供热工程课程设计说明书.docx
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供热工程课程设计说明书
JilinJianzhuUniversity
课程设计计算书
设计名称
市花园小区采暖设计
学院
市政与环境工程学院
专业
城市燃气工程
班级
燃气122班
姓名
牛传磊
学号
11
指导教师
齐老师
设计时间
2015.7.5
摘要
本次设计的是市某住宅采暖系统。
本工程为市花园小区住宅楼采暖设计，建筑面积2800㎡，总高度17.4m。
针对该住宅的要求和特点，以及该地区气象条件，参考有关文献资料对该楼的采暖系统进行方案设定、负荷计算和水力计算、设备选型。
关键词住宅；采暖；设计
附录
第一章概述
1.1设计概况
省市花园小区住宅楼采暖设计，建筑面积2800㎡，总高度17.4m共6层,层高2.9m。
1.2设计依据
《供热设计手册》、《供热工程》（ISBN978-7-112-02017-1）。
第二章设计方案确定及计算
2.1室外气象参数
采暖室外计算温度：
-22.5℃，冬季室外平均风速：
2.0㎡/s，冬季室外最多风向平均风速1.9m/s冬季最多风向ENE，冬季室外大气压力102333pa。
2.2采暖设备要求和特殊要求
散热器要求散热性能好，金属热强度大，承压能力高，价格便宜，经久耐用，使用寿命长。
2.3热负荷计算
供暖系统设计热负荷
（1）、供暖系统设计热负荷
供暖系统的设计热负荷是指在某一室外温度t′w下，为了达到要求的室温度tn，供暖系统在单位时间向建筑物供给的热量Q′。
它是设计供暖系统的最基本依据。
冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得失热量确定：
失热量有：
a、围护结构传热耗热量Q1；
b、加热由门，窗缝隙渗入室的冷空气的耗热量Q2，称冷风渗透耗热量；
得热量有：
a、太阳辐射进入室的热量Q10。
Q=Q1+Q2-Q10
工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般分几部分进行计算：
Q′=Q1.j′+Q1.x′+Q2′+Q3
式中Q1.j′——围护结构的基本耗热量；Q1.x′——围护结构的附加耗热量。
（2）围护结构的耗热量
表5-1通过围护结构的基本耗热量，按下式计算：
公式
Q′j.j=K×F×（tn–t′w）×α
参数
K--该面围护物的传热系数,W/m.℃;
Q′j.j--通过供暖房间某一面围护物的温差传热量（或称为基本耗热量）,W;
F--该面围护物的散热面积,m;
t′w--室外供暖计算温度,℃;
α--温差修正系数.
tn--室空气计算温度,℃;
（3）围护结构附加耗热量：
表5-2通过围护结构的附加耗热量
公式
Q1′=Q′j.j×（1+χch+χf+χx）×（1+χf.g）
参数
Q1′--附加耗热量
χf--风力附加率（或称风力修正系数）;χf.g--高度附加;χx--外门附加
χch--朝向附加率（或称朝向修正系数）;
（4）《暖通规》规定：
宜按下列规定的数值，选用不同的朝向修正率
朝向
修正率
北、东北、西北
0～10％
东南、西南
-10～-15％
东、西
-5％
南
-15～-30％
所以，由于这次在这次设计中建筑物的外墙朝向分别为东、西、南、北四向。
其朝向的修正率分别为：
东：
-5％，西：
-5％，南：
-15％，北：
0％。
（5）风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对维护结构基本耗热量的修正。
我国大部分地区冬季平均风速为2～3m/s。
室外平均风速2.700m/s，因此《暖通规》规定：
在一般情况下，不考虑风力附加。
只有建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇厂区特别突出的建筑物才考虑垂直外维护结构附加5％～10％。
（6）高度附加耗热量
高度附加耗热量是考虑房屋高度对维护结构耗热量的影响而附加的耗热量。
《暖通规》规定：
当房间高度大于4m时，高度每高出1m应附加2％，但总的附加率不应大于15％。
所以此建筑1～3层高度均为3m，高度附加值为0。
（7）冷风渗透耗热量Q2′的计算:
计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分数法，本计算采用缝隙法，计算公式如下：
公式
Q2′=0.28Cp×L×ρw×（tn-t′w）
参数
Cp--干空气的定压质量比热容,Cp=1.0Kj/（公斤×℃）
V--渗透空气的体积流量,m/h;ρw--室外温度下的空气密度公斤/m
tn--室空气计算温度,℃;t′w—室外供暖计算温度,℃.
