供热课程设计计算说明书06207

1、湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书1目目 录录第 1 章 绪论.11.1 设计目的.11.2 工程概述.11.3 设计任务.1第 2 章 设计依据.22.1 主要参考资料.22.2 设计范围.22.3 设计参数.22.3.1 室外设计参数 .22.3.2 室内设计参数 .32.4 设计原始资料.32.4.1 土建资料 .32.4.2 建筑结构 .32.5 动力与能源资料.32.6 其他资料.42.7 朝向修正率.4第 3 章 供暖系统的设计热负荷.53.1 热负荷组成.53.2 负荷计算.53.2.1 围护结构计算参数 .53.2.2 校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求 .63.2

2、.3 主要计算公式 .73.3 首层热负荷计算.83.3.1 门厅热负荷计算 .83.3.2 公司成果展览厅热负荷计算 .9湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书23.3.3 办公室 101 热负荷计算 .93.3.4 办公室 102 热负荷计算 .93.3.5 办公室 103 热负荷计算.103.3.6 办公室 104 热负荷计算 .103.3.7 楼梯间热负荷计算 .103.3.8 卫生间、茶水间热负荷计算 .103.4 二层热负荷计算.103.5 三层热负荷计算.113.6 四层热负荷计算.113.7 构架层热负荷计算.113.8 供暖系统总设计热负荷.11第 4 章 热水供暖系统设计方

3、案比较与确定.124.1 循环动力.124.2 供、回水方式.124.3 系统敷设方式.124.4 供、回水管布置方式.134.5 工程方案确定.13第 5 章 散热器的选型及安装形式.145.1 散热器的选择 .145.2 散热器的布置.145.3 散热器的安装.145.4 散热器的计算.15第 6 章 热水供暖系统水力计算.186.1 确定系统原理图 .186.2 系统水力计算.186.2.1 选择最不利环路 .186.2.2 最不利环路的作用压力 .186.2.3 确定最不利环路各管段的管径 .186.2.4 确定沿程压力损失 .226.2.5 确定局部阻力损失.22湖南工业大学供热工程

4、课程设计设计说明书36.2.6 求各管段的压力损失.236.2.7 求环路总压力损失 .246.2.8 计算富裕压力.24参考文献.25总 结.26湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书1第 1 章 绪论1.1 设计目的本课程的目的是培养学生运用所学的暖通空调、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，了解室内采暖系统的设计内容、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

5、的地位和作用。1.2 工程概述1. 本工程为哈尔滨市某综合楼，整个建筑物为 5 层，建筑面积约 2175.9 平米，建筑占地面积约 514 平米，建筑总高 18.6 米。一到三层为公司成果展示厅和办公室，除一层层高为 4.2 米，其余层高为 3.6 米。四层到五层主要是办公室，每层都带有洗手间。热源由城市热网提供，供回水温度为：95、70，引入口管径为 DN50，供回水压差为 20000Pa。1.3 设计任务本设计为整栋办公楼冬季热水供暖工程。设计主要内容为：（一）设计准备（收集和熟悉有关规范、标准并确定室内外设计参数）（二）采暖设计热负荷及热指标的计算（三）散热设备选择计算（四）布置管道和附

6、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、设计及施工说明的编制湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书2第第 2 章章 设计依据设计依据2.1 主要参考资料1. 王宇清，刘春泽. 供热工程，机械工业出版社，20052. 采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003），北京：中国建筑工业出版社，20033. 刘建龙主编. 建筑设备工程制图与CAD 技术，北京：中国化学工业出版社20094. 刘建龙. 供热工程课程设计指导书，20085. 陆耀庆. 供热通风设计手册，北京：中国建筑工业出版社，19876. 李贷森. 简明供热设计手册，北京：

