图书馆供热方案设计.docx

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图书馆供热方案设计

南工院图书馆供热系统

设

计

方

案

课程名称：

建筑给排水综合实训

指导教师：

王俊琪彭夷

项目设计：

图书馆供热系统设计

班级：

空冷0811

项目小组：

第二组

提交日期：

2010年10月31日星期日

1、建筑物概述1

1.1、工程概况1

1.2、设计参数1

2、建筑物供暖热负荷计算1

2.1、采暖设计热负荷1

2.2、围护结构的基本耗热量2

2.3、维护结构的附加耗热量3

2.4、冷风渗透耗热量的计算3

2.5、地面传热系数5

2.6、热负荷的计算说明5

3、散热器选型与计算8

3.1、散热器选择原则8

3.2、散热器的选择8

3.3、散热器的计算9

3.4、散热器的布置11

4、供热系统设计11

4.1、供热系统介绍11

4.2、供热系统布置12

4.3、供热系统说明12

4.4、供热系统施工注意事项14

5、系统的水力计算15

5.1、供热系统水力计算原理15

5.1.1管段的局部损失16

5.1.2管段的局部损失16

5.1.3当量局部阻力法（动压头法）16

5.2、供热系统水力计算的任务与方法17

5.3、供热系统水力计算的过程18

6、制热设备和水泵的选型18

6.1、锅炉选型18

6.2、水泵选型18

6.2.1水泵选择的目的与原则18

a目的18

b选择的原则19

6.2.2水泵的选择19

a选择方法19

b产品选取19

参考文献22

1、建筑物概述

1.1、工程概况

本系统为南京工业职业技术学院图书馆中央空调系统。

建筑物位于南京工业职业技术学院仙林校区，具有纸质文献藏、借、阅功能、数字资源网上服务功能参考咨询功能、读者学术交流功能等。

馆内空调分区域供应按中心图书馆的功能设计，空调供应分为三个区域：

办公区、阅览区和公共还书区。

应按需供应空调，尽量减少能源浪费。

地理位置：

东经118。

46ˊ，北纬32。

03。

图书馆共三层，建筑面积7728.9m2，一层为图书阅览室阅览、档案、还书大厅；二层为图书阅览室；三层为图书阅览室、电子阅览室。

馆内基本是采用封闭设计，且日人均流量大，所以馆内必须达到舒适的空调标准，否则很容易引起空调病．如；头痛、恶心、胸闷、心神不宁、工作和学习效率低下等症状。

室内舒适空例标准由四个参数来衡量：

温度、湿度、空气品质及标准通风（换气）。

1.2、设计参数

图书馆室内设计温度17℃《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

图书馆室内设计湿度50﹪《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

图书馆室外设计干球温度-5℃

图书馆空调系统运行时间为早上八点至晚上八点《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

散热器进出口温度：

95℃/70℃

2、建筑物供暖热负荷计算

2.1、采暖设计热负荷

采暖热负荷，就是在某一时间内，为了维持一个房间或一个建筑物的室内温度达到采暖设计所需要的标准时，散热设备在单位时间内需要补充给它的热量。

冬季，人们为了满足生活和生产的需要往往要求室内或者工作地区保持一定的温度，为了使房间内的空气温度，在某一段时间能达到要求的数值，必须有散热设备补给热量，此热量称为该房间的供暖热负荷。

