供热课程设计某办公楼室内采暖系统设计.docx
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供热课程设计某办公楼室内采暖系统设计
供热课程设计--某办公楼室内采暖系统设计
燕山大学
供热工程课程设计说明书
题目：
沈阳市某办公楼室内采暖系统设计
学院（系）：
建筑工程与力学学院
年级专业：
09级建筑环境与设备工程2班
：
0901********
学生姓名：
刘晨
指导教师：
孙喜山
教师职称：
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：
建筑工程与力学学院基层教学单位：
建筑环境与设备系
学号
0901********
学生姓名
刘晨
专业（班级）
09建环2班
设计题目
沈阳市某办公楼室内采暖系统设计
设
计
技
术
参
数
建筑物修建地区：
神意思
热源：
独立锅炉房；
资用压头：
70kPa；
设计供回水温度：
95／70℃
设
计
要
求
采暖平面图上应画出热源位置（或引入口）、室内管沟、干管、立管、散热器、阀门、固定支架、箱罐的位置，注明管道立管编号，水平水管管径，标出每组散热器的片数。
系统图应注明管道规格、坡度、管道标高、阀门、固定支架、箱罐的位置、立管编号及每组散热器的片数等。
设计说明书按设计内容依次编写、逐页编号。
前面要有目录，中间为设计计算内容，后面附参考文献。
工
作
量
采暖平面图的张数以能反映采暖系统的平面全貌为准。
一般可画底层、标准层及顶层三张采暖平面图，分别表达出供、回水干管、立管及各楼层散热器的情况。
如系统较大时，系统图可分环路画出，系统图重叠部分可采用断开画法。
设计说明书应有包括方案确定、设计计算公式，设计简图等全部内容，计算结果可用表格形式。
工
作
计
划
热负荷计算：
18学时散热器布置及选择计算：
12学时
管道水力计算：
12学时平面布置图绘制：
12学时
系统图绘制：
8学时设计说明书整理：
10学时
参
考
资
料
1、采暖通风与空气调节设计规范2003中国建筑工业出版社
2、采暖通风设计手册陆耀庆主编1987中国建筑工业出版社
3、供热工程贺平、孙刚等编1993年中国建筑工业出版社
4、暖通空调制图标准GBJ114-88
指导教师签字
基层教学单位主任签字
说明：
此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2012年6月30日
1、设计题目与原始条件1
二、方案设计1
三、热负荷的计算2
1.传热系数的计算2
2.以101房间为例计算采暖热负荷3
3.其它房间热负荷4
四、散热器的选择和计算6
1.散热器的选择6
2.散热器的计算6
3.各房间所需散热器片数表7
五、水力计算8
1.局部阻力系数8
2.管路水力计算9
六、设备选择11
七、设计总结11
八、参考资料12
一、设计题目与原始条件：
1设计题目：
沈阳市市某办公楼室内采暖系统设计
2原始条件
地点：
沈阳市
热源：
独立锅炉房
资用压力：
70kpa
供回水温度：
95℃/70℃
建筑物周围环境：
市内，无遮挡
建筑墙体：
空心砖
建筑面积：
3705.4m2
层数：
5
3气象资料：
沈阳市市采暖室外计算温度t0取-16.8℃
冬季室外平均风速v0取2.0m/s
冬季最多风向ENE平均风速1.9m/s
频率18%
日照率42%
4设计参数：
室内计算温度
办公室、活动室、休息室、值班室：
20℃
会议室：
18℃
楼梯、走廊、门厅、洗手间、贮存室、配电室：
16℃
二、方案设计
本采暖系统与锅炉房供水管网直接连接，供水95℃，回水70℃。
建筑内部采用双管下供下回式系统，供回水干管布置在室内地下管沟内，干管分别有不小与0.003的坡度。
每间教室共用立管，分左右两组散热器，承担室内负荷。
系统为同程式系统，通过每根立管的阻力基本相等。
三、热负荷的计算
1.传热系数的计算
（1）墙体的传热系数
外墙使用空心砖，双面抹灰，370mm。
构造层次：
水泥砂浆20mm，空心砖，水泥砂浆20mm。
热阻值R0=0.834（㎡
K）/W,热惰性指标D=5.29，墙体类型：
Ⅱ型。
为了达到节能要求加80mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料保温层，且保温层的传热系数：
所以墙体总的传热系数为：
；总热阻：
。
查询规范找到围护结构的最小热阻公式
式中：
R0mim——最小总热阻，
；
tR──冬季室内计算温度，20-16.8℃；
tW——冬季围护结构室外计算温度，℃；对于二类墙体tW=0.6tz+0.4tw.min，其中tz为冬季采暖室外计算温度，为-16.8℃；tw.min为累年室外最低平均温度，为-32.9℃。
则tW=0.6×（-16.8）+0.4×（-32.9）=-23.24℃
a——温差修正系数，取1
Rn——围护结构内表面换热热阻，取0.11m2•℃/W
[⊿t]——室内空气温度与围护结构内表面的允许温差，取6℃
