采暖设计说明书

UNIVERSITYOFSOUTHCHINA暖通空调课程设计说明书设计任务：河南郑州某五层办公楼采暖设计学院：城市建设学院专业：建筑环境与设备工程年级：指导教师：姓名：学号：设计时间：摘要本工程是位于河南省郑州市的一栋五层办公楼，设计任务是做采暖系统，主要的内容有：热负荷的计算、散热器型式选择、散热器面积和片数的计算、系统形式的选择、绘图、水力计算。本工程选用的是4柱813型散热器，系统为单管上供下回同程式系统。供水立管从管道井内通向顶层，因本建筑没有地下室，所以底层回水管需设专门的地沟。关键词：热负荷；散热器；上供下回目录摘要错误!未定义书签。第1章工程概况错误!未定义书签工程概况错误!未定义书签设计范围错误!未定义书签建筑设计条件错误!未定义书签第2章采暖热负荷计算错误!未定义书签热负荷计算概述错误!未定义书签热负荷计算表错误!未定义书签第3章采暖系统的选择与确定错误!未定义书签系统型式的选择错误!未定义书签第4章散热器的选型错误!未定义书签散热器的计算错误!未定义书签4．2各房间散热器计算表错误!未定义书签4．3散热器的布置错误!未定义书签第5章管道的水力计算错误!未定义书签绘制系统图错误!未定义书签供暖系统水力计算的任务错误!未定义书签水泵选型错误!未定义书签参考资料错误!未定义书签心得体会错误!未定义书签。第1章工程概况工程概况本课程设计任务的工程是位于郑州的一栋五层办公楼，总建筑面积4276.8m2，一至四层为办公室，第五层为居住宿舍和部分办公室。设计范围本次暖通空调设计的内容：采暖系统建筑设计条件1.3.1室外空气设计参数本工程位于郑州市，该地区室外气象参数摘录如下：北纬：35°东经：°冬季采暖室外计算温度：一5C1.3.2室内空气设计参数冬季采暖室内设计计算温度办公室、宿舍、会议厅、休息厅：18C走廊、厕所、大厅、电梯厅：14C休息厅：16C热源条件本建巩物北面有完善的热水米暖外网，供水温度95C，回水温度70C。第2章采暖热负荷计算热负荷计算概述本工程主要采用一维稳态传热法计算各个房间的热负荷，其中包括建筑的围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量，最后将各个房汇总。2．1．1热负荷计算参数1、墙壁：本建筑外墙为300mm的加气混凝土墙，其传热系数：K=(m2•K)o2、玻璃窗：双层透明中空玻璃，金属框，玻璃窗的传热系数为：K=W/(m2•K)。3、屋面：屋面从上到下依次为：①防水层加小豆石10mm;②水泥砂浆找平层20mm;③保温层，加气混凝土200mm;④隔气层；⑤承重层120空心板①60孔；⑥内粉刷。属II型类，传热系数K=(m2•K)o4、地面：不保温地面。K值按地带划分计算，从外墙每2m划分一个带，地带划分如图2-1所示第I地带：K=W/(m2•K)第II地带：K=W/(m2•K)第III地带：K=W/(m2•K)第IV地带：K=W/(m2•K)2．1．2热负荷计算方法对外墙、外窗、屋面、天窗、一层地面引起的热负荷进行计算，最后将各个房间耗热量汇总。围护结构耗热量计算：Qj=AKaQj――部分围护结构的基本耗热量，W；A——部分围护结构的表面积，m2；K――部分围护结构的传热系数，W/（m2・C）;tR冬季室内计算温度，©;――采暖室外计算温度，©;a――围护结构温差修正系数；规范中规定：与相邻房间的温差大于5C时，应计算通过隔墙楼板等的耗热量。与相邻房间的温差大于5C,且通过隔墙楼板等的传热量大于该放假热负荷的10%时，尚应计算其传热量。围护结构附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定。各项附加百分率应按下给定的数值选用：1）朝向修正率：北、东北、西北0一10%东、西-5%东南、西南-10%—-15%南-15%—-30%注：（1）应根据当地冬季日照率、辐射照度、建筑物使用和被遮挡等情况选用修正率。⑵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，东、西向可不修正。2）风力附加率：建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物。以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附加5%—10%。3）门外附加率：当建筑物的楼层数为n时：—道门65%xn两道门（有门斗）80%xn三道门（有两个门斗）60%xn公共建筑和工业建筑的主要出入口500%

