供热工程课程设计说明书.docx

目录

目 录

第一章 概述 1
1.1 设计概况 1
1.2 设计依据 1
第二章 设计方案确定及计算 2
2.1 室内外气象参数 2
2.2 采暖系统设计 2
2.3 热负荷计算 2
2.3.1 校核围护结构传热系数是否满足最小传热系数的要求 2
2.3.2 负荷计算过程 3
2.3.3负荷计算示例 5
第三章 散热器的选择 8
3.1 散热器的布置 8
3.2 散热器的安装尺寸应保证 8
3.3 散热器的计算 8
第四章 水力计算 11
4.1立管编号 11
4.2确定最不利环路 11
4.3计算最不利环路阻力 11
4.4不平衡率的计算 11
4.4.1户内不平衡率计算 11
4.4.2楼层不平衡率计算 12
4.5水压图的绘制 13
第五章 供热管道及附件 14
5.1保温管道的确定 14
5.2 保温材料的选择 14
5.3 管道保温施工 14
5.4 水泵的选择 15
5.4.1循环水泵选择 15
5.4.2补水泵选择 16
5.4.3换热器选择 16
第六章 设计总结 17
参考文献 18
附件1房间耗热量表 19
附件2散热器片数表 20
附件3立管负荷管长图 21
附件4最不利环路阻力计算表 22
附件5户内负荷管长图 23
附件6户内环路阻力计算书 24

II
宁波工程学院 供热工程与热源课程设计

第一章 概述
1.1 设计概况
北京市某住宅建筑工程采暖设计，地上九层，地下一层，占地面积
552 m2建筑面积5385.55m2，供暖面积3865.5m2。该建筑南北朝向.
1.2 设计依据
《供热设计手册》
《供热工程》（ISBN 978-7-112-02017-1）。
GB50189-2015 《 公共建筑节能设计规范》
GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
GB50243-2002《通风与空调施工质量验收规范》
GB50736-2012 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》
JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》
JGJ142-2004《地面辐射供暖技术规程》
《实用供热空调设计手册第二版》

第二章 设计方案确定及计算
2.1 室内外气象参数
根据《GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》得到采暖室外计算温度：-7.6℃，冬季室外平均风速：2.6㎡/s。
根据《JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》，
采暖室内温度确定为20℃。
2.2 采暖系统设计
建筑内外管网采用间接连接方式，换热器布置在地下一层，建筑采暖热水采用机械循环上供下回双管闭式系统，供暖水平立管和户内水平支管采用双管同程式。补水定压方式为补给水泵定压补水。
户内采暖形式决定采用散热器采暖，散热器选用铸铁M132型。
2.3 热负荷计算
建筑物供暖热负荷计算，采用围护结构传热量计算。
特别说明：室内外温差为27.6℃，温差修正系数为1；户间内墙传热温差为5℃，温差修正系数为0.7；地下室与一层楼板传热温差为27.6℃，温差修正为0.75.
2.3.1 校核围护结构传热系数是否满足最小传热系数的要求

围护结构
东、西、南、北外墙
东、西、北外窗
南外窗
底层地面
楼板面、地面
户间墙
门
东、西、南、北内墙
屋顶
K(w/m2·k
0.37
2.47
2.3
0.44
0.91
1.03
2.1
0.37
0.45
注：根据《JGJ26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》西外窗传热系数不满足规范要求，故计算中采用规范值进行计算。
2.3.2 负荷计算过程
外围护结构的基本耗热量计算公式如下：
公式（2-1）
——围护结构的基本耗热量，W；
——围护结构的传热系数；
——围护结构的面积；
——冬季室内计算温度；
——供暖室外计算温度；
——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:
W 公式（2-2）
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），
门窗的冷风渗透耗热量，采用缝隙法计算
缝隙长度l=3×（窗高-上亮）+2×窗宽=3×(1.5-0.5)+2×窗宽；
门窗渗入空气量 ： 公式（2-3）
L——每米门窗渗入室内的空气量；
l——门窗缝隙的计算长度；
n——渗透空气量的朝向修正系数，
注：根据设计手册差得本建筑采用双层钢窗时，每米、窗缝隙的渗风量L为1.8m3/
(m·h)。
确定门窗缝隙渗入空气量V后，冷风渗透耗热量按下式计算
W 公式（2-4）
式中V—经门窗缝隙渗入室人的总空气量；
——供暖室外计算温度下的空气密度；
——冷空气的定压比热；
0.278——单位换算系数，
注：根据设计手册查得:室外计算温度为-7.6℃，设计室内温度为20℃时每1m2渗透耗热量为10.43（W/m3）。

