天津市某宿舍楼供热课程设计说明书

1、. . . . 摘要:本次课程设计首先是选择某地筑物，然后根据该地的气象资料特征。计算该建筑物热负荷，合理选择确定该建筑物的供暖系统方案。以与散热设备的选择与计算。并根据该供暖方案对该系统进行水力计算以与系统的阻力平衡。绘制该建筑物的平面图.供暖系统图。考虑该地区气象特征以与建筑物的特点。根据当地节能；环保要求。选择最合理的热水供暖系统。进行该系统的设计计算。关键词：热负荷；散热设备；水力计算目 录目 录1第1章 概述1第2章 设计依据2第3章 供暖热负荷计算7第4章 热水供暖系统设计方案比较与确定12第5章 散热器的选型与安装形式14第7章 辅助设备的选择21设计总结23参考文献2417 /

2、 19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。通过设计，了解室采暖系统的设计容、程序和基本原则，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 工程概述本工程为市雅苑小区3号楼2单元，共四层，建筑层高为3.3米，供水温度为tg=95，回水温度为th=70。室外供热管网为地沟热敷设，管道中心标高-1.5米，与A轴

3、线平行，距A轴线5米1.3 设计任务本设计为整栋建筑冬季热水供暖工程。设计主要容为：（一）设计准备（收集和熟悉有关规、标准并确定室外设计参数）（二）采暖设计热负荷与热指标的计算（三）散热设备选择计算（四）布置管道和附属设备选择，绘制设计草图（五）管道水力计算（六）平面布置图、系统原理图等绘制（七）设备材料表、设计与施工说明的编制第2章 设计依据2.1 设计参数2.1.1 室外设计参数1、室外气象参数查空调工程附录表A-2：供暖室外计算(干球)温度为tw= -9，极端最低温度为tn.min= -13.1；冬季室外平均风速为3.1 m/s。2、室设计温度本设计所有房间都将供暖。楼梯间热负荷对应散热

4、器将布置在走廊。室设计温度由实用供热空调设计手册表4.1-1选取，将数值列入下表2.1。表2.1 不同房间供暖计算温度房间用途室计算温度 室外计算温度 室外温差 卧室18-927起居室1827书房1827厨房18272.1.2 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、热工性能散热器的传热系数K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，可以采用增大散热器单位体积的散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器表面空气流动速度和表面发射度（黑度）与其对房间的角系数等途径。2、经济性能 散热器传给房

5、间的单位热量所需金属量越少，成本越低。散热器的金属热强度q是评价散热器经济性能的重要指标，对于同一材质散热器，q越大经济型越好，对各种不同材质的散热器，其经济性能评价标准宜采用散热器单位散热量的成本来衡量。3、安装使用方便 散热器应具有一定的机械强度和较高的承压能力；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、卫生美观 散热器要外表光滑，不积灰和易于清扫，易与建筑装饰相协调。5、使用寿命长 散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。2.2 围护结构传热阻的校核2.2.1土建资料墙体：平面建筑见平面图，均为37墙，外墙外

6、表面抹20mm厚的水泥砂浆，墙双面抹20mm厚的石灰砂浆。门：外门：单层钢门，厚3米，其余都为单层木门，门高2米，宽度具体见建筑平面图。顶棚的传热系数为K=0.93W/M2*C,热惰性性指标1.53窗：均为单层铝合金，高度均为1.5米，宽度见平面图，窗台离地面高度为0，9米。建筑高度：3.3米，共6层2.3 围护结构的传热系数2.2.1土建资料墙体：平面建筑见平面图，均为37墙，外墙外表面抹20mm厚的水泥砂浆，墙双面抹20mm厚的石灰砂浆。取：K=1.57W/M2*C 门：外门：单层钢门，厚3米，K=6.4W/M2*C 其余都为单层木门，门高2米，K=2.91W/M2*C 宽度具体见建筑平面

7、图。顶棚的传热系数为K=0.93W/M2*C,热惰性性指标1.53窗：均为单层铝合金，高度均为1.5米，K=6.4W/M2*C 宽度见平面图，窗台离地面高度为0，9米。建筑高度：3.3米，共6层2.4 方案比较我国当前的供暖体制普遍存在一些问题，比如供暖品质差、效率低，能源消耗大，用户不能自行调节室温，供暖单位和用户都缺乏节能的积极性等特点。因此国家提出进行供暖体制改革，其核心容是供暖市场化、商品化。计量供暖是供热市场化、商品化的技术基础。国家鼓励发展供暖系统温度调控和分户热量计量技术与装置，只有按实际供暖量计量收费，才能调动用暖和供暖双方的节能积极性。计量供暖系统应首先能维持良好的运行状况，