一个供暖系统往往要担负若干个房间的供暖，因而一个供暖系统的热负荷和各个房间的供暖热负荷有直接的关系。

所以房间采暖热负荷是供暖设计中最基本的数据，这个数据计算的正确是否，将直接影响着供暖设备的大小、供暖方案的选择及供暖系统的使用效果。

一般情况下，房间供暖热负荷应根据房间的热平衡来计算。

供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度下，为达到室内温度。

供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。

它是供暖系统的最基本依据。

冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或者房间的得、失热量确定。

房间的散热量包括：

1.围护结构传热耗热量Q1；

2.加热由门、窗缝隙渗入室内的耗热量Q2，称冷风渗透耗热量；

3.加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3，称冷风侵入耗热量；

在供暖工程设计时，尤其对于一般民用建筑来说，通常只计算两类热损失：

1.经过墙、屋顶、地面、门、窗和其他表面传出的热量；

2.加热进入室内的冷空气耗热量。

采暖设计热负荷就是计算散热设备、管道和锅炉时采用的那个采暖热负荷的数据。

从原则上说，应该采用基本上最大的那个采暖热负荷。

这里是基本上最大，而不是最大的原因有两个，其一是建筑物具有热稳定性，其二是除了个别情况外，一般建筑物并不要求必须达到采暖室内计算温度。

2.2、围护结构的基本耗热量

在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，即假设在计算时间内，室内、室外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。

实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程。

但不稳定传热计算复杂，所以对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。

围护结构基本耗热量，可按下式计算：

式中-------围护结构的传热系数，℃；

------围护结构的面具，；

-------冬季室内计算温度，℃；

-------供暖室外计算温度，℃；

------维护结构的温差修正系数。

温差修正系数，对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔者不供暖房间或空间的场合，要考虑温差修正系数。

2.3、维护结构的附加耗热量

按稳定传热计算出的房间维护结构的基本耗热量，并不是该供暖房间的全部耗热量。

因为房间的耗热量还与它所处的地理位置及它的形状等因素（如高度、风向、风速等）有关。

这些因素是很复杂的，不可能进行非常细致的计算。

工程计算中，是根据多年经验按基本耗热量的百分率进行附加予以修正。

其中包括：

朝向修正、风力修正、高度修正。

a、朝向修正

不同朝向的围护结构所得的太阳辐射人是不同的。

显然，受到日照的围护结构也就相应地减少了它的供暖耗热量。

我国采暖通风设计规范给出的徐州地区修正率如下：

根据《暖通规范》规定，不同朝向的修正率：

北、东北、西北0—10%东南、西南-10%—-15%

东、西-5%南-15%—-30%

b、风力修正

外围护结构外表面的传热主要有对流和辐射两部分，其中对流换热与室外风速有关，即风速愈大，则传热愈快。

计算围护结构基本耗热量时，所选用的传热系数值。

它是对应欲某个固定室外风速值得来的。

因为我国给地冬季平均风速相差不大，所以对传热的影响也不显著，故一般情况下可忽略。

但是对于建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构应附加5-10%。

本设计的建筑物在徐州的南郊，处于市区，故不考虑风力修正。

c、高度修正

计算基本耗热量中的室内计算温度是指房间内工作区的温度，即指地面上2m以下的空气平均温度。

对于一般的民用建筑和一般车间内部发热量小于23w/m2的工业厂房，当房间高度在4m以下时，可不考虑修正。

本设计的房间高度为3.2m。

因此高度修正可以不与考虑。

2.4、冷风渗透耗热量的计算

冬季，室外冷空气经常会通过门、窗的缝隙进入室内。

这部分冷空气从室外温度被加热到室内温度所需的热量称为冷风渗透耗热量。

此耗热量与门窗的构造和朝向、室外风速和风向等因素有关。

本设计采用缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量。

《暖通规范》明确规定：

建筑物门窗缝隙的长度分别按各朝向所有可开启的外门、窗缝隙丈量，在计算不同朝向的冷风渗透空气量时。

引进一个渗透空气量的朝向修正系数

。

即

式中

------每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季室外平均风速，采用文献一附录1-6数据。

