供热工程课程设计

1、供热工程课程设计设计题目：天津某办公楼供热系统设计班级：建筑节能姓名：学号：指导老师：日期：目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.工程概况及设计依据3工程概况3设计计算参数32.供热热负荷计算4围护结构基本耗热量计算4围护结构附加耗热量4门窗缝隙渗入冷空气的耗热量5以一层101会议室进行举例计算6其他房间热负荷计算93.采暖系统的选择及管道布置16热水供暖系统分类16机械循环系统与重力循环系统的主要区别16选择及布置16膨胀水箱的计算174.散热器的选择及安装17 HYPERLINK l bookmark10 o

2、Current Document 散热器的选择17散热器的安装17散热器的计算175.系统水力计算20水力计算方法20水力计算举例20其他管路水力计算21水力平衡校核266.个人总结31参考文献附录施工图一、工程概况及设计依据1.1工程概况该项目是位于天津市(属于寒冷地区)的一座三层办公楼，包括会议室、办公室、值班室、阅览室、厕所等功能房间。一层建筑层高，二三层层高。设计计算参数气象资料：冬季采暖室内计算温度办公室为20C，会议室18C，走廊、楼梯间、卫生间为16C冬季室外计算温度-9C冬季室外平均风速s围护结构：外墙：保温外墙(37墙)，传热系数为K二(m2K)内墙：两面抹灰一砖墙(37墙)

3、，传热系数为K二(m2K)；一楼卫生间隔墙：两面抹灰一砖墙(24墙)，传热系数为K二(m2K)；外窗：双层铝合金推拉窗，传热系数为K=(m2K)门：单层木门；K=(m2K)屋顶：保温屋顶，传热系数K=(m2K)；地面为不保温地面,K值按地带决定。其中第一地带传热系数K1=(m2)；第二地带传热系数K2=(m2K)；第三地带传热系数K3=(m2K)；第四地带传热系数K4二(m2K)；热源：室外供热管网，采用机械循环上供下回的方式供水，供水温度75C，回水温度50C，引入管处供水压力满足室内供暖要求。二、供热热负荷计算规范中所规定的“围护结构的耗热量”实质上是围护结构的温差传热量、加热由于外门短时

4、间开启而侵入的冷空气的耗热量以及一部分太阳辐射热量的代数和。为了简化计算，规范规定，围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量两部分。围护结构的基本耗热量计算公式如下：Q=KA(tR-to,w)aQ围护结构的基本耗热量，W；K围护结构的传热系数，W/(m2K)；A围护结构的面积，m;tR-冬季室内计算温度，C；to,w供暖室外计算温度，。C；a围护结构的温差修正系数。整个建筑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，算出基本耗热量后再进行朝向和高度修正(因风速较小，风力修正忽略不计)，围护结构附加耗热量朝向修正率不同朝向的围护结构，收到的太阳辐射是不同的；同时，不同的朝向，风的速度和

5、频率也不同。因此，规范规定对不同的垂直外围护结构进行修正，其修正率为：北、东北、西北朝向：010%东、西朝向：-5%东南、西南朝向：-10%-15%南向-15%-30%选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小。冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向的修正率宜采用-10%-0%，其他朝向可不修正。风力附加率在规范中明确规定：在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物，垂直外围护结构热负荷附加5%-10%。该办公楼不计算风力附加。外门附加率为加热开启外门时侵入的冷空气，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上按下表查出的相应的附加率。阳台

6、门不应考虑外门附加率。外门附加率（%）建筑物性质附加率公共建筑或生产厂房的主要出入口500民用建筑或工厂的辅助建筑物，当其楼层为n时有两个门斗的三层外门60n有门斗的双层外门80n无门斗的单层外门65n高度附加率由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量增大。因此规定：当民用建筑和工业企业辅助建筑的房间净高超过4m时，每增加1m,附加率为2%,但最大附加率不得超过15%，该办公楼房间净高均不超过4m，高度附加0%。门窗缝隙渗入冷空气的耗热量由于缝隙宽度不一，风向、风速和频率不一，因此由门窗缝隙渗入的冷空气量很难准确计算。规范推荐，对于多层和高层民用建筑，可按下式计算门窗缝隙渗入冷空气的耗热