8、还应能按用户的需要调节室温，并对所耗热量进行可靠的计量，用户外出时还可暂时关闭室系统。计量供热系统还便于供暖部门的维护和查表。第3章 供暖热负荷计算对于本宿舍楼的热负荷计算只考虑围护结构传热耗热量、冷风渗透耗热量、外门冷风侵入耗热量。3.1 负荷计算过程3.1.1 围护结构的耗热量房间的热负荷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。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，按供热工程公式2.3、2.4计算： K围护结构的传热系数，W/·K；F围护结构的计算面积，

9、；冬季室空气的计算温度，； 冬季室外空气的计算温度，；围护结构的温差修正系数；整个供暖建筑或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和: 注:温差修正系数=12)、围护结构附加（修正）耗热量实际耗热量会受到气象条件以与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。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率的取值由供热知 市朝向修正率朝 向东、西南东南、西南北、东北、西北修正率-5%-20%-15%5%（2）风力附加耗热量该建筑处于市，冬季室外平均风速为3.1m/s。，按暖通规，

10、本设计不考虑风力附加。（3）高度附加耗热量暖通规规定：民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率（楼梯间除外），当房间高度大于4m时才考虑高度附加。本工程首层、顶层层高为3.2m，其余楼层为3m，故本设计所有层耗热量附加0%。本设计需要考虑朝向修正耗热量。3.1.2 冷风渗透耗热量在风压和热压造成的室外压差作用下，室外的冷空气通过门，窗等缝隙渗入室，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。冷风渗透耗热量可采用缝隙法进行计算，按下式计算。L按下式计算L每米门窗缝隙渗入室的空气量，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

11、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；Cp冷空气的定压比热，C=1KJ/Kg·；tn冬季室空气的计算温度，； tw冬季室外空气的计算温度，。南向西南向西向西北向北向东北向东向东南向n=0.14n=0.18n=0.41n=1.00n=1.00n=0.41n=0.21n=0.11查表可知：市的冷风朝向修正系数n：查供热工程附表2.2可知：冬季室外平均风速Vpj=3.1m/s，单层钢门的L=2.6m3/m·h，单层铝合金川窗的L=1.89m3/m·h各房间冷风渗透耗热量如下表：2单元分三户，分户计算101户北外窗101户南外窗101户东外门1

12、02户北外窗102户南外窗102户北外门103户北外窗103户南外窗103户西外门每米门窗缝隙渗入室的空气量L/m3/h·m1.891.892.61.891.892.61.891.892.6门窗缝隙的计算长度l/m15135.80265.814135.8渗透空气量的朝向修正系数n10.140.2110.14110.140.41室外温差272727272727272727冷风渗透耗热量W765.4592.8785.50185.74407.16714.4292.87166.933.1.3 冷风侵入耗热量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。把这部分冷空气加热到室温度所消耗

13、的热量称为冷风侵入耗热量。外门的冷风侵入耗热量（阳台门不考虑外门附加）由供热工程知。冷风侵入耗热量=0.65×外门基本耗热量 大厅门为常开门，冷风侵入耗热量=500%×外门基本耗热量 3.2 热负荷的计算（分户计算）以101户为例进行房间热负荷的计算。冬季室计算温度tn=18；市供暖室外计算温度tw=-9。3.2.1围护结构参数1、 北外墙 传热系数K=1.57 W/（m·K），温差修正系数=1.0，朝向修正=5%。2、 南外墙 传热系数K=1.57 W/（m·K），温差修正系数=1.0，朝向修正=-20%。3、 北外窗 传热系数K=6.4W/（m

14、83;K），温差修正系数=1.0，朝向修正=5%4、南外窗 传热系数K=6.4W/（m·K），温差修正系数=1.0，朝向修正=-20%。5、东外门 传热系数K=6.4W/（m·K），温差修正系数=1.0，朝向修正=-5%。6、地面 传热系数K=0.346W/（m·K），温差修正系数=1.0。7、顶棚 传热系数K=0.93W/（m·K），温差修正系数=1.0。3.2.2 围护结构耗热量1、北外墙的传热耗热量2、南外墙的传热耗热量3、北外窗传热耗热量4、南外窗传热耗热量5、东外门传热耗热量6、地面传热耗热量 7、顶棚传热耗热量宿舍101围护结构的传热耗热量

15、3.2.3 冷风侵入耗热量考虑外门附加，故=192W3.2.4 101户供暖系统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101户的总耗热量。=+=7814.05W3.3 房间供暖热负荷计算详表经过同样的计算方式，计算得到102户Q2=5840.34W 103户Q3=6580.7W2-5层出去无地面与顶层负荷外其余数据同一层201=4845.58W 202户=3551.75W203户=4127.6W 6层要加上顶层负荷 601=7281.25W 602=5435.0W 603=6120.7W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