7、中国建筑工业出版社，19987. 城市热力网设计规范CJJ34-2002，北京：中国建筑工业出版社，20038. 城市供热管网工程施工及验收规范CJJ-28-89，北京：中国建筑工业出版社19899. 采暖通风与空气调节制图标准（GBJ 114-1988），北京：中国建筑工业出版社，19892.2 设计范围本次设计任务为整栋综合楼冬季采暖系统设计。采暖日期为 10 月 18 日4 月 14日，共 179 天。本采暖设计，已经给出热媒，并由城市热网提供。故本设计不做热力系统机房和室外管网等的设计。2.3 设计参数2.3.1 室外设计参数根据建筑物所在的地区是黑龙江省哈尔滨市，查附录 31，将哈尔

8、滨市冬季室外气象参数列在表 2.1 中：表2.1 冬季室外气象参数表地理位置大气压力（Kpa）室外平均风速（m/s）冬季采暖室外计算干球温度/冬季室外计算相对湿度/%湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书3哈尔滨100.153.8-26642.3.2 室内设计参数根据设计建筑类型，查表附录1，确定室内设计参数如下表:表 2.2 室内设计参数冬季房间名称干球温度/相对湿度/%风速 m/s办公室、多功能厅20500.2展览厅、会议室18500.2卫生间、走廊、楼梯间、茶水间、杂物间14500.2门厅16500.22.4 设计原始资料2.4.1 土建资料本工程为哈尔滨市某综合楼，整个建筑物为 5 层

9、，建筑面积约 2175.9 平米，建筑占地面积约 514 平米，建筑总高 18.6 米。一到三层为公司成果展示厅和办公室，除一层层高为 4.2 米，其余层高为 3.6 米。第四层到五层主要是办公室和会议室，每层都带有洗手间。2.4.2 建筑结构墙体均选用加气砼砌块：地上外墙为 350 厚，内墙为 200 厚。外墙外保温采用 50 厚挤塑聚苯乙烯板。屋面：屋面防水等级为级，做法从上到下依次为：40 厚 C20 细石混凝土（内配 4200 双向） 、20 厚 1:2.5 水泥砂浆保护层；80 厚挤塑聚苯乙烯板；高分子防水卷材两道；20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 ；钢筋混凝土屋面板。外窗：双层塑钢

10、窗；窗高 2000mm。一层东侧为玻璃幕墙。内门：单层木门。2.5 动力与能源资料1. 热源：城市热网湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书42. 热媒：热水参数 tg=95 th=703. 热力入口位置：系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差 P=20000 Pa（详见图纸标示）2.6 其他资料1. 人数：按照相关设计手册确定。2. 照明、设备：按照相关设计手册确定。3. 采暖设备要求散热器要求散热性能好，金属热强度大，承压能力高，价格便宜，经久耐用，使用寿命长。该设计中采暖设备选用散热器供暖。对散热器的要求主要有以下几点：1) 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

11、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，成本越低越好。3) 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) 卫生美观方面的要求，散热器要外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间的观感。5) 使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。2.7 朝向修正率北朝向

12、： 10%；东、西朝向： 5%；南向： 20%。湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书5第 3 章 供暖系统的设计热负荷供暖热负荷是设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。3.1 热负荷组成1、基本耗热量（屋顶、墙、地板和窗耗热量）；2、围护结构修正耗热量（朝向、风力、高度影响的修正）；3、冷风渗透耗热量；4、冷风侵入耗热量；3.2 负荷计算3.2.1 围护结构计算参数1、 外墙根据设计资料，350mm 厚加气砼砌块(=400 kg/m3、=0.17 w/mK、c=0.83 Kj/KgK)，外保温采用 50mm 厚挤塑

13、聚苯乙烯板(=30 kg/m3、=0.042 w/mK、c=2.093 KJ/KgK)。查鸿业围护结构材料库，传热系数 K=0.302 w/m 。2热惰性指标 D 可根据公式（1-24）1计算： （3.1）1ni iiDRs （3.2）2 csZ 将以上数据代入得：D=1.5622、 内墙加气砼砌块厚 200mm。传热系数 K=0.456 w/m ，同上可求得热惰性指标2D=0.83。3、 外窗根据设计资料，双层塑钢窗，有尺寸（宽高）为 3.82.4m 、3.22.4m 、3.12.4m、3.82.1m 、3.22.1m、3.12.1m、1.53.3m 、1.51.95m、1.51.5m、1.