注：（1）外门附加率，只适用于短时间开启的、捂热空气幕的外门。⑵阳台门不应计入外门附加。4）高度附加率：民用建筑和工业企业辅助建筑（楼梯间除外）的高度附加率，房间高度大于4m时，没高出1m应附加2%，但总的附加率应大于15%。注：高度附加率，应附加于围护结构的基本耗热量和其他附加耗热量上。用换气次数法对门窗缝隙渗入冷空气耗热量进行计算：Q.=p（tR-t）iwRwQ.冷风渗透耗热量，W;C—空气定压比热，c=lkJ/（kg•©）;Vf房间容积，m3；nk房间换气次数，次/h；pw空气密度，kg/m3;冬季室内计算温度，C;tw采暖室外计算温度，©;本建筑换气次数采用表表2-1房间办公室、宿舍走廊、楼梯间、电梯厅，休息厅门厅换气次数（次/h）朝向修正朝向修正率(%)热负荷计算表二层某办公室热负荷计算表表2-2围护结构传热系数室内计算温度室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数基本耗热量名称及方向面积计算面积(m2)KW/(m2•U)(U)ta(U)(U)aQ(W)朝向修正率(%)北外墙X18-52310北外窗6x10东外墙X1围护结构耗热量计算表注：北外墙的长应为3600x4+250=14650mm,东墙同样处理。外窗，在计算北外墙面积时未扣除窗的面积，即窗已按墙的K值计算了传热量，故此处计算窗墙传热系数差值房间名称房间编号力公室5三层某办公室热负荷计算表表2-3围护结构耗热量计算表房间名称房间编号围护结构传热系数室内计算温度室外计算温度室内

外

计算

温度差温差修正系数基本耗热量办公室房间名称房间编号围护结构传热系数室内计算温度室外计算温度室内

外

计算

温度差温差修正系数基本耗热量办公室面积计算面积(m2)KW/(m2•U)Q(W)23西外墙6x1-5注：南外墙的长应为3600+250=3850mm,西墙同样处理。外窗，在计算南外墙面积时未扣除窗的面积，即窗已按墙的K值计算了传热量，故此处计算窗墙传热系数差值四层某办公室热负荷计算表表2-4房间编号房间名称围护结构传热系数房间编号房间名称围护结构传热系数室内计算温度室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数基本耗热量名称及方向面积计算面积(m2)KW/(m2•U)(U)ta(U)(U)aQ(W)娜修率(%10办公室北外墙x18-52310北外窗3x10西外墙x1-5围护结构耗热量计算表注：北外墙的长应为3600x2+250=7450mm,西墙同样处理。外窗，在计算北外墙面积时未扣除窗的面积，即窗已按墙的K值计算了传热量，故此处计算窗墙传热系数差值汇总表表2-5楼层房间围护结构耗热量门窗冷风总热负荷渗透量总热负荷办公室11892办公室2办公室41427底办公室51892层-办公室61077办公室7529走廊81265公厕9楼梯间104370电梯厅11会议室122138休息厅131615走廊141265门厅142559通道15二办公室1办公室2办公室3办公室4办公室5办公室6办公室8办公室8办公室9电梯厅走廊走廊厕所楼梯间三三办公室1办公室2办公室3办公室4办公室5办公室6办公室7办公室9办公室101094电梯厅676走廊走廊厕所楼梯间四办公室1办公室2办公室3办公室4