-------门、窗缝隙的计算长度，m

-------渗透空气量的朝向修正系数。

确定门、窗缝隙渗入空气量

后，冷风渗透耗热量

，可以按下式计算：

式中

——经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h

——供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3

——冷空气的定压比热，

·℃

0.278——单位换算系数，

计算m和C值时注意：

1.在计算得出C≤-1时，则表示在计算层处，即使处于主导风向朝向的门窗也无冷风渗透，或是已有室内空气渗出，此时，在同一楼层的所有朝向门窗冷风渗透量均取零值。

2.如计算得出C＞-1时，在计算得出m≤0，则表示计算的给定朝向的门窗已经有室内空气渗出，或是无冷空气渗入，此时，处于该朝向的门窗的冷风渗透量为零值。

3.如果计算得出m＞0时，该朝向的门窗冷风渗透量。

可按前面的公式计算。

冷风朝向修正系数是考虑每米门窗缝隙处于不同朝向时，由于朝向在供暖期间的室外风速、风温、风频的差异，使其实际造成的房间耗热量的不同而引进的渗风量的修正。

2.5、地面传热系数

贴土地面的温差传热采用近似计算法。

即把地面划分成四类地带，各地带有确定的计算传热系数值。

按下式计算房间地面的温差传热量。

要注意的是第一地带靠近墙角的地面面积需要计算两次。

式中

——各计算地带的面积，m2

——各计算地带的计算用传热系数

值是：

第一地带

=0.465W/m2.℃

=0.233W/m2.℃

=0.11W/m2.℃

=0.07W/m2.℃

2.6、热负荷的计算说明

分类

冬季总热负荷（含新风/全热）

冬季总热负荷（含新风/潜热）

冬季空调总热负荷（含新风/全热）

冬季室内热负荷（全热）

冬季总湿负荷（含新风）

冬季总热负荷（含户间传热）

冬季热负荷（不含户间传热）

冬季总热负荷指标（含新风）

建筑物

206658.89

35.13

1001[阅览室]

5066.4

29.74

1002[阅览室]

5172.99

40.34

1002[阅览室]

2870.5

28.71

1004[阅览室]

2771.7

21.39

1005[借书大厅]

7654.11

23.48

1007[阅览室]

7508.34

23.94

1008[阅览室]

7282.82

23.93

1009[阅览室]

6076.02

28.36

1010[阅览室]

7497.44

29.08

2楼层

37202.56

18.65

2001[阅览室]

3778.41

22.18

2002[阅览室]

4203.58

32.78

2003[阅览室]

2114.5

21.15

2004[阅览室]

1791.93

13.83

2005[阅览室]

5189.55

15.92

2007[阅览室]

5137.52

16.38

2008[阅览室]

4982.31

16.37

2009[阅览室]

4456.3

20.8

2010[阅览室]

5548.47

21.52

3楼层

117556.01

60.47

3001[阅览室]

10819.95

63.51

3002[阅览室]

9503.44

74.11

3003[阅览室]

6247.59

62.48

3004[阅览室]

7148.41

55.16

3005[阅览室]

18663.42

57.25

3007[阅览室]

18098.89

57.71

3008[阅览室]

17559.3

57.7

3009[阅览室]

13311.44

62.13

3010[阅览室]

16203.57

62.85

3、散热器选型与计算

3.1、散热器选择原则

1、散热器的选择原则

供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分，它向房间散热以补充房间的热损失，保持室内要求的温度，其中散热器是最为常用的散热设备，供暖系统的热媒通过散热器的壁面，主要以对流的传热方式向房间散热。

对散热器的基本要求，主要有以下几点：

a、热工性能方面的要求，散热器的传热系数值越高，说明其散热性能越好。

提高散热器的散热量，增大散热器传热系数的方法，可以采用增加外壁散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径。

b、经济方面的要求，散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低，其经济性越好

c、安装使用和工艺方面的要求，散热器应具有一定机械强度和承压能力；散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间；散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。

d、卫生和美观方面的要求，散热器外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间观感。

e、使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。

在散热器的选择方面优先考虑铸铁散热器，它结构简单，防腐性能好，使用寿命长以及热稳定性好的优点；但其金属耗量大、金属热强度低于钢制散热器。

3.2、散热器的选择

在这设计中，考虑多方面原因，选用四柱813（带腿）散热器。

这种散热器金属热强度及传热系数高，外形美观，易于清除积灰，容易组成所需的面积，便于落地和靠墙安装，因此得到广泛应用，其性能参数如下

型号：

四柱813

散热面积：

0.28m²/片

水容量：

1.4l/片

重量：

8Kg/片

工作压力：

0.5MPa

传热系数计算公式：

K＝2.503Δt^0.293

热水热媒当Δt＝64.5℃时的K值：

7.87

3.3、散热器的计算

1）、散热面积的计算：

散热器的散热面积F按下式计算：

F=Qβ1β2β3/k（tpj-tn）m²

式中Q——散热器的散热量，W:

