供热工程课程设计.docx

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供热工程课程设计

供热工程课程设计说明书

下供下回式

姓名XXX

班级

专业建筑环境与设备工程

课程名称供热工程

指导教师

建筑环境与热能工程系

目录

1.前言

2.设计依据

2.1设计建筑概况

2.2设计参数

2.3采暖设备要求

2.4围护结构传热系数

2.5方案比较

3供暖热负荷计算

3.1房间围护结构耗热量算

3.2房间围护结构耗热量计表

4.散热器的选型及安装

4.1散热器选择

4.2散热器布置

4.3散热器的安装尺寸要求

4.4散热器片数计算

5.管道布置

5.1采暖系统的选择

5.2水力计算的步骤

5.3水力计算结果

6.考文献

1前言

将自然界的能源直接或间接地转化为热能，以满足人们需要的科学技术，称为供热工程。

供热工程又分为供暖工程和集中供热，

供暖工程是以保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件为主要任务，集中供热是集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒，由一个或多个热源通过热网向城市、镇或其中某些区域热用户供应热能的方式。

生活中常见的是集中供热工程，目前已成为现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公共事业的重要组成部分。

集中供热系统包括热源、热网和用户三部分。

热源主要是热电站和区域锅炉房（工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一般采用热水锅炉），以煤、重油或天然气为燃料；有的国家已广泛利用垃圾作燃料。

工业余热和地热也可作热源。

核能供热有节约大量矿物燃料，减轻运输压力等优点。

热网分为热水管网和蒸汽管网，由输热干线、配热干线和支线组成，其布局主要根据城市热负荷分布情况、街区状况、发展规划及地形地质等条件确定，一般布置成枝状，敷设在地下。

主要用于工业和民用建筑的采暖、通风、空调和热水供应，以及生产过程中的加热、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷、汽锤和汽泵等操作。

集中供热的优点是：

①提高能源利用率、节约能源。

供热机组的热电联产综合热效率可达85％，而大型汽轮机组的发电热效率一般不超过40％；区域锅炉房的大型供热锅炉的热效率可达80％～90％，而分散的小型锅炉的热效率只有50％～60％。

②有条件安装高烟囱和烟气净化装置，便于消除烟尘，减轻大气污染，改善环境卫生，还可以实现低质燃料和垃圾的利用。

③可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料、灰渣堆放的占地，用于绿化，改善市容。

④减少司炉人员及燃料、灰渣的运输量和散落量，降低运行费用，改善环境卫生。

⑤易于实现科学管理，提高供热质量。

实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。

改革开放三十年，我国集中供热事业获得了长足发展，与发达国家相比，在建筑节能与供热系统的能源利用；建筑节能材料；供热设备的选择；供热系统的选择和控制以及节能环保意识等方面存在很大的差距。

展望2015年，集中供热将面临新的竞争和挑时间内，在供热及能源利用技术方面还需要不断改进和提高。

战，实现供热技术进步关键在于抓好建立完善的技术开发体系、推广供热节能新技术......

本次课程设计是运用供热工程的技术知识对开封一居民楼建筑物进行设计计算，以及散热设备的选择与计算，合理的选择供暖系统以及管路的水力计算。

2设计依据

2.1设计建筑物的概述

（1）本工程为位于重庆的六层住宅楼，每层三个单元。

一单元和三单元完全对称，每单元有两个热用户；二单元有三个热用户。

系统与室外管网连接，该工程采用接外热网机械循环下供下回式热水供暖系统，楼梯间独立管供热。

2.2计算参数

1.供回水温度95--70℃.