层办公室5办公室6办公室7办公室9办公室101094电梯厅676走廊走廊厕所楼梯间顶层宿舍11316宿舍2办公室32659楼梯间4宿舍53669宿舍61316宿舍71254宿舍8厕所9宿舍101235走廊111509走廊111509电梯厅0107722第3章采暖系统的选择与确定系统型式的选择可供选择的系统型式，按系统循环动力的不同可分为重力循环系统和机械循环系统。⑴靠水的密度差进行循环的系统称重力循环系统重力循环热水供暖系统常用几种型式表3-1序旦型式名称适用范围特点1单管上供下回式作用半径不超过50m的多层建筑•升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗电能•水力稳定性好•可缩小锅炉中心与散热器中心的距离2双管上供下回式作用半径不超过50m的三层以下建筑•升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗电能•易产生垂直失调•室温可调节3单户式单户单层建筑•般锅炉与散热器在同平面，故散热器安装至少提高到300到400mm高度•尽量缩小配管长度减少阻力⑵考机械力进行循环的系统称机械循环系统机械循环热水供暖系统常用几种型式表3-2型式名称适用范围双管上供下回式室温有调节要求的4层以下建筑双管下供下回式室温有调节要求且顶层不能敷设干管时的4层以下建筑1序号特点•最常用的双管系统做法•排气方便•室温可调节•易产生垂直失调•缓和了上供下回式系统的垂直失调现象•安装供、回水干管需设置地沟•室内无供水干管，顶层房间美观•排气不变15151011121314型式名称双管中供式双管下供上