例：
已知室空气计算温度为18℃，室外供暖计算温度-22.5℃
L=L0ln=3*2.1+2*1.5=9.3
南外窗冷风渗透耗热量：
Q2′=0.28Cp×L×ρw×（tn-t′w）=0.28×9.3×1.293×40.5=177w
基本耗热量：
南外墙Q′j.j=K×F×（tn–t′w）×α=0.5×3.15×40.5=165w
南外窗同理可算出318w
西外墙西外窗分别是289w和106w
围护结构耗热量：
南外墙Q1′=Q′j.j×（1+χch+χf+χx）×（1+χf.g）=165×0.85=140w
同样求出各个围护面的修正耗热量南外窗270w，西外墙274，西外窗100
总围护修正耗热量270+274+140+100=784w
所以房间总耗热量=总修正耗热量+冷风渗透耗热量=177+784=961w
其余见耗热量表。
第三章散热器的选择
考虑到散热器耐用性和经济性，本建筑选用铸铁四柱640型，高度为640mm它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；散出同样热量时金属耗量少，易消除积灰，外形也比较美观；每片散热器的面积少，易组成所需散热面积。
“暖通规”规定：
安装热量表和恒温阀的热水供暖系统不宜采用水流通道含有粘砂的散热器，应采取可靠的质量控制措施；所以要选用腔干净无砂，外表喷塑或烤漆的灰铸铁散热器。
具体性能及参数如下表：
表4.1铸铁散热器参数
型号
散热面积
水容量
重量
工作压力
传热系数k
四柱640型
0.200m
1.03L
5.7kg
0.5mpa
7.13w/m
·℃
3.1散热器的布置
散热器布置在外墙窗台下，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、外墙对人体冷辐射的影响，使室温均匀。
为防止散热冻坏一般明装或装在器冻裂，两道外门之间，门斗及开启频繁的外门附近不宜设置散热器；散热器一深度不超过130mm的墙槽。
3.2散热器的安装尺寸应保证
底部距地面不小于60mm，通常取150mm；顶部距窗台板不小于50mm；背部与墙面净距不小于25mm。
3.3散热器的计算
对四柱640型，不能超过25片。
散热器面积F按下式计算:
m2
Q—散热器的散热量，W
tpj—散热器热媒平均漫度，℃
tn--供暖室计算温度，℃
K—散热器的传热系数,W/m2.℃
β1—散热器的组装片数修正，
β2—散热器的连接形式修正，
β3—散热器的安装形式修正，
散热器中β1、β2、β3的选取以书后附表为据，
，
tsg—散热器进水温度，
tsh—散热器回水温度，
以首层北卧室102为例说明暖气片的计算过程：
房间热负荷Q=493W，供水温度为tg=95℃，th=70℃，tpj=（95+70）/2=82.5℃,
=18℃,Δt=
=82.5-18=64.5℃
查教材附录2-5，
=7.13w/m
·℃
修正系数：
散热器组装片数修正系数，先假定β1=1.0；
散热器连接形式修正系数，查教材附录2-7，β2=1.0；
散热器安装形式修正系数，查教材附录2-9，β3=1.02；（取A=100mm.）。
F′=Q/（K·Δt）β1β2β3=493/（7.13×64.5）×1×1×1.02=1.09
四柱640型散热器每片散热面积为0.20m2，计算片数n′为：
n′=F′/f=1.09/0.200=6片
查[2]附录2-3，当散热器片数为6～10片时，β1=1，
因此，实际所需散热器面积为：
F=F′×β1=1.09×1=1.09m2
实际采用片数n为：
n=F/f=6片，
取整数，应采用四柱640型散热器6片。
其他房间的散热器计算结果见下表：
（为保证散热器的散热效果，每组散热器的片数大于10的控制在11-20围）。
详细计算见散热器片数表。
首层
二层~五层
六层
房间编号
房间名称
实际散热器片数n
房间编号
房间名称
实际散热器片数n
房间编号
房间名称
实际散热器片数n
101
卫生间及更衣室
6
1
卫生间及更衣室
6
601
卫生间及更衣室
6
102
北卧室
6
2
北卧室
6
602
北卧室
6
103
卫生间
3
3
卫生间
3
603
卫生间
3
104
厨房
6
4
厨房
6
604
厨房
6
105
餐厅
3
5
餐厅
3
605
厨房
3
106
厨房
6
6
厨房
6
606
餐厅
6
107
餐厅
3
7
餐厅
3
607
餐厅
3
108
卫生间
3
8
卫生间
3
608
卫生间
3
109
北卧室
6
9
北卧室
6
609
北卧室
6
110
卫生间及更衣室
3
10
卫生间及更衣室
3
610
卫生间及更衣室
3
111
南卧室
6
11
南卧室
6
611
南卧室
6
112
南卧室
5
12
南卧室
5
612
南卧室
5
113
客厅
8
13
客厅
8
613
客厅
8
114
客厅
8
14
客厅
8
614
客厅
8
115
南卧室
5
15
南卧室
5
615
南卧室
5
116
南卧室
11
16
南卧室
11
616
南卧室
11
第四章水力计算
1、按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力（压头）。
确定各管段的管径；
2、按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力（压头）；
3、按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。
室热水供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。
当系统的最不利循环环路的水力计算完成后，即可进行其它分支循环环路的水力计算。
《暖通规》规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间（不包括共同管段）的计算压力损失相对差额，不应大于±15％。
