供热工程课程设计说明书.doc

供
热
工
程
课
程
设
计

姓名：
学号：指导老师：

目 录

设计说明书……………………………………………………………1

设计计算书……………………………………………………………2
供暖热负荷计算………………………………………………………………………………2
散热器计算……………………………………………………………………………………5
水力计算………………………………………………………………………………………6
附表……………………………………………………………………8
供暖热负荷计算表……………………………………………………………………………8
散热器计算表…………………………………………………………………………………13
局部阻力系数计算表…………………………………………………………………………14
水力计算表……………………………………………………………………………………17
施工图
图纸首页

一层平面图

二层平面图

供暖系统图

供热工程课程设计说明书
第一章 设计说明书
地理位置：西安市

气象资料：（根据陆耀庆主编《实用供热空调设计手册》（第二版）（以下简称《供热手册》））
室外计算参数：
经度：34°18′
纬度：108°56′
海拔高度：397.5m
大气压力：
冬季：981.0hPa 夏季：957.1hPa
室外计算干球温度：
供暖：-3.2℃ 冬季通风：-4.0℃ 冬季空调：-5.6℃
夏季通风：30.7℃ 夏季空调：35.1℃
夏季空调室外设计湿球温度：25.8℃
室外相对湿度：
冬季空调：66% 夏季通风：54%
室外平均风速：
冬季：0.9m/s 夏季：1.6m/s
冬季：
最多风向：NEN 平均风速：1.7m/s 频率：6%
夏季：
风向：NE 频率：18%
极端温度：
最高：41.8 ℃ 最低：-16℃
夏季空调室外计算日平均温度：30.7℃
供暖期天数：99 天
建筑气候分区（根据《公共建筑节能设计标准》）：寒冷地区

建筑平面图及说明：详见设计书最后图纸。

室内计算参数：
根据 公共建筑节能设计标准（北京地方标准）
室内设计计算温度：
办公室：20℃
会议室,档案室，接待室：18℃
锅炉房，走道，开水间，楼梯间，洗手间：16℃

散热器种类、规格以及安装方式：

散热器选用较为常见的铸铁

设计热媒及系统形式：
95℃/70℃ 双管上供下回式重力循环热水系统
根据公用建筑办公楼适宜水温不超过95℃的原则，选用供水温度为95℃，回水温度70℃的热水供暖系统。
选用双管上供下回式重力循环热水系统，其特点为不消耗电能，室温可调节，但是作用压力小且易产生垂直失调，只适用于作用半径不超过50m的三层一下建筑，考虑到该项目为2层办公楼，故采用此系统方案。

第二章 设计计算书
一.供暖热负荷计算
a.基本耗热量
根据《供热手册》内关于民用建筑供暖设计热负荷计算。围护结构的基本耗热量为：

以最东面的办公室为例

内墙为240mm双面抹灰粘土砖墙，外墙为370mm内表面抹灰粘土砖墙，根据《供热工程》
传热系数k 分别为2.033W/（m2*k）和1.587W/（m2*k）

tn= 20℃ tw'=-3.2℃
外墙温差修正系数α取1
东面：东外墙传热耗热量
F=3m*6.9m=20.7m2
有Qj=1.587*20.7*（20-（-3.2））*1=762.1W
考虑附加耗热量 朝向修正-5%，办公室间歇附加20%
有Q1'=762.1*（1-5%+20%）=876.4W
北面：被外墙传热耗热量
F=3m*4m=12m2
考虑附加耗热量 朝向修正5%，办公室间歇附加20%
有Q1'=1.587*12*（20-（-3.2））*1*(1+5%+20%)=552.3W
西面，邻近供暖房间，且两个房间设计温度相同，暂时不考虑该墙的传热。
南面，南面有墙有窗，需要分别计算。
南外墙传热耗热量：
F=3m*4m-1.5m*（4-2*0.75）=8.25㎡
有朝向修正-20%，办公室间歇附加20%
Q1'=1.587*8.25*（20-（-3.2））*1*(1-20%+20%)=303.8W
南外窗传热耗热量：
面积：F=1.5*（4-2*0.75）=3.75㎡
塑钢双层玻璃窗传热系数k取2.5W/（m2*k）（该数据来自百度文库）
有Q1''=2.5*3.75*（20-（-3.2））*1*(1-20%+20%)=217.5W
地面：
根据《供暖手册》中的公式

