供热工程课程设计.docx
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供热工程课程设计
摘要
本次课程设计首先是选择某地一建筑物，然后根据该地的气象资料特征。
计算该建筑物热负荷，合理选择确定该建筑物的供暖系统方案。
以及散热设备的选择与计算。
并根据该供暖方案对该系统进行水力计算以及系统的阻力平衡。
绘制该建筑物的平面图.剖面图.供暖系统图。
考虑该地区气象特征以及建筑物的特点。
根据当地节能；环保要求。
选择最合理的热水供暖系统。
进行该系统的设计计算。
关键词：
热负荷；散热设备；水力计算
目录
1.前言1
2.热负荷计算3
2.1建筑物的概述3
2.2计算最小传热阻并校核4
2.3热负荷的计算4
3供暖方案的确定以及散热器布置与选择12
3.1热媒的选择12
3.2供暖形式的确定12
3.3散热器的布置12
3.4散热器选择12
3.5散热器的计算12
4.管路的水力计算23
4.1绘制采暖系统图23
4.2计算最不利环路的管径23
5.总结29
6.参考文献30
2热负荷计算
一、设计题目
开封市某教学楼阶梯教室楼热水供暖设计
二、原始资料
1、气象资料
冬季平均风速：
3.4m/s.
风向：
NE
室外计算温度：
-70c，查得此温度下的空气密度为1.3kg/m3.
室内计算温度:
160c,空调机房和设备间取50c。
tpmin=1.30c。
2、土建资料
首层高度为5.4m，二层高度为4.5m.
围护结构的条件为：
外墙：
370mm厚空心砖，双面抹灰。
外墙传热系数为K=1.2W（m2/k）.热阻R=0.834m2k/w
内墙：
墙厚150mm空心砖，双面抹灰，K=2.48W（m2/k）.
外窗：
单层金属窗，宽×高900mm×900mm、1350mm×900mm、1350mm×700mm2598mm×700mm、1800mm×2400mm。
K=6.4W（m2/k），通过每米外窗缝隙进入室内的冷空气L=1.24m3/（mh）.
外门：
单层玻璃木门，1800mm×2850mmK=4.8W（m2/k）。
通过每米外门缝隙进入室内的冷空气L=2.48m3/（mh）.
地面：
非保温地面。
屋顶：
170mm厚加气混凝土块，K=1.18W（m2/k）热阻R=0.76m2k/w
动力资料：
热源：
由外网引入（
热媒：
热水参数tg=950cth=700c
三、热负荷
外墙最小传热阻校核：
Twc=0.6tw+0.4tpmin=0.6×（-7）+0.4×1.3=-3.680c
最小传热阻计算公式
Rmin=αRn（Tn-Twc）/Ty=0.5363<0.834m2k/w符合要求。
（其中温差修正系数α=1）
α——围护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少的修正，其值取决
于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。
地面各地段的传热系数见表
地带名称
地面传热系数
地带名称
地面传热系数
第一地带
0.47
第二地带
0.23
第三地带
0.12
第四地带
0.07
屋顶最小传热阻校核：
Rmin=αRn（Tn-Twc）/Ty=0.3575<0.76m2k/w。
符合要求。
一、房间101供热系统设计热负荷
南外墙F=63.99m2，查得a=1，南向xch=-20%，东向xch=-5%，西向xch=-5%，北向xch=10%，K=1.2W（m2/k）
Q1=
（1+xch）=1.2×63.99×23×80%=1413W
南外门：
F=5.13m2，K=4.8W（m2/k）,外门附加率xm=500%
Q2=
（1+xch+xm）=3284.8W
南外窗：
Q3=6.4×8.64×23×80%=1017.5w
东外墙：
Q4=1.2×43.2×23×95%=1133W
东外窗：
Q5=6.4×8.64×23×95%=1208W
西外墙：
Q6=1.2×43.2×23×95%=1133w
西外窗：
Q7=6.4×8.64×23×95%=1208.2w
冷风渗透量耗热量：
Q=0.28LρwCp（tn-tw′）ln
L—每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季平均风速，m3/h·m
l—门窗缝隙的计算长度，m;
n—渗透空气量的朝向修正系数;
ρW—冬季供暖室外计算温度下的空气密度，Kg/m3；
Cp—冷空气的定压比热，C=1KJ/Kg·℃；
tn—冬季室内空气的计算温度，℃；
tw′—冬季室外空气的计算温度，℃。
查表可知：
开封市的冷风朝向修正系数：
南向n=0.2北向n=0.65东向n=0.65西向n=1.0；
查表可知：
冬季室外平均风速Vpj=3.4m/s，单层窗的L=1.24m3/m·h，门的L=2.48m3/m·h
南向外窗的总计算长度l=9.6m
南外窗冷风：
Q1=0.28×1.24×1.3×1×23×9.6×0.2×2=39.9w
南门冷风：
Q2=0.28×2.48×1.3×1×23×11.1×0.2=46w
东窗冷风：
Q3=0.28×1.24×1.3×1×23×9.6×0.65×2=129.5w
西窗冷风：
Q4=0.28×1.24×1.3×1×23×9.6×1×2=199.5W
地面耗热：
地带一：
F=67.2m2，k=0.47w（m2/k）
地带二：
F=43.2m2，k=0.23w（m2/k）
地带三：
F=27.2m2，k=0.0.12w（m2/k）
地带四：
F=8.64m2，k=0.07w（m2/k）
Q=∑kf（tn-tw′）
=0.47×67.2×23+0.23×43.2×23+27.2×0.12×23+0.07×8.64×23
=1044w
101房间供暖系统设计总热负荷
Q=1017.5w+1133W+1208W+1133w+1208.2w+39.9w+46w+129.5w+199.5W+1044w=11857w
考虑到高度附加率2%，所以Q101=12094w.