7、量：Qi=PaoCpQi为加热门窗缝隙渗入的冷空气耗热量，W；L渗透冷空气量，m3/h，可按规范附录D中给出的公式计算,对多层建筑可按换气次数（下表）计算；ao采暖室外计算温度下的空气密度，kg/mCp空气定压比热，cp=（kg.C）；采暖室外计算温度，C。换气次数房间类型面有外窗或外门房间两面有外窗或外门的房间三面有外窗的房间门厅换气次数（h-1）1/4-2/31为计算简便，该办公楼各房间的冷风渗入耗热量均采用换气次数为时进行计算。面以一层101会议室进行举例计算北外墙耗热量计算：公式：Q二KA（tR-to,w）a1）K值的确定，K=1/R=，传热系数取（m2K）。2）北外墙面积A=X3）温

8、差修正系数a二4）冬季室内采暖设计温度18C，室外设计温度。C5）故北外墙基本耗热量为：Q=XXX=6）北向朝向修正取5%，风力修正0%，高度附加0%，所以北外墙的耗热量就是：Q=X（1+5%）=北外门耗热量计算：公式：Q=KA（tR-to,w）a1）K值的确定，根据公共建筑节能设计标准规定，外门传热系数取（m2K）。2）北外门面积A=X=23）温差修正系数a二4）冬季室内采暖设计温度18C，室外设计温度。C5）故北外门基本耗热量为：Q=XXX=6）北向朝向修正取5%，风力修正0%，高度附加0%，所以南外门的耗热量就是：Q=X（1+5%）=西外墙耗热量计算：公式：Q=KA（tR-to,w）a1

9、）K值的确定，根据公共建筑节能设计标准规定，K=1/R=，传热系数取（m2K）o2）西外墙面积A=X=23）温差修正系数a二4）冬季室内采暖设计温度18C，室外设计温度。C5）故西外墙基本耗热量为：Q=XXX=6）西向朝向修正取-5%，风力修正0%，高度附加0%，所以北外墙的耗热量就是：Q=X（1-5%）=南外墙耗热量计算：公式：Q=KA（tR-to,w）a1）K值的确定，根据公共建筑节能设计标准规定，K=1/R=，传热系数取（m2K）o2）南外墙面积A=X3）温差修正系数a二4）冬季室内采暖设计温度18C，室外设计温度。C5）故南外墙基本耗热量为：Q=XXX=6）南向朝向修正取-15%，风力

10、修正0%，高度附加0%，所以北外墙的耗热量就是：Q=X(115%)=南外窗耗热量计算：公式：Q二KA(tR-to,w)aK值的确定，根据公共建筑节能设计标准规定，外窗传热系数取(m2K)。南外窗面积A=X=2温差修正系数a二冬季室内采暖设计温度18C，室外设计温度。C故北外窗基本耗热量为：Q=.XXX=南向朝向修正取-15%，风力修正0%，高度附加0%，所以北外墙的耗热量就是：Q=X(1-15%)=保温地面耗热量计算：保温地面分为四种类型，各类型宽度为2m，外墙墙角处面积需要计算两次。各类型地面传热系数如下表所示：地面类型I型地面II型地面传热系数(W/(m2K)1型地面耗热量计算：传热系数为

11、(m2-K)地面面积A=X温差修正系数a=冬季室内采暖设计温度18C，室外设计温度。C故I型地面耗热量为：Q1=XXX=11型地面耗热量计算：传热系数为(W/(m2K)地面面积A=X=2温差修正系数a二冬季室内采暖设计温度18C，室外设计温度。C故II型地面耗热量为：Q2=XXX=4)地面耗热量合计：Q=Q1+Q2=门窗缝隙渗入冷空气的耗热量计算：1）计算公式为Q2二pa。Cp（tR-to.）2）渗入冷空气量按换气次数h1计算，朝向修正系数南（）北（1）门，窗缝隙渗入总空气量为（XX1）+（XX）=33）空气密度取m34）定压比热取（kg.C）5）室内设计温度18C，室外设计温度。C故门窗门窗

12、缝隙渗入冷空气的耗热量为：Q2=XXXX=外门冷风侵入耗热量计算：可按开启时间不长的一道门考虑1）计算公式为Q3=NQ（门）二X二一层101会议室耗热量汇总如下表所示：分项名称北外墙北外门西外墙南外墙南外窗地面渗入耗热量侵入耗热量耗热量（W）总计（W）故一层101会议室总热负荷为。三、散热器的选择散热器的选择室内供暖系统的末端散热装置是供暖系统完成供暖任务的重要组成部分。它向室内散热以补充房间的热损失，从而保持室内要求的温度。综合各个方面因素考虑，本办公楼采暖散热器采用TZ2-5-5（M-132型）铸铁散热器。该散热器的各项参数如下表所示：型号散热面积（m2/片）水容量（1/片）重量（kg/片

