采暖专业课程设计计算说明指导书.doc

采暖课程设计说明书院系：建筑工程学院专业：建筑环境与设备工程班级：12-01姓名：杨明明学号：54140147课 程 设 计 任 务 书专业 建筑环境与能源应用工程 学号 12-01-47 姓名 杨明明 一、 课程设计重要任务本课程设计是为某一民用住宅设计一套采暖系统，建筑物平面图见附录1。二、原始资料及技术参数1. 建筑物所在地点：郑州市2. 冬季供暖室外计算温度： t w = -5冬季室外平均风速:w =3.4m/s冬季主导风向： 西、西北3. 土建条件：详见建筑图1）外墙类型（自外至内）：内墙面刮腻子（20mm）+kp1空心砖（200mm）+15mm喷涂硬泡聚氨酯+20mm聚苯颗粒保温+20mm聚合物砂浆加强面层+20mm外涂材料装饰。K=0.733W/（m2.K）；2）内墙类型：20 mm水泥砂浆+175 mm砖墙+ 20mm水泥砂浆，K=2.344W/（m2.K）；3）屋面类型：70mm双面彩钢板聚笨保温夹心板，K60=0.91W/（m2K）；4）楼板材料：7mm五夹板+370mm热流向下（水平、倾斜）60mm以上+80mm钢筋混凝土+25mm水泥砂浆+25mm大理石，K=0.508 W/（m2.K）；5）外窗类型：PVC框+Low-E中空玻璃6+12A+6遮阳型，传热系数2.444 W/（m2.K）自身遮阳系数0.55，内遮阳系数0.60；6）外门系列：节能外门，传热系数3.02 W/（m2.K）；7）内门系列：木框夹板门，传热系数2.504 W/（m2.K）；8）玻璃幕墙：6钢+9A+6钢，12mm平板玻璃+12mm热流水平+12mm平板玻璃K=2.510W/（m2.K）。9）此外卫生间门窗玻璃均采用磨砂玻璃。三、重要设计内容和规定1、供暖热负荷计算；2、散热器选取计算； 3、管道系统水力平衡计算；4、供暖附件或装置选取计算；四、对课程设计成果规定1、施工图设计，重要涉及：设计总阐明及设备材料表、供暖系统平面图、供暖系统图、大样图等；2、设计计算阐明书一份五、重要参照文献1.采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2.公共建筑节能设计原则GB501893.室内空气质量原则GB/T18883-4.暖通空调 陆亚俊 马最良等主编，中华人民共和国建工出版社5.暖通空调制图原则（GB/T50114-）6.通风与空调工程施工质量验收规范（GB50243-）六、课程设计时间：6月15日 至7月05日指 导 教 师： 李 春 艳 袁 培 教 研 室 主 任： 胡 张 保 目 录1.设计题目52设计原始资料 53热负荷计算 34采暖系统布置 175散热器选取计算 176.管道布置 23 7.采暖系统水力计算268参照文献 30一设计题目1.设计题目：郑州市一居住户型采暖设计。二 设计原始资料2.1设计题目本工程为个人户型，其中重要房间为卧室。楼层标高3米，本工程以95/70低温热水作为采暖热媒，为本楼层设计供暖系统。2.2 设计根据2.2.1任务书 ，附录等2.2.2规范及原则1 贺平，孙刚. 供热工程（第四版）. 北京：中华人民共和国建筑工业出版社，.2 陆耀庆. 实用供热空调设计手册（第二版）. 北京：中华人民共和国建筑工业出版社，.3 中华人民共和国建设部. GB50019-. 中华人民共和国国标采暖通风与空气调节设计规范. 北京：中华人民共和国筹划出版社，. 4 李岱森. 简要供热设计手册. 北京：中华人民共和国建筑工业出版社，1998.5 中华人民共和国建设部. GB/T 50114-. 中华人民共和国国标暖通空调制图原则. 北京：中华人民共和国筹划出版社，. 6 JGJ00026- 寒冷和寒冷地区居住建筑节能设计原则7 JGJ00173- 供热计量技术规程2.3.设计气象资料2.3.1依照建筑物所在都市：郑州查实用供热空调设计手册，如下简称供热手册及供热工程。查出本地气象资料如下郑州市气象资料如下：省份郑州市设计用室外气象参数单位郑州常年大气压Kp采暖室外计算温度-8冬季室外平均风速m/s2.3冬季最多风向 采暖期室外平均温度0.9设计计算用采暖期日数日97冷风渗入朝向修正 东/0.50冷风渗入朝向修正 西/0.85冷风渗入朝向修正 南/0.50冷风渗入朝向修正 北/1.002.3.2室内设计温度见表如下：室内设计参数 房间功能厨房卧室室餐厅客厅卫生间室内设计温度()15181818222.3.3土建资料本工程，层高3米：建筑物平、立、剖面图维护构造传热系数按下表选用，再乘以90%修正值。