104+105房间热负荷：
北外墙：
Q1=1.2×95.15×23×110%=2889W
北外窗：
Q1=6.4×8.64×23×110%=1399w
北外门：
Q2=4.8×4.28×23×（110%+500%）=2882.3w
南外门：
Q3=4.8×4.28×23×（80%+500%）=2737.4w
南外墙：
Q4=1.2×15.6×23×80%=344.4W
东内墙：
tn=50c
Q5=2.48×11×43.34=1183W
冷风渗透量耗热量：
北窗冷风：
Q6=0.28×1.24×1.3×1×23×9.6×0.65×2=129.5w
南北门冷风：
Q7=0.28×2.48×1.3×1×23×10.5×（0.65+0.2）=851w
地面：
Q8=0.47×35.4×23+0.23×35.4×23+14.2×0.12×23=610w
104+105房间总热负荷：
Q=2889+1399+2882.3+2737.4+344.4+1183+129.5+851+610=13025.6w
考虑高度附加率2%，Q=13286w
以此可算出其它房间的热负荷，如下表所示:
一层热负荷计算
房间
名称及方向
面积
传热系数
室内计算温度
供暖室外计算温度
室内外计算温度差
温差修正系数
朝向
修正后耗热量
高度修正
冷风渗透耗热量
冷风侵入耗热量
房间总耗热量
m2
W/m2℃
℃
℃
℃
%
W
%
W
W
W
101
南外墙
63.99
1.2
16
-7
23
1
-20
1413
2
415
0
12094
南外门
5.13
4.8
480
3284.8
南外窗
8.64
6.4
-20
1017.5
东外墙
43.2
1.2
-5
1133
东外窗
8.64
6.4
-5
1208
西外墙
43.2
1.2
-5
1133
西外窗
8.64
6.4
-5
1208
地面1
67.2
0.47
0
1044
地面2
43.2
0.23
地面3
27.2
0.12
地面4
8.64
0.07
104+
105
南外墙
15.6
1．2
16
-7
内墙为
5
23和11
1
-20
344
2
981
0
13286
南外门
4.28
4.8
480
2737.4
北外墙
95.15
1.2
10
2889
北外门
4.28
4.8
510
2882
北外窗
8.64
6.4
10
1399
东内墙
43.34
2.48
0
1183
地面1
35.4
0.47
0
610
地面2
35.4
0.23
地面3
14.2
0.12
厕所和过道
北外墙
31
1.2
16
-7
23
1
10
941
2
335
0
5138
北外窗
7.8
6.4
10
1263
东外墙
39
1.2
-5
1023
东外窗
1.8
6.4
-5
252
南外墙
37
1.2
-20
817
南外门
1.8
4.8
480
288
西外墙
12.7
1.2
-5
333
西外窗
0.81
6.4
-5
120
地面1
52.6
0.47
0
745
地面2
30.35
0.23
地面3
5.76
0.12
108
西外墙
43.2
1.2
16
-7
23
1
-5
1133
2
350
0
10734
西外窗
8.64
6.4
-5
1208
南外墙
64
1.2
-5
1413
南外窗
8.64
6.4
-20
1017.4
南外门
5.13
4.8
480
3285
东外墙
21.6
1.2
-5
566
东外窗
4.32
6.4
-5
642
地面1
57.6
0.47
0
863
地面2
33.6
0.23
地面3
17.6
0.12
地面4
8.64
0.07
109+
110
北外墙
52.63
1.2
16
-7
23
1
10
1598
2
323.3
0
11672
北外窗
8.64
6.4
1
10
1399
北外门
5.13
4.8
1
10
3455
西内墙
8.2
2.48
1
0
224
南外门
5.13
4.8
1
480
3285
南外墙
15.6
1.2
1
-20
344.4
地面1
52.2
0.47
1
0
815
地面2
40.2
0.23
地面3
13.8
0.12
二层热负荷计算
房间
名称及方向
面积
传热系数
室内计算温度
供暖室外计算温度
室内外计算温度差
温差修正系数
朝向
修正后耗热量
高度修正
冷风渗透耗热量
冷风侵入耗热量
房间总耗热量
m2
W/m2℃
℃
℃
℃
%
W
%
W
W
W
201+
204
+
205
北外墙
37
1.2
16
-7
23
1
10
1123
0
773
0
20873.4
北外窗
8.64
6.4
10
1399
南外墙
74.1
1.2
-20
1636
南外窗
21.6
6.4
-20
2544
东外墙
58