16、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 循环动力设计资料中给出动力与能源资料为锅炉热水提供热媒（热水参数tg=95，th=70）。4.2 供、回水方式供、回水方式可分为单管式和双管式。单管热水供暖系统：构造简单，节省管材，造价低，存在垂直失调现象。双管热水供暖系统：供回水支管均可装调节阀，系统调节管理较为方便。本设计建筑为六层，故采用双管热水供暖系统，上供下回式。4.3 管道敷设方式管道敷设方式可分为垂直式和水平式系统。水平式热水供暖系统：管路简单，节省管材，无穿过各层楼板的立管，施工方便，造价低，可按层调节供热量，当设置较多立管有困难的

17、多层建筑式高层建筑时，可采用单管水平串联系统。但该系统的排气方式较为复杂，水平串联的散热器不宜过多，过多时除后面的水温过低而使散热器片数过多外，管道的膨胀问题处理不好易漏水。垂直式热水供暖系统：管路简单，节省管材，施工管理方便，造价低，但易造成垂直失调，但因无需考虑分区问题，目前被广泛采用。根据上述比较与分析，结合分户采暖，需考虑用户问题，确定本设计采用水平式系统。4.4 管道连接与热媒流经路程供、回水管布置方式可分为同程式和异程式系统。异程式系统布置简单、节省管材，但各立管的压力损失难以平衡，会出现水力失调现象。同程式系统压力损失易平衡，但耗管材。可消除或减轻水力失调现象，故有条件时宜采用同

18、程式系统。经综合比较本设计采用同程式系统。4.5 工程方案确定综合上述分析，本工程热水供暖系统采用机械循环双管上供下回、水平式、同程式系统。第5章 散热器的选型与安装形式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、卫生美观与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

19、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，板型和扁管等散热器。6）采用铝制散热器时，应选用防腐型铝制散热器，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，不宜采用水流通道含有粘砂的散热器经过综合考虑，本设计选用铸铁四柱760型，高度通常为760mm。它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；金属热强度大，易消除积灰，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。具体性能与参数如下表：表5.1 散热器规格与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 MPaTZ4-6-5(四柱760型)0.2351.166.60.5注：

20、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。其中K=2.503， 本系统采用采用双管式故并联联组散热器的系统，进入每户的水温都是一样的，所以Tpj=(95+70)/2=82.5Tn=18=64.5K=2.503=8.49w/m2*5.2 散热器的布置与规定散热器的布置与安装应符合下列规定：1、散热器宜安装在外墙窗台下，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，使流经室的空气比较暖和舒适；2、为防止散热器冻裂，两道外门之间，不应设置散热器。有冻结危险的楼梯间或其它有冻结

21、危险的场所，应由单独的立、支管供暖，且散热器钱不得设置调节阀；3、散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽，布置简单，本设计采用明装；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、厕所和厨房等辅助用室与走廊的散热器，宜可同邻室串联连接；5、铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：细柱型（四柱）:25片；散热器组对后，以与整组出厂的散热器在安装之前应做水压试验。5.3 散热器的计算5.3.1散热器散热面积计算散热器散热面积按供热工程中公式3.1计算其中先假定为1.0，为1.0，3为1.0。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 m

22、2，按供热工程中公式3.4计算片数n为：1、101为例进行计算，则， 查供热工程附录表3.1，当散热器片数为>20片时，=1.1因此，实际散热面积F=14.26*1.1=15.686,实际采用片数n=66.7片因此，实际所需的散热器片数也为66.7片，取整为68片。取整数，应采用四柱760型散热器14片，共5组。同理计算102 应采用四柱760型散热器8片，共5组。103 应采用四柱760型散热器14片，共5组。2-6层同一层第6章 热水供暖系统水力计算本设计热水供暖系统采用室外热网供热的机械循环单管上供下回、垂直式、异程式系统。本工程设计的供暖平面图和系统图见图纸。6.1管道布置管道布

23、置应注意下列几点：（1）主管尽量布置在楼梯间管道井中。（2）主管和散热器尽可能为双侧连接。（3）注意分支环路热负荷分配均衡。（4）楼梯间般单设主管，注意防冻。（5）注意供回水干管的位置，坡度与建筑上是否有冲突。（6）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。为了排除系统的空气，供水干管应按水流方向设上升坡度（本设计供水干管坡度为0.3%），使气泡沿水流方向汇集到系统的最高点，通过设置在最高点的排气装置，将空气排出系统外。6.2确定系统原理图根据以上分析，可画出系统图，具体见图纸。图中散热器的数字表示其热负荷（W），散热器上的数字表示其片数。管段编号后横线上面的数字表示