4）其她资料热源：换热站热媒：热水热媒参数：95/70 建筑物周边环境：都市内、无遮挡三热负荷计算3.1 围护构造耗热量3.1.1 围护构造耗热量包括内容围护构造耗热量包括内容：围护构造温差传热量；缝隙渗入冷空气耗热量；外门启动冷风侵入量；上述代数和，分为基本耗热量和附加耗热量。计算公式如下： （2-1）式中：围护构造基本耗热量，W； 围护构造附加(修正)耗热量，W； 冷风渗入耗热量，W；冷风侵入耗热量，W；供暖总耗热量，W。3.2 围护构造基本耗热量围护构造基本耗热量按（2-2）式计算 （2-2）式中：j某些围护构造基本耗热量，W；j某些围护构造基本传热面积，；j某些围护构造基本传热系数，；冬季室内计算温度，；冬季室内计算温度，；围护构造温差修正系数，无量纲,见表2-4；表2.1 围护构造温差正系数 序号围 护 结 构 特 征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通楼板等1.002闷顶和与室外空气相通非采暖地下室上面楼板等0.903与有外门窗不采暖楼梯间相邻隔墙（1 6层建筑）0.604与有外门窗不采暖楼梯间相邻隔墙（7 30层建筑）0.505非采暖地下室上面楼板，外墙上有窗时0.756非采暖地下室上面楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.607非采暖地下室上面楼板，外墙上无窗且位于室外地坪如下时0.408与有外门窗非采暖房间相邻隔墙、防震缝墙0.709与无外门窗非采暖房间相邻隔墙0.4010伸缩缝墙、沉降缝墙0.30拟定：a、外墙高度，本层地面到上层地面（中间层）（底层，由地面下表面到上层地面；顶层，平屋顶到屋顶外表面）。斜屋面：到门顶保温层表面。长：外表面到外表面，外表面到中心线，中心线到中心线。b、门、窗按净空尺寸。c、地面、屋顶面积，地面和门顶按内廓尺寸，平屋顶，按外廓。 d、地下室，位于室外地面如下外墙，按地面2.1.3围护构造附加耗热量朝向修正耗热量产生因素：太阳辐射对建筑物得失热量影响,规范规定对不同朝向垂直围护构造进行修正.修正办法：朝向修正耗热量修正率可依照不同地区进行选用，石家庄市朝向修正率为： 东： -5； 西： -5； 南： -20； 北： 0； 屋顶：-20% 将垂直外围护构造（门、窗、外墙及屋顶垂直某些）基本耗热量乘以朝向修正率，得到该维护构造朝向修正耗热量：；之后把加减到基本耗热量上。 2. 1. 4 门窗缝隙渗入冷空气耗热量1、产生因素：因风压与热质作用室外空气经门窗缝隙进入室内。2、办法：规范规定，对六层如下按缝隙法。 （2-4）式中： 渗入冷空气耗热量W；0.278换算系数，1KJ/h=0.278W；门窗缝隙渗入室内冷空气量m3/(hm)，据冬季室外平均风速；查为1.83 m3/(hm)l 门窗可启动某些缝隙长度m；室外空气密度kg/m3；石家庄为1.34 g/m3空气压质量比热 1KJ/(kg)；n冷风渗适量朝向修正系数；东：n=0.5西：n=0.85南：n=0.5北：n=1.02. 1. 5 外门冷风侵入耗热量外门附加产生因素：冬季，在风压和热压作用下，大量从室外或相邻房间通过外门、孔洞侵入室内冷空气被加热成室温所消耗热量称为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量可采用外门附加办法计算。外门附加率拟定办法为：对短时间启动，无热风幕外门附加率值如下表： 外门附加率值外门布置状况附加率一道门65n%两道门（又门斗）80n%三道门60n%供暖建筑和生产厂房重要出口500%计算公式为： 式中：外门基本耗热量。 N 考虑冷风侵入外门附加率，按上表计算。3.2 负荷计算表如下 3.3 计算热指标：1,间负荷面积热指标计算公式： （2-5）式中：面积热指标；建筑物面积；2,物总供暖热负荷及采暖热指标依照本建筑物特点知：建筑面积F=1075.12m2因此供暖面积热指标，按式（2-5）：X=36399/1075.12=33.86W/m2其他房间热负荷计算成果见附录表中。 民用建筑面积热指标 建筑类型（W / m2）建筑类型（W / m2）住 宅别墅（12层建筑）办 公医 院实验楼旅 馆影剧院50 70100 12558 8165 9568 9860 8590 120图书馆幼儿园、托儿所学 校商 店礼 堂食 堂体育馆65 9075 12060 8065 100100 16085 14080 150按照规范规定住宅热负荷指标为5070W/m2 .