加、外门附加和高度附加耗热量等。其中： 朝向修正率 xch朝向xch朝向xch北、东北、西北0%10%东南、西南-10%-15%东、西 -5%南-15%-30%外门附加率xm外门特征xm外门特征xm一道门65%n三道门（有两个门斗）60%n两道门（有门斗）80%n公共建筑和工业建筑的主要出入口500%n（3）冷风渗透耗热量在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门

13、、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。把这不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。计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分数法。本次课程设计，采用的是缝隙法计算冷风渗透耗热量。缝隙法：通过计算不同朝向的门、窗缝隙的长度以及在风压与热压综合作用下，每米长缝隙渗入的冷空气量，确定其冷风渗透耗热量。对于六层级六层以下的民用建筑及生产辅助建筑，主要考虑风压的作用。其中，通过每米门、窗缝隙进入室内的实际渗透冷空气量可用Lo表示，则冷风渗透耗热量Q2（W）可由下式计算 Q2=0.28cpwLol( tn -tw)n其中 Q2-冷风渗透耗热量（W）； cp-冷空气的比定

14、压热容，cp=1KJ/(kg·K)； w-供暖室外计算温度下的空气密度（kg/m3）； 0.28-单位换算系数1KJ=0.28W； l-门窗缝隙的计算长度（m）；tn-供暖室内计算温度（）；tw-供暖室外计算温度（）；n-风压单独作用下，渗透空气量的朝向修正系数；Lo-在基准高度风压的单独作用下，通过每米门窗缝隙进入室内的冷空气量m3/(m·h)；渗透冷空气量Lo值可根据冬季室外平均风速查阅手册。（4）举例对A101厨房供暖系统设计热负荷进行计算如下，其余见附录一 （1）A101厨房围护结构传热耗热量Q11）北外墙 F=（ 2.7×3.01.2×1.5）

15、m2=6.30m2，K=0.46 W/(m2·K Xch=10%，北外墙的传热耗热量为q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×0.46×6.30×（15+20.9）×(1+10%)W=114.44 W2）北外窗 F=1.2×1.5m2=1.80m2，K=2.20 W/(m2·K)Xch=10%，北外窗的传热耗热量为q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×2.20×1.80×（15+20.9）×(1+10%)W=156.38W3）西外墙 F=5.5

16、5;3.0m2=16.50m2，K=0.46 W/(m2·K Xch=-5%，北外墙的传热耗热量为q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×2.20×16.50×（15+20.9）×(1-5%)W=258.86 W4）东外墙 F=1.3×3.0m2=3.90m2，K=0.46 W/(m2·K Xch=-5%，北外墙的传热耗热量为q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×0.46×3.90×（15+20.9）×(1-5%)W=61.18 W5）楼板 F=5.5

17、×2.7m2=14.85m2，K=0.60 W/(m2·K Xch=0%，北外墙的传热耗热量为q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×0.60×14.85×（15+20.9）×(1+0%)W=191.92WA101厨房围护结构传热耗热量为：Q1=114.44 +156.38+258.86+61.18+191.92=782.78 W（2）A101厨房冷风渗透耗热量Q2（按缝隙法进行计算）1）北外窗 渗透冷空气量Lo=2.15 m3/(m·h)，n=0.35，代入公式，得北外窗冷风渗透耗热量 Q2=0.28cpw

18、Lol( tn -tw)n = 0.28×1.0056×1.303×2.15×5.4×15-（-20.9）×0.35 W =53.52 W则A101厨房供暖系统设计热负荷为Q=Q1+ Q2=（782.78+53.52）W=836.31 W其余计算及汇总见附表一3.1.3 建筑物的供暖热指标的校核 根据式子qf = Qn/F其中 Qn-供暖设计热负荷； qf-建筑物供暖面积热指标； F-供暖建筑物的建筑面积；如第一层A栋， 暖设计热负荷Qn=6242.55W，供暖建筑物的建筑面积F=145.8m2所以：第一层A栋供暖面积热指标qf =

