供暖优秀课程设计.docx
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供暖优秀课程设计
长江大学工程技术学院
《供热工程》课程设计任务书
班级60901
专业建筑环境和设备
课程名称供热工程
指导老师
姓名
城市建设系建筑环境和设备专业
6月
第1章工程概况…………………………………………………3
第2章设计依据…………………………………………………3
2.1任务书………………………………………………………3
2.2设计参数…………………………………………………5
第3章供暖热负荷计算…………………………………………6
3.1房间围护结构传热耗热量计算……………………………6
3.2房间冷风渗透和侵入量计算………………………8
3.3房间围护结构传热耗热量计算实例………………………8
第4章散热器选型及安装形式………………………………10
4.1散热器选择………………………………………………10
4.2散热器部署………………………………………………10
4.4散热器计算………………………………………………10
第5章管路部署…………………………………………………12
5.1供暖系统确实定……………………………………………12
5.2水力计算……………………………………………………12
设计小结……………………………………………………………14
参考文件……………………………………………………………16
附录Ⅰ热负荷计算详表…………………………………………14
附录Ⅱ散热器计算详表…………………………………………21
《供热工程》课程设计任务和指导书
一、设计任务书
（一）设计目标
供热工程课程设计是本专业学生在学习完《供热工程》后一次综合训练，其目标是让学生依据所学理论和专业知识，结合实际工程，根据工程设计规范、标准、设计图集和相关参考资料，独立完成建筑所要求工程设计，掌握供暖系统设计方法，了解设计步骤，经过对系统设计深入掌握供热工程专业知识，深入了解负荷计算、水力计算、散热器计算、系统选择具体方法，从而达成含有能结合工程实际进行供暖系统设计能力。
（二）设计要求
1、要求每个学生独立完成设计任务，自己确定设计方案；
2、要正确利用设计资料；
3、设计要结合工程实际，全方面考虑，尽可能使自己设计含有实际施工价值；
4、要求结果：
采暖施工图一套；采暖计算说明书一份。
（三）设计题目
某建筑物室内供暖系统设计。
（四）设计资料
1、地点：
山西太原
2、气象资料查《供暖通风设计手册》；
3、热源为城市集中供热，供回水温度为95/70℃；
4、采暖外线在建筑物南侧；
5、建筑底图一套；（要求一人一题）
6、门、窗详见门窗表；
7、屋顶传热系数为0.8W/m2·℃。
二、采暖设计指导书
（一）设计内容
1、确定房间耗热量；
2、确定采暖系统形式及管路部署；
3、进行散热器片数计算和管道水力计算；
4、画出采暖平面图和系统图。
（二）设计步骤及说明书编写
（1）设计说明书。
1）明确设计项目和工程要求。
a.项目标要求、依据，原始资料及近期和远期计划。
b.建筑物位置、层数及功效。
c.室内供暖要求和特殊要求。
d.采暖系统方案确实定
确定采暖系统形式（依据外网分析引入口位置）关键采暖设备构件，型号选择及部署，系统排水及空气排除，管道坡度及坡向。
e.方案比较（技术方案、采取方法、新技术应用和工程中经济效益分析和评价）和可行性研究，并指出方案中仍存在不足之处。
2）气象条件。
3）围护结构特点。
4）散热器选型及安装形式。
5）供热系统确实定。
①分析系统特点和缺点，并绘制系统草图。
②系统循环作用压力、供回水温度、关键阀门和控制仪表。
③系统调试。
（2）设计说明书要求。
1）计算要求。
a.在设计计算过程中使用公式、选择参数必需注明起源。
b.每项计算应举一个计算例子加以说明，其它列表汇总。
c.计算中应配以必需简图。
2）供暖热负荷计算。
a.房间围护结构传热耗热量计算。
b.冷风渗透耗热量计算。
c.冷风侵入耗热量计算。
3）散热器计算。