四，采暖系统选取与拟定4.1系统形式选取与拟定1.系统采用机械循环下供下回,异程系统形式；户内采用双管同侧上进下出形式。2.在建筑物入口处设建筑热力入口装置； 在每户入口设户内采暖系统入户装置； 每户第一种散热器安装温控阀； 每个散热器有空气排除装置。3.户内管道埋设与地板内，散热器采用暗装形式。注：1.水平供水干管敷设坡度不应不大于0.003。坡度应与水流方向相反，以利排气。2.依照建筑构造形式，布置干管和立管，为每个房间分派散热器组。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，选取铸铁M132散热器。结合室内负荷，散热片重要参数如下，散热面积0.24m2，水容量1.32L/片，重量7Kg/片，工作压力0.5MPa。多数散热器安装在窗台下墙龛内，距窗台底80mm，表面喷银粉。五散热器计算5.1 散热器计算本设计采用M-132型散热器。(1)、散热器散热面积计算散热面积计算可按供热手册计算公式进行计算。散热器内热媒平均温度t拟定。本设计在计算时，不考虑管道散热引起温降。对于双管热水供暖系统，为系记录算供、回水温度之和一半，并且对所有散热器都相似。(2)、散热器片数计算散热器片数计算可按下列环节进行：1) 运用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积(由于每组片未定，故先按1计算)；2) 得出所需散热器总片数或总长度H；3) 拟定房间内散热器组数m；4) 将总片数n提成m组，得出每组片数n，若均分则n=nm(片组)；5) 对每组片数n进行片数修正，乘以b，即得到修正后每组散热器片数，可依照下述原则进行取舍；6) 对柱型及长翼型散热器，散热面积减少不得超过0.1 ；7) 对圆翼型散热器散热面积减少不得超过计算面积10。5.1.1 散热器数量计算 拟定了供暖设计热负荷、供暖系统形式和散热器类型后，就可进行散热器计算，拟定供暖房间所需散热器面积和片数。5.1.2 散热器散热供暖房间散热器向房间供应热量以补偿房间热损失，依照热平衡原理，散热器散热量应等于房间供暖设计热负荷。散热器散热面积计算公式为： 式中：散热器散热面积（m）；散热器散热量（W）；散热器传热系数W/(m)；散热器内热媒平均温度（）；供暖室内计算温度（）；散热器组装片数修正系数；散热器连接形式修正系数；散热器安装形式修正系数；片数修正系统范畴乘以相应值，其范畴如下： 片数修正系数每组片数200.9511.051.1此外，还规定了每组散热器片数最大值，对此系统M-132型散热器每组片数不超过20片。1、 散热器传热系数K 2、 散热器传热系数表达当散热器内热媒平均温度tpj与室内空气温度tn差为1时，每平方米散热面积单位时间放出热量，单位为W/（m）。选用散热器时但愿散热器传热系数越大越好。 通过实验办法可得到散热器传热系数公式为 式中： 在实验条件下，散热器传热系数，； 由实验拟定系数，取决于散热器类型和安装方式；从上式可以看出散热器内热媒平均温度与室内空气温差越大，散热器传热系数K值就越大，传热量就越多。2、散热器内热媒平均温度散热器内热媒平均温度应依照热媒种类（热水或蒸汽）和系统形式拟定。 1）热水供暖系统 式中： 散热器内热媒平均温度（）； 散热器进水温度（）； 散热器出水温度（）； 对于单管热水供暖系统，各组散热器是串联关系，因此各组散热器进出口水温不同，应用如下公式计算：式中： 散热器内热媒平均温度（）；散热器进水温度（）；散热器出水温度（）；散热器热负荷（W）；散热器进流系数；水比热；立管流量，Kg/s；5.2散热器布置布置散热器应注意如下规定l、散热器宜安装在外墙窗台下，这样能迅速加热室外渗入冷空气，阻挡沿外墙下降冷气流，改进外窗对人体冷辐射影响，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，散热器长度不应不大于窗宽度75；商店橱窗下散热器应按窗全长布置，内部装修规定较高民用建筑可暗装。2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设立散热器。在陋习建或其他有冻结危险场合，应由单独立，支管供热，且不得装设调解阀。