供热工程课程设计书详解.docx
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供热工程课程设计书详解
《供热工程》课程设计
济南市研究生公寓楼课程设计
学院：
建筑工程学院
专业：
建筑环境与能源应用工程
班级：
建环13（本1）
指导老师：
黄文先
姓名：
常方印
学号：
131614039
说明··············································2
第一章原始资料和设计据·························3
一、原始资料···································3
二、设计依据···································4
第二章热负荷计算································5
一、公式介绍···································5
二、热负荷计算·································7
第三章散热器的选型及安装式······················8
第四章采暖散热器的选择计算······················9
一、散热器的选择和布置······················9
二、散热器的计算···························10
第5章水力计算·································11
第6章其他附加设备·····························13
参考资料·········································14
设计小结·········································15
附表1热负荷计算表·····························16
附表2散热器片数·······························23
附表3水力计算表·······························27
说明
本设计是长春市的一所研究生公寓楼设计。
根据查阅当地的气象和基本情况设计等一系列资料，我们计算出了四层公寓楼的热负荷，然后根据热负荷及建筑物的形式等条件，计算了散热器的片数，并布置散热器。
值得一提的是，我们还进行了相当难度的水力计算，选取了合适管径并布置管道。
最后，利用设计方案和计算结果，我们还绘制出了该系统的三个平面图和轴测图。
通过《供热工程课程设计》，我们建立起了一般性课程设计的思想，掌握了—般性民用或工业建筑供热工程的设计程序、方法和步骤。
最重要的是，我们还了解到：
在供热及能源利用技术方面不断改进和发展的今天，对于供暖设计的研究问题，国内外都投入了大量的资金成本，并且供热这方面发展也比较迅速。
但是，能量浪费的现象却比较严重，主要是设计阶段存在的设计问题。
因此，在以节能减排为主题的时代，如何解决资源的有效利用，供暖中能源的合理利用，是现在最为迫切的课题。
最后，课程设计是我们专业课教学的重要组成部分，是理论学习的深化和应用的一种比较科学且行之有效的手段。
感谢老师为我们提供了这次锻炼的机会，让我们的专业能力进一步的提高。
今后，我们自身还要通过不断地学习，不断完善和发展这种适应性能力。
第一章原始资料和设计依据
一.原始资料
1.土建资料：
本建筑物为四层砖混结构，层高3.0米，室内外地面高差400mm。
建筑平面图（首层平面图、标准层平面图）、剖面图.
2.室外热力网路资料：
在本建筑物的南侧10米处有室外热水网路，设计供回水温度为：
95℃-70℃,系统与外网直接连接，在引入口处外网可提供的供回水压差为100KPa.
3.围护结构资料：
外墙：
双面抹灰370mm砖墙,哈尔滨采用490mm砖墙
屋顶：
空心楼板+保温层+防水层，传热系数为K=0.73
外窗：
（a）房间：
（宽×高）1.8×2.0米，单层铝合金推拉窗，上亮高0.5米，三扇两开窗，可开启部分的缝隙总长为14.0米
（b）走廊：
1.5×2.5米，单层铝合金推拉窗，上亮（高0.5米），两扇两开窗，可开启部分的缝隙总长为12.5米
（c）楼梯间：
2.5×1.2米，单层铝合金中悬窗，扇高0.6米，可开启部分的缝隙总长为12.8米
外门：
1.8×2.7米，单层铝合金双向平开双扇门，上亮高0.7米，可开启部分的缝隙总长为16米
地面：
贴土非保温地面。
2.设计依据
1.济南市气象资料：
地理位置
大气压力（Kpa）
室外平均风速（m/s）
冬季采暖室外干球温度/
℃
冬季室外计算相对湿度
/%
吉林长春
102.020
3.2
-7
54
表1冬季室外气象参数
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。
3.围护结构的传热系数：
表2围护结构的传热系数
围护结构
外墙
内墙
外窗
内门
屋面
地面
传热系数W/m2·℃
0.54
1.86
2.6
6.5
0.73
分地带法计算
4.注意事项：
a.美观，房间内的管路数减少，可集中进行隐藏处理。
b.在下部布置供水干管，管路直接散热给室内，无效热损失小。
c.在施工中，每安装好一层散热器即可供暖，给冬天施工带来很大方便。
d.排除系统的空气比较困难
第二章热负荷计算
1.公式介绍
1.基本耗热量：
由于一般建筑对室内温度容许有一定的波动，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。