则R0min=1×（20+23.24）×0.11/6=0.793m2•℃/W
实际R为3.5＞0.793符合规定
（2）门、窗户的传热系数
本办公楼采用
塑钢窗传热系数2.8W/（㎡·℃），
木门的传热系数为2.1W/（㎡·℃），
塑钢门的传热系数为2.6W/（㎡·℃）。
（3）屋面的传热系数
屋面保温材料为120mm沥青膨胀珍珠岩R=1.34m2•℃/W，加150mm水泥膨胀珍珠岩保温，R=0.938m2•℃/W，查设计手册可知屋顶的热阻R=2.278m2•℃/W，属二类墙体。
[2]
屋顶的最小传热热阻R0min=α（tR-tW）Rn/⊿t
式中R0min——屋顶的最小总热阻，m2•K/W;
tR──冬季室内计算温度，取20℃；
tW——冬季围护结构室外计算温度，为-23.24℃；
α——温差修正系数，取0.9；
Rn——围护结构内表面换热热阻，取0.11m2•K/W
⊿t——室内空气温度与围护结构内表面的允许温差，取4.5℃。
则R0min=0.9×（20+23.24）×0.11/4.5=0.951m2•℃/W
可知屋顶的传热热阻大于最小传热热阻，满足要求。
传热系数K=1/2.278=0.44W/（㎡·℃）
2.以101房间为例计算采暖热负荷
围护结构冬季热负荷包括：
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。
围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量。
101房间的热负荷包括西外墙和地面的基本耗热量及附加耗热量，冷空气渗入耗热量。
已知条件：
室内设计温度为：
20℃
采暖室外计算温度-16.8℃
外墙传热系数：
0.286W/（㎡·℃）
外窗传热系数：
2.8W/（㎡·℃）
外门传热系数：
2.2W/（㎡·℃）
地面为不保温地面，K值按地带确定：
[5]
第一地带：
0.465W/（㎡·℃）
第二地带：
0.238W/（㎡·℃）
第三地带：
0.116W/（㎡·℃）
第四地带：
0.059W/（㎡·℃）
基本耗热量Q=αKA（tn-to.w），东外墙的朝向修正率取
，南外墙朝向修正率取
，西外墙朝向修正率取
。
因为此办公楼处于市中心所以没有风力附加。
一层建筑的层高为
，所以高度附加为
。
房间内没有外门，无外门附加率。
冷风渗透耗热量按换气次数法计算。
101房间耗热量计算见下表：
一层房间耗热量计算表
房间编号
房间名称
围护结构
传热系数
室内计算温度
供暖室外计算温度
室内外计算温度差
温差修正系数
基本耗热量
耗热量修正
围护结构耗热量
冷风渗透耗热量
房间总耗热量
房间热负荷
朝向
修正值
修正后热量
高度
名称及方向
面积
K
tn
tw
tn-tw
a
Q1
Xch
1+Xch+Xf
Q2
Xg
Q1’
Q2’
Q’
Q
W/m2·℃
℃
℃
℃
W
%
%
W
%
W
W
W
W
101
办公室
南外墙
24.30
0.286
20
-16.8
36.8
1
256
-20
80
205
0.4
205
0
205
2565
南外窗
12.24
2.800
20
-16.8
36.8
1
1261
-20
80
1009
0.4
1013
210
1223
西外墙
31.50
0.286
20
-16.8
36.8
1
332
-5
95
315
0.4
316
0
316
东外墙
3.36
0.286
20
-16.8
36.8
1
35
-5
95
34
0.4
34
0
34
地面Ⅰ
32.40
0.465
20
-16.8
36.8
1
554
0
100
554
0.4
557
0
557
地面Ⅱ
21.60
0.238
20
-16.8
36.8
1
189
0
100
189
0.4
190
0
190
地面Ⅲ
9.40
0.116
20
-16.8
36.8
1
40
0
100
40
0.4
40
0
40
3、其他房间的热负荷
同理可以计算出其他房间的热负荷
房间编号
房间名称
房间耗热量（W）
房间编号
房间名称
房间耗热量（W）
102
办公室
2565
312
会议室
2736
103
办公室
955
313
走廊
2787
104
对外办公室
955
314
厕所
637
105
值班室
9656
401
休息室
430
106
银行网点办公室
1454
402
办公室
1678
107
办公室
2214
403
办公室
677
108
贮存室
1454
404
办公室
677
109
贮存室
342
405
办公室
757
110
厕所
256
406
办公室
2173
111
走廊
913
407
办公室
757
112
门厅
3949
408
办公室
597
201
休息室
424
409
办公室
597
202
办公室
1678
410
办公室
3176
203
办公室
677
411
活动室
2763
204
办公室
677
412
走廊
2769
205
办公室
677
413
厕所
637
206
办公室
677
501
活动厅
6629
207
办公室
