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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，重要的内容有：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1第1章 工程概况31.1 工程概况31.2 设计范围31.3 建筑设计条件3第2章 采暖热负荷计算42.1热负荷计算概述42.2热负荷计算表7第3章 采暖系统的选择与拟定123.1系统型式的选择12第4章 散热器的选型154.1 散热器的计算1542 各房间散热器计算表1843 散热器的布置21第5章 管道的水力计算235.1 绘制系统图235.2 供暖系统水力计算的任务235.3 水泵选型28参考资料29心得体会30第1章 工程概况1.1 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4276.8 m，一至四层为办公室，第五层为居住宿舍和部分办公室。1.2 设计范围本次暖通空调设计的内容：采暖系统1.3 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：113.65冬季采暖室外计算温度：5 1.3.2 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：18走廊、厕所、大厅、电梯厅：14休息厅：161.3.3 热源条件 本建筑物北面有完善的热水采暖外网，供水温度95，回水温度70。第2章 采暖热负荷计算2.1热负荷计算概述本工程重要采用一维稳态传热法计算各个房间的热负荷，其中涉及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。211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=0.73W/（mK）。2、 玻璃窗：双层透明中空玻璃，金属框，玻璃窗的传热系数为：K=3.00 W/（mK）。3、 屋面：屋面从上到下依次为：防水层加小豆石10mm；水泥砂浆找平层20mm；保温层，加气混凝土200mm；隔气层；承重层120空心板60孔；内粉刷。属型类，传热系数K=1.06W/（mK）。4、 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所示第地带：K=0.46 W/（mK） 第地带：K=0.23 W/（mK）第地带：K=0.12 W/（mK）第地带：K=0.07 W/（mK）212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。1. 围护结构耗热量计算： Qj=AK(tR-t0.w)aQj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)；tR 冬季室内计算温度，；t0.w 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5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5，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拟定。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 010% 东、西 -5% 东南、西南 -10%-15% 南 -15%-30%注： 应根据本地冬季日照率、辐射照度、建筑物使用和被遮挡等情况选用修正率。 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。以及城乡、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： 一道门 65%n两道门（有门斗） 80%n 三道门（有两个门斗） 60%n 公共建筑和工业建筑的重要出入口 500%注： 外门附加率，只合用于短时间启动的、捂热空气幕的外门。 阳台门不应计入外门附加。4） 高度附加率：民用建筑和工业公司辅助建筑（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。2. 用换气次数法对门窗缝隙渗入冷空气耗热量进行计算： Qi=0.278cVfnkw（tR-tw） Qi-冷风渗透耗热量，W; C-空气定压比热，c=1kJ/（kg）； Vf-房间容积，m3； nk-房间换气次数，次/h； w-空气密度，kg/m3； tR-冬季室内计算温度，；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）0.51.02.02.2热负荷计算表 二层某办公室热负荷计算表 表2-2围护结构耗热量计算表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耗热量修正房间热负荷Q1（W）名称及方向面积计算面积（m2）KW/(m2)to.m()ta()ta-to.m()aQ(W)朝向修正率（%）风力附加（%）修正值修正后的热量高度附加1915.075办公室北外墙14.653.957.1350.7318-5231959.3001959.30北外窗61.810.82.271563.87001563.870东外墙6.33.924.570.731412.53-0.500.95391.90注：北外墙的长应为36004+250=14650mm，东墙同样解决。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的传热量3.0-0.73=2.27Q2=0.278(6.0514.33.9)10.51.2(18+5)=1294.43WQ=Q1+Q2=1915.07+1294.43=3209.5W 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耗热量修正房间热负荷Q1（W）名称及方向面积计算面积（m2）KW/(m2)to.m()ta()ta-to.m()aQ(W)朝向修正率（%）风力附加（%）修正值修正后的热量高度附加775.0411办公室南外墙3.853.613.860.7318-5231232.71-0.200.8186.170南外窗31.955.852.271305.43-0.200.8244.340西外墙63.621.60.731362.66-500.95344.530注：南外墙的长应为3600+250=3850mm，西墙同样解决。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的传热量3.0-0.73=2.27Q2=0.278(5.83.53.6)10.51.2(18+5)=280.36WQ=Q1+Q2=775.04+280.36=1055.4W 四层某办公室热负荷计算表 表2-4围护结构耗热量计算表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耗热量修正房间热负荷Q1（W）名称及方向面积计算面积（m2）KW/(m2)to.m()ta()ta-to.m()aQ(W)朝向修正率（%）风力附加（%）修正值修正后的热量高度附加109410办公室北外墙7.453.626.820.7318-5231450.3001450.310北外窗31.85.42.271281.9001281.930西外墙6.33.622.680.731380.8-501361.760注：北外墙的长应为36002+250=7450mm，西墙同样解决。 