在实际设计过程中，为了平衡各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》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/s
本次设计采用等温降水力计算方法计算步骤如下：
（1）根据供暖散热器、管道平面布置图绘制供暖系统轴测图草图。
在图中以负荷不变为原则划分管段，把管段依次编号，标出散热器负荷，管段热负荷，管段长度。
（2）求热水流量G，根据设计的温差和管段的热负荷，用下面公式（2-6）求出各管段的流量：
（2-6）
式中：
G——管段的热水流量，kg/h；
Q——管段的热负荷，W；
——系统的设计供水温度，℃；
——系统的设计回水温度，℃。
例：
以1-2管段为例
用户热负荷：
Q=84200w
通过该用户的流量：
G=0.86Q/Δt=2896.48kg/h
查《供热通风与空调工程设计资料大全》第17页，选DN70的管径。
比摩阻：
R=（42.52-39.5）/10*5+39.5=95Pa/m
流速：
v=（0.21-0.2）/10*5+0.2=0.205m/s
水管水力计算表
序号
流量（kg/h）
管径
管长（m）
ν（m/s）
R（Pa/m）
△Py（Pa）
△Pj（Pa）
△Py+△Pj（Pa）
1-2
2896.48
DN70
12
0.205
95
1140
1140
2280
2-3
330.2317
DN50
22.8
0.3
15.23
654.23
654.23
1308.46
3-4
330.2317
DN50
9.8
0.3
26.35
271.87
271.87
543.74
4-5
842.321
DN32
2.2
0.35
26.35
165.55
165.55
331.1
5-6
996.231
DN32
2.9
0.37
74.23
130.52
130.52
261.01
6-7
863.01
DN32
2.9
0.22
35.21
95.12
95.12
190.24
7-8
766.523
DN25
2.9
0.31
24.21
201.31
201.31
402.62
8-9
512.235
DN25
2.9
0.20
75.23
102.85
102.85
205.7
9-10
369.21
DN25
2.9
0.11
35.12
45.32
45.32
90.64
10-11
369.21
DN25
48.8
0.11
35.12
712.24
712.24
1424.48
11-12
369.21
DN25
2.9
0.11
35.12
37.24
37.24
74.48
12-13
541
DN25
2.9
0.20
32.54
121.38
121.38
242.76
13-14
705
DN25
2.9
0.34
69.82
201.32
201.32
402.64
14-15
923
DN32
2.9
0.26
32.15
72.31
72.31
144.62
15-16
2024
DN32
2.9
0.34
46.21
106.32
106.32
212.64
16-17
1752
DN32
2.2
0.36
56.23
132.52
132.52
265.04
17-18
2203
DN50
9.8
0.31
27.31
265.34
265.34
530.68
18-19
1953
DN50
9.8
0.41
33.21
284.21
284.21
2123.42
总阻力
9471
其余管段见下表：
水管水力计算表
其他管道水力计算表
管段
负荷（W）
流量（kg/h）
管径
管长（m）
ν（m/s）
R（Pa/m）
△Py（Pa）
△Pj（Pa）
△Py+△Pj（Pa）
5-16
5467.1
168.54
20
2.9
0.13
69
20.85
20.85
41.7
20-31
3326.5
174.327
20
2.9
0.15
46
22.54
22.54
45.08
6-15
3012.8
168.54
20
2.9
0.13
119
20.85
20.85
41.7
21-30
5024.3
174.327
20
2.9
0.15
61
22.54
22.54
45.08
7-14
3006.2
168.54
20
2.9
0.13
75
20.85
20.85
41.7
22-29
3453.5
174.327
20
42.8
0.15
75
22.54
22.54
45.08
8-13
3006.2
168.54
20
2.9
0.13
75
20.85
20.85
41.7
23-28
4210
256.231
25
2.9
0.12
61
11.32
11.32
22.64
9-12
4159
284.321
25
2.9
0.11
119
9.21
9.21
18.42
24-27
84200
531.035
70
2.9
0.13
46
11.32
11.32
22.64
10-11
4210
256.231
25
2.9
0.12
69
9.21
9.21
18.42
25-26
4159
284.321
25
1.75
0.11
72
15.23
15.23
30.46
1-2
84200
531.035
70
12
0.26
95
1140
1140
2280
4-20
18461.2
1500.237
32
19.8
0.3
98
64.12
64.12
128.24
20-21
17254.1
1230.3523
32
23.5
0.22
55
32.42
32.42
64.84
21-22
12891.3
263.471
32
2.9
0.2
60
21.35
21.35
43.7
22-23
11230.1
659.5213
25
2.9
0.27
52
65.23
65.23
130.46
23-24
5423.1
561.231
25
2.9
0.2
52
25.13
25.13
50.26
24-25
445.0.6
365.313
25
2.9
0.11
67
10.23
10.23
20.46
4.
