供熱計(jì)算說明書

1、張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書供熱工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書第1章 設(shè)計(jì)原始資料1.1設(shè)計(jì)目的運(yùn)用供熱工程課程所學(xué)到的理論知識(shí)，對(duì)圖示建筑物進(jìn)行供熱工程設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行方案選擇以鞏固所學(xué)理論知識(shí)和培養(yǎng)解決實(shí)際問題能力。1.2設(shè)計(jì)題目張家口市新區(qū)中學(xué)宿舍樓采暖設(shè)計(jì)1.3設(shè)計(jì)原始資料 1、建筑概況：（1）該建筑物為張家口市新區(qū)中學(xué)學(xué)生宿舍樓，共5層。（2）層高：該建筑物房間高度見圖紙。（3）建筑結(jié)構(gòu)：全部為磚混結(jié)構(gòu)，外墻均為37墻，外墻加聚苯板保溫。外窗為塑鋼窗，單、雙層普通玻璃。外門為鋁合金玻璃門，內(nèi)門均為保溫木門。門窗結(jié)構(gòu)和尺寸見圖紙，其它未提條件見圖紙。（4）設(shè)計(jì)熱媒：60/50 機(jī)械循環(huán)

2、單管順流異程式熱水系統(tǒng)。（5）宿舍居室每室4人，按單床布置，總建筑面積為3169.10平方米，其中1-5層建筑面積均為633.82平方米 ， 檐口高度為17.25米。2、設(shè)計(jì)要求及條件整棟建筑物均采用供暖系統(tǒng)。室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度要求取18。第2章 供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算2.1設(shè)計(jì)氣象資料2.1.1查出設(shè)計(jì)題目中建筑物所在地區(qū)的相關(guān)氣象資料查采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范、實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（以下簡稱供熱手冊(cè)）等其他規(guī)范及手冊(cè)，得出以下設(shè)計(jì)參數(shù)：1、冬季供暖室外計(jì)算溫度的確定采暖室外計(jì)算溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證5天的日平均溫度，主要用于計(jì)算采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。查得張家口市冬季供暖室外計(jì)算溫度為-12。2、冬季

3、室外平均風(fēng)速冬季室外平均風(fēng)速應(yīng)采用累年最冷3個(gè)月各月平均風(fēng)速的平均值，“累年最冷3個(gè)月”，系指累年逐月平均氣溫最低的3個(gè)月，主要用來計(jì)算風(fēng)力附加耗熱量和冷風(fēng)滲透耗熱量。查得張家口市冬季室外平均風(fēng)速為3.6。3、冬季主導(dǎo)風(fēng)向冬季“主導(dǎo)風(fēng)向”即為“雖多風(fēng)向”，采用的是累年最冷3個(gè)月平均頻率最高的風(fēng)向，風(fēng)向的頻率指在一個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)，某風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占總數(shù)的百分?jǐn)?shù)，主要用來計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量。用四個(gè)字母ESWN分別表示東南西北四個(gè)方向，其它方位用這四個(gè)字母組合表示風(fēng)的吹向，即風(fēng)從外面刮來的方向。當(dāng)風(fēng)速小于0. 3米秒時(shí)，用字母c來表示，參見供熱手冊(cè)，張家口主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閃N，即西北風(fēng)。2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性

4、能2.2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K值傳熱系數(shù)K值可用下式計(jì)算：式中 ： 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻，/；、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面、外表面的換熱系數(shù)，；、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面、外表面的傳熱阻，/； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的厚度，； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，； 由單層或多層材料組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)各材料層的熱阻，/。 2.2.2 建筑各維護(hù)結(jié)構(gòu)K值計(jì)算1、計(jì)算外墻的K值外墻采用聚苯板外保溫，外墻厚為370mm,=0.81，保溫材料厚為60mm，=0.028，=0.115，=0.04，則： 2、計(jì)算屋頂?shù)腒值屋頂材料為鋼筋混凝土，厚度為140mm，=1.740，保溫材料為聚苯乙烯泡沫塑料板，厚度為60mm，=0.042，則： 3、計(jì)

5、算地面的K值地面為加保溫地面，各地帶的熱阻值，可按下式算： 式中： 貼土保溫地面的熱阻，； 非保溫地面的熱阻，； 保溫層的厚度，m 保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，；則：第一地帶第二地帶第三地帶第四地帶4、其他維護(hù)結(jié)構(gòu)K值的計(jì)算由采暖通風(fēng)規(guī)范查得固定鋁合金落地窗的K=6.4，定制鋁合金玻門的 K=6.4，已知塑鋼中空玻璃窗的K=2.4。綜上所述，外墻的k為0.363 W/(·)；屋頂加保溫材料,K為0.382 W/(·)；地面加保溫材料，第一地帶K為0.280W/(·)，第二地帶K為0.175 W/(·)，第三地帶K為0.100W/(·)，第四地帶K為0.