下面是围护结构的基本耗热量计算公式：
（公式1）
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.附加耗热量：
（1）风力附加耗热量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。
济南市室外平均风速 3.2 m/s，因此《暖通规范》规定：
在一般情况下，不考虑风力附加。
（2）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。
《暖通规范》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1～4层高度为3m，故无高度附加。
3.冷风渗透耗热量：
（公式2）
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1.293kg/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=
（公式3）
式中：
Lh——每米每小时缝隙入室内的空气量；
L——门窗缝隙的计算长度，m；
n——渗透空气量的朝向修正系数。
4.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
式中，
——外门基本耗热量，W;
N——考虑冷风侵入的外门附加率。
二.热负荷计算
表3朝向修正率
朝向
东、西
南
北
修正系数
-5%
-2%
5%
选用上面朝向修正率时。
应考虑当地冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-10%~0%，东西向可不修正。
应注意：
高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。
下面以1003房间为例计算房间的热负荷；
1003：
室内计算温度为20℃，济南冬季室外计算温度为-7℃，
房间
围护结构
传热
系数
温差修正
系数
耗热量修正
修正后热负荷
冷风渗透耗热量
外门冷风侵入耗热量
总热负荷
名称
面积计算
朝向
风力
间歇附加
K
α
Xch
Xf
Xjan
Q1
Q2
Q3
Q1+Q2+Q3
长m
高（宽）m
面积㎡
W/㎡·℃
W
W
W
W
1003[办公室]
北内墙
3.3
3.0
9.90-4.9
1.86
1.00
0.00
0.00
56.2
56.3
北内门_嵌
1.8
2.7
4.9
6.50
1.00
0.00
0.00
189.5
189.5
西外墙
5.4
3.0
16.2
0.54
1.00
-0.05
0.00
0.00
224.4
224.4
南外墙
3.3
3.0
9.90-3.6
0.54
1.00
-0.20
0.00
0.00
73.5
73.5
南外窗_嵌
1.8
2.0
3.6
2.60
1.00
-0.20
0.00
0.00
202.2
16.8
219.0
东内墙
5.4
3.0
16.2
1.86
1.00
0.00
0.00
180.8
180.8
地面
3.3
5.4
15.3
分带:
已设置
1.00
0.00
0.00
0.00
249.3
249.3
屋面
3.3
4.6
15.3
0.73
1.00
0.00
0.00
0.00
300.8
300.8
房间小计
室内温度℃
20
室外温度℃
-7
房高修正
0
1476.7
16.8
0.0
1493.5
其他房间如附表一所示。
第三章采暖系统方案的选择与确定
我国室内热水供暖系统，大多采用低温水作为热媒。
本系统选择热水供暖系统，设计供回水温度为：
95℃/70℃。
本系统采用上供下回式供暖方式。
供暖系统的入口宜设置在建筑物热负荷对称分配的位置，一般宜在建筑物中部。
布置供、回水干管时，首先应确定供、回水干管的走向。
系统应合理地分配成若干支路，而且应尽量使各支路的阻力损失易于平衡。
一般宜将供水干管的始端放置在朝北的一侧，而末端设在朝南向一侧。
室内热水供暖系统的管路应明装，尽可能将立管布置在房间角落，尤其在两外墙的交接处。
对于供回水系统，供水干管多设置在顶棚下等。
第四章采暖散热器的选择计算
1.散热器的选择和布置
考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用M-132型散热器，每片散热面积为0.24,传热系数计算公式为：
K=2.426*
。
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。
表四M-132型散热器具体性能及参数如下表：
型号
散热面积
水容量
重量
工作压力
传热系数k
M-132型
0.24
1.32L
7kg
0.5mpa
7.99w/m
·℃
散热器布置在外墙窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流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。
散热器明装，布置简单。
在此垂直单管顺流系统中散热器邻室串联连接，散热器采用同侧连接，上进下出。
2.散热器的计算
散热器面积的计算
（公式4）
式中，F——散热器散热面积，
Q——散热器的散热量，W；
——散热器内热媒平均温度，℃；
——供暖室内计算温度，℃；
K——散热器的传热系数； w/（
℃）
——散热器组装片数修正系数；
——散热器组连接形式修正系数；
——散热器组安装形式修正系数.