将房间分为4m*3.45m的两个部分，可以得到单个部分的参数：
K=0.54 F=13.8㎡ △t=23.2
所以有Qj，d=2*0.54*13.8*23.2=345.8W
考虑到间歇空暖，修正Q=345.8*1.2=415W
由以上计算可以得到一楼最东面的办公室的围护结构传热耗热量
Q=876.4+552.3+303.8+217.5+415=2365W
类似方法可以求的所有房间的传热耗热量，个别房间，个别结构计算如下。
屋顶：
以二楼最东面的办公室为例
屋面结构如图：
查得该种屋面的传热系数：K=0.75W/（m2*k）
面积F=6.9*4=27.9㎡
有该房间的屋顶传热耗热量
Q=0.75*27.9*1*（20-（-3.2））=487.6W

走道地面，因为进深较大，两头取9m计算耗热量，中间部分传热系数较小，忽略不计。
b.最小传热热阻的计算与校核
查《供热工程》有S=10.63w/m2·℃。
D=RS=0.63×10.63=6.6969＞6.0
该外墙属于I型维护结构（供热工程表1-14）维护结构冬季室外计算温度
Tw=-3.2℃

围护结构的温差正系数
序号
围 护 结 构 特 征

1
外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等
1.00
2
闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等
0.90
3
与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1 ～ 6层建筑）
0.60
4
与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7 ～30层建筑）
0.50
5
非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时
0.75
6
非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时
0.60
7
非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时
0.40
8
与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙
0.70
9
与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙
0.40
10
伸缩缝墙、沉降缝墙
0.30
围护结构的温差正系数 =1。
Rn查供热工程表1-1得Rn=0.115m2·k/w。
最小传热阻计算公式Rmin=αRn（Tn- Tw）/△Ty
根据已知条件可知Rmin=1.0×0.115×（20+3.2）/6.0=0.4㎡℃/w
外墙的实际传热阻 R0=0.630 m2·℃/w>Rmin 满足要求

c.透过门、窗的冷风渗透耗热量

以一楼最东侧办公室为例
根据六层及六层以下民用建筑，主要考虑风压作用，利用如下公式进行计算：
Q2'=0.28*Cp*ρwL0'l(tn-tw')n

根据前文气候条件 冬季室外平均风速为0.9m/s 空气密度1.28 选取每米门窗的渗风 量为0.4m³/(m*h)
门窗的缝隙计算长度为9.5米.

朝向修正

有：Q2'=0.28*1*1.28*0.4*9.5*(20-（-3.2）)*0.4=12.6W

注：根据《供热手册》计算外门时L0'为同类型窗的两倍。
外门尺寸资料中没有给出，按照常规的1m5*2m计算

二． 散热器计算

各个房间统一安装四柱813型散热器，散热器明装，装于窗台板下方。设计供回水温度90℃/75℃，；支管与散热器采用同侧上进下出连接方式。各房间散热器面积及片数，以110号办公室为例，计算说明如下：
由上文可知：Q=2378W，tpj=（95+70）/2=85.5℃，tn=20℃，
△t=tpj-tn=（82.5-20）=62.5℃
查《供热手册》附表得四柱813型散热器参数
散热面积/（㎡/片）=0.28 水容量=1.4升 质量=8kg/片 工作压力=5MPa
传热系数计算式 K=2.237△t0.302
K=2.237△t0.302=2.237*（82.5-20）0.302=7.8 W/（㎡*℃）
散热器组装片数修正系数，先假定β1=1.0
散热器组装连接方式修正系数，先假定β2=1.0
散热器组装安装型式修正系数，先假定β3=1.02 （参数来自《供热工程》）

有F'=（Q/（K△t））*β1β2β3=（2378/（7.8*62.5））*1*1*1.02=4.98㎡
四柱813型散热器每片散热面积为0.28㎡ （参数来自《供热工程》）
计算片数n'为
n'=F'/f=4.98/0.28=17.8片≈17~18片
查得β1=1.05
得F=F'β1=4.98*1.05=5.2平方米
实际采用片数n=F/f=5.2/0.28=18.6片
取整数，应采用四柱813型散热器19片 （此处采用4舍去5入的方式取整）

