某宿舍楼供热课程设计说明书.docx
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某宿舍楼供热课程设计说明书
供
热
课
程
设
计
说
明
书
前言
本课程的目的是培养学生运用所学的暖通空调、流体输配管网课程的理论和技术知识解决实际问题，进一步提高运算、制图和使用资料的能力。
通过设计，了解室内采暖系统的设计内容、程序和基本原则，巩固所学理论知识，培养利用这些知识解决实际问题的能力，逐步树立正确的设计观点。
采暖课程设计是建筑环境与设备专业培养学生解决实际问题能力的一个重要的教学实践环节，在建筑环境与设备专业的教学计划中占有重要的地位和作用。
一．设计原始资料………………………………………………………3
二．最小传热阻校核……………………………………………………4
三．热负荷计算…………………………………………………………6
四．采暖系统的选择与确定……………………………………………11
五．散热器的选择………………………………………………………12
六.管道的布置…………………………………………………………16
七．管道的水力计算……………………………………………………17
八.附属设备的选型……………………………………………………20
九.总结………………………………………………………………
十．参考文献……………………………………………………………15
一、原始资料
1．设计题目
本工程为呼和浩特市某宿舍楼，整个建筑物为4层，建筑面积约2175.9平米，建筑占地面积约518.76平米，建筑总高12.4米。
一四层层高为3.2米，二三层层高为3.0米。
一层设有大厅，每层都带有水房。
热源由城市热网提供，供回水温度为：
95℃、70℃，引入口管径为DN50，供回水压差为30kPa。
2.气象参数
根据建筑物所在城市呼和浩特市，查《实用供热空调设计手册》，查出当地的气象资料如下
省份
内蒙古
设计用室外气象参数
单位
呼和浩特
常年大气压
Kp
90.09
采暖室外计算温度
℃
-19
冬季室外平均风速
m/s
1．6
冬季最多风向
——
WN
冬季日照百分率
％
69
冬季最多风向的平均速度
m/s
4.5
设计计算用采暖期日数
日
171
最大冻土深度
m
1.43
累年最低日平均温度
℃
-25.1
室内设计参数见表如下：
房间
名称
冬季
干球温度/℃
相对湿度/%
风速m/s
宿舍
18
50
≤0.2
水房、走廊、楼梯间、门厅
16
50
≤0.2
3.土建资料
根据设计资料，有：
（1）.外墙采用250mm厚钢筋混凝土（λ=1.547w/m·K，S=14.95w/m·℃），外保温采用50mm厚可挥发性聚苯乙烯板（λ=0.047w/m·k，S=0.7w/m·℃），表面用20mm混合砂浆（（λ=0.872w/m·℃，S=9.472w/m·℃）。
（2）.内墙采用空心砖厚240mm（λ=0.58w/m·K，S=7.92w/m·℃），保温采用可挥发性聚苯乙烯板厚60mm（λ=0.047w/m·K，S=0.7w/m·℃），表面用混合砂浆厚20mm（λ=0.872w/m·K，S=9.479w/m·℃）。
。
（3）.屋面做法从上到下依次为：
30mm厚二毡三油防水层（λ=0.17w/m·K，S=3.33w/m·℃）、40mm厚水泥砂浆找平层（λ=0.93w/m·K，S=11.33w/m·℃）、200mm厚加气混凝土（λ=0.22w/m·K，S=3.59w/m·℃）、70mm厚沥青油隔气层（λ=0.17w/m·K，S=3.33w/m·℃）、200mm厚钢筋混凝土现浇板（λ=1.74w/m·K，S=17.20w/m·℃）。
（4）.地板做法从上到下依次为：