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的传热量3.0-0.73=2.27Q2=0.278(6.057.13.6)10.51.2(18+5)=593.25WQ=Q1+Q2=1094+593.25=1687.25W 汇总表 表2-5楼层房间围护结构耗热量门窗冷风渗透量总热负荷底层办公室 11892556.862448.86办公室 21427556.861983.86办公室 4713.7278.43992.13办公室 51892556.862448.86办公室 61077348.041425.04办公室 7529348.04877.04走廊 8339.412651604.4公厕 9437287.51724.51楼梯间 10320.50320.5电梯厅 11672.8298.05970.85会议室 1221381044.13182.1休息厅 1316151588.93203.9走廊 14339.412651604.4门厅 1425596210.28769.2通道 15693.3575.021268.32二层办公室 1856.86303.731160.59办公室 2470.52295.05765.57办公室 32220.711209.453430.16办公室 41411.56919.862331.42办公室 51915.071294.433209.5办公室 6864.22796.571660.79办公室 8376.7307.77684.47办公室 8376.7307.77684.47办公室 91161.67642.691804.36电梯厅500.12732.321232.44走廊211.831394.941606.77走廊211.831394.941606.77厕所311.19508.49819.68楼梯间311.2492.87804.07三层三层办公室 1775.04280.361055.4办公室 2418.42272.35690.77办公室 31004.98602.821607.8办公室 4965.88591.371557.25办公室 51255.27849.12104.37办公室 61811.131194.863005.99办公室 7800.88735.31536.18办公室 9358.57284.09642.66办公室 101094593.251687.25电梯厅479.576761155.57走廊202.351287.631489.98走廊202.351287.631489.98厕所296.21469.37765.58楼梯间296.2492.87789.07四层办公室 1775.04280.361055.4办公室 2418.42272.35690.77办公室 31004.98602.821607.8办公室 4965.88591.371557.25办公室 51255.27849.12104.37办公室 61811.131194.863005.99办公室 7800.88735.31536.18办公室 9358.57284.09642.66办公室 101094593.251687.25电梯厅479.576761155.57走廊202.351287.631489.98走廊202.351287.631489.98厕所296.21469.37765.58楼梯间296.2492.87789.07顶层宿舍 11316298.321614.32宿舍 2965.8298.321264.12办公室 32659745.83404.8楼梯间 4731.2492.871224.07宿舍 53669979.594648.59宿舍 61316298.321614.32宿舍 71254298.321552.32宿舍 8885.2298.321183.52厕所 9731.2246.44977.64宿舍 101235298.321533.32走廊 1115091490.92999.9走廊 1115091490.92999.9电梯厅 01077676.331753.33第3章 采暖系统的选择与拟定3.1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。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序号型式名称合用范围特点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、系统简朴、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、系统简朴、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一般锅炉与散热器在同一平面，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序号型式名称合用范围特点1双管上供下回式室温有调节规定的4层以下建筑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2双管下供下回式室温有调节规定且顶层不能敷设干管时的4层以下建筑缓和了上供下回式系统的垂直失调现象安装供、回水干管需设立地沟室内无供水干管，顶层房间美观排气不变序号型式名称合用范围特点3双管中供式顶层干管无法敷设或边施工边使用的建筑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4双管下供上回式热媒为高温水、室温有调节规定的4层以下建筑对解决垂直失调有利排气方便能适应高温水热媒，可减少散热器表面温度减少散热器传热系数，浪费散热器5垂直单管顺利式一般多层建筑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朴6垂直单管双线式顶层无法敷设供水干管的多次建筑当热媒为高温水时，可减少散热器表面温度排气阀的安装必须对的7垂直单管下供上回式热媒为高温水多层建筑可减少散热器的表面温度减少散热器传热量，浪费散热器8垂直单管上供中回式不宜设立地沟的多层建筑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9垂直单管三通阀跨越式多层建筑和高层建筑可解决建筑层数过多垂直失调问题10单双管式8层以上建筑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11混合式热媒为高温水的多层建筑解决高温水热媒直接系统的最佳方法之一12水平单管串联式单层建筑或不能敷设立管的多层建筑常用的水平串联系统，经济、美观、安装简便，散热器接口处易漏水，排气不便13水平单管跨越式单层建筑串联散热器组数过多时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14分层式高温水热源入口设换热装置造价高15双水箱分层式低温水热源管理较复杂采用开式水箱，空气进入系统，易腐蚀管道注： 无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便压力平衡。 水平供水干管敷设坡度不应小于0.003。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9570。 根据建筑结构形式，布置干管和立管，为每个房间分派散热器组（如图3-1所示）回水干管的坡度不应小于0.003，坡度应与水流方向相同。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。散热器的重要参数如下：散热面积0.28m2/片水容量 1.4L/片重量 8kg/片工作压力 0.5MPa散热器安装在窗下，距窗底80mm，表面喷银粉。4.1 散热器的计算本设计采用4柱813型散热器。411 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=1234 式中：Q散热器的散热量，W； tp散热器内热媒平均温度，； tn室内供暖设计温度，； 1散热器与采暖系统连接方式的修正系数； 2散热器安装形式的修正系数； 3散热器组装片数的修正系数； 4散热器进水流量的修正系数；修正系数代号1234修正系数值1.01.0根据片数1.0本设计采用的修正系数如下表。修正系数表2、 散热器内热媒平均温度tp的计算如下：tp=式中：t1散热器进水温度，； t2散热器出水温度，。