14、82.4m 、1.82.1m、1.81.95m、0.92.05m、0.91.2m十四种型号。查附录 61，传热系数 K=6.40 w/m 24、 玻璃幕墙湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书6玻璃幕墙长高为 7.8m2.75m.,面积为 21.45 平方米。传热系数 K=4.94。5、 门外门一：木(塑料)框单层外门， （宽高）为 3.02.7m ；外门二：木(塑料)框单层外门， （宽高）为 1.02.1m ； 内门一：木(塑料)框单层实体门， （宽高）为 1.52.1m， ；内门二：木(塑料)框单层实体门， （宽高）为 1.02.1m；内门三：木(塑料)框单层实体门， （宽高）为 0.82

15、.1m；内门四：木(塑料)框单层实体门， （宽高）为 0.92.1m；6、 屋面屋面防水等级为级，做法从上到下依次为：40 厚 C20 细石混凝土（内配 4200 双向） 、20 厚 1:2.5 水泥砂浆保护层；80 厚挤塑聚苯乙烯板；高分子防水卷材两道；20 厚 1:3 水泥砂浆；钢筋混凝土屋面板。传热系数 K=0.301。7、 地面非保温地面，平均传热系数 K=0.39。3.2.2 校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求1、 校核外墙最小热阻该外墙属于型围护结构（见表 1-61） ，围护结构冬季室外计算温度w=0.3w+0.4=0.3(-26)+0.4(-38.1)=-23.04ewt

16、,tmin,pt按公式(1-15)1计算最小传热阻Ro,min=aRn （3.3）nw eyttt式中：Ro,min围护结构的最小传热阻，/W；2m冬季围护结构室外计算温度，；ewt,采暖室内设计温度，；nt根据舒适性确定的室内温度与围护结构内表面的温差，这里取 6；ytRn围护结构内表面换热系数，W/（） ；围护结构的温差修正系数。将上述参数代入得，/W88. 07 . 86)2620(0 . 1t)t-(tRywnMINO,n2m外墙实际传热热阻为湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书7/W0.88/W1/3.31oRK2m2m满足要求。3.2.3 主要计算公式1由于冬季室外温度的波动幅度

17、远小于室内外的温差，因此在围护结构的基本耗热量计算中采用日平均温差的稳态计算法，1. 围护结构的基本耗热量 （3.4）()NWqFK tt式中 围护结构的基本耗热量形成的热负荷（W） ；q围护结构的温差修正系数；围护结构面积（） ；F围护结构的传热系数W/()；K冬季采暖室内计算温度（） ；Nt冬季采暖室外计算温度（） 。Wt2. 围护结构的附加耗热量围护结构的附加耗热量按其占基本耗热量的百分率确定。1) 朝向修正率参考本设计 2.7 节；2) 风力附加率 本设计不必要考虑风力附加；3) 围护结构的高度附加 本设计中建筑只有一层高为 4.2m，因此在本设计中高度附加可以忽略。3. 冷风渗透耗热

18、量=0.28Vw (3.5)2Qpc(wnntt )式中：冷风渗透耗热量（W） ；2QV经门、窗隙入室内的总空气量，m3/h；w供暖室外计算温度下的空气密度，本设计取 1.415kg/m3；冷空气的定压比热， =1KJ/（kg） 。pcpc经门、窗隙入室内的总空气量按下式计算V= (3.6)nlLh式中：L h每米每小时缝隙入室内的空气量；门窗缝隙的计算长度，m；l湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书8n渗透空气量的朝向修正系数。 Lh=(0.3h0.4)b(0.5w02)b (3.7)式中：h 计算门窗中心标高，m；0冬季室外最大风向的平均风速，m/s；外门窗缝隙渗风系数，有表 1-81