tpj——散热器热媒平均温度，℃；

tn——供暖室内计算温度，℃；

K——散热器的传热系数，W/m².℃；

β1——散热器组装片数修正系数；

β2——散热器连接形式修正系数；

β3——散热器安装形式修正系数。

该建筑供暖的供回水温度分别为95℃/70℃，散热器内热媒的平均温度tpj＝（tsg＋tsh）/2＝（95＋70）/2＝64.5℃

tsg——散热器进水温度，℃；

tsh——散热器出水温度，℃；

散热器传热系数K值的物理概念，是表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温tn相差1℃时，每m²散热器面积所散出的热量W/m².℃。

它是散热器散热能力强弱的主要标志。

可按《供热工程》附录3.4取用，可知K=7.87W/m².℃

散热器的传热系数K和散热量Q值是在一定的条件下，通过实验测定的。

若实际情况与实验条件不同，则应对所测值进行修正。

散热器组装片数修正系数β1（其值选取按照《供热工程》附录3.1）

散热器连接形式修正系数β2值，可按《供热工程》附录3.2取用。

此次设计是采用的简单的同侧下进下出，所以β2＝1.426。

散热器安装形式修正系数β3值，安装在房间内的散热器，可有种种方式，如敞开装置、在龕盒内、或加装遮挡罩板等。

附录表3.3，在此次设计为敞开装置β3=1.0

取三楼的一个阅览室301为例，由于房间的面积较大，房间的热负荷也较大，又因为散热器的片数不能超过一定的数值，况且如果散热器太长又会影响美观，所以采用两组散热器串连的方式布置。

