某住宅采暖系统设计 计算书.docx

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某住宅采暖系统设计计算书

设计题目：

某住宅采暖系统设计

目录

第一章绪论

设计内容及原始资料、设计目的

第二章热负荷计算

围护结构基本传热量、附加传热量、冷风渗透传热量计算

第三章散热器计算选型

散热器面积、片数计算、设备选型

第四章采暖系统水力计算

系统布置、水力计算

第五章设计成果

参考文献

第一章绪论

一、设计内容

本工程为哈尔滨市一民用住宅楼，住宅楼为六层，每一层有8个用户，建筑总面积为5740㎡。

二、原始资料

1.设计工程所在地区：

哈尔滨45°41′N126°37′E

2.室外设计参数：

冬季大气压100.15KPa

供暖室外计算温度-26℃

冬季室外平均风速3.8m/s

冬季主导风向东南风

供暖天数179天

供暖期日平均温度-9.5℃

最大冻土层深度205cm

3.建筑资料

（1）建筑每层层高3m；

（2）建筑围护结构概况

外墙：

砖墙，厚度为240mm，保温层为水泥膨胀珍珠岩l=190mm，双面抹灰δ=20mm；K=0.45W/（m2·K）

地面：

不保温地面，K值按地带划分，一共为四个地带；

屋顶：

钢筋混凝土板，砾砂外表层5mm，保温层为沥青膨胀岩l=150mm,K=0.47W/（m2·K）

外窗：

单层钢窗，塑料中空玻璃（空气12mm）K=2.4W/（m2·K）

外门：

木框双层玻璃门（高2.0米），K=2.5W/（m2.K）。

2100mm×1500mm，门型为无上亮的单扇门。

4.室内设计参数：

室内计算温度：

卧室、起居室18℃厨房10℃

门厅、走廊、楼梯间16℃盥洗室18℃

三、设计目的

对该建筑进行室内采暖系统的设计，使其能达到采暖设计标准，同时符合建筑节能规范。

第二章热负荷计算

一、围护结构基本传热量

1.外围护结构的基本耗热量计算公式如下：

——围护结构的基本耗热量，W；

K——围护结构的传热系数，

F——围护结构的面积

tn——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

整个建筑的基本耗热量

等于它的围护结构各部分基本耗热量

的总和:

W

算出基本耗热量后再进行朝向、高度和风力修正。

（1）朝向修正

《暖通规范》规定：

宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率：

北、东北、西北0~10%；东南、西南-10%~-15%；

东、西-5%；南-15%~-30%。

对于哈尔滨地区，在此处进行计算时，朝北不进行修正，朝东、西均修正-5%，朝南修正-20%。

（2）风力附加修正

《暖通规范》规定：

在一般情况下，不必考虑风力附加。

只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围护结构附加5%~10%。

因风力影响较小，故在此可以不考虑风力修正耗热量。

（3）高度附加修正

《暖通规范》规定：

民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。

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。

但是，在进行设计的采暖建筑中，住宅房间高度均为3m，没有超过4m，故可以不进行高度修正。

修正后的围护结构耗热量按下式计算：

Q’1=Q’1.j+Q’1.x=（1+xg）ΣαKF（tn-

）（1+xch+xf）

2.门窗的冷风渗透耗热量，采用缝隙法计算。

门窗渗入空气量V=L×l×n

L——每米门窗渗入室内的空气量，

l——门窗缝隙的计算长度，

n——渗透空气量的朝向修正系数

在计算冷风渗透的缝隙长度时，建筑物门窗缝隙长度分别按照各朝向所有可开启的外门、窗缝隙丈量，计算不同朝向的冷风渗透空气量时，再乘以一个渗透空气量的朝向修正系数加以修正。