40mm厚混合砂浆（λ=0.872w/m·K，S=9.479w/m·℃）、30mm厚可挥发性聚苯乙烯板（λ=0.047w/m·K，S=0.7w/m·℃）、120mm厚钢筋混凝土现浇板（λ=1.547w/m·K，S=14.95w/m·℃）
（5）.外门（M-1）：
双层木门，（宽×高）为1.8×2.4m，上亮0.3m双层玻璃且上亮不可开启；
内门（M-2）：
单层木门，0.9×2.1m无上亮。
大厅门（M-3）：
双层木门，0.5×2.4×4m，四扇。
（6）.窗户：
所有窗户为上亮均不可开启的双层钢框玻璃双开窗，上亮子为400mm；水房的窗户（C-3）为1500×1500mm，走廊楼道的窗户（C-2）为1500×1100mm，其余的外窗（C-1）为1800×1500mm。
二、最小传热阻校核
1．围护结构计算参数
（1）.外墙
查《供热工程》表2.3和表2.4，外墙内表面换热系数an=8.7w/m·℃,外墙外表面
换热系数aw=23w/m·℃
根据《供热工程》式（2.7）
传热系数K=w/m·℃。
热惰性指标D可根据公式=∑
将以上数据代入得：
D=3.38
（2）.内墙
同上可求得传热系数K=0.515w/m·℃，热惰性指标D=1.44。
（3）.屋面
同上可求得传热系数K=0.551w/m·℃，热惰性指标D=7.69。
（4）.地板
根据《供热工程》此地面为保温地面，由式（2.10）R0′=R0+∑有
第一地带：
R0′=2.91K0=0.344w/m·℃
第二地带：
R0′=5.06K0=0.198w/m·℃
第三地带：
R0′=9.36K0=0.107w/m·℃
第四地带：
R0′=14.96K0=0.067w/m·℃
（5）.查《使用供热空调设计手册》第二版，有
外门（M-1）K0=2.33w/m·℃，缝隙长度L=10.8m
内门（M-2）K0=2.91w/m·℃,缝隙长度L=6m
大厅门（M-3）3.32w/m·℃,缝隙长度L=16m
（6）.窗户
查《使用供热空调设计手册》第二版有K0=3.7w/m·℃
C-1缝隙长度L=8.1mC-2缝隙长度L=6.3mC-3缝隙长度L=6.3m
2校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求
为验证围护结构的热阻满足最小传热阻的要求，本设计先计算出不同围护结构类型下，对应不同室内计温度的最小传热阻，再根据围护的结构来计算需求多少厚度的保温层才能满足需要。
（1）.外墙最小传热热阻校核
由《供热工程》表2.15知该外墙属于Ⅲ型围护结构，围护结构冬季室外计算温度
tw,e=0.3w+0.7=0.3×（-19）+0.7×（-25.1）=－23.27℃
查《供热工程》表2.14，最小传热热阻为
式中：
Ro,min——围护结构的最小传热阻，·℃/W；
tw,e——冬季围护结构室外计算温度，℃；
——采暖室内设计温度，℃；
——根据舒适性确定的室内温度与围护结构内表面的温差，这里取6℃；
Rn——围护结构内表面换热系数，W/（㎡·℃）；
α——围护结构的温差修正系数。
将上述参数代入得，Ro,min=0.791·℃/W
外墙实际传热热阻为
Ro===1.41·℃/W>0.791·℃/W
所以外墙满足保温要求。
（2）校核屋面最小传热热阻
根据《供热工程》式（2.21）D=7.69>6.0故此围护结构属Ⅰ类型，tw,e=tw′
则最小传热阻
=aRn=1.0（18+19）*115、4=1.064
顶棚的实际传热阻为=1/K=1/0.551=1.815>=1.064
>,满足要求。
三、供暖系统的设计热负荷
供暖热负荷是设计中最基本的数据。
它是系统散热设备计算、管道水力计算的最基本依据，同时影响锅炉等主要设备的选择，关系着供暖系统方案的选择、进而影响系统的造价、运行管理费用以及使用效果。
1.热负荷组成
（1）.修正耗热量（朝向、风力、高度影响的修正）；