19、查得 0.5。b 门窗缝隙渗风指数，取 0.67；4. 冷风侵入耗热量开启外门时侵入的冷空气需要加热到室内温度，对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘以相应的附加率：=N (3.8)3QmjQ. 1式中：外门基本耗热量，W;mjQ. 1N考虑冷风侵入的外门附加率。本设计中只有首层有外门，后门取附加率取 65%，前门为主要通道，取附加率500%。3.3 首层热负荷计算供暖室外计算温度 tw=-23，冬季日照率为 59%35%；由 2.7 知各朝向修正系数。因为内墙、楼板之间的传热温差在 2之内，低于 5，不考虑内墙、楼板耗热量。3.3.1 门厅热负荷计算1、围护结构热负荷计算1)

20、 东外玻璃幕墙的基本耗热量修正后为： 2376 W2) 东外门的耗热量修正后为：6237 W3) 地面的基本耗热量为： 1265 W2、冷风渗透耗热量修正后为：2004 W3、门厅总热负荷门厅总热负荷为：11882 W3.3.2 公司成果展览厅热负荷计算湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书91、围护结构热负荷计算1）东外墙的基本耗热量修正后为： 2893 W2）东外窗的基本耗热量修正后为： 4622 W3）地面的基本耗热量为： 4835 W4）南外墙的基本耗热量修正后为：552 W5）南外窗的基本耗热量修正后为：461 W6）西外墙的基本耗热量修正后为：439W7）西外窗的基本耗热量修正后为

21、：270 W8) 北内墙热负荷为：40W2、冷风渗透耗热量为：11145W3、展览厅总热负荷为： 27688W3.3.3 办公室 101 热负荷计算1、围护结构热负荷计算1）东外墙的基本耗热量修正后为： 642W2）东外窗的基本耗热量修正后为： 1118 W3）地面的基本耗热量为： 1002W2、冷风渗透耗热量为：1241 W3、办公室 101 总热负荷为：4008 W3.3.4 办公室 102 热负荷计算1、围护结构热负荷计算1）东外墙的基本耗热量修正后为： 584W2）东外窗的基本耗热量修正后为： 950 W3）北外墙的基本耗热量修正后为： 242 W4）地面的基本耗热量为： 306W2、

22、冷风渗透耗热量为：530W3、办公室 102 总热负荷为：2612 W3.3.5 办公室 103 热负荷计算1、围护结构热负荷计算1）北外墙的基本耗热量修正后为：188 W2）北外窗的基本耗热量修正后为：598 W湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书103）地面的基本耗热量为： 298 W2、冷风渗透耗热量为： 518 W3、办公室 103 总热负荷为： 1602 W3.3.6 办公室 104 热负荷计算1、围护结构热负荷计算1）西外墙的基本耗热量修正后为： 164 W2）西外窗的基本耗热量修正后为： 708W3）北外墙的基本耗热量修正后为： 248 W4）地面的基本耗热量为：313 W2、

23、冷风渗透耗热量为：543 W3、办公室 104 总热负荷为： 1976W3.3.7 楼梯间热负荷计算根据采暖通风设计规范，楼梯间不考虑高度修正，故其计算方法与本设计房间负荷计算相同，计算结果如下：南楼梯间：794W北楼梯间：2487W3.3.8 卫生间、茶水间热负荷计算卫生间 101：921W 茶水间： 1283W卫生间 102：684 W 卫生间 103：921 W3.4 二层热负荷计算二层负荷计算方法同一层相同，各房间的负荷如下表 3.1表 3.1 二层热负荷汇总表房间成果展示区多功能厅卫生间 201卫生间 202茶水间南楼梯间负荷/w1980461866075121141987房间办公室

24、 201办公室 202办公室 203办公室 204杂物间北楼梯间负荷/w25651728109912776818993.5 三层热负荷计算湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书11二层和三层结构相同，负荷同二层一样。3.6 四层热负荷计算四层负荷计算方法同一层相同，各房间的热负荷如下表 3.2。表 3.2 四层热负荷汇总表房间多功能厅办公室 401办公室 402办公室 403办公室 404办公室 408负荷/w618632053205241321903402房间办公室 409办公室 410办公室 411茶水间杂物间负荷/w2001135915571414681房间卫生间 402卫生间 401南