门的冷风侵入耗热量计算按下式
W 公式（2-5）
——外门的基本耗热量；
N——考虑冷风侵入的外门附加率，按表1—9计算

注：由于本建筑户内外门、阳台内的外门长时间不开启故不考虑门的冷风入侵热量。
以下是朝向，风力，高度的修正：
⊙《暖通规范》规定：宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率
本项目外墙传热系数为0.37W/m2·k，室内设计参数为20℃。
北、东北、西北 0~10%； 东南、西南 -10%~-15%；
东、西 -5% ； 南 -15%~-30%。
本设计计算中北、东北、西北修正率取10%；东南、西南取15%；东、西取-5%；南取-30%。
⊙《暖通规范》规定：民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。应注意：高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。
本项目层高小于4米，故无需进行高度修正。
⊙《暖通规范》规定：在一般情况下，不必考虑风力附加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围护结构附加5%~10%。
由于本建筑高度为26米，本设计不考虑风力附加。
详细计算结果见附件1房间耗热量表。
2.3.3负荷计算示例
示例以首层A户型西北卧室为例。
根据建筑图纸得到围护结构的面积如下表2-1所示：
表 2-1 A户型西北卧室围护结构面积
围护结构
实际尺寸（m·m）
面积（m2）
屋顶和地板

14.22
西外墙
3.6*2.9
10.44
北外墙
3.95*2.9-1.8*1.45
8.845
北外窗C1
1.8*1.45
2.61

根据规范修改的传热系数和温差修正系数如下表2-2所示：
表 2-2 A户型西北卧室围护结构传热系数和温差修正系数
围护结构
传热系数（W/M2·K）
温差修正系数
屋顶和地板
0.44
0.75/1.0
西外墙
0.37
1
北外墙
2.47
1
北外窗C1
2.47
1
根据设计确定首层屋顶温差为5℃，地板和外围护温差为27.6℃。
根据外围护结构的基本耗热量计算公式：
公式（2-1）
计算得到基本耗热量如下表2-3所示：

表 2-4 A户型西北卧室围护结构基本耗热量
围护结构
基本耗热量（W）
屋顶和地板
160.79
西外墙
106.61
北外墙
602.98
北外窗C1
177.92
根据规范查的修正系数如下表2-5所示：
表 2-5 A户型西北卧室朝向高度修正系数
围护结构
朝向
总
屋顶和地板
0
1
西外墙
-5%
0.95
北外墙
10%
1.1
北外窗C1
10%
1.1
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:
W 公式（2-2）
计算得到修正后的耗热量如下表2-6所示
表 2-6 A户型西北卧室修正后的耗热量
围护结构
基本耗热量（W）
屋顶和地板
160.79
西外墙
101.28
北外墙
663.27
北外窗C1
195.72
根据计算过程得每米、窗缝隙的渗风量L为1.8m3/(m·h)每1m2渗透耗热量为10.43（W/m3）。计算得到北外窗C1的冷风渗透耗热量如下表2-7所示：
表 2-7 A户型西北卧室北外窗C1冷风渗透耗热量
围护结构
朝向修正
基本耗热量（W）
修正耗热量（W）
北外窗C1
65%
94.18
61.21
房间总耗热量计算结果如下表2-8所示：
表2-8 A户型西北卧室房间总耗热量
围护结构
基本耗热量（W）
冷风渗透耗热量（W）
屋顶和地板
160.79
0
西外墙
101.28
0
北外墙
663.27
0
北外窗C1
195.72
64.21
总房间耗热量（W）
1182.30
第三章 散热器的选择
考虑到散热器耐用性和经济性，本建筑选用M132型，高度为582mm它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；散出同样热量时金属耗量少，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。具体性能及参数如下表：
表3-1散热器参数表
型号
散热
面积
水容量
单片
重量
工作
压力
传热系数k
长宽
二柱M132型
0.24m
1.36L
5.6kg
0.5mpa
8.13 w/m·℃
80/132
mm