表3.1哈尔滨市的冷风朝向修正系数n

朝向

东

南

西

北

修正系数

0.2

1.0

0.7

0.6

确定门窗缝隙渗入空气量V后，冷风渗透耗热量

按下式计算

W

V—经门窗缝隙渗入室人的总空气量

——供暖室外计算温度下的空气密度

——冷空气的定压比热

0.278——单位换算系数

每个房间的围护结构传热热负荷Q’=Q’1+Q’2=Q’1.j+Q’1.x+Q’2

3.分户计量热负荷

分户计量热负荷计算可用下面的公式

Qch—围护结构传热热负荷

Qhj—户间热负荷

按面积计算户间热负荷的公式如下

Q—户间总热负荷，W；

K—户间楼板或隔墙的传热系数，W/（m2·℃）；

F—户间楼板或隔墙的面积，m2；

△t—户间热负荷计算温差，℃，按面积传热计算时宜为5℃；

N—户间各方向同时发生传热的概率系数

现以第一层用户1（包括房间101-108）为例进行热负荷计算，详细的计算结果分别见表1-1房间耗热量计算,表1-2分户计量热负荷计算表。

由计算出的结果可得出，第一层用户1房间的供暖面积热指标为qf=Q’/A=6500/141=46W/m2。

第一层的其他用户热负荷可用面积热指标法进行估算,将结果列在下面表格中。

底层各个用户房间热负荷

房间名称

卧室1

卧室2

卫生间1

卫生间2

餐厅

厨房

客厅

阳台

热负荷

530.6225

826.5

518.9964

565.9

974.5

222.68

1303.177

1564.56

用同样的方法可以计算出标准层以及顶层中一个用户的总热负荷，计算详细结果见表2-1,3-1。

每一层中其他用户的热负荷也采用面积法进行估算，其结果见下表。

标准层各个用户房间热负荷

房间名称

卧室1

卧室2

卫生间1

卫生间2

餐厅

厨房

客厅

书房

热负荷

557.92

573.5

436.07

514.05

704.027

154.330

1486.12

888.68

顶层各个用户房间热负荷

房间名称

卧室1

卧室2

卫生间1

卫生间2

餐厅

厨房

客厅

书房

热负荷

883.06

936.58

563.2

631.07

1201.34

247.3

2004.2

1239.5

第三章散热器计算选型

一、散热器面积的计算

散热器面积F按下式计算

m2

Q—散热器的散热量，W

tpj—散热器内热媒平均漫度，℃

tpj=（tsg+tsh）/2

tsg—散热器进水温度

tsh—散热器回水温度

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

现以第一层的卧室104为例说明散热器的计算过程。

该房间的总热负荷为826.51W，设计供回水温度为95/70℃，室内供暖管道明装，为单管水平跨越式。

支管与散热器的连接方式为异侧连接，上进下出。

室内拟安装M-132型散热器，散热器明装。

M型-132散热器的散热面积为0.24m2/片，其传热系数的计算公式为K=2.426Δt0.286。

当热媒平均温差为64.5℃时。

散热器的传热系数为7.99W/（m2·℃）。

假定散热器片数为6-10片，即β1=1.0；M-132型散热器异侧上进下出，则β2=1.009；查安装形式修正系数有β3=1.02，tpj=（95+70）/2=82.5℃，相应的散热器的传热系数K=7.99W/（m2·℃）则有