3270
502
办公室
908
208
走廊
2979
503
办公室
962
209
接待大厅
2616
504
办公室
908
210
厕所
637
505
办公室
908
301
休息室
430
506
办公室
1007
302
办公室
1678
507
办公室
982
303
办公室
677
508
办公室
4975
304
办公室
677
509
办公室
1096
305
办公室
757
510
办公室
2131
306
办公室
2173
511
办公室
997
307
办公室
757
512
走廊
2715
308
办公室
597
513
厕所
942
309
财务室
597
L1
楼梯间1
2633
310
办公室
1869
L2
楼梯间2
1781
311
休息室
1332
办公楼总的热负荷
109742
建筑物总耗热量109742W，建筑物建筑面积为3705.4m2。
面积热指标按下式计算：
式中Q—建筑物耗热量，W；
qf—采暖面积热指标，W/m2；
A—建筑物建筑面积，m2。
W/m2
四布置管道和散热设备、计算散热器
1、散热器的选择
散热器选四柱760型铸铁散热器和四柱460型铸铁散热器。
散热器规格及传热系数如下表：
表6铸铁散热器规格及传热系数表
型号
散热面积（m2/片）
水容量（1/片）
重量（kg/片）
工作压力（MPa）
散热量
（W/片）
计算式
四柱760型
0.237
1.16
6.6
0.5
139
（10片）
2、散热器的计算
（1）散热器的散热面积按下式计算
式中
—散热器的散热量，W；
—散热器内热媒平均温度，℃；
—供暖室内平均温度，℃；
—散热器的传热系数，W/（m2·℃）；
—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。
第j层散热器的出口水温为：
式中
、
—系统供回水温度，℃；
—流出第j层散热器的水温，℃；
—沿水流方向，立管上第j层散热器之前所有散热器热负荷之和，W。
（2）散热器片数的计算
式中Q—10片散热器的散热量，W。
3、每根立管上各层所需散热器片数汇总如下：
管段号
散热器片数
L1
46
L2
26
L3
25
L4
50
L5
44
L6
30
L7
30
L8
44
L9
80
L10
32
L11
14
L12
39
L13
46
L14
62
L15
29
L16
50
L17
35
L18
35
L19
50
L20
12
L21
64
L22
56
L23
42
五管道水力计算
1、计算步骤：
（1）在轴测图上，进行管段编号，立管编号并注明各管段的热负荷和管长，详见附录1~2；
（2）确定最不利环路：
本系统为上供下回异程式单管系统，取最远立管所在环路为最不利环路，即入口到立管13。
该环路包括管段1、8~15、35~43；
（3）计算最不利环路各管段管径
虽然引入口处外网的供回水压差较大，但考虑系统中各环路的压力损失易于平衡，采用推荐的平均比摩阻Rpj大致为60~120Pa/m来确定最不利环路个管段管径；
2、各管段阻力汇总如下表：
局部阻力系数表
局部阻力名称
局部阻力系数
每组散热器
2
闸阀
0.5
20，90度弯头
2
25，90度弯头
1.5
32，90度弯头
1.5
直流三通
1
分流三通
3
各管段阻力汇总表：
管段号
长度m
散热器片数
水流量KG/h
管径mm
流速m/s
沿程阻力系数Pa/m
沿程阻力Pa
局部阻力系数
局部阻力
总阻力
L1
21
46
78.66
20
0.06
4.88
102.48
36
64.8
167.28
L2
21
26
44.46
20
0.04
1.2
25.2
29
23.2
48.4
L3
21
25
42.75
20
0.04
1.2
25.2
36
28.8
54
L4
21
50
85.5
25
0.05
2.45
51.45
46
57.5
108.95
L5
21
44
75.24
20
0.06
4.46
93.66
36
64.8
158.46
L6
21
30
51.3
20
0.04
1.38
28.98
40
32
60.98
L7
21
30
51.3
20
0.04
1.38
28.98
40
32
60.98
L8
21
44
75.24
20
0.06
4.46
93.66
36
64.8
158.46
L9
21
80
136.8
25
0.07
3.38
70.98
46
112.7
183.68
L10
21
32
54.72
20
0.04
1.49
31.29
29
23.2
54.49
L11
21
14
23.94
20
0.02
1.1
23.1
36
7.2
30.3
L12
21
39
66.69
20
0.05
3.66
76.86
40
50
126.86
L13
21
46
78.66
20
0.06
4.46
93.66
36
64.8
158.46
L14
21
62
106.02
25
0.05
2.45
51.45
46
57.5
108.95
L15