3.1 散热器的布置
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；散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽内。
3.2 散热器的安装尺寸应保证
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。
3.3 散热器的计算
对二柱M132型，不能超过20片。
散热器面积F按下式计算:
m2 公式（3-1）
Q—散热器的散热量，W
tpj—散热器内热媒平均漫度，℃
tn--供暖室内计算温度，℃
K—散热器的传热系数, W/m2.℃
β1—散热器的组装片数修正，
β2—散热器的连接形式修正，
-β3—散热器的安装形式修正，
散热器中β1、β2、β3的选取以书后附表为据，
，
tsg—散热器进水温度，
tsh—散热器回水温度，
以首层A户型西北卧室为例说明暖气片的计算过程：
房间热负荷Q=W，供水温度为tg=80℃，th=60℃，
tpj=(80+60)/2=70℃ , =20℃,Δt= =70-20=50℃
查教材附录2-1，K =2.426Δt0.286=7.42 w/m·℃
修正系数：
散热器组装片数修正系数，先假定β1=1.0；
散热器连接形式修正系数，异侧上进下出，查教材附录2-4，
β2=1.009；
散热器安装形式修正系数，明装，查教材附录2-5，β3=1.0。
根据（3-1）
F′=Q/（K·Δt）β1β2β3=1182.60/（7.13×50）×1×1.009×1=3.28
二柱M132型散热器每片散热面积为0.24 m2，计算片数n′为：
n′= F′/f=1.97/0.240=13.39片
查[2]附录2-3，当散热器片数为11～20片时，β1=1.05，

图3-1 散热器组装片数修正系数β1
因此，实际所需散热器面积为：
F= F′×β1=3.28×1.05=3.37 m2
实际采用片数n为： n=F/f=14.06片，
暖通规范规定柱形散热器面积可比实际小0.1m2（片数只能取整数），
故最小散热器面积为3.27 m2，
最少采用片数n为： n=F/f=13.6片，综上采用二柱M132型散热器14片。
其他房间的散热器计算结果见附件2散热器片数表。

第四章 水力计算
4.1立管编号
首先进行立管编号并注明各管段的热负荷和管长。见附件3立管负荷管长图。
4.2确定最不利环路
本系统为同程双管系统，取A户型的环路作为最不利环路。
4.3计算最不利环路阻力
根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下：
G=3600Q/4200（tg’-th’）=0.857*Q/（tg’-th’） kg/h 公式（4-1）
Q——管段的热负荷，W
tg’——系统的设计供水温度，℃
th’——系统的设计回水温度，℃
根据平均比摩阻和各管段的流量查《供热设计手册》，选定合适的管径、和流速比摩阻，根据比摩阻和管长确定沿程阻力。
△Py=R×L 公式（4-2）
根据局部阻力系数法确定局部阻力损失△Pj=∑ξ×ρV22
公式（4-3）求各管段的压力损失ΔP=Δpy+Δpj。详见附件4最不利环路阻力计算表。
4.4不平衡率的计算
4.4.1户内不平衡率计算
以A户型供水最近和最远的散热器为例
散热器环路阻力为户内供暖供回水干管和散热器支管的阻力和。
最近端散热器环路阻力为3145Pa
最远端散热器阻力为3853Pa
根据公式
不平衡率%=资用压头-管段阻力资用压头 公式（4-3）
不平衡率%=3853-31453853=18.3%
4.4.2楼层不平衡率计算
以AB户型公用立管为例计算不平衡率
根据附件5户内负荷管长图、附件6户内环路阻力计算书
各户型户内阻力如下表4-1所示：
表 4-1 AB户型户内阻力汇总表
阻力（Pa）
A户型
B户型
顶层
6618
2208
标准层
5335
1795
一层
6506
1725
根据附件5最不利环路阻力计算表得到最不利环路阻力。
不平衡率%=资用压头-管段阻力资用压头
标准层不平衡率%=56201-5510056201=1.9%
顶层不平衡率%=56201-5679656201=-1.0%
虽然AB户型公用立管上楼层不平衡率很小，但是另一BC公用立管同AB户型公用立管需通过调节调节系统上的阀门或管径进行调节，把不平衡率控制在15％的范围以内。入口处的剩余循环压力，用调节阀节流消耗掉。