2.屋顶传热系数0.8w/㎡*℃

3.采暖室外设计温度

=-5℃;室内温度

=18℃，四季室外平均风速为v=3.6m/s

2.3采暖设备要求

散热器要求：

散热性能良好，金属热强度大，能够满足热用户要求，且价格便宜，经久耐用，使用寿命长。

2.4围护结构的传热系数

维护结构概况：

外墙：

300mm钢筋混凝土λ=1.74w/（m*℃）

外窗：

（卧室、厨房、起居室）k=3.26w/（㎡*℃）

外门：

厨房（实体单层木质外门）k=4.62w/（㎡*℃）

起居室（带玻璃的双层木板阳台外门）k=2.68w/（㎡*℃）

屋顶：

k=0.8w/（㎡*℃）

地面层：

不保温地面。

朝向修正：

北5％；南—20％；东、西—5％

渗透空气量的朝向修正系数n：

北0.7；南0.4

2.5方案比较（下供下回）

这个系统作用范围比较大，下供下回有以下优点：

（1）美观，房间内的管路数减少，可集中进行隐藏处理。

（2）在下部布置供水干管，管路直接散热给室内供暖，热损失减少。

（3）在施工中，每装好一层散热器，即可供暖，给冬天施工带来很大方便。

（4）比较容易排除系统内的空气。

综合考虑，采用下供下回式热水供暖系统。

3供暖热负荷计算

对于本居民楼的热负荷计算，只考虑围护结构传热的耗热量和冷风渗透引起的耗热量和冷风侵入量。

3.1房间维护结构传热耗热量计算

=kF（

—

）α

式中：

k——维护结构的传热系数；w/（㎡*℃）

——冬季室内计算温度；℃

——供暖室外计算温度；℃

α——围护结构的温差修正系数

整个建筑物或房间的基本耗热量

=ΣKF（

—

）α

冷风侵透耗热量，按下式计算：

=0.278V

（

—

）W

式中：

V——每米门、窗缝隙渗入室内的空气量

V=L*l*n（

/h）

L——每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季的室外平均风速；m/s

L——门、窗缝隙的计算长度；m

n——渗透空气量的朝向修正系数。

——供暖室外计算温度的空气密度；㎏/

——冷空气的定压比热；kJ（㎏*℃）

0.278——单位换算系数；1kJ/h=0.278w

冷风侵入耗热量

=N

（W）

式中：

——外门的基本耗热量；W

N——考虑冷风侵入的外门附加率。

外门布置情况：

一道门，附加率65n％；n——建筑物的楼层数朝向修正耗热量。

《暖通规范手册》规定：

宜按下列规定的数值，选定不同朝向的修正率：

东、西—5％南—15％~—30％

北、东北、西北0~10％东南、西南—10％~—15％

重庆市的渗透空气的朝向修正系数n值

方向

东

西

南

北

朝向修正系数

0.70

0.35

0.40

0.70

例：

一单元一层一用户房间为例房间（111）

111-1卧室（北外墙、北外窗、东外窗）维护结构耗热量Q1=1014.6W

冷风渗透耗热量Q2=106.35W

地带耗热量：

非保温地面的传热系数和热阻

地带

R0

（㎡*℃/W）

K0

[W/（㎡*℃）]

第一地带

2.15

0.47

第二地带

4.30

0.23

第三地带

8.60

0.12

卧室耗热量:

1315.3W

同理，卫生间：

69.393W卧室：

1168.3W

起居室：

1219.1W厨房：

1049.5W

所以房间111总耗热量为4820.6W

（其余房间见供暖热负荷计算表）

4散热器的选型及安装

4.1散热器的选择

考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁散热器，它具有结构简单，防腐性好，使用寿命长以及热稳定性好的优点，但其金属热强度低于钢制散热器。

本工程选用M132型散热器。

M132型散热器的参数

型号

散热器面积

（㎡/片）

水容量

（L/片）

重量

（Kg/片）

工作压力

（Mpa）

传热系数计算公式

[W/（㎡*℃）]

M132

0.24

1.32

7

0.5

K=2.426*

4.2散热器的布置

（1）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流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适。

（2）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，散热器应加防冻保护。

（3）散热器一般应明装，布置简单。

（4）在垂直单管或双管供热系统中，同一房间的两组散热器可以串联；贮藏室、漱洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可临室串联。