6、064W/(·)；塑鋼中空玻璃K為2.4 W/(·)；固定鋁合金落地窗K為6.4 W/(·);定制鋁合金玻璃門K為6.4 W/(·)。2.3房間熱負(fù)荷計(jì)算2.3.1供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷1、供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷一般分為以下幾部分進(jìn)行計(jì)算： 式中 ： 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，W；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加(修正)耗熱量，W；冷風(fēng)滲透耗熱量，W；冷風(fēng)侵入耗熱量，W；供暖總耗熱量，W。本建筑物要求室內(nèi)計(jì)算溫度為18。2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量按下式計(jì)算： W 式中：K圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/(·)； F圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)； 冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，；

7、 供暖室外計(jì)算溫度，。3、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的修正耗熱量 (1)朝向修正耗熱量朝向修正耗熱量是考慮建筑物受太陽照射而對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱損失的修正。本建筑設(shè)計(jì)計(jì)算采用的朝向修正耗熱量的修正率為：東： -5； 西： -5； 南： -20； 北： 5%（2）風(fēng)力附加耗熱量風(fēng)力附加耗熱量是考慮室外風(fēng)速變化而對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的影響而附加的耗熱量。在計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量時(shí)，外表面換熱系數(shù)是對(duì)應(yīng)風(fēng)速約為4 的計(jì)算值。由采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范查得張家口冬季室外平均風(fēng)速為3.6 ，小于4 ，所以本建筑設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)力附加耗熱量為0。(3)高度附加耗熱量暖通規(guī)范規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物（樓梯間除外）的高度附加率，當(dāng)房

8、間高度大于4m時(shí)，每高出1m應(yīng)附加2%，但總的附加率不應(yīng)大于15%。本建筑層高為3.2m，所以高度附加耗熱量為0。樓梯間的高度附加耗熱量取15%。 綜上所述，建筑物或房間在室外供暖計(jì)算溫度下，通過維護(hù)結(jié)構(gòu)的總耗熱量，可用下式計(jì)算： 式中： 朝向修正率，%； 風(fēng)力附加率，%，0； 高度附加率，%，15%0。2.3.2 冷風(fēng)滲透耗熱量在風(fēng)壓和熱壓的作用下，室外的冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內(nèi)，被加熱后逸出。當(dāng)未對(duì)采暖房間的門、窗縫隙采取密封措施時(shí)，冷空氣就會(huì)通過門、窗縫隙滲入到室內(nèi)，把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量，稱為冷風(fēng)滲透耗熱量。在各類建筑物特別是工業(yè)建筑的耗熱量中，冷風(fēng)滲

9、透耗熱量所占比例是相當(dāng)大的，有時(shí)高達(dá)30左右，所以門窗縫隙滲透冷空氣耗熱量的計(jì)算顯得尤為重要。根據(jù)現(xiàn)有的資料，暖通規(guī)范中給出了用縫隙法計(jì)算民用建筑及生產(chǎn)輔助建筑物的冷風(fēng)滲透耗熱量和用百分率附加法計(jì)算工業(yè)建筑的冷風(fēng)滲透耗熱量。1、多層建筑的滲透冷空氣量，當(dāng)無相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，可按以下公式計(jì)算：式中： 每米門窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量； 門窗縫隙的計(jì)算長度；滲透空氣量的朝向修正系數(shù)。確定門、窗縫隙滲入空氣量V后，冷風(fēng)滲透耗熱量，可按下式計(jì)算： 式中： V經(jīng)門窗縫隙滲入室內(nèi)的總空氣量，； 供暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度，； 冷空氣的定壓比熱，； 0.278單位換算系數(shù)，。2、計(jì)算出的房間冷風(fēng)滲透量是否全部計(jì)入，