13、）工作压力（Mpa）传热系数计算公式（W/（m2K）钢制扁管单板散热器=t0.235散热器的安装散热器布置在外墙窗台下，这样能迅速加热室外渗入的冷空气，阻挡沿外墙下降的冷气流，改善外窗、外墙对人体冷辐射的影响，使室温均匀。为防止散热器冻裂，两道外门之间，门斗及开启频繁的外门附近不宜设置散热器。该办公楼散热器均采用明装的形式，上部加盖板且盖板距离散热器上部100mm。单个散热器的连接形式采用同侧上进下出。散热器的计算散热器面积计算公式为：宀卩1卩2卩3pjn(m?)Q散热器的散热量，W；tpj散热器内热媒平均温度，C；tn供暖室内计算温度，C；K散热器的传热系数，W/(m2K)；B1散热器组装片

14、数修正系数；B2散热器连接形式修正系数；B3散热器安装形式修正系数。其中tpj二(tsg+tsh)/2Ctsg散热器进水温度，C；tsh散热器出水温度，C。对于双管热水供暖系统，散热器的进、出口温度分别按系统的设计供、回水温度计。当计算出散热器的面积之后，即可计算每个散热器的散热片数，计算公式为：n=F/ff每片或每1m长的散热器散热面积，m2/片或m?/m。而该办公楼选取的M-132型散热器每个散热器的片数不能超过20片，在初步选定散热片数之后，要对散热器组装片数修正系数B1进行修正，B1的选取如下表所示：每组片数V6610112020B1以办公室为例进行散热器计算，该办公室的热负荷为。1)

15、首先已知条件：Q二，tsg=95C,tsh=70C,B1首先取，由于该散热器采用同侧上进下出，查表知B2二，同时盖板距散热器100mm,B3二；由公式=t0.235=(m2K)；tpj=(tsg+tsh)/2=(95+70)/2=C；t=tpj-tn二二C5)QK(t-1)pjn得到散热器片数n二F/f二二，取整n=4片；P1修正，当n=4时，B仁，带回4)再次进行计算L=2，推出nz二,所以实际片数取4片。五、系统水力计算水力计算方法1）首先对供暖系统各个管段进行分段编号，并选择最不利环路，方便计算；2）其次明确各个管段所承担的热负荷；3）确定了热负荷之后根据公式G二QCp（tgth）G水流

16、量，Kg/h；Q热负荷，W；Cp比热，kJ/（kg.C）；tg设计供水温度，C；th设计回水温度，C。4）求出各个管段的流量之后，采用平均比摩阻法确定相应参数，一般选取60120Pa/m。本次设计供回水温度分别为75C和50C,相应数据无法查取，现采用供回水温度为95C和70C的数据（供暖通风设计手册）查取；5）在供热通风设计手册上可以查到公称管径、比摩阻、水流速等数据；6）确定相应的管长和该管的动压，即可根据以下公式计算管道压力损失：AP=APy+APj=Rl+APjP计算管段的压力损失，Pa；APy计算管段的沿程损失，Pa；APj计算管段的局部损失，Pa；R每米管长的沿程损失，Pa/m；l

17、管段长度，m。7）水力平衡校核。该办公楼采用双管异程系统，一般选择最远端和最近端的两个立管进行水力平衡的计算，相差较大的可选择相邻的立管计算。水力计算举例该办公楼分为南北两个环路，故需要对两个环路分别进行水力平衡的校核，首先需要计算出每个管段的管径，包括回水管和供水管。现选择北向环路立管I1-2管段进行举例计算，计算简图如下图所示：北向立管I1-2管段水力计算过程：1）由简图可知，其热负荷包括三层楼梯、二层楼梯、一层楼梯和一层门厅的热负荷，Q二；2）根据公式G二Q,G=X25=h；Cp（tgth）3）得出流量G之后，查供暖通风设计手册可得公称管径为15mm，比摩阻为m,流速为s;4）计算沿程阻