（1）确定最不利环路。
对异程式系统即取最远立管环路为最不利环路。
同程式系统一般亦取最远立管环路，但最远立管热负荷特殊少者除外。
2）计算最不利环路各管段管径及相应管段的阻力，最后求出系统的总阻力。
来确定最不利环路各管段的管径。
根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，
3）首先求出最不利循环环路或分支环路的平均比摩阻
，即：
（2-7）
式中:
ΔP——最不利循环环路或分支环路的循环作用压力，Pa；
∑L——最不利循环环路或分支环路的管路总长度，m；
a——沿程损失约占总压力损失的估计百分数。
根据式中算出的及环路中各管段的流量．利用水力计算图表，可选出最接近的管径．并求出最不利循环环路或分支环路中各管段的实际压力损失和整个环路的总压力损失值。
选用多大的R值（或流速
值）来选定管径，是一个技术经济问题。
如选用较大的R值（
值），则管径可缩小，但系统的压力损失增大，水泵的电能消耗增加。
同时，为了各循环环路易于平衡．最不利循环环路的平均比摩阻
不宜选得过大。
目前在设计实践中，
值一般取60～120Pa/m为宜。
3）确定其他立管管径，平衡并联环路的总阻力损失。
构成并联环路的各分支环路的总阻力损失值都应该是接近相等的（计算阻力损失相对差额应不大于15%）。
否则，应当重新调整管径，直到计算各分之环路的阻力损失值，在允许围之。
0
水管水力计算表
最不利环路.
序号
流量（kg/h）
管径
管长（m）
ν（m/s）
R（Pa/m）
△Py（Pa）
△Pj（Pa）
△Py+△Pj（Pa）
2-3
330.2317
DN50
22.8
0.3
15.23
654.23
654.23
1308.46
3-4
330.2317
DN50
9.8
0.3
26.35
271.87
271.87
543.74
4-5
842.321
DN32
2.2
0.35
26.35
165.55
165.55
331.1
5-6
996.231
DN32
2.9
0.37
74.23
130.52
130.52
261.01
6-7
863.01
DN32
2.9
0.22
35.21
95.12
95.12
190.24
7-8
766.523
DN25
2.9
0.31
24.21
201.31
201.31
402.62
8-9
512.235
DN25
2.9
0.20
75.23
102.85
102.85
205.7
9-10
369.21
DN25
2.9
0.11
35.12
45.32
45.32
90.64
10-11
369.21
DN25
48.8
0.11
35.12
712.24
712.24
1424.48
11-12
369.21
DN25
2.9
0.11
35.12
37.24
37.24
74.48
12-13
541
DN25
2.9
0.20
32.54
121.38
121.38
242.76
13-14
705
DN25
2.9
0.34
69.82
201.32
201.32
402.64
14-15
923
DN32
2.9
0.26
32.15
72.31
72.31
144.62
15-16
2024
DN32
2.9
0.34
46.21
106.32
106.32
212.64
16-17
1752
DN32
2.2
0.36
56.23
132.52
132.52
265.04
17-18
2203
DN50
9.8
0.31
27.31
265.34
265.34
530.68
总阻力
6623
最有利环路
2-A
2563
DN50
9.8
0.29
24.63
274.12
274.12
548.24
A-B
1023
DN32
2.2
0.29
48.23
115.21
115.21
230.42
B-C
199
DN20
48.8
0.16
31.52
1624.51
1624.51
3249.02
C-D
1023
DN32
2.2
0.29
48.23
120.31
120.31
240.62
D
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