F=826.51×1.0×1.009×1.02/7.99/（82.5-18）=1.63㎡

二、散热器片数的确定

散热器的面积确定以后，可按下式计算所需的散热器总片数

n=F/f片

式中f—每片散热器散热面积，㎡/片

则有n=1.63/0.24=6.79片≈7片

查表可知当散热器片数为6—10片时，β1=1.0，与假设的散热器片数一致，因此实际所需的散热器总片数为7片。

采用相同的计算步骤，可计算出第一层其他房间的所需的散热器面积及片数见下附表1-3。

同理可计算出标准层和顶层的各用户的各个房间所需的散热器面积及片数，见表2-3,3-3。

第四章采暖系统水力计算

一、系统管道布置

室外采暖系统的采暖立管为下供下回异程式，采暖干管为水平同程式，设计供回水采用95/70℃。

分户采暖内部采用水平跨越式系统。

整个住宅建筑有六层四个单元，分设8根供回水单元立管，每个单元立管上有6个热用户，每层1个。

供水立管设置调节阀，回水立管设置闸阀。

分户供暖的系统图以及底层、标准层、顶层的分户采暖系统平面图见图纸。

二、水力计算

1.室内采暖系统水力计算

现以顶层的用户1为例，对其室内采暖系统进行水力计算。

在系统图中进行管段编号，水平管与跨越管编号并注明各管段的热负荷和管长。

水平管段1、3、5、7、9、11、13、15、17的流量为

G=0.86ΣQ/（tg-th）=0.86×7706/（95-70）=265.08Kg/h

取跨越管的管长为1.2m，进流系数α=0.36，则跨越管2、4、6、8、10、12、14、16的流量为

GK=（1-α）G=169.6Kg/h

从而确定各管段的管径，见表4-1分户采暖系统管路水力计算表。

各管段的局部阻力系数见表4-2局部阻力系数计算表。

易得它们的总阻力为：

Σ（Rl+ΔPj）=11290.4Pa

2.单元立管的水力计算

（1）确定各单元立管的管径

将各管段进行编号，并计算各管段的局部阻力系数，见表4-4由于各管段的热负荷与设计参数已知，可计算出各管段的流量。

根据立管的平局比摩阻应尽量在40-60Pa之间的选取原则，查水力计算表，可确定各管段的管径、流速等，计算结果见表4-3.

（2）同一单元不同楼层间不平衡率的计算

一单元一层用户1的阻力损失为

ΔPⅠ=ΔPⅡ=ΔPⅢ=ΔPⅣ=ΔPⅤ=ΔPⅥ=11290.4Pa

重力循环自然附加压力为

PZⅠ=2/3×ΔρgΔh=2/3（977.81-961.92）×9.8×1.5=155.7Pa

则一单元一层用户1的资用压力为

ΔP’Ⅰ=ΔPⅠ-PZⅠ=11290.4-155.7=11134.7Pa

与一单元一层用户1并联的管段2-6、9-13及六层用户的压力损失为Σ（Rl+ΔPj）2-6、9-13+ΔPⅡ=2826.4+11290.4=14116.8Pa

一单元六层用户的重力循环附加压力为

PZⅥ=2/3×ΔρgΔh=2/3（977.81-961.92）×9.8×16.5=1712.9Pa

并联环路中，六层用户的资用压力为

ΔP’Ⅵ=ΔP’Ⅰ+PZⅠ、Ⅱ=11134.7+1712.9-155.7=12691.9Pa

不平衡率X61=[ΔP’Ⅵ-Σ（Rl+ΔPj）2-6、9-13+ΔPⅡ]/ΔP’Ⅵ

=（12691.9-14116.8）/12691.9=-11.2%

同理，以一单元一层用户1为计算上层各用户的基准，一单元各层相对于一层用户的不平衡率计算如下表所示。

楼层序号

各层相对于一层用户并连接点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）

与一层用户并联的各层用户的供回水立管压损（Pa）

与一层用户并联的各层用户供回水立管及户内总损失（Pa）

各层用户相对于一层用户的不平衡率Xi

2

311.4

11446.1

610.8

11901.2

-4.0%

3

622.8

11757.5

1019.2

12310.2

-4.7%

4

934.2

12068.9

1490.6

12781

-6%

5

1245.6

12380.3

2468.8

13759.2

-11.1%

6

1557.2

12691.9

2826.4

14116.8

-11.2%

（3）四单元六层用户（最远端）相对于一单元一层用户的不平衡率

由系统图可以确定，通过一单元一层用户的管段1、一单元一层用户管段、管段14、管段60、管段61、管段62与通过四单元六层用户的管段57-59、管段43-48、四单元六层用户的管段、管段51-56为并联。

经过一单元一层用户的管段1、一单元一层用户管段、管段14、管段60、管段61、管段62的阻力损失为ΔP1+ΔPⅠ+ΔP14+ΔP60+ΔP61+ΔP62-PZⅠ=224.4+11290.4+560+803+1757-155.7

=14479.1Pa

四单元六层用户的资用压力为14479.1+（1557+155.7）=16191.8Pa

通过四单元六层用户的管段57-59、管段43-48、四单元六层用户的管段、管段51-56的阻力损失为ΔP57-59+ΔP43-48+ΔPⅥ+ΔP51-56=（1448+661+577）+（224.4+305.4+204.2+235.7+489.1+178.8）+11290.4+（94.1+305.4+204.2+235.7+489.1+178.8）=17027.2Pa

则四单元六层用户相对于一单元一层用户的不平衡率为

X=（16191.8-17027.2）/16191.8×100%=-5.2%

整个系统其它的用户及管道的水力计算见附表1-附表19。

参考文献

1、《供热工程（第四版）》中国建筑工业出版社

2、《采暖通风与空气调节设计规范》

3、《民用建筑节能设计标准》

4、《简明供热设计手册》中国建筑工业出版社