18、力。由图可知北向立管I1-2管段管长为，沿程阻力APy二X=；5）计算沿程阻力。由图可知北向立管I1-2管段包括一个2个闸阀（Z=），一个散热器（Z=2），一个分流三通（Z=3），一个90弯头（Z=2）。再由查得的流速v=s，由公式pv计算出动压为，故局部阻力就为：APj二（X2+2+3+2）X=242pa6）立管I1-2管段总阻力为：APy+APj=+242=。其他环路的计算列表如下，首先南向的计算简图如下所示：|1111.oC4I匕11北向價水l=南向计算葡图7牺炉、术Si其他环路的水力计算表格：1)供水主立管及其他供水立管立管哄水管水力计寡管段号熱员荷QW)严流量GBg/h)菅IC)6二

19、层卫生间442.8915.氏0.610D.069.991.ab.tta层卫生间490.4516.3T0.510J.059.931.ab.tta1D21055.536.310.B101464.349.a門一陀北向立管3?5(1)113X9E30.911.410XIE7111111.2ECD.弧3战11319E3S.911.410).1E71.11匚茨99.55420897L7333.1.410X1457.99.E81.CG2D7676.2523.261.4100.1IE.95522.驱101(1)11BX低3S.911.410XIE71.1111.2E09.55cm)11JJ.3S.911.41

20、00.1571.11匚乂99.554北问立管W30-1(1)1233.6742.取1.410X1785.621-L.4E119.868304(2)1233.6742.兵1.210J.1Y05.6214.45119.S6B20(1)94532.511.410X1351.79S.4572.50Gzut(z)94532.511.410J.止51.79B.45佗.0U6101(3)1133S.911.410XIE71.1111.二E99.554U1泌）1130.963B.911.i10J.1371.11L.比99.554南问立管I301(1)1120.93S.562.510?.IE71.1111.2E

21、1.一775301(2)1120.93B.562.510j.比71.1111.乂17T.775201(1)893.5130.742.510?.1246.01J2115.C252()1893.5130.TI2.510j.1246.017.2115.025门厅（2）1543.3753.090.815D.0810.623.28.496门厅1543.3753.093.515D.0810.623.23.1Y南向立管U3D2（1）1017.2F34.991.4101457.99.aR.CA3321017.2334.991.410X1457.99.L31.CG2D2741.6625.511.4100.135

22、.455皿賂203F.G325.511.4100.135.45540.C3IX113X9E3S.911.410XIE71.1111.2E99.弧IX（G）113X9C3Q.911.410XIE7111111.ZE99.554南向立管皿3331；1279.1144.DO1.410XIE93.3716.2130.7183?31279.1114.001.110XIE此.3716.2180.71S2D4741.6625.511.410U.135.45b2D51003.534.521.410X1457.99.E81.C61J1（Y；11Q.北38.911.410J.It71.1111.kt99.5541

23、01（S）113X在30.911.110XIE71.11IL.二E99.554南向立管田三壬亡廊尖t.也31.S3L.b10J.止51.79B.45Z5.B95二三迂廊76S26.2C.5100.135.45517.725水力平衡校核水力平衡计算管段的选择该办公楼分南北两向，南北向水力平衡需要分别计算。北向选择北向立管III和立管III进行水力平衡计算，而南向则选择南向I和南向III进行水力平衡计算。北向环路水力平衡计算1）计算简图如下所示：0集吒装置7532）对立管III和立管IV的全部阻力进行计算，计算过程如所示，现仅列表格如下所示：L.北向水力平術计算和立菅【T进亡平或计亘1)水平支管沿

24、輕阻力，包括供水和回水，所得结黑乂2盲屋号熱员荷300水违量Ck/h)营捋(m；管径沆速比摩祖动压沿屋阻力兑沿程阻力北向立管RT335U.1130.9B30.911.4100.1571.1111.2599.554501.2395(2)1130.9B3S.911.4100.1571.1111.2599.554203978.7333.671.4100.14：旷.9S.8cl.06刖淞.乂23.261.410J.110.522.34410111n.茁33.511.4：Cin.:n71.1111.99.554131(2)1130.汩38.911.4100.1571.1111.2599.j3i北问立菅I