两串联散热器之间的串联管径应与散热器接口直径相同，以便水流畅通。

（5）在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层或按一定比例分布在下部各层。

（6）铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：

粗柱形（M132型）——20片。

4.3散热器的安装尺寸应保证：

底部距离地面不小于60mm，通常取150mm；顶部距离窗台板不小于50mm；背部与墙面净距离不小于25mm。

4.4散热器的计算

以111房间1号卧室为例，房间耗热量1315.3，室内安装M—132型散热器，散热器明装，上部有窗台覆盖，散热器距离窗台板高度为150mm。

供暖系统为下供下回式。

设计供回水温度为95/70℃，室内供暖管道暗装，支管与散热器的连接方式为同侧连接，室内的水平双管同程。

水平双管同程式中的热媒经水平管道流入各个散热器，并联散热器的热媒进出口温度相等，水平管道为同程式，即进出散热器的管道长度相等。

管道布置多一根水平管道，但热负荷调节能力强，可根据需要对负荷任意调节，且不相互影响。

Q=4820.6W，

=（95+70）/2=82.5℃,

=18℃,

=

—

=64.5℃

M—132型散热器

K=2.462*

=7.99W/（㎡*℃）

修正系数：

散热器组装片数修正系数

=1.0（假定）

散热器连接形式修正系数

=1.0

散热器安装形式修正系数

=1.02

根据式

M—132型散热器每片散热器面积为0.24

，计算片数

n=F/f=2.60/0.24=10.83片

11片

查表，

当散热器片数为11~20片时，

=1.05

当散热器片数为6~10片时，

=1.0

因此，实际所需散热面积为

F=2.60

1.05=2.73

所以，实际采用片数n为：

n=F/f=2.73/0.24=11.37片

取整数，应采用M—132型散热器为12片

同理可根据热负荷计算其他房间的散热器片数

5.管路布置

5.1户内水平采暖系统的水力计算

（1）跨越管与散热器的管径组合为DN15/DN15

（2）管径分流系数

=0.360

（3）跨越管与散热器的连接方式

5.2供暖系统的确定

采用下供下回异程式供暖系统。

5.3水力计算

画出系统图。

（数字代表管段号，两层数字分别代表房间总热负荷和层高）

基本数据的确定：

（1）热力网管内壁当量粗糙度，热力管道可采用0.0002m；

（2）热水热力管网支干线、支线应按允许压力降确定管径，供热介质流速不应该大于3.5m/s

（3）热力管道水力计算表（见附表）

5.4分户采暖热水供暖系统立管与水平干管水力计算

（1）单元立管的水力计算必须考虑重力循环自然附加压力的影响

=

gh

——重力循环自然附加压力；pa

温差小，自然重力附加压力亦小，重力失调得以缓解。

由于室外温度低，此时也是热用户流量调节频繁期，流量大一点对平衡有利。

（2）水平干管的水力计算的方法

水平干管由于各段间无高差，不具备重力循环自然附加压力形成的条件，因此在水平管段的水力计算中不应考虑自然附加压力的影响。

（3）分户采暖的最大允许不平衡控制。

在现行的《暖通规范》（GB50019-2003）第4、6、8条中将各种采暖系统形式的不平衡率统一规定为：

热水供暖系统最不利循环环路上各并联环路之间的计算压力损失相对差额，不应大于

15％

5.5不平衡率的计算

（1）一单元一层用户的阻力损失为

重力循环自然附加压力

则一单元一层用户的资用压力为

式中

——一单元一层用户的资用压力；Pa

——一单元一层用户的阻力损失；Pa

——一单元一层用户的重力循环自然附加压力，Pa

（2）与一单元一次用户并联的管道3.14及二层用户的压力损失为

一单元二层用户的重力循环自然附加压力为：

并联环路中，二层用户相对于一层用户增加的自然附加压力为

它的资用压力为

不平衡率

％

（3）同理，以一单一层用户为例计算上层各用户的基准，一单元各层用户相对用户的不平衡率如下表

楼层序号

项目

各层相对一层用户并节上增加的自然附加压力

（Pa）

与一层用户并联的各层用户的资用压力

（Pa）

与一层用户并联各层用户的供回水立管压力损失

（Pa）

与一层用户并联的各层用户的供回水立管及户内的总损失（Pa）

各层用户相对于第一层用户的不平衡率

2

280.32

4987.92

307.48

5170.78

-3.7％

3

560.64

5268.24

575.86

5439.16

-3.2％

4

840.96

5548.56

660.44

5524.74

+0.45％

5

1121.28

5828.88

1036.8

5900.1

-1.2％

6

1401.6

6109.20

1325.84

6189.14

-1.3％

（4）三单元用户（组远端）相对于一单元一层用户的不平衡率。

由图可以确定通过一单元一层用户的管段2.一单元一层用户管段、管段15、管段46、与通过三单元六层用户的管段44，管段45，管段30~35，三单元六层用户管段，管段38~43为并联。

三单元六层用户相对于一单元用户的不平衡率，同理，计算小于

15％，在合理范围内。

水力计算见附表。

参考文献

（1）《供热工程》教材。

（2）《采暖通风和空气调节设计规范》。

（3）《采暖通风设计选用手册》。

（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》。