表五散热器组装片数修正系数
每组片数
<6
6-10
11-20
>20
0.95
1.00
1.05
1.10
例如：
1003房间，房间热负荷Q=1493.5W，供水温度为tg=95℃，th=70℃，tpj=（95+70）/2=82.5℃,
=20℃,Δt=
=82.5-20=62.5℃
查《供热工程》附录2-1
=7.88w/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2-4，β2=1.0；
散热器安装形式修正系数，查教材附录2-5，β3=1.0；
F′=Q/（K·Δt）
=1493.5/（7.99×62.5）×1×1.0×1.0=3.00
M-132型散热器每片散热面积为0.24m2，计算片数n′为：
n′=F′/f=3.00/0.24=12.5片
根据附录2-3可知，当散热器片数为11—20片时，
=1.05，因此实际所需的散热器面积为F=
*
=3*1.05=3.15
实际采用片数n为:
n=F′/f=3.15/0.24=13.1片
取整数，应采用M-132散热器13片
其他散热器片数请查看附表2。
第五章水力计算
此工程采用机械循环单管顺流异程式热水供暖系统，供暖系统的引入口设置在建筑物热负荷对称大的位置，设置在建筑中部，有四个分支环路，这样可以缩短系统的作用管径，设计供回水温度为95/70℃。
根据建筑的结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器。
（见图纸）
1、画出计算图:
画出系统图，该系统就有四个支路，选择其中一支，举例选择第三条分支管路，图上小圆圈内的数字表示管段号，管段长度与图示长度一一对应。
《实用供热空调设计手册》中5.5.1与5.5.2规定：
1、管网干管管径，不应小于50mm，通往各单体建筑物的管径对热水管道来讲不宜小于32mm。
2、基础数据的确定：
（1）、热力网管道内壁当量粗糙度，热水管道可采用0.0002m；
（2）、热水热力网支干线、支线应按允许压力降确定管径，但供热介质流速不应大于3.5m/s。
（3）、热水管道水力计算表见附表3
2、选择最不利环路:
最不利环路是通过三层314卫生间的散热器的环路。
这个环路经过管段1、2、3、4、5、6、7。
3、计算最不利环路各管段管径:
此工程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，此工程采用推荐的平均比摩阻RPj大致为60～120Pa/m来确定最不利环路各个管段的管径。
首先根据式G=0.86Q/△t确定各管段的流量，根据G和选用RPj的值，查《供热工程》附表4-1，将查出的各管段d、R、v值列入水力计算表中，算出最不利环路的总压力损失，并将不平衡率控制在15%内，入口处的剩余资用压力，用调节阀节流消耗掉立管的剩余压头用立管阀门消除。
确定局部阻力系数ξ。
根据系统图中管路的实际情况，列出各管段阻力名称。
利用《供热工程》中附录4-2，将其阻力系数记于表中，最后将各管段的总局部阻力系数列入附表3中第9栏中。
第六章其他附加设备
1.膨胀水箱：
要求：
在机械循环系统中，循环管应接到系统定压点前的水平回水管上，该点与定压之间应保持1.5-3m的距离。
膨胀管，循环管和溢水管上严禁安装阀门，以防止系统超压，水箱水冻结或水从水箱溢出。
膨胀水箱容积计算：
（公式5）
式中
——膨胀水箱的有效容积，L
——水的体积膨胀系数，
，1/℃;
——系统内的水容积，L
——考虑系统内水受热和冷却是水温的最大波动值，一般以20℃水温算起。
计算得：
0.045
=0.045*7.5=0.3375L（
查表的
=7.5L）
膨胀水箱型号选择：
2.集气罐：
集气灌用直径
100-250mm的短管制成它有立式和卧式两种。
在机械循环系统的上供下回系统中，集气灌应设置在系统各个分环路的供水干管末端的最高处。
在系统运行时，定期手动打开阀门将热水中分离出来并聚集在集气灌内的空气排除。
集气灌的确定：
集气灌有效容积应为膨胀水箱容积1%，它的直径D应大于或等于干管直径的1-2倍。
参考资料：
[1]《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87.