4.5水压图的绘制
静水压根据不超压，不倒空，不汽化原则选择30米水柱。
根据管路水力计算得到管路的设计阻力，换热器阻力根据《供热工程》暂定为30Kpa。

图4- 1水压图

第五章 供热管道及附件
5.1保温管道的确定
a、敷设在地下管沟、屋顶管沟，设备层内、闷顶及竖井内的采暖管道；
b、设在室内的供回水干管、主立管及暗装的采暖支管；
c、管道敷设在容易被冻结的地方；
d、管道通过的房间或地点，需要采暖管道采取保温措施时。
5.2 保温材料的选择
本设计选择岩棉板保温，根据《民用建筑节能设计标准》推荐水岩棉、矿棉及玻璃棉管壳。玻璃棉管壳具有较好的保温性能，产量大,价格比较便宜，室目前管道保温常用的材料。岩棉、矿棉及玻璃棉管壳，保温性能好，无毒、耐久且施工方便。

表5- 1岩棉板保温极限厚度
公径
32
40
50
70
80
100
125
150
200
250
极厚
45
55
65
80
95
110
115
120
125
130
5.3 管道保温施工
a、管道保温应在做完防腐并经水压试验合格之后进行。如需先做保温或以预作保温时，应将管道接口环形焊缝留出，待水压试验合格后再补做防腐与保温。
b、一般情况下，管道上的法兰、阀门、套筒式伸缩器等附件不做保温。其两侧留70-80mm间隙，并在保温层端部抹成60度到70度的斜坡。
c、保温管壳的接缝应错开绑扎，缝隙或残缺处用水泥石棉灰填实，然后做保护层。保护层可采用水泥石棉灰或白灰麻刀，其厚度不能小于10mm，表面应光滑平整。
d、用保温壳作保温层的直管段，每5-7m应留一条膨胀缝，缝宽5mm。也可将膨胀缝作在管道支架出，然后用石棉绳或玻璃棉填塞。
5.4 水泵的选择
5.4.1循环水泵选择
根据附件6和附件4计算得到的最不利环路阻力为7.3米水柱，附加10%的余量，流量根据附件4得到为5.6m3/h。综上选择ISR 50-32-160(J)O型水泵。水泵参数如下表所示：
表5 2水泵参数
流量（m3/h）
扬程（米水柱）
水泵效率
轴功率（kw）
5.7
8
48%
0.29
EHR=NQ×η=0.29124.4×0.89=2.6×10-3≤
0.0054×(20.4+0.0115×70)20=5.7×10-3 公式（5-1）
满足规范要求，循环水泵一用一备。
5.4.2补水泵选择
闭式热力网补水泵的流量不应小于系统循环流量的2%。
补水泵扬程的选择计算与补水点和定压点的相对位置有关。补水点的定压点在同一位置时，如循环水泵吸入口补水定压时，补水泵压力不应小于补水点管道压力加上30~50kPa；当在循环水泵吸入口补水，在旁通管定压或供水管出口定压时，补水泵扬程应能满足维持静压所需要的压力，再加30~50kPa。
闭式热力网补水泵不应少于两台，一般选择两台。应设一台备用泵。
公式（5-2）

扬程定为35米水柱
5.4.3换热器选择
换热器选择为板式换热器，应满足热媒的工作压力、温度等参数的要求，以保证热网系统安全可靠地运行。
当采用板式换热器时，单台的板数不宜太多或太少；从造价和维修角度看，控制在50~100片为宜；考虑到橡胶垫片的耐温性，板式换热器的介质温度不宜高于180℃。
换热器负荷为124430W,流量为0.258m3/h
总的耗热量Q=124430W，当水-水换热器时，B=0.7-0.8.故取0.7.
△tpj==18.2℃
板式散热器，水-水传热系数在5000到6000之间，取3500W/m2·K
F===1.7m2
查《实用供热空调设计手册第二版》，选取BR0.02型板式换热器，换热面积为1.9m2，
外形尺寸为463（长）×380（高），接管口径为DN20（螺纹）。

第六章 设计总结
两周的课程设计终于结束了，在这期间我进行了大量的设计计算和画图，时间有点仓促，任务比较重，学到了很多以前书本上所未能学到的东西，使我对供热工程这门课从以前抽象的、纯理论认识上升为较系统的、比较形象的了解，掌握了一些设计方法，同时也认识到设计对我们本专业的重要性，本次课程设计是供暖工程对相应的室内个体供暖和室外集中供暖的采暖设计，包含了室内热负荷计算、水力计算、管材选用和室内外集中供热管道的布置原则、热负荷计算、水力计算的一些基础知识，通过基础设计的过程熟悉和掌握相应的理论，并且对于以后的实际有很大的帮助。
虽然设计中有一些挫折，比如前面一步没考虑全面到后来就得重新再来，但是当设计结束后感觉对这门课还是挺充实的。尤其是魏老师严谨的学分和孜孜不倦的精神自始至终感染和激励着我，最后感谢魏老师对我的精心指导，使我真正学到了很多知识，为使我把本专业学得更好更扎实，希望以后能有更多这样的设计机会。