4）水力计算
画出采暖系统草图，确定各管段管径，确定固定支架及伸缩位置及管道保湿。
（3）施工图。
施工图纸是表示设计思想和设计意图形象语言。
要善于利用施工图纸清楚而正确地表示设计意图和计算结果，使施工人员能正确无误地根据设计图纸进行施工安装，从而达成设计预想效果，满足使用要求。
施工图纸关键内容包含：
1）图纸目录。
把图纸按次序编排成目录。
2）施工说明。
包含工程数据、施工和验收要求及注意事项。
3）设备和材料表。
包含设备材料名称、型号、规格和数量。
4）平面图。
表示建筑物和设备、管道平面图及其相关位置尺寸、坡度、坡向、管径和标高。
5）系统图。
图上应标出管径及管线标高、坡度坡向和局部详图。
设计任务：
（1）在设计计算中使用轴测系统图，并把计算所得关键数据标注在轴测图上。
（2）平面图（首层、标准层和顶层）、系统图各画1张。
评分标准；
优异：
含有扎实基础理论和供热知识，能够独立地综合应用所学知识分析处理问题，有较
强创新能力。
全方面正确地完成了供热工程课程设计任务书要求工作，图纸质量好，符合制图标准。
出勤率高。
良好：
含有很好基础理论和供热技术知识，能够应用所学知识分析处理问题，有一定创新能力，含有很好综合素质。
全方面主动地完成了任务书中要求工作，图纸清楚整齐，很好地表示设计意图。
出勤率较高。
中等：
介于良好和及格标准之间。
及格：
含有基础基础理论和供热技术知识，基础能够应用所学知识分析处理问题，有基础创新能力，含有基础综合素质。
基础完成任务书中要求工作，图纸质量通常，能表示设计意图。
出勤率较低。
不及格：
缺乏基础基础理论和供热技术知识，不能正确应用所学知识分析处理问题，没有完成任务书中要求工作或出现重大标准性错误或弄虚作假。
图纸质量差，不能正确表示设计意图。
出勤率低。
参考资料：
（1）《供热工程》教材。
（2）《采暖通风和空气调整设计规范》。
（3）《采暖通风设计选择手册》。
（4）《建筑设备施工安装通用图册》。
（5）《供暖通风设计手册》。
（6）《实用供热空调设计手册》。
进度计划：
采取先集中讲授、然后分阶段部分答疑指导教学方法，在1～2周内完成全部课程设计内容。
时间安排以下：
第1周：
周一：
发设计任务书，指导书。
具体设计内容和要求讲解，查找设计资料。
周二～周三：
计算房间热负荷。
周四～周五：
计算散热器面积。
第2周：
周一：
热水管网平面部署。
周二：
热水管网系统图
周三～周四：
热水管网水力计算。
周五：
上交设计结果。
设计班级:
建筑环境和设备60901（27人）
设计时间17～18周（.6.4—.6.14）
设计地点J503
一：
参数：
1、设计题目：
太原某居民楼供暖设计
2、气象资料：
山西太原冬季供暖室外计算温度tw=-12℃
室外平均风速v=1.8m/s
3、土建资料：
1）墙体：
外墙;240砖墙，加150mm加气混凝土保温材料，内外均抹灰20mm.
传热系数K＝1.08W/（m2·℃）D=5.35属Ⅰ类墙.内墙查参考书1附录1-4内墙为12砖墙，K=2.31W/（m2·℃）
2）窗：
查参考书2P231表4.2-1选择窗户材料为钢结构，采取双层钢，即塑钢双层玻璃k=3.5W/（m2·℃）
3）门：
参考书1附录1-4单层实体木门k=4.65W/（m2·℃）；带玻璃阳台外门：
双层金属框K＝3.26W/（m2·℃）
4）屋面：
传热系数K＝0.8W/（m2·℃）；
5）车库上楼板：
120mm钢筋混凝土，上下各15mm抹灰,k=2.32W/（m2·℃）
6）层高：
3.0m。
4、热源：
室外供热管网，供水温度95℃，回水温度70℃。
引入管处供水压力满足室内供暖要求。
5、建筑概况：
总层数6层，总高度22.7m，一层为车库
二：
热负荷计算
理论计算方法
供暖系统设计热负荷：
是指在某一室外设计温度tw下,为达成要求室内设计温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给热量Q。
1）：
Q=Q1.J.+Q1.X.+Q2.+Q3.