1.2
-5
1521
东外窗
12.96
6.4
-5
1812
东外门
5.13
4.8
495
3370
西外墙
28.4
1.2
-5
745
西外窗
8.64
6.4
-5
1208
屋顶
225.8
1.18
0.9
0
5515.4
厕所和过道
北外墙
28.4
1.2
16
-7
23
1
-20
862
0
193
0
9544
北外窗
4.05
6.4
1
-20
656
南外窗
32.4
6.4
3815
东外墙
16.2
1.2
-5
425
东外窗
1.8
6.4
-5
252
屋顶
123.12
1.18
1
0
3341
207+
208+
209
北外墙
11.53
1.2
16
-7
23
1
10
350
0
577
0
17519
北外窗
4.32
6.4
1
10
700
西外墙
17.8
1.2
-5
1626
西外窗
12.96
6.4
-5
1812
西外门
5.13
4.8
495
3370
南外墙
74.1
1.2
-20
1636
南外窗
21.6
6.4
-20
2544
东外墙
2.61
1.2
-5
68
屋顶
198
1.18
0.9
0
4836
供暖方案的确定以及散热器布置与选择
热媒的选择
本题选择热水供暖系统，供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃。
供暖形式的确定
本题采用重力循环等温异程式双管上供下回式供暖系统，每组散热器供水管上有一截止阀。
3.3散热器的布置
该题散热器安装在窗台下面，这样沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气流比较暖和舒适。
3.4散热器的选择
散热器的选择及安装
建筑性质
适合选用的散热器
居住建筑
柱形、闭合串片、板式、扁管式、辐射对流式
公用建筑
柱形、闭合串片、板式、扁管式、屏壁型、辐射对流式
工业企业辅助建筑
柱形、翼型、辐射对流式
散发小量粉尘的车间及仓库
柱形、辐射对流式
散发大量粉尘的车间及仓库
柱形、光面排管
3.5散热器的计算
根据上表散热器的选择，同时又表2-13所计算热负荷的大小，室内安装M132型散热器。
1）散热面积的计算
所需散热器传热面积F按下式计算：
F=
Q/k（tpj-tn）
式中
—房间供暖所需的散热器散热面积，m2；
—房间供暖热负荷，W；
—散热器的传热系数，W/（m.℃）；
—散热器热媒的算术平均温度，℃；
—供暖室内计算温度，℃；
—散热器组装片数或散热器的长度修正系数
—散热器连接形式修正系数，
—散热器安装形式修正系数，
散热器组装片数修正系数
的选择
每组片数
<6
6~10
11~20
>20
0.95
1.00
1.05
1.10
注：
上表仅适用于各种柱式散热器，方翼型和圆翼型散热器不修正，其它散热器需要修正时，见产品说明。
散热器连接形式修正系数
的选择：
四柱813型与供水管道的连接选择同侧上进下出的连接方式，则
=1.0；
2）一层楼房的散热器计算
101房间：
已知双管系统，Q=12094w，tpj=（tg+th）/2=（95+70）/2=82.5
℃tn=16℃Δt=tpj-tn=66.5℃。
查供热工程附录（2-1）对M-132散热器
K=2.426Δt0.286=2.426×（66.5）0.286=8.06w/m2·℃
散热器组装形式修正系数
=1.0
散热器连接形式修正系数
=1.0
散热器安装形式修正系数
=1.05
根据公式求得：
F=
Q/k（tpj-tn）
=12094/（8.06×66.5）×1.0×1.0×1.05=23.7m2
n=F/f=23.7/0.24=98.75片当散热器片数大于20片时，
=1.1
因此实际所需散热面积为：
实际采用的片数n=1.1×98.75=108.6，取109片，共分为六组。
同理可算得其他房间片数
104+105房间：
Q=13286w，n=119.2片，取119片，共分
厕所和过道：
Q=5138w
108房间：
Q=10734w，可得n=片
房间109+110：
Q=11672w
同理可得n=15片
201+204+205房间：
Q=20873.4w
同理可得n=11片
厕所和过道：
Q=9544w
同理可得n=19片
207+208+209房间：
Q=17519w
同理可得n=9片
各层房间散热器片数的计算如下表所示：
一层散热器计算表
房间编号
热负荷
温差
K
n
W
℃
W/（m℃）
1
1554.37
64.5
7.99
1.05
1
1.02
13
14
2
1697.89
1.05
14
15
3
1042.29
1
9
9
4
2185.73
1.05
18
19
5
1697.89
1.05
14
15
6
1554.37