24、管段热负荷（W），下面的数字表示管段长度（m）。6.3水力计算基本思路本设计采用同程式系统，其计算步骤如下：1、计算通过最远立管的环路，确定各管段的管径与阻力损失，并验证热力入口处的富裕压力。2、计算通过最近立管的环路，确定各管的管径。3、确定其他管径。6.4系统水力计算本设计供回水温度为95/70。对室热水供暖系统管路，管壁的当量绝对粗糙度K值取0.2mm，从暖通设计规中查得：当K0.2mm时（水温大约为60），过渡区的临界速度为=0.026m/s，=1.066m/s。在设计热水供暖系统时，管段中的流速通常都在和之间。因此，热水在室供暖系统管路的流动状态，几乎都是处在过渡区。6.4.1 选择

25、最不利环路供水最不利环路是通过立管XNI的环路。这个环路经过管段G1，N1，N2，N3，N4，N5，N6，N7，XNI,N15,N8,N9,N10,N11,N12,N13,N14,G2。6.4.2 最不利环路的作用压力最不利环路的作用压力10000Pa提供。6.4.3 确定最不利环路各管段的管径（1）求单位长度平均比摩尔阻根据供热工程中公式4.23计算式中 最不利循环环路的总长度,本工程为149.3m；沿程压力损失约占总压力损失的估计百分数；查供热工程中附录表48，可得=50%。（2）根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，根据供热工程中公式进行计算：Kg/h（3）根据G，Rpj,查供热工程中附

26、录表4.1,选择最接近Rpj的管径。将查出的d、R、和v值列入水力计算表中。6.4.4确定局部阻力损失（1）确定局部阻力系数根据系统图中管路的实际情况，列出各管段阻力名称，查供热工程中附录表4.2，将其阻力系数记于水力计算表中，最后将各管段的总局部阻力系数列入水力计算表中。（2）利用供热工程中附表4.3，根据管段流速v，可查出动压头Pd，又根据Pj=Pd·，将求出的Pj值，列入水力计算水力计算表中。6.4.5求各管段的压力损失管段的压力损失分为沿程损失和局部损失，因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示： 在管段的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称

27、为一个计算管段。任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管路组成的。6.4.6 求环路总压力损失即将该环路各管段的压力损失全部累加。6.4.7 计算富裕压力考虑由于施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。因此，要求考虑系统应有10%以上的富裕度。%=% 式中： % 系统作用压力的富裕率；P总的作用压力，Pa；通过最远环路的压力损失，Pa。代入数据可得：%=（15000-7154.049）/15000=52%>10%满足要求。6.4.7水力计算的示例本设计以最不利环路为例进行水力计算：（1） 在系统图上对个管段进行编号，并注明各管段的热负荷和管长。（2） 根据

28、各管段的热负荷计算各管段的流量，以管段G1为例进行计算： =0.86×65759.903/(95-70) =2261.14Kg/h查供热工程附录4-5取公称直径DN40用补差法计算可求出v=0.49m/s。R=90.44m/s。（3） 确定长度压力损失：。Py=Rl=90.44×16.5=1492.26Pa（4） 确定局部阻力损失Z：根据图中各管段的实际情况列出各管段的局部阻力系数计算表，查供热工程附录4-2得到局部阻力系数列于该表中。管段G1的局部阻力系数为=1，据流速查供热工程附录4-3查出动压头=118.04Pa；则：（5） Pj=1×118.04=118.

29、04Pa（6） 则管段G1的压力损失为：Py+Pj=1610.30Pa6.4.8 其余水力计算见附表第7章 辅助设备的选择7.1 水泵选型(1) 水泵流量的确定G=1.1Q/(t.s)=1.1×65759.903×0.86/(25*977.81)=2.313m³/h热水泵流量选择2.31 m³/h。(2) 水泵扬程的确定扬程按下式计算： H=(1.1-1.2)(Hr+Hwg+Hwh+Hy)Hr热源部阻力损失，一般取10-15 mH2O,Hy最远用户部压力损失，一般取5 mH2O，Hw网路主干线压力损失，Hwh回水压力损失.Hw+Hwh=7154.049Pa=0.7316mH2o则，水泵扬程为H=1.1*（15+5+7.316）=30.05mH2o选择“雄茂”立式管道泵型号为ISG20-160，此型号泵性能参数如下：型号流量m3/h扬程/m效率ISG20-1602.53225%水泵选择一用一备的方式安装。7.2 膨胀水箱选型当供回水温度为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： L 式中：系统的水容量，L。全楼总采暖负荷乘以1.1系数后约为72.336Kw，根据每种设备单位供热量的水容量来确定系统中总