21
29
49.59
20
0.04
1.2
25.2
40
32
57.2
L16
21
50
85.5
25
0.05
2.45
51.45
36
45
96.45
L17
21
35
59.85
20
0.05
3.29
69.09
29
36.25
105.34
L18
21
35
59.85
20
0.05
3.29
69.09
29
36.25
105.34
L19
21
50
85.5
25
0.05
2.45
51.45
36
45
96.45
L20
21
12
20.52
20
0.02
1.1
23.1
33
6.6
29.7
L21
21
64
109.44
25
0.06
2.88
60.48
46
82.8
143.28
L22
21
56
95.76
25
0.05
2.45
51.45
56
70
121.45
L23
21
42
71.82
20
0.06
4.05
85.05
36
64.8
149.85
1
21
1609.11
50
0.2
12.52
262.92
1.5
30
292.92
2
8.7
1530.45
50
0.19
11.09
96.483
2
36.1
132.583
3
3
1485.99
50
0.19
11.09
33.27
3.5
63.175
96.445
4
8.4
1443.24
50
0.18
9.74
81.816
1
16.2
98.016
5
3.3
1357.74
50
0.18
9.74
32.142
4
64.8
96.942
6
4.2
1282.5
50
0.17
8.47
35.574
1
14.45
50.024
7
8.4
1231.2
50
0.15
7.29
61.236
1
11.25
72.486
8
4.2
1179.9
50
0.15
7.29
30.618
4
45
75.618
9
7.5
1104.66
50
0.14
6.2
46.5
4
39.2
85.7
10
7.2
967.86
50
0.13
5.19
37.368
2.5
21.125
58.493
11
11.7
913.14
50
0.12
4.27
49.959
2.5
18
67.959
12
9
889.2
50
0.11
3.93
35.37
1
6.05
41.42
13
4.5
822.51
50
0.11
3.6
16.2
1
6.05
22.25
14
8.4
743.85
50
0.09
2.98
25.032
1
4.05
29.082
15
4.2
637.83
40
0.14
8.71
36.582
1
9.8
46.382
16
3.3
588.24
40
0.12
6.85
22.605
1
7.2
29.805
17
4.2
502.74
40
0.11
5.21
21.882
1
6.05
27.932
18
5.8
442.89
40
0.09
4.12
23.896
1
4.05
27.946
19
4.2
383.04
32
0.11
6.23
26.166
1
6.05
32.216
20
1
297.54
32
0.08
4.05
4.05
1
3.2
7.25
21
6.5
277.02
32
0.08
3.57
23.205
1
3.2
26.405
22
8.4
167.58
25
0.08
5.5
46.2
1
3.2
49.4
23
4.5
71.82
20
0.06
4.05
18.225
1
1.8
20.025
合计
965.351
23’
8.7
78.66
20
0.06
4.05
35.235
2
3.6
38.835
22’
3
123.12
20
0.06
3.34
10.02
3.5
6.3
16.32
21’
8.4
165.87
25
0.08
5.5
46.2
1
3.2
49.4
20’
3.3
251.37
32
0.08
3.57
11.781
4
12.8
24.581
19’
4.2
326.61
32
0.08
4.05
17.01
1
3.2
20.21
18’
8.4
377.91
32
0.11
6.23
52.332
1
6.05
58.382
17’
4.2
429.21
40
0.09
4.12
17.304
4
16.2
33.504
16’
7.5
504.45
40
0.11
5.21
39.075
4
24.2
63.275
15’
7.2
641.25
40
0.14
8.71
62.712
2.5
24.5
87.212
14’
11.7
695.97
40
0.14
8.71
101.907
2.5
24.5
126.407
13’
9
719.91
50
0.09
2.98
26.82
1
4.05
30.87
12’
4.5
786.6
50
0.09
2.98
13.41
1
4.05
17.46
11’
8.4
865.
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