（2）.围护结构、基本耗热量（屋顶、墙、地板和窗耗热量）；
（3）.冷风渗透耗热量；
（4）.冷风侵入耗热量；
2.热负荷计算基本公式
由于冬季室外温度的波动幅度远小于室内外的温差，因此在围护结构的基本耗热量计算中采用日平均温差的稳态计算法，由《供热工程》第二章得下列公式
1）围护结构的基本耗热量
式中——围护结构的基本耗热量形成的热负荷（W）；
——围护结构的温差修正系数；
——围护结构面积（㎡）；
——围护结构的传热系数[W/（㎡·℃）]；
——冬季采暖室内计算温度（℃）；
——冬季采暖室外计算温度（℃）。
2）围护结构的附加耗热量
围护结构的附加耗热量按其占基本耗热量的百分率确定。
（1）朝向修正率：
北朝向：
10%；
东、西朝向：
－5%；
南向：
－20%。
（2）风力附加率本设计不必要考虑风力附加；
（3）围护结构的高度附加本设计中建筑层高都都低于4m,因此在本设计中高度附加可以忽略。
（4）冷风渗透耗热量
=0.28Vρw
式中：
——冷风渗透耗热量（W）；
V——经门、窗隙入室内的总空气量，m3/h；
ρw——供暖室外计算温度下的空气密度，本设计取1.38kg/m3；
——冷空气的定压比热，=1KJ/（kg·℃）。
经门、窗隙入室内的总空气量按下式计算
V=
式中：
Lh——每米每小时缝隙入室内的空气量；
——门窗缝隙的计算长度，m；
n——渗透空气量的朝向修正系数。
3）冷风侵入耗热量
开启外门时侵入的冷空气需要加热到室内温度，对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘以相应的附加率：
=N（3.8）
式中：
——外门基本耗热量，W;
N——考虑冷风侵入的外门附加率。
本设计中只有首层有外门，M-1取附加率取65%，M-3为主要通道，取附加率500%。
3.各层热负荷计算
供暖室外计算温度tw=-19℃，冬季日照率为69%>35%；
由《供热工程》表2.8知基本耗热量各朝向修正系数。
这里取北朝向10%，东、西朝向-5%，南朝向-20%；
由《实用供热空调设计手册》有冷风渗透朝向修正，北向0.7，东向0.1，西向0.7，南向0.2。
因为内墙、楼板之间的传热温差在2℃之内，低于5℃，不考虑内墙、楼板耗热量。
对各宿舍进行编号如平面图所示。
以101号宿舍为例进行热负荷计算
（1）.外围护结构热负荷计算
北外窗面积为F=1.8×1.5=2.7m2
朝向修正系数取10%，则北外窗的基本耗热量修正后为：
406.59W
北外墙面积为F=3.6×3.2-2.7=8.82m2
朝向修正系数取10%，则北外墙的基本耗热量修正后为：
255.23W
西外墙面积为F=5.5×3.2=17.6m2
朝向修正系数是-5%，则西外墙的基本耗热量修正后为：
439.85W
地面的基本耗热量：
地面Ⅰ面积为F=2×3.6+2×5.5=18.2m2则地面Ⅰ基本耗热量为：
231.65W
地面Ⅱ面积为F=1.6×3.5=5.6m2，则地面Ⅰ基本耗热量为：
41.03W
（2）、ρw=1.38m\s，北外窗缝隙长度l=8.1m，查《供热工程》附录2.2知v=1.6m\s时Lh=1.14，朝向修正系数n=0.7得冷风渗透耗热量为：
91.75W
（3）、101号宿舍的总热负荷为：
1466W
以此可算出其它房间的热负荷，如下表所示:
一层热负荷计算
房间
名称及方向
面积
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
朝向
修正后耗热量
冷风渗透耗热量
冷风侵入耗热量
房间总耗热量
m2
W/m2℃
℃
℃
℃
W
%
W
W
W
W
101、108
北外窗
2.7
3.7
18
-19
37
1
369.63
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