25、楼梯间北楼梯间走廊负荷/w79860713398991897办公室 405、406、407 的热负荷同办公室 404 相同。3.7 构架层热负荷计算构架层各房间的热负荷如下表 3.3。表 3.3 构架层热负荷汇总表房间会议室杂物间卫生间楼梯间走廊负荷/w409278758512769163.8 供暖系统总设计热负荷该建筑各层的总热负荷如下表 3.4。表 3.4 热负荷统计表层数首层二层三层四层构架层负荷小计(W)566583738637386396237656总热负荷(KW)=56.658+37.386+37.386+33.053+7.656=178.709Q湖南工业大学供热工程课程设计设计说

26、明书12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，采用适当的采暖形式。4.1 循环动力根据设计资料中给出动力与能源资料为城市热网提供热媒（热水参数 tg=95，th=70）且系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差 P=20000 Pa。故可确定本设计为机械循环系统。4.2 供、回水方式供、回水方式可分为单管式和双管式1。双管热水供暖系统：因供回水支管均可装调节阀，系统调节管理较为方便，故易被人们接受，但双管热水供暖系统由于自然循环压头作用，容易引起垂直失调现象，故多用于四层以下的建筑。按其供水干管的位置

27、不同，可分为上供下回、中供下回、下供下回、上供上回等系统。本设计采用上供下回式系统单管热水供暖系统：构造简单，节省管材，造价低，而且可减轻垂直失调现象，故五到六层建筑中宜采用单管式采暖系统，不过一个垂直单管采暖系统所连接的层数不宜超过十二层。层数过多会使立管管径过大，下部水温过低，散热器面积过大不好布置，为了提高下层散热器的水温可设成带闭合管的单管垂直式采暖系统。本工程为办公楼无需分户热计量，又总建筑为五层，由上述比较及分析可以确定本工程采用单管热水供暖系统。4.3 系统敷设方式系统敷设方式可分为垂直式和水平式系统1。水平式热水供暖系统：水平式采暖系统结构管路简单，节省管材，无穿过各层楼板的立

28、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：结构管路简 单，节省管材，施工管理方便，造价低，但湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书13易造成垂直平失调。在无需考虑分区问题，目前被广泛采用。根据上述比较与分析，结合本工程单层散热器较多，房间结构简单，无需考虑分区问题，所以，本工程采用垂直式系统。4.4 供、回水管布置方式供、回水管布置方式可分为同程式和异程式1异程式系统布置简单、节省管

29、材，但各立管的压力损失难以平衡，会出现严重的水力失调现象。而同程式系统可消除式减轻水力失调现象，故有条件时宜采用同程式系统。本设计采用同程式系统。根据建筑特点，本工程采用环状同程式系统，即在底层设一根总的回水同程管。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、垂直单管、同程上供下回式系统。湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书14第 5 章 散热器的选型及安装形式5.1 散热器的选择选铸铁四柱 760 型，高度为 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。具体性能及参数

30、见附录 101，如下表 5.1：表 5.1 散热器规格及传热系数型号散热面积水容量重量工作压力传热系数 K=68.5t8.64w/m 2=66.5t8.56w/m 2=64.5t8.49w/m 2TZ4-6-5(四柱 760 型)0.235m /2片1.16L/片6.6kg/片0.5MPa=62.5t8.41w/m 2其中 K=2.503，为散热器热水热媒进出口温度的平均值与室内空气温度293. 0tt的差值：=（95+70）/2-tnt5.2 散热器的布置11. 散热器布置一般安装在外墙窗台下，这样沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃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

31、和舒适；2. 为防止散热器冻裂，两道外门之间，门不准设置散热器。在楼梯间或其它有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支供热，且不得装设调节阀；3. 散热器一般明装或装在深度不超过 130mm 的墙槽内，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及走廊的散热器，可同邻居串联连接；5. 铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：二柱（M132 型）20 片；柱型（四柱）25 片；长翼型7 片。考虑到传热效果，本设计散热片安装形式为同侧的上进下出。本设散热器布置见平面图。散热器片数参见表 5.2。5.3 散热器的安装底部距地面不小于 60mm，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。湖南工业大学供热工程课程设计设计说明书155.4 散热器的计算1、