1.05
13
14
7
2185.73
1.05
18
19
8
1042.29
1
9
9
二层散热器计算表
房间编号
热负荷
温差
K
n
W
℃
W/（m℃）
1
1312.69
64.5
7.99
1.05
1
1.02
11
11
2
1435.01
1.05
12
12
3
908.93
1
8
8
4
1989.51
1.05
16
17
5
1435.01
1.05
12
12
6
1312.69
1.05
11
11
7
1989.51
1.05
16
17
8
908.93
1
8
8
4.管路的水力计算
4.1绘制管路的系统图
1.绘制管路的系统图（1-3）层。
并标上管段，管长，以及热负荷大小。
2.确定最不利环路，本系统采用异层式系统，取最远的立管为最不利环路。
图见附录。
4.2计算最不利环路的管径
本设计采用重力循环系统.
（1）选择最不利环路，并标管径；
（2）根据推荐比摩阻确定环路管径，流速，以及平均比摩阻的大小。
（3）计算各管段的压力损失Δpy；
（4）确定局部阻力损失Δpj；
（5）求各管段的压力损失Δp=Δpy+Δpj；
（6）求环路的总压力损失ΣΔp；
（7）平衡各管段的阻力；
（8）将计算结果记入下列的表中。
水力计算表
管段号
Q
W
G
Kg/h
L
m
d
mm
V
m/s
R
Pa/m
Δpy=
RL
ξ
Δpd
Δpj
Δp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
立管Ⅰ一层散热器（最不利环路）作用压力Δp=764.41pa
1
1698
58
2
20
0.045
2.21
4.42
25
0.99
24.75
29.17
2
9638
332
10
32
0.08
4.94
49.40
4
3.89
15.56
64.97
3
19264
663
18
40
0.14
8.81
158.58
5.5
9.64
53.02
211.6
4
38528
1325
27
70
0.10
2.52
68.04
6
4.92
29.52
97.56
5
19264
663
5
40
0.14
8.81
44.05
3.5
9.64
33.74
77.79
6
9638
332
19
32
0.089
4.94
93.86
4
3.89
15.56
109.42
7
6000
206
3.3
25
0.1
8.24
27.19
4
4.92
19.68
46.87
8
3252
112
3.3
25
0.052
2.75
9.08
4
1.33
5.32
15.12
ΣL=87.6mΣ（Δpy+Δpj）=652.49pa
系统作用压力富裕率X=（764.41-652.49）/764.41=14.64%>10%
入口处的剩余循环作用压力，用阀门截流。
立管Ⅰ二层散热器作用压力Δp=1278.88pa
9
6386
220
3.3
15
0.32
144.52
476.92
5
50.38
251.90
728.82
10
1435
49
2
15
0.07
8.92
17.84
31
2.14
74.73
92.57
Σ（Δpy+Δpj）=821.39pa
不平衡率X=（546.81-821.39）/546.81=-35%>-15%（管径最小应调节立管阀门）
立管Ⅰ三层散热器作用压力Δp=1793.22pa
11
3638
125
3.3
15
0.18
49.57
163.58
5
15.94
79.70
243.28
12
1914
66
2
15
0.096
15.3
30.6
31
4.53
140.56
171.16
Σ（Δpy+Δpj）（9-12）=1143.26pa
不平衡率X=（1119.97-1143.26）/546.81=-2.07%<15%
立管Ⅱ一层散热器环路资用压力Δp=265.54pa
13
9629
331
0.5
32
0.09
4092
2.46
3
3.99
11.96
14.42
14
1042
36
2
15
0.055
3.26
6.52
27
1.49
40.19
46.71
15
3228
111
3.3
20
0.18
8.81
29.07
4
15.94
63.76
91.83
16
6127
211
3.3
25
0.11
8.62
28.45
4
5.95
23.81
52.26
17
9626
331
3.3
32
0.09
4.92
16.24
3
3.99
11.96
28.2
不平衡率X=（265.54-234.42）/265.54=-11.7%<-15%
立管Ⅱ二层散热器资用压力作用压力Δp=1278.88pa
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