已知Q＝10819.95Wtpj＝（95+70）/2＝82.5℃，tn＝18℃，Δt＝tpj－tn＝64.5℃，K＝＝7.87W/m².℃

修正系数：

散热器组装片修正系数，先假定β1＝1.0；

散热器连接形式修正系数，查附录3.2，β2＝1.426；

散热器安装形式修正系数，查附录3.3，β3＝1.0；

根据式F′=Qβ1β2β3/KΔt=10819.95*1.0*1.426*1.0/（7.87*64.5）

=30.40m/p>

四柱813型散热器的每片散热面积为0.28m²，则计算片数n′为：

n′＝F′/f＝30.40/0.28＝108.56片

阅览室301布置四台散热器，每台散热器为28片

查附录3.1，当散热器片数大于20片时，β1＝1.10

因此实际所需散热面积为：

F＝F′*β1＝30.40*1.10＝33.44m²实际

实际采用的片数n为：

n＝F/f＝33.44/0.28＝119.43片

因为0.43*0.28=0.12m²>0.1m²

取整数119，则阅览室301布置四个散热器，应采四柱813型散热器30片

其余房间同理;计算结果列于表内

（2）、散热器片数及长度的确定

在确定所需的散热器面积后，现假定β1＝1，可按下式进行计算n＝F/f

f——每片或每1m长的散热器散热面积，

此系统的f＝0.28，暖通规范规定，柱型散热器面积可比计算面积小0.1m²（片数n取整数）

其中包括散热器流量的计算和散热器片数的计算，计算表格必须附在本章。

散热器选型计算表.xls

3.4、散热器的布置

布置散热器时，应注意下列一些规定：

散热器一般应安装在外墙的窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适。

为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。

在楼梯间或其他有冻结危险的场所，其散热器应有单独的立、支管供热且不得装设调节阀。

散热器一般明装，在内部装修有特殊要求的场合可采用暗装。

同一房间的散热器可以串连，贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同邻室串连连接。

两串连散热器之间的串连管径应与散热器接口的直径相同，以便水流畅通。

在楼梯间布置时，考虑楼梯间热流上升的特点，应布置在底层。

铸铁散热器的组装片数四柱一般不易超过50片。

4、供热系统设计

4.1、供热系统介绍

以热水作为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。

热水供暖系统是一个具有许多并联环路的管网系统，在环状管网系统中，流量是由几条管路输送到同一个节点，由每条管路达到该节点的流量完全可以任意分配。

各环之间的水力工况相互影响，系统中任何一个散热设备的流量发生变化，必然引起其他散热设备流量发生变化，即各散热设备之间的流量重新分配，引起水力失调。

目前，热水供暖系统经常采用以下三种管网形式：

水平单管式系统，垂直单管式系统，分户水平式系统。

各种管网虽然形式不同，但所有管网系统都具有相同的水力特点：

①系统均由立管或水平支管构成环状，系统环路大小因用户形式而异，管路长度变化范围大，即各管路系统阻抗变化范围大，水力失调不易调节。

②各管路阻力损失因相应阻抗大小变化而变化。

同时管网系统形式是竖向环网，在重力作用压头影响下，各层资用压力变化范围大，容易产生竖向失调，各立管也容易产生水平失调。

③不同建筑、不同房间室温要求和不同散热形式对供暖系统调节与控制要求不同。

系统运行过程中流量调节变化范围增大，也会产生运行过程中的水力失调。

4.2、供热系统布置

以热水作为热媒的供暖系统，采用热电厂供暖。

供热平面图.dwg

4.3、供热系统说明

供回水立管的布置对整个室内采暖系统的正常运行有很大作用，其位置合理可减少水平管道因过门不好处理带来的麻烦。

对于寒冷地区按下面的节能标准规定:

“采暖期室外平均温度在-6℃以下的地区的楼梯间应采暖。

”这样可将供回水立管设置在楼梯间，这既解决了楼梯间的采暖，又可将热表设在楼梯间便于观测与读值。

另外，也可在楼梯间设一管道井，将主立管及热表布置于管道井内。

对于24ｍ以下的多层住宅楼，采暖干管进户后立管对于各层分户进行下供下回的异程供给，经计算对此立管的阻力和自然作用压头对垂直失调的影响很小。

本设计将采取热电厂供暖，热水管从热电厂出口接出来后，在建筑物的底楼楼梯间沿墙一直升到屋顶，在这之间每层楼一个环路，每个环路有几根立管。

热水从主力管沿着供水水平干管，流到每一根立管内，在沿着立管往下经过顺流式单管和散热器流到回水水平干管中，三根回水干管汇合到一根回水总干管内，再流回热电厂进入锅炉重新加热。

（详见管路平面图供热平面图打印.dwg）

对于管道的敷设，该系统有两种敷设方式：

一种是管道沿房间的踢脚处室内敷设，而在居室通阳台的门坎处作特殊处理。

另一种是管道敷设在结构混凝土板以上的建筑填层内。

这两种方式的优点是最大程度地减少了室内明装管道，缺点是埋入地等的管道一旦堵塞或由于住户装修地板而破坏管道则非常麻烦。

但可通过采用耐腐和铝塑管并在入户处加过滤器等方法来避免上述问题的出现。

管道敷设形式的确定：

由于目前市场上住宅户型平面及结构形式的不同以及房屋标准等级和各地条件、习惯的不同，因而管道明敷还是暗设及采用何种系统形式一定要根据具体情况作认真的分析和比较并同建设单位和开发商认真协商才能确定。

这个系统的布置考虑了以下几点；

1.采用机械循环垂直单管系统，上供下回，异程式系统，这样可以使作用压头达到可能的最大值，而散热器面积和管道的安装工作量都最小。

2.把锅炉和主立管布置在中间，采用了较多的环路，使每一环路负担的热负荷尽可能的少一些，而且基本相等。

这样既可以使管路的消耗量最少而且易于平衡，建筑物南北向分开设计和分朝向设置干管或环路以便于分朝向调节。

3.每根立管每层可以各带两到三个散热器，在供回水支管不太长的情况下，这样对管道较经济，而且有利于提高水力稳定性。

4.在系统地最高处，在主立管的顶端，接了一个膨胀水箱，安放在闷顶或专用水箱内。

它的作用在于储存或补充系统里的水热胀冷缩的水量。

此外，当系统冲水时，以及当冷水被逐渐加热时，系统里的空气和从水中析出的溶解空气可以通过膨胀

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