10、應(yīng)考慮下列因素：(2)當(dāng)房間有相對(duì)兩面外圍護(hù)物時(shí)，僅計(jì)入較大的一面縫隙；(3)當(dāng)房間有三面外圍護(hù)物時(shí)，僅計(jì)入風(fēng)量較大的兩面縫隙；(4)當(dāng)房問有四面外圍護(hù)物時(shí)，則計(jì)入較多風(fēng)向的1/2外圍護(hù)物范圍內(nèi)的外門、窗縫隙。3、計(jì)算建筑物耗熱量時(shí)，為了簡化計(jì)算，可作下列近似處理：(1)與相鄰房間溫差小于5時(shí)，不計(jì)算耗熱量；(2)伸縮縫或沉降縫墻按外墻基本耗熱量的30計(jì)算；(3)內(nèi)門的傳熱系數(shù)按隔墻的傳熱系數(shù)考慮。2.3.3 冷風(fēng)侵入耗熱量在冬季受風(fēng)壓和熱壓作用下，冷空氣由開啟的外門侵入室內(nèi)。把這部分冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱為侵入耗熱量。冷風(fēng)侵入耗熱量按照下列公式計(jì)算： 式中：外門的基本耗熱量，W；

11、 冷風(fēng)侵入耗熱量，W； N 考慮冷風(fēng)侵入的外門附加率。外門附加率N值：外門布置狀況附加率一道門65n%兩道門（又門斗）80n%三道門60n%供暖建筑和生產(chǎn)廠房的主要出口500%注：n-建筑物外門所在樓層以上的樓層數(shù)（包括本層）。本建筑物一樓北側(cè)的門只在有危險(xiǎn)發(fā)生的時(shí)候打開，處于常關(guān)狀態(tài)，所以其冷風(fēng)侵入耗熱量為0。冬季，大廳掛門簾，冷風(fēng)侵入量為計(jì)算值的一半。熱負(fù)荷計(jì)算詳見表格（附表一）第3章 散熱器的選擇及計(jì)算3.1管道布置本建筑物為五層學(xué)生宿舍樓，供暖系統(tǒng)形式采用上供下回式，由于學(xué)生宿舍樓為公共建筑，所以采用垂直式單管順流形式，綜合考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)等因素，本建筑采用機(jī)械循環(huán)單管順流異程式系統(tǒng)供暖。

12、3.2散熱器的選擇及計(jì)算3.2.1散熱器的選用本建筑物中選用四柱813型散熱器，散熱器連接形式為同側(cè)上進(jìn)下出。查表可知四柱813型散熱器每片的散熱面積為0.28 /片，其傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為：式中 散熱器的熱媒平均溫度與室內(nèi)計(jì)算溫度的差值。3.2.2散熱器散熱面積的計(jì)算1、散熱器的散熱面積按下式公式計(jì)算： 式中: 散熱器散熱面積，； 散熱器的散熱量， W； 散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，； 供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，；， 散熱器的傳熱系數(shù)，； 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)； 散熱器組連接形式修正系數(shù)； 散熱器組安裝形式修正系數(shù)；散熱器所在樓層數(shù)的修正。計(jì)算散熱器面積時(shí)，先取=1.00，算出F后，求出總片數(shù)，然后再根

13、據(jù)每組的片數(shù)選取，根據(jù)對(duì)散熱面積進(jìn)行修正，求出實(shí)際散熱面積，最后求出實(shí)際所需散熱器片數(shù)，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分組。的取值如下： 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)每組片數(shù)<66101020>200.9511.051.12、散熱器內(nèi)熱媒平均溫度的確定在熱水供暖系統(tǒng)中，散熱器進(jìn)出口水溫的算術(shù)平均值按下式計(jì)算： 式中：散熱器進(jìn)水溫度，；散熱器出水溫度，。說明：（1）本課程設(shè)計(jì)在計(jì)算時(shí)，不考慮管道散熱引起的溫降。（2）設(shè)計(jì)中，為簡化計(jì)算，散熱器的熱負(fù)荷中不扣除管道的散熱量。（3）對(duì)于單管熱水供暖系統(tǒng)，由于每組散熱器的進(jìn)、出口水溫沿流動(dòng)方向下降，所以每組散熱器的進(jìn)、出口水溫必須按公式逐一計(jì)算。3、散熱器片