回式垂直单管顺

利式垂直单管双

线式垂直单管下

供上回式垂直单管上

供中回式垂直单管三通阀跨越式单双管式混合式水平单管串

联式水平单管跨

越式分层式双水箱分层

式适用范围顶层干管无法敷设或边施工

边使用的建筑热媒为高温水、室温有调节

要求的4层以下建筑一般多层建筑顶层无法敷设供水干管的多

次建筑热媒为高温水多层建筑不宜设置地沟的多层建筑多层建筑和高层建筑8层以上建筑热媒为高温水的多层建筑单层建筑或不能敷设立管的

多层建筑单层建筑串联散热器组数过

多时高温水热源低温水热源特点•可解决一般供水干管当窗问题•解决垂直失调比上供下回有利•对楼层扩建有利•排气不利•对解决垂直失调有利•排气方便•能适应高温水热媒，可降低散热器表面温度•降低散热器传热系数，浪费散热器•常用的一般单管系统做法•水力稳定性好•排气方便•安装构造简单•当热媒为高温水时，可降低散热器表面温度•排气阀的安装必须正确•可降低散热器的表面温度•降低散热器传热量，浪费散热器•节约地沟造价•系统泄水不方便•影响室内底层房屋美观•排气不便•检修方便•可解决建筑层数过多垂直失调问题•避免垂直失调现象产生•可解决散热器立管管径过大的问题•克服单管系统不能调节的问题•解决高温水热媒直接系统的最佳方法之•常用的水平串联系统，经济、美观、安装简便，散热器接□处易漏水，排气不便•每个环路串联散热器数量不受限制•每组散热器可调节•排气不便•入□设换热装置造价高•管理较复杂•采用开式水箱，空气进入系统，易腐蚀管道注：⑴无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便压力平衡。⑵水平供水干管敷设坡度不应小于。坡度应与水流方向相反，以便排气考虑到本工程的实际规模和施工的方便性，本设计采用上供下回式机械循环，同程式。散热片安装形式为同侧的上进下出，设计供回水温度为95一70C。根据建筑结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组（如图3-1所示）回水干管的坡度不应小于，坡度应与水流方向相同。tJJ13rI、rT.[■'I、'.11.tJJ13rI、rT.[■'I、'.11.图3-1采暖系统图第4章散热器的选型考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁柱型散热器。结合室内负荷选择4柱813型散热器。散热器的主要参数如下：散热面积片水容量片重量8kg/片工作压力散热器安装在窗下，距窗底80mm，表面喷银粉。散热器的计算本设计采用4柱813型散热器4．1．1散热面积的计算采暖房间的散热器向房间供应热量以补偿房间的热损失，根据热平衡原理散热器的散热量应等于房间的采暖热负荷。1、散热器散热面积的公式为：F=QK(tp-tn)式中：Q散热器的散热量，w；tp散热器内热媒平均温度，°c；tn室内供暖设计温度，C;01散热器与采暖系统连接方式的修正系数;02散热器安装形式的修正系数；03——散热器组装片数的修正系数；04——散热器进水流量的修正系数；卩4卩4本设计采用的修正系数如下表。修正系数表010203根据片数修正系数代号修正系数值2、散热器内热媒平均温度tp的计算如下：tp=「2式中：t1散热器进水温度，C;t2散热器出水温度，C。当供暖系统为单管时：t1=t3-Ql(t3-⑷Q2式中：t3立管进水温度，C;t4立管出水温度，C;Q1――进入该层散热器前面各层散热器的散热量总和，W；Q2――该立管所有散热器的散热量，W。从散热器排出的水温t2按下式计算：\2=t1-—QW*Cp式中：Q该组散热器散热量，kW；W――通过该组散热器的水量，kg/s;Cp――水的比热容，kJ/(kg•Oo0034．1．2散热器片数计算F根据散热面积通过n=F可计算散热器片数，其中a为一片散热器散热面积,am2/片。其修正系数见表4-1。柱型散热器片数修正系数03表4-1散热器片数6片以下6到10片11到20片20片以上4．2各房间散热器计算表二层各房间散热器面积和片数计算表表4-2二层各房间散热器面积和片数计算房间12345689热负荷tp(80+75)*2=tn18At=KA=011021041ZKxAt=x=FNn96271825135140311F校核F7注：计算过程是，首先假定03是1算出所需散热器面积F',再由F'/得出片数，圆整后查表4-1得出相应的03,再通过F=F'x03算出散热器所需实际面积，再用圆整后的片数n乘以得数稍大于散热器所需实际面积F时，即可满足实际要求。二层其他地方的散热器面积和片数计算表表4-3二层电梯厅走廊厕所楼梯间热负荷tpp14AtK011021041ZFNn8116603111校核F三层各房间散热器面积和片数计算表表三层各房间散热器面积和片数计算表表4-四层其他地方的散热器面积和片数计算表表4-7四层电梯厅走廊厕所楼梯间热负荷tp14AtK-1化1比1Z677FNn7955L11F校核F4．3散热器的布置布置散热器应注意以下规定。1、散热器宜安装在外墙窗台下，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，改善外窗对人体冷辐射的影响，使室温均匀。当安装或布置管道有困难时，也可靠内墙安装。如设在窗台下时，医院、托幼、学校、老弱病残者住宅中，散热器的长度不应小于窗宽度的75%；商店橱窗下的散热器应按窗的全长布置，内部装修要求较高的民用建筑可暗装。2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。在其他有冻结危险的场合，应由单独的立、支管供热，且不得装设调节阀3、散热器在布置时，不能与室内卫生设备、工艺设备、电气设备冲突暖气闭合应比散热器的实际宽度多350到400mm,台下的高度应能满足散热器的安装要求，非置地式散热器顶部离窗台板下面，高度应大于等于50mm,底部距地面不小于60mm,通常为150mm,背部与墙面净距不小于25mm。4、在垂直单管或双管供暖系统中,同一房间的两组散热器可以串联连接；储藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器可同邻室串联连接。5、公共建筑楼梯间的散热器,宜分配在底层或安一定比例分配在下不各层,住宅楼梯间一般可不设置散热器。把散热器布置在楼梯间的底层,可以利用热压作用,使加热了的空气自行上到楼梯间上部。6、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。本建筑散热器布置如下图所示。:>23由懈厅散热器的布置第5章管道的水力计算绘制系统图根据散热器组装片数的最大值将其分为几组后，确定总的立管数，绘制系统图，表明各段干管的负荷数以及每组散热器的片数和负荷数并对各管段进行标注（如图5-1所示）。图5-1管段编号图5-1管段编号供暖系统水力计算的任务在满足热负荷所要求的热媒流量条件下，确定系统的管段管径，以及系统的压力损失。水力计算应具备的条件是，必须首先确定供暖系统的设备及管道布置，已知系统各管段的热负荷及管段的长度。1）按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径；2）按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必须的循环作用压力；3）按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。室内热水采暖管路系统是由许多串联或并联管段组成的管路系统。管路的水力计算从系统的最不利环路开始，也及从允许的比摩阻最小的一段环路开始计算。由n个串联管段组成的最不利环路，它的总压力损失为n个串联管段压力损失的总和。热水供暖系统的循环作用压力的大小，取决于：机械循环提供的作用压力，水在散热器内冷却所产生的作用压力和水在循环环路中管路散热产生的附加作用压力。在实际设计过程中，为平衡个并联环路的压力损失，往往需要提高近循环环路分支管段的比摩阻和流速。但流速过大会使管道产生噪声。目前，《暖通规范》中规定最大允许的水流速不应大于下列数值：民用建筑s生产厂房的辅助建筑物2m/s5．2．1确定最不利环路水力计算由于本设计是同程式系统，其通过个立管环路的管长基本相同，最不利环路为开始计算时的环路及最远立管的环路。设计步骤如下：1）首先在系统图上对各管段进行编号并注明管段长度和热负荷（如图5-1）中厂32。2）计算通过最远立管环路的总阻力，根据所选值APm和每个管段的流量，查阅《暖通设计手册》中初选个管段的d、APm、v的值，算出通过最远立管的环路总阻力，流量G的值可用以下公式计算得出：G=0.86Qt式中：G流量，kg/h;Q热负荷，W；△t――供回水温差，C。（当热媒为95_70C时，△t=25C）3）计算通过最近立管环路的总阻力，计算方法同1）、2）两步。4）求并联环路之间的计算压力损失不平衡率，不应大于正负5%，已确定通过环路各管段的管径。