当供暖系统为单管时：t1=t3-式中：t3立管进水温度，； t4立管出水温度，； 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：t2=t1-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）。412 散热器片数计算根据散热面积通过n=可计算散热器片数，其中a为一片散热器散热面积，m2/片。其修正系数见表4-1。 柱型散热器片数修正系数3 表4-1散热器片数6片以下6到10片11到20片20片以上30.951.01.051.142 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1160.6765.573430.162331.43209.51642.79684.41804.36tp（80+75）2=77.5tn18t77.5-18=59.5K2.047t0.35=8.55112141ZKt=8.5559.5=508.725F2.28141.50496.742664.58286.308913.229231.345323.54683N8.14785.374624.080916.36722.531811.5334.8047312.6672n96271825135143111.11.051.11.050.951.05F2.28141.50497.416934.8126.93983.390691.278063.72417校核F2.521.687.565.0473.641.43.92注：计算过程是，一方面假定3是1，算出所需散热器面积F，再由F/0.28得出片数，圆整后查表4-1得出相应的3，再通过F= F3算出散热器所需实际面积，再用圆整后的片数n乘以0.28得数稍大于散热器所需实际面积F时，即可满足实际规定。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1232.441606.78819.67804.1tp77.5tn14t63.5K8.75112141Z555.625F2.2181152.8918431.4752221.447199N7.92183810.328015.2686495.168568n81166311.0511F2.2181153.0364351.4752221.447199校核F2.243.081.681.68三层各房间散热器面积和片数计算表 表4-4三层各房间散热器面积和片数计算房间1234567910热负荷1055.4690.81607.81557.32104.423761536.2642.71687.3tp（80+85）2=82.5tn18t82.5-18=64.5K2.047t0.35=8.8112141ZKt=8.864.5=567.6F1.85941.2172.83262.74363.70754.192.70641.1322.9726N6.64074.34610.1179.798513.241159.66594.04410.616n751111141610412310.951.051.051.051.0510.951.05F1.85941.1562.97432.88073.89284.42.70641.0763.1212校核F1.961.43.083.083.924.482.81.123.36三层其他地方的散热器面积和片数计算表 表4-5三层电梯厅走廊厕所楼梯间热负荷1155.571606.78765.58789.1tp82.5tn14t68.5K8.99112141Z615.815F1.8764892.6091931.2431981.281391N6.7017469.3185454.4399934.576398n710553110.950.95F1.8764892.6091931.1810381.217322校核F1.962.81.41.4四层各房间散热器面积和片数计算表 表4-6四层各房间散热器面积和片数计算房间1234567910热负荷1055.4690.81607.81557.32104.423761536.2642.71687.3tp（90+85）2=87.5tn18t82.5-18=69.5K2.047t0.35=9.03112141ZKt=9.0369.5=627.77F1.68121.12.56112.48063.35213.782.4471.0242.6877N6.00423.939.14698.859311.97213.58.73943.6569.5989n7410913159410310.95111.051.0510.951F1.68121.0452.56112.48063.51973.972.4470.9732.6877校核F1.961.122.82.523.644.22.521.122.8 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1155.571606.78765.58789.1tp87.5tn14t73.5K9.2112141Z677F1.7068982.3733831.1308421.165583N6.0960658.4763664.0387214.162798n79553110.950.95F1.7068982.3733831.07431.107304校核F1.962.521.41.443 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，内部装修规定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，不准设立散热器。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规定，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，宜分派在底层或安一定比例分派在下不各层，住宅楼梯间一般可不设立散热器。把散热器布置在楼梯间的底层，可以运用热压作用，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。 散热器的布置第5章 管道的水力计算5.1 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，拟定总的立管数，绘制系统图，表白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5.2 供暖系统水力计算的任务在满足热负荷所规定的热媒流量条件下，拟定系统的管段管径，以及系统的压力损失。水力计算应具有的条件是，必须一方面拟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，拟定各管段的管径；2）按已知系统各管段的流量和各管段的管径，拟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，拟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 1.2m/s生产厂房的辅助建筑物 2m/s521 拟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（如图5-1）中132。2）计算通过最远立管环路的总阻力，根据所选值Pm和每个管段的流量，查阅暖通设计手册中初选个管段的d、Pm、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=式中：G流量，kg/h； Q热负荷，W； t供回水温差，。（当热媒为9570时，t=25）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%，已拟定通过环路各管段的管径。5）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。6）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