参考文献
《实用供热空调设计手册》1985年中国建筑工业出版社；
《供热和制冷设计规范》1985年中国建筑工业出版社；
《采暖通风设计手册》1970年中国建筑工业出版社；
《采暖通风与空气调节设计规范》1985年北京有色金属设计研究院；
《供热工程》1992年中国建筑工业出版社。
《供热设计手册》
《供热工程》（ISBN 978-7-112-02017-1）。
GB50189-2015 《公共建筑节能设计规范》
GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
GB50243-2002《通风与空调施工质量验收规范》
GB50736-2012《 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》
JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》
JGJ142-2004《地面辐射供暖技术规程》
《实用供热空调设计手册第二版》

房间
编号
房间名称
房间总耗热量W
一层
二至八层
九层
1
2
3
4
5
附件1房间耗热量表
1
A西北卧室
1215.27
1117.03
1258.44
2
A北厨房
457.06
394.27
484.66
3
A北书房
522.85
453.22
553.46
4
A西卫生间*2
413.18
308.04
459.38
5
A西南卧室
1198.28
1077.11
1251.53
6
A起居室
585.60
430.03
653.97
7
A南卧室
500.46
392.15
706.07
8
A餐厅
350.40
192.14
419.95
9
B厨房
286.67
240.73
306.86
10
B餐厅
825.59
684.23
901.03
11
B书房
570.51
500.39
601.32
12
B卫生间
347.01
242.01
393.16
13
B东南卧室
434.54
433.33
554.17
14
B起居室
323.42
201.56
376.97
15
B西南卧室
448.66
373.57
493.26
16
C厨房
478.60
501.93
503.38
17
C北卫生间
209.52
185.21
220.21
18
C书房
539.93
473.61
569.08
19
C餐厅+起居室
1162.58
1012.81
1260.98
20
C西卫生间
65.34
35.09
78.64
21
C西南卧室
445.08
447.21
486.52
22
C东南卧室
877.57
753.02
932.31

附件2散热器片数表
房间
编号
房间名称
实际散热器片数n
一层
二至八层
九层
1
2
3
4
5
1
A西北卧室
14
13
15
2
A北厨房
5
4
5
3
A北书房
5
5
6
4
A西卫生间*2
5
4
5
5
A西南卧室
14
12
15
6
A起居室
7
5
7
7
A南卧室
6
4
7
8
A餐厅
4
2
5
9
B厨房
3
3
4
10
B餐厅
9
7
10
11
B书房
7
6
7
12
B卫生间
4
2
4
13
B东南卧室
5
3
6
14
B起居室
4
2
4
15
B西南卧室
5
4
5
16
C厨房
5
4
6
17
C北卫生间
3
2
3
18
C书房
6
5
7
19
C餐厅+起居室
14
10
15
20
C西卫生间
1
1
1
21
C西南卧室
5
4
5
22
C东南卧室
10
8
11

附件3立管负荷管长图

第21页 共32页

附件4最不利环路阻力计算表

第22页 共32页
附件5户内负荷管长图

第30页 共32页

图4-1 顶层AB户型户内负荷管长图

图4-2 顶层BC户型户内负荷管长图

附件6户内环路阻力计算书
编号
名称
JS-1
一层A户型户内环路阻力计算表
JS-2
二至八层A户型户内环路阻力计算表
JS-3
九层A户型户内环路阻力计算表
JS-4
一层B户型户内环路阻力计算表
JS-5
二至八层B户型户内环路阻力计算表
JS-6
九层B户型户内环路阻力计算表

JS-1一层A户型户内环路阻力计算表

JS-2二至八层A户型户内环路阻力计算表

JS-3九层A户型户内环路阻力计算表

JS-4一层B户型户内环路阻力计算表

JS-5二至八层B户型户内环路阻力计算表

JS-6九层B户型户内环路阻力计算表