[2]《通风与空气调节制图标准》GJ114-88.
[3]GB50019—2003采暖通风与空气调节设计规范[S].北京：
中国计划出版社，2003.
[4]陆耀庆，等.供暖通风设计手册[M].北京.中国建筑工业出版社，1987.
[5]李德英《供热工程》中国建筑工业出版社，2003.
[6]城市热力网设计规范CJJ34-2002，北京：
中国建筑工业出版社，
设计小结
两周的课程设计终于结束了，在这期间我进行了大量的设计
计算和画图，时间有点仓促，任务比较重，学到了很多以前书本上
所未能学到的东西，使我对供热工程这门课从以前抽象的、纯理论
认识上升为较系统的、比较形象的了解，掌握了一些设计方法，同
时也认识到设计对我们本专业的重要性，虽然设计中有一些挫折，
比如前面一步没考虑全面到后来就得重新再来，但是当设计结束后
感觉对这门课还是挺充实的。
附表一：
济南热负荷计算书
楼号
楼层
房间
房间面积
各项负荷值
热负荷
总热负荷
m2
W
W
1号楼
1层
1001[办公室]
15.26
1305.5
1305.5
1003[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1004[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1005[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1006[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1007[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1008[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1009[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1010[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1011[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1012[办公室]
15.59
1157.7
1157.7
1013[办公室]
15.26
1305.5
1305.5
1015[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1016[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1017[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1018[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1019[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1020[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1021[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1022[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1023[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
1024[办公室]
15.59
1243.7
1243.7
2层
101[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
103[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
104[办公室]
15.26
1305.2
1305.2
106[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
107[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
108[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
109[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
110[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
111[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
112[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
113[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
114[办公室]
24.76
1713.9
1713.9
115[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
116[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
117[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
118[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
119[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
120[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
121[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
122[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
123[办公室]
15.59
1243.4
1243.4
124[办公室]
15.59
1157.4
1157.4
125[办公室]
15.26
1305.2
1305.2
3层
301[办公室]
15.59
1242.8
1242.8
303[办公室]
15.59
1156.9
1156.9
304[办公室]
15.26
1304.7
1304.7
306[办公室]
15.59
1156.9
1156.9
307[办公室]
15.59
1242.8
1242.8
308[办公室]
15.59
1242.8
1242.8
309[办公室]
15.59
1156.9
1156.9
310[办公室]
15.59
1156.9
1156.9
311[办公室]
15.59
1242.8
1242.8
312[办公室]
15.59
1242.8
1242.8
313[办公室]
15.59
1156.9
1156.9
314[办公室]
24.76
1712.9
1712.9
315[办公室]
15.59
1242.8
1242.8
316[办公室]
15.59
1156.9
1156.9
317[办公室]
15.59
1156.9
1156.9
318[办公室]
15.59
1242.8
1242.8
319[
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