Q1.J.:
围护结构基础耗热量
Q1.X.维护结构附加（修正）耗热量
Q2。
：
由门、窗缝隙渗透室内冷空气耗热量，称为冷风渗透耗热量
Q3。
：
加热由门、孔洞及相邻房间侵入冷空气耗热量，称为冷风侵入耗热量
2）：
围护结构耗热量
A:
维护结构基础耗热量
q。
=KF（tn-tw）α
q。
——围护结构基础耗热量，W；
K——围护结构传热系数，W/（㎡·℃）；
F——围护结构面积，㎡；
tn——冬季室内计算温度，℃；
tw——供暖室外计算温度，℃；
α—围护结构温差修正系数。
相关温差修正系数α，则应依据下表来看
序号
围护结构特征
1
外墙、屋顶、地面和和室外相通楼板等
1.00
2
闷顶和和室外空气相通非采暖地下室上面楼板等
0.90
3
和有外门窗不采暖楼梯间相邻隔墙（1~6层建筑）
0.60
4
和有外门窗不采暖楼梯间相邻隔墙（7~30层建筑）
0.50
5
非采暖地下室上面楼板，外墙上有窗时
0.75
6
非采暖地下室上面楼板，外墙上无窗且在室外地坪以上时
0.60
7
非采暖地下室上面楼板，外墙上无窗且在室外地坪以下时
0.40
8
和有外门窗非采暖房间相邻隔墙、防震缝墙
0.70
9
和无外门窗非采暖房间相邻隔墙
0.40
10
伸缩缝墙、沉降缝墙
0.30
对于一般直接和外界接触外墙，其α=1，但对于设置在阳台内门，窗户，墙则要进行不一样系数修正。
因为本建筑只有6层，不属于高层建筑，故不需要考虑风力附加耗热量和高度附加耗热量，只需要进行朝向修正耗热量。
围护结构传热系数K值
均匀多层材料（平壁）传热系数K
K=
=
=
W/（m2·℃）
R0——维护结构传热阻，m2·℃/W
an,aw——维护结构内、外表面换热系数，W/（m2·℃）
Rn,Rw——维护结构内、外表面传热阻，m2·℃/W
δi——维护结构各层厚度，m
λi——维护结构各层材料导热系数，W/（m2·℃）
Rj——由单层或多层材料组成维护结构个材料层热阻
B:
附加耗热量计算公式
Q=Qj（1+βch+βf）
Q:
考虑各项附加后，某围护耗热量
Qj—某围护基础耗热量
βch—朝向修正
βf:
—风力修正
3）地面传热系数
贴土非保温地面以下表：
地带
R0（m2·℃/W）
K0（m2·℃）
第一地带
第二地带
第三地带
第四地带
2.15
4.30
8.60
14.2
0.47
0.23
0.12
0.07
第一地带靠近墙角地面面积需要计算两次
4）冷风渗透耗热量
按房间换气次数来估算该房间冷风渗透耗热量。
计算公式为
Q2=0.278VρWcP（tn-tw）W（2-7）
式中：
0.278——单位换算系数，1Kj/h=0.278W；
V——经门，窗缝隙渗透室内总空气量,m3/h；
ρW——采暖室外计算温度下空气密度（kg/m3）；
Cp——冷空气定压比热，其值通常为1Kj/（kg.℃）；
tn——采暖室内计算温度（℃）；
tw——采暖室外计算温度（℃）。
不过在实际计算中，能够依据经验式来简化，可先计算出V，然后依据室外计算温度为-12℃，室内设计温度为20℃，查出对应没1m3冷风渗透量，依参考书2能够查出其值为12.1
故冷风渗透实际计算公式为
Q2=12.1V
5）冷风侵入耗热量
w
_流入冷空气量
式中：
——外门基础耗热量，W；
——冷风侵入耗热量，W；
N——考虑冷风侵入外门附加率。
计算房间采暖热负荷步骤
（1）将房间编号（已编号完成，见CAD图）；
（2）依据房间不一样用途，来确定房间室内计算温度；除了卫生间温度定为23℃以外，其它均定为20℃。
（3）计算或查出相关围护结构传热系数，计算出其面积；
（4）确定温差修正系数；
（5）计算出各部分围护结构耗热量.渗透风量和冷风侵入量
（6）计算出房间热负荷。
接下来依101房间为例来进行计算
以前面可知，外墙传热系数为K=1.08W/（m2.），东外墙面积为（3.2×3-1.8×1.5）m2，西外墙面积为3.7×3m2,且由前面可知其温差修正系数均为1。
窗传热系数为查参考书为K=3.5W/（m2.），东方向窗户C1818面积为1.8×1.8m2，
楼板查参考书2可知有120mm混泥土层，上面覆盖有15mm抹灰层，下面也有15mm抹灰层，所以其
K=
=
=
地面面积为F=3.2×3.7=11.84m2，因为地面为
5
非采暖地下室上面楼板，外墙上有窗时
所以其温差修正系数为α=0.75
所以101房间
①维护结构耗热量（由4部分组成，即西外墙，北外墙，北外窗和地面组成）
Q西j=KF（tn-tw）α=1.08×3.7×3×32×1=383.62W
Q北墙j=KF（tn-tw）α=1.08×（3.2×3-1.5×1.8）×32×1=238.46W
Q北窗j=KF（tn-tw）α=3.5×1.8×1.5×32×1=302.4W