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。暖气壁龛应比散热器实际宽度多350400毫米。台下高度应能满足散热器安装规定，非置地式散热器顶部离窗台板下面高度应50毫米，底部距地面不不大于60mm，普通为150mm毫米，背部与墙面净距不不大于25mm。4、在垂直单管或双管供暖系统中，同一房间两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊散热器，可同临室串联连接。 5、公共建筑楼梯间散热器，宜分派在底层或按一定比例分派在下部各层，住宅楼梯间普通可不设立散热器。把散热器布置在楼梯间底层，可以运用热压作用，使加热了空气自行上到楼梯间上部补偿其耗热量。6、在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升特点，应尽量布置在底层。住宅建筑分户计量散热器选用与布置还应注意：（1）安装热量表和恒温阀热水采暖系统宜选用铜铝或钢铝复合型、铝制或钢制内防腐型、钢管型等非铸铁类散热器，必要采用铸铁散热器时，应选用内腔无黏砂型铸铁散热器；（2）采用热分派表计量时，所选用散热器应具备安装热表条件；（3）采用分户热源或供暖热媒水水质有保证时，可选用铝制或钢制管形、板式等各种散热器；（4）散热器布置应保证室内温度分布均匀，并应也许缩短户内管道产度；（5）散热器罩会影响散热器散热量和恒温阀及配表工作，安装在装饰罩内恒温阀必要采用外置传感器，传感器应设在能对的反映房间温度位置。 六，管道布置6.1 干管布置供回水干管设立在管道井中，每个顾客都从干管上接出一种支管，而形成各自独立环路以便于分户计量。6.2 支管布置 本设计入户支管均设立在户内垫层内，垫层厚度不应不大于50mm,本系统散热器支管布置形式有供、回水支管同侧连接和供、回水支管异侧连接两种形式，且支管均保证为0.01坡度，以便于排出散热器内积存空气，便于散热。6.3 管道支架安装管道支架安装，应符合下列规定：位置应精确，埋设应平整牢固；与管道接触应紧密，固定应牢固，对活动支架应采用U形卡环。支架数量和位置可依照设计规定拟定，若设计上无详细规定期，可按下表规定执行：表3-5 支架间距选取公称直径mm1520253240507080100125150200250300支架最大间距保温管1.5222.533444.556788.5不保温管2.533.544.55666.5789.511127.采暖系统水力计算7.1水力计算依照暖气片组装片数最大值将其分为几组后，拟定总立管数，绘制系统图，标明各段干管负荷数，以及每组暖气片片数和负荷数，并对各个管段进行标注（见附录）。本设计计算过程同程式单管热水供暖系统管路水力计算过程，在整个系统中每一种户内环路构成一种独立系统分别计算，计算环节如下：（1）一方面在系统图上，对各管段进行编号，并注明管段长度和热负荷。（2）计算通过最远立管环路总阻力，依照所选值R（60120Pa/m），和每个管段流量G值，查阅供暖通风设计手册中初选各管段d、R、v值，算出通过各立管环路总阻力。流量G值可用如下公式计算得出： （4-5）式中： Q管段热负荷，W； 系统设计供水温度，； 系统设计回水温度，。（3）计算通过近来立管环路总阻力，计算办法同上。（4）求并联环路压力损失不平衡率，使其不平衡率在15%以内，以拟定通过环路各管段管径。（5）依照水力计算成果，求出系统总压力损失，及各立管供、回水节点间资用压力。（6）依照立管资用压力和立管计算压力损失，求中间各并联立管压力损失不平衡率，使其不平衡率在15%以内，从而拟定出各立管管径。7.2水力计算中应注意问题：（l）采暖系统水力计算必要遵守流体持续性定律，即对于管道节点(如三通、四通等处)热媒流入流量之和等于流出流量之和。热媒流速是影响系统经济合理限度因素之一。为了满足热媒流量规定，对于机械循环热水采暖系统，增大热水流速虽然可以缩小管径，节约管材，但流速过大，压力损失增长，会多消耗电能，甚至也许在管道配件(如三通、四通等)处产生抽力作用，破坏系统内热水正常流动，使管道发生振动产生噪音。f因而，采暖规范中规定：采暖管道中热媒流速，应依照热水或蒸汽资用压力、系统形式、防噪声规定等因素拟定。（2）采暖系统水算必要遵守并联环路压力损失平衡定律。系统在运营中，构成并联环路各分支环路压力损失总是相等，并且等于其分流点与合流点之间压力总损失。