25、V304(1)1233.742.441.4-,nn.-.17茁一巧14.45119.RR583.353304(2)1233.&74:2.441.410o.35.CZ14.4511：-.8G8206U)轴32.511.410U.1351.79B.45乜3Jo2加g巧32.511.40o.nl.VcB.45P31DK2)1130.9638.n1.4100.1571.1111.2599.554LJL(4)1130.9638.911.4uu.bfl.1111.Zbyy.554(2)供水立管沿程阻力熱负荷M)水流量G(kg/h?管长L(m：公称管径说速比摩阳动圧沿程阻力总计北向立管m1-261TS.91

26、212.553.3153.S132.2345436.359712.292-33916.95134.743.5153.257.2720103.9912261.92T7.Bl150.1120.75.X06.94总计北向立管rv1-26619.26227.703.3200.1S33.7715.2111.4412-34151.92142.833.5153.251.5220202.3562261.92150.1120.75.X06.943)回水立菅沿程阻管段号熱负荷M)水流量G(kg/h?管粗(m：说速比摩阳动圧沿程粗力总计北向立管m22261.92T7.Bl3.3150.1120.75.X63.313

27、0S.31433916.9o134.744.2151257.272024=0.534北向立管rv总计2血附318-L.333.3150.1223.717.278.243i55.271335.31149.895.4150.2233.E221.2377.028（4）供水立管局部阻力局部阻力系魏合流三通井浇三通四通90弯头歆熱器闸阀突热扩丈突麟小333221.510.5分项局部阻才J管蛊合流三通分流三1四通90弯闸阀突然扩大突然缩小动压局剖阻力总计北向立管m1-20013501B02C2.5045562.52-300600E0530202022D8t9.053-4010.15Q024.21S.150

28、6.056.Q566.55总计北向豈管171-200.0048.6064.8它日016.216.2202.52-300.00600E0530202022D513.253-4010.150弘224.2IE.1505.OE5.OE90.回水立管局部阻力管段合流三通-流通分四通90弯头闸阀突热扩大突然缩小动压局剖阻力总计北向立菅m2-31S.1500024.2012.105.OE5.15321.353-40033.40E1.202E.E012.E115.2*5003.350E7.821.375圧.201以515：花总旷北向管172-348.6(I.0D0064.8032.4016.2H5.841L5

29、253-400.006003004=0020匸一500.001S.15弘224.29.07512.105.OE37.7256）总阻力沿程阻力局制阻力总阻力不平衡率北向立管皿2024.41170.4253194.799S.2S北问立管IV2023.792G.7752950.495（7）通过以上计算可知立管III和立管IV不平衡率为小于15%,满足设计要求。南向环路水力平衡计算1)计算简图如下所示：2)对立管III和立管I的全部阻力进行计算，计算过程如所示，现仅列表格如下所示：2南向水力平衡计算述取立菅】1【和二管二杆讦籍讣(1J术平支管沿桂阻尢1,包牯供水和回朮，所得结果兀2菅段号納笊荷Q(j水

30、溢蚩cks/h)管H(ll)营径流速比摩阻沿程阻力301(1)1120.938.562.5100.1b71.1111.25li1120.933.5G2.520n.m1.-.1-.1一吁177.7752C1(1jE92.5120.牝2.5LG0.127.017.2115.025南冋蛊管I201(2)393.5130.2.5100.12!7.2llb.OJtC31.2CG门斤工)1543.3753.09o.a15u.USID.623.Z-T门(31548.3753.093.5150.OS116：3.2沢17管轻号聖!员苟Q(Y水洗重G(ks/h)(n)管径涛速比摩阻动压沿程阴力南向立管皿30312

31、79.11lc.CO1.4100.IS93.3716.2130.TL9591.234：3031279.1144.001.4LG0.1893.3716.2130.IE20i741.6625.511.4100.13讥三549.6320510D3.534.521.4100.uMiD.8SI.03101LK0.叽38.311.4100.151.LL11.25呢.屁1011130.9638.911.4LU0.1bL.1L11.252）供水立管沿程阳力热负荷Q训；心曰h；(m)公称管径溢速比摩阻动压沿趕10力总计南向立菅I1lib.zb沁53.320D.239.520130.35599.65824：373.76167.663.315C.2483.62S.EZT5.E833036.74106.185.415c.ir35.S211.25192.曲总计南向立管皿1G5B5.3225.S53.3150.321U.二51.2二91E752.S4724D0T.OS137.S43.315D.257,27201SB.99132261