Q地面j=KF（tn-tw）α=2.35×3.2×3.7×32×0.75=667.78W
101房间附加耗热量或修正耗热量原来应该有三项，即朝向，高度和风向，不过高度修正需要层高为4m以上才有修正系数，而且本建筑物也不适适用于风向修正，故只有朝向修正了。
依参考书P18可查到北向取值为0-+10%，西向-5%。
则对其北向和西向进行修正，地面不需要修正系数。
而且综合可得悉
Q西=Q西j（1+χcn+χf）=383.62×（1+0-0.05）=364.44W
Q北墙=Q北墙j（1+χcn+χf）=238.46×（1+0.08+0）=257.54W
Q北窗=jQ北窗j（1+χcn+χf）=302.4×（1+0.08+0）=326.59W
②冷风渗透量
因为窗户选择是型号C1815型，依图纸可知为两扇单开，则其可开启缝隙长度为l=1.8×2+1.5×3=8.1m，风风速v=1.8，故查得每米窗缝隙渗透空气量L=0.71m3/（m.h），n为朝向修正系数，查得北向n=0.9
V=Lln=8.1×0.71×0.9=5.1756m3/h
由之前已经查没1m3渗透风量为12.1，故其冷风渗透量为Q212.1×5.1756=62.63W
③冷风侵入量观察图可知北向无门故其冷风侵入量为0
归总可知101房间总耗热量为
Q101=Q地面j+Q西+Q北墙+Q北窗+Q2=（667.78+364.44+257.54+326.59+62.63）W=1966.55W
其它房间具体热负荷见附表1
一层房间有4户，则其房间对应符合分别为
户1
户2
户3
户4
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
101
1966.55
107
1551.994
113
1689.629
119
1551.994
102
1542.466
108
1542.466
114
1542.466
120
1542.466
103
1551.994
109
1689.629
115
1551.994
121
1670.448
104
1890.916
110
1757.153
116
1839.268
122
1757.153
105
1031.646
111
1267.193
117
1031.646
123
1031.646
106
1267.193
112
1829.119
118
1267.193
124
.086
卫生间
581.171
卫生间
547.749
卫生间
547.749
卫生间
531.706
二层-五层各房间对应符合分别为
户1
户2
户3
户4
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
201-501
1307.299
207-507
875.482
213-513
1030.378
219-519
875.482
202-502
965.621
208-508
965.62
214-514
965.621
220-520
965.622
203-503
875.48
209-509
1030.378
215-515
875.482
221-521
1011.197
204-504
1001.706
210-510
998.235
216-516
815.313
222-522
998.235
205-505
401.94
211-511
589.01
217-517
401.94
223-523
401.94
206-506
589.01
212-512
805.164
218-518
589.01
224-524
1113.877
卫生间
349.75
卫生间
218.889
卫生间
218.889
卫生间
332.206
六层用户各房间对应符合分别为
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
编号
负荷（W）
601
1580.092
607
1186.522
613
1303.171
619
1186.521
602
1204.316
608
1230.838
614
1204.315
620
1204.3159
603
1186.522
609
1303.171
615
1155.418
621
1293.99
604
1369.656
610
1312.27
616
1183.262
622
1312.27
605
640.174
611
869.637
617
640.174
623
640.173
606
869.637
612
1228.869
618
869.938
624
1481.825
卫生间
437.303
卫生间
343.305
卫生间
343.305