19、Qn/F=6242.55 W/145.8m2=42.82 W/m2。经检验，建筑物的供暖热指标均在节能住宅范围内，故满足要求。其余供暖热指标的校核见附表二。四、供暖方案的选择 4.1 方案的选择 由于热水作为热媒与蒸汽相比，具有卫生条件好、节能等优点，而且，民用建筑宜采用热水供暖系统；又由于分户热计量供暖系统主要具有分室（或分户）调节和按户热计量的功能。综上，于是本住宅建筑选择采用热水供暖系统，另加分户热计量系统。4.2 供暖形式的确定 本住宅建筑采用水平单管跨越式供暖方案。楼梯间内设共用立管，每户从立管上接出，用户入口设热量表计量热量，户内为水平单管跨越式系统。五、散热器的选择与布置 5.1

20、 散热器的选择设计选择散热器时，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产品标准的规定。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）具有腐蚀性气体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，应采用闭式系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖季节应充水保养；蒸汽采暖系统不应采用钢制柱型。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

21、统，不宜采用水流通道内含有粘砂的散热器。5.2 散热器的计算1）散热器散热面积的计算散热器散热面积按下式计算 F=QK（tpj-tn）123式中 F-散热器的散热面积（m2）； Q-散热器的散热量（W）； K-散热器的传热系数W/(m2 ·)； tpj-散热器内热媒平均温度（）； tn-供暖室内计算温度（）； 1散热器组装片数修正系数；2-散热器连接方式修正系数；3-散热器安装形式修正系数； 2）散热器片数或长度可按下式计算 n=F/f式中 f-每片或每1m长的散热器面积（m2/片或m2/m）。3）以A103客厅为例，计算散热器散热面积及散热器的片数。室内安装四柱813型散热器，散热

22、器明装。供暖系统为单管跨越式。设计供、回水温度为95、70，支管与散热器间采用同侧上进下出的连接方式，求散热器的面积及片数。以A103客厅为例进行计算，计算如下：经计算，A103客厅散热器水平干管的进、出水温度t2=95，t1=85.21。取进流系数=0.55。则散热器出水温度tsh= t2-（t2- t1）/=95-(95-85.21)/0.55=77.19散热器内热煤的平均温度tpj=(95+77.19) =86.10由tn=20，t=tpj-tn=（86.10-20）=66.10对四柱813型散热器 K=2.237t0.302=2.237×66.100.302 (W/m2

23、83;)=7.93(W/m2·)散热器组装片数修正系数，先假定1=1.00；散热器连接方式修正系数，查附录B中表2=1.00；散热器安装形式修正系数，查附录B中表3=1.02；根据式 F=QK（tpj-tn）123=2445.817.93×（86.10-20）×1.00×1.00×1.02m2=4.76 m2经查附录B中表，知四柱813型散热器每片散热面积为0.28 m2，则计算片数n为 n= F/f=4.76/0.28=17.0片查附录B中表，当散热器片数为1120片时，1=1.05。因此，实际所需散热器的面积为 F= F1=4.76

24、5;1.05=5.00 m2实际采用片数n为 n= F/f=(5.00/0.28)片=17.9片取整数，应采用四柱813型散热器18片。其余散热器的计算见附表三。5.3 散热器的布置与安装 散热器的布置与安装应符合下列规定：1） 散热器安装在外墙窗台下，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，使流经室内的空气比较暖和舒适。 2）为防止冻裂散热器，两道外门之间，不应设置散热器。 3）散热器一般宜明装，内部装修要求较高的民用建筑可采用暗装。 4）在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，亦可同邻室串联连接。 5）在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层。 6）铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值： 粗柱型（包括异柱型）：20片； 细柱型：25片； 长翼型：7片。散热器组对后，以及整组出厂的散热器在安装之前应做水压试验。六、 管路水力计算6.1 绘制采暖系统图 见附图6.2 管路水利计算建筑供暖系统图如下所示：1）对每段管段编号：从116，其中18为共、回水立管，916为用户管路