根据水力计算的结果，求出系统的总压力损失及个立管的供、回水节点间的资用压力。根据立管资用压力和立管的计算压力损失，求中间各并联立管的压力损失不平衡率，不平衡率在正负10%内，从而确定出各立管的管径5．2．2水力计算表表5-1水力计算表表5-1管段

编号热负

荷Q(W)管长L(m)管径d(mm)流速v(m/s)压降

△Pm

(Pa/m)当量长度

Ld(m)L+Ld(m)压力

损失△P(Pa)1681932270闸阀；90°煨弯;

旁流三通；除污器233430567112566

6758

18082

23744

26188

管段

编号热负

荷Q(W)管长L(m)管径d(mm)流速v(m/s)压降

△Pm

(Pa/m)当量长度

Ld(m)L+Ld(m)压力

损失△P(Pa)1681932270闸阀；90°煨弯;

旁流三通；除污器233430567112566

6758

18082

23744

26188

30114

3821650202525323232472354056426401011121314151617311819625367160880480870769652310597011256610580810014694484863782082452405050505050505050505050旁流三通直流三通直流三通直流三通直流三通直流三通直流三通90°煨弯;直流三通90°煨弯;直流三通直流三通直流三通直流三通直流三通直流三通直流三通乙字弯；合流三通直流三通直流三通直流三通直流三通直流三通4068122174350650直流三通226533140直流三通；90°煨弯2356140640直流三通；90°煨弯245003040直流三通2540958632直流三通7263208632直流三通272549032直流三通2816043925直流三通29659620旁流三通立管LI6758一20立管L25662一20立管L35662一20立管L48106一20立管L53926一15立管L68102一20立管L79019一20立管L89191一20立管L96110一20立管L109072一20立管L118872一20立管L126596一20立管L139447一20立管L149447一20立管L156596一20321681931670两个闸阀；已字弯其他各管段水力计算表表5-2管段编号热负荷管径流速压降2'55627403'519520

4'12462255'22480326'31671327'37781328'46820409'556274010'504324011'436154012'331473213'239563214'178462515'880720L16880720L17903920L18611020L19919120L201001820L21726720L22519520水泵选型采暖热水按供回水温差25C计算，热水流量约为h,取安全系数，热水泵流量选择h。扬程按下式计算：Hp=hf+hd+hs式中：hf、hd水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa;hs设备阻力损失，Pa。由水力计算表得出Hp=17856Pa，取安全系数后，水水泵扬程选19642Pa及水柱。参考资料1】GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范.北京：中国计划出版社，2