卫生间
419.758
将以上数据进行总汇，能够得出
户1
户2
户3
户4
1
9831.935
10185.3
9469.9448
10088.5
2到5层
5490.809
5482.779
4896.6332
5698.558
6
7287.699
7474.613
6699.2828
7528.855
三：
散热器计算
M—132型散热器宽度是132㎜，两边为柱状．中间有波浪形纵向肋片。
柱型散热器传热系数高，散出一样热量时金属耗量少．易消除积灰，外形也比较美观。
每片散热面积少，易组成所需散热面积。
铸铁散热器是现在应用最广泛散热器，它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低。
1、计算公式
（3-1）
式中:
——散热器散热面积，
；
——散热器散热量，W；
——散热器内热媒平均温度，℃；
——供暖室内计算温度，℃；，
——散热器传热系数，
；
——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。
因为系统采取为异侧进出式，故
=1.009。
选择A=80m；
=1.02。
计算散热器面积时，先取
=1.00，但算出F后，求出总片数，然后再依据
片数修正系统范围乘以
对应值，其范围以下
表3.2片数修正系数
每组片数
<6
6-10
10-20
>20
β1
0.95
1
1.05
1.1
另外，还要求了每组散热器片数最大值，对此系统M132型散热器每组片数不超出20片。
在热水供暖系统中，
散热器进出口水温算术平均
℃（3-2）
式中：
tsh——散热器进水温度，℃；
tsg——散热器出水温度，℃。
因为系统采取双管系统，各层散热器平均进出水温度相同。
tpj=62.5℃
针对山西气象条件和实际选择，采取M-132型散热器。
散热器片数计算按下列步骤进行：
1、利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积（因为每组片未定，故先按1计算）；
2、确定每片散热器散热面积。
3、计算散热器片数，求实际所需散热器面器。
4、求实际采取片数。
选择某一房间进行计算。
以第一层101房间为例。
=1674.28/（7.92×62.5）×1.009×1.0×1.02=3.37
M-132型散热器每片散热器面积为0.24
计算片数：
n′=F′/f=3.37/0.24≈14片
查表3.2，当散热器片数为11-20片时，β1=1.05，所以，实际所需散热器面积为
F=F‘*β1=3.37*1.05=3.54m2
实际采取片数n为：
n=F/f=3.54/0.24=14片取整数，应采取M-132型散热器14片。
散热片片数具体计算表见附录表以下（算出了欺片数以后再反过来计算该房间实际热负荷即可）
散热器部署：
l、散热器宜安装在外墙窗台下，这么，沿散热器上升对流热气流能阻止和改善从玻璃窗下降冷气六和玻璃冷辐射影响，是流经室内气流比较暖和。
2、为预防冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。
3、散热器通常应明装，部署简单。
4、在垂直单管或双关供暖系统中，同一房间两组散热器能够串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊散热器，可同临室串联连接。
四：
水力计算：
4.1水力计算原理
供暖系统管路水力计算关键任务
1.按已知系统各管段流量和系统循环作用压力（压头）。
确定各管段管径；
2.按已知系统各管段流量和各管段管径，确定系统所必需循环作用压力（压头）；
3.按已知系统各管段管径和该管段许可压降，确定经过该管段水流量。
设计热水供暖系统，为使系统中各管段水流量符合设计要求，以确保流进各散热器水流量符合需要，就要进行管路水力计算。
当流体沿管道流动时，因为流体分子间及其和管壁间摩擦就要损失能量；而当流体流过管道部分附件（如阀门、弯头、三通、散热器等）时，因为流动方向或速度改变产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。
前者成为沿程损失，后者称为局部损失。
所以，热水供暖系统单个计算管段阻力损失可用下式表示：
本系统利用水力计算方法：
依据最不利循环环路各管段改变后流量和已知各管段管径。
利用水力计算图表，确定该循环环路各管段压力损失和系统必需循环作用压力，并检验循环水泵扬程是否满足要求。
管段局部损失
管段局部损失，可按下式计算：
式中
——管段中总局部阻力系数。
水流过热
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