在设计时只能尽量选取在保证热媒设计流量同步使各个并联环路压力损失接近于平衡管径。只要保证并联环路各分支环路之间计算压力损失差值在容许范畴之内，则流量变化是不大。 （3）热水采暖系统最不利环路单位长度沿程压力损失，除很小系统外，普通以不超过60120Pam为宜。 （4）供水干管末端和回水干管始端管径不适当不大于DN20，以利于排除空气，并小数明显影响热水流量。（5）采暖系统各并联环路，应设立关闭和调节装置。重要是为了系统调节和检修创造必要条件。 7.3各顾客水力计算：以一楼1顾客为例：(1) 依照各顾客热负荷计算其流量，由 =0.865645（95-70） =194.188kg/h 查附录8得当流量G=194.188kg/时，选公称内径DN16，用内差法计算流速v及比摩阻Rm如下 v=(194-175)/(200-175) （0.28-0.24）+0.24=0.27m/s Rm=(194-175)/(200-175)(98.47-77.54)+77.54=93.45Pa/m（1） 拟定沿程阻力损失Py：Py=Rl=93.4550=4672.5Pa（2） 拟定局部阻力损失Pj：. 依照图中各顾客实际状况列出各顾客局部阻力管件名称（见附表），查供热工程附录4-2得到局部阻力系数列于附表中。一楼A1顾客局部阻力系数为=382.4。. 据流速查供热工程附录4-3查出动压头=28.32Pa；顾客中Y型过滤器阻力损失、温控阀阻力损失及热量表阻力损失分别为3000Pa、Pa、0Pa则：（3） Pj=382.436.45+3000+0=38938.48Pa（4） 则一楼A1顾客总压力损失为：Py+Pj=43610.98Pa （5） 其她顾客水力计算成果见附录，顾客局部阻力系数见附表。7.4立管水力计算示例：（1） 水力计算：在系统图上对个管段进行编号，并注明各管段热负荷和管长。依照各管段热负荷计算各管段流量，以管段2为例进行计算： =0.8640765/（95-70） =1402kg/h查供热工程附录4-5取公称直径DN40用内差法同理计算可求出v=0.39，R=36.08（2）拟定沿程阻力损失Py：Py=Rl=36.082.5=90.20Pa（3）拟定局部阻力损失Pj：. 依照图中各管段实际状况列出各管段局部阻力管件名称（见表4-2），查供热工程附录4-2得到局部阻力系数列于表4-2中。管段1局部阻力系数为=10.5。. 据流速查供热工程附录4-3查出动压头=5000.390.39=76.05Pa；则：（4） Pj=10.576.05=798.53Pa（5） 则管段2压力损失为：Py+Pj=888.73Pa （6） 其她水力计算成果见附录，管段局部阻力系数见附表。 7.5不平衡率计算：热水采暖系统并联环路各分支环路之间计算压力损失容许差值查表。在进行系统水力计算时，系统并联环路各分支环路之间计算压力损失差值如果超过了容许差值，就必要调节一某些管道管径，使之满足规定。并联环路备分支环路之间压力损失容许差值查手册。表6-1并联环路各分支环路之间压力损失容许差值系 统 形 式允 许 差 值（%）系 统 形 式允 许 差 值（%）双管同程式双管异程式1525单管同程式单管异程式15157.5.1立管不平衡计算示例：（ 以一层顾客为例计算其不平衡率）一层与六层顾客并联各层顾客资用压力为18610.98 Pa，与六层顾客并联各层顾客供回水管压力损失为1856.52pa，与六层顾客并联各户和供回水立管压力损失总和为18610.98+1856.52=20467.50pa；同理，六层压力损失之和为20569.46pa；不平衡率x=（20569.46-20467.50）/20569.46100%=0.496% 7.5.2各顾客水力计算：(以一楼第一单元A1、A2顾客为例)一楼A顾客压力损失=18610.98 Pa；一楼B顾客压力损失=15178.61Pa.。不平衡率x=(-)/100%=18.443%.八，参照文献1 采暖通风与空气调节设计规范（GBJ1987） 北京：中华人民共和国筹划出版社. 2 贺平，孙刚. 供热工程. 北京：中华人民共和国建筑工业出版社. 19933 陆耀庆主编. 实用供热空调设计手册. 北京：中华人民共和国建筑工业出版社.19934 建设部工程质量安全监督与行业发展司. 中华人民共和国建筑原则设计研究所. 全国民用建筑工程设计技术办法暖通空调动力. 北京：中华人民共和国筹划出版社. 5 付祥钊 王岳人等. 流体输配管网. 北京：中华人民共和国建筑工业出版社.