注：由于单组散热器片数不宜过多，个别房间散热器进行分组，详见散热器计算表。

三． 水力计算
根据系统图进行水力计算。图中括号内为管段编号，数字中"/"前表示管段热负荷（W），“/”后表示管段长度(m).散热器内数字表示其热负荷（W）。罗马字表示立管编号。
计算步骤：
（1） 选择最不利环路 最不利环路是通过立管Ⅰ的最底层散热器Ⅰ1（2179W）的环路。这个环路从散热器Ⅰ1顺序地经过1、2、3、4进入锅炉再经过5、6、7、8、9进入散热器Ⅰ1。
（2） 计算通过最不利环路散热器Ⅰ1的作用压力△p'Ⅰ1，根据式
△p'Ⅰ1=gH（ρh-ρg）+△pf
由已知条件可知，立管Ⅰ距离锅炉的水平举例在30~50m范围内，下层散热器中心距锅炉中心的垂直高度小于15m。因此，查表（《供热工程》附表c-2），得△pf=200Pa。根据供回水温度，查表（《供热工程》附表c-1），得ρh=997.81kg/m³ ， ρg=961.92kg/m³。锅炉中心距最底层散热器中心距离H取1m，将已知数据带入上式，得
△p'Ⅰ1=（9.81*1*（977.81-961.92）+200）Pa=356Pa
（3） 确定最不利环路各管段管径d
1） 求最不利环路的平均比摩阻Rpj（Pa/m）
Rpj =（α△p'Ⅰ1）/∑l
式中∑l——最不利环路的总长度（m）
∑l=（2+8.5+8+17.6+8+17.6+8+11+2）=82.7m
α——沿程损失占总压力损失的估计百分数；查表（《供热工程》附录D-6），得α=50%
Rpj =（0.5*356）/82.7=2.15Pa/m
2） 根据各管段的热负荷，计算各管段的流量G（kg/h）
G=0.86Q/(tg-th)
3)根据G、Rpj，查表（《供热工程》附录D-1），选择最接近Rpj的管径。将查处的d，v，R和G值列入水力计算表地5、6、7栏和3栏中。
（4）确定各管段的沿程损失△py
将每一管段R与l相乘，列入水力计算表第8栏。
（5） 确定局部阻力系数ζ。
1）根据系统途中管路的实际情况，利用（《供热工程》附录D-2），列出各管段局部阻力管件名称及数量，最后，将各管段总局部阻力系数∑ζ列入水力计算表第9栏。
应注意：在统计局部阻力时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，计算一次，并列在流量较小的管段上。

2）利用，根据各管段的流速v，可查出动压力△pd值，列入水力计算表第10栏，根据△pj=△pd∑ζ，将求出各管段的△pj值，列入水力计算表11栏中。
（6） 求各管段的压力损失△p= △py+△pj将水力计算表第8，第11栏数值相加，列入12栏。
（7） 求最不利环路总压力损失，即△p'Ⅰ1=∑（△py+△pj）1-9=248
（8） 计算富余压力值 考虑由于施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。因此，要求系统应有10%以上的富余度。
△%=（△p'Ⅰ1-∑（△py+△pj）1-9）/△p'Ⅰ1
式中△%——系统作用压力的富余率
△%=（356-248）/356=30%>10%
（9） 计算通过立管Ⅰ第二层散热器环路中各管段的管径。
1）计算通过立管Ⅰ第二层散热器环路的作用压力△p'Ⅰ2
△p'Ⅰ2=gH2（ρh-ρg）+△pf=（9.81*2（977.81-961.92）+200）Pa=512Pa
2）确定通过立管Ⅰ第二层散热器环路中各管段的管径。
A.求平均平均比摩阻Rpj（Pa/m）
根据并联环路节点平衡原理，通过第二层管段10，11的资用压力为△p'10，11=△p'Ⅰ2-△p'Ⅰ1+∑（△py+△pj）1-9=512-356+69=225Pa
管段10，11的总长度为5m，平均比摩阻为Rpj =(0.5*△p'10，11)/∑l=(0.5*225)/5=22.5Pa/m
B.根据同样的方法，按10，11管段的流量G及Rpj 确定管段的d，将相应的R,v值列入水力计算表。
C.确定管段10，11的压力损失（△py+△pj）10，11=511
D.求通过底层与二层并联环路的压降不平衡率
XⅠ2=(（△p'10，11-∑（△py+△pj）10，11）/△p'10，11)*100%=(225-242)/225*100%=-8%
此相对差额在允许±15%范围内。
（10）确定通过立管Ⅱ隔层环路各管段的管径 作为异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管Ⅰ底层散热器的环路。对与他并联的其他立管的管径计算，同样应根据节点压力平衡原理与该环路进行压力平衡计算确定。计算方法雷同，此处省略，具体计算结果参见《重力循环双管热水供暖系统管路水力计算表》