14、數(shù)的計(jì)算散熱器片數(shù)的計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行：（1）利用散熱器散熱面積公式求出房間內(nèi)所需總散熱面積；（2）得出所需散熱器總片數(shù)；（3）確定房間內(nèi)散熱器的組數(shù)m；（4）將總片數(shù)n分成m組，得出每組片數(shù)n，若均分則n=nm(片組)；（5）對(duì)每組片數(shù)n進(jìn)行片數(shù)修正，即得到修正后的每組散熱器片數(shù)，可根據(jù)下述原則進(jìn)行取舍：對(duì)于柱型散熱器，散熱面積的減少不得超過0.1。 對(duì)于本建筑，由于散熱器采用同側(cè)上進(jìn)下出式，故=1。 選取A=80mm， 則=1.03。本建筑共五層，查得為：一層 1.05 二層 1.04 三層 、四層、五層 1.00散熱器片數(shù)計(jì)算詳見表格（附表二）。33輔助設(shè)備的選擇1、伸縮器在熱媒輸送管

15、道中，如蒸汽管、凝水管、熱水管及過熱水管等。2、集氣罐和自動(dòng)排氣閥（1）集氣罐用于熱水采暖系統(tǒng)中的空氣排除，一般應(yīng)設(shè)于系統(tǒng)的末端最高處，并使干管逆流，水流與空氣泡浮升方向一致。（2）自動(dòng)排氣閥的排氣口，一般亦接DNl5mm排氣管，防止排氣直接吹向平頂或側(cè)墻，損壞建筑外裝修，排氣管上不應(yīng)設(shè)閥門，排氣管引向附近水池。（3）由于采暖系統(tǒng)(如水平串聯(lián)系統(tǒng))的原故，散熱器中的空氣不能順利排除，可在散熱器上裝設(shè)手動(dòng)放風(fēng)閥。3、疏水器疏水器的選型應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的壓力、溫度、流量等情況確定。4、補(bǔ)償器為了防止供熱管道升溫時(shí)，由于熱伸長或溫度應(yīng)力熱引起管道變形或破壞，需要在管道上設(shè)置補(bǔ)償器，以補(bǔ)償管道的熱伸長，從而

16、減小管壁的應(yīng)力和作用在閥件或支架結(jié)構(gòu)上的作用力。本系統(tǒng)采用自然補(bǔ)償器。第4章 管道的水力計(jì)算4.1繪制系統(tǒng)圖根據(jù)暖氣片組裝片數(shù)的最大值將其分為幾組后，確定總的立管數(shù)，繪制系統(tǒng)圖，標(biāo)明各段干管的負(fù)荷數(shù)，以及每組暖氣片的片數(shù)和負(fù)荷數(shù)，并對(duì)各個(gè)管段進(jìn)行標(biāo)注。系統(tǒng)圖及標(biāo)注見CAD圖4.2水力計(jì)算1、本系統(tǒng)分兩個(gè)支路，先計(jì)算支路1。2、計(jì)算步驟如下：（1）在軸測(cè)圖上進(jìn)行管段編號(hào)、立管編號(hào)，并注明各管段的熱負(fù)荷和管長。（各管段編號(hào)詳見附表6、附表7）（2）選擇最不利環(huán)路。（3）確定最不利環(huán)路各管段管徑a、根據(jù)各管段的熱負(fù)荷，求出各管段的流量，計(jì)算公式如下：式中： 管段的熱負(fù)荷，W； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，；

17、 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度， 。b、平均比摩阻大致選取60120Pa/m。c、根據(jù)各管段的流量和平均比摩阻查表得出各管段的管徑、流速、平均比摩阻。（4）確定最不利環(huán)路沿程阻力損失。（5）確定局部阻力損失a、確定局部阻力系數(shù)根據(jù)系統(tǒng)圖中管路的實(shí)際情況，列出各管段局部阻力管件名稱（見附表5），在查得其阻力系數(shù)記于表中，最后算出各管段總的局部阻力系數(shù)。b、根據(jù)各管段的流速計(jì)算出動(dòng)壓頭值。c、根據(jù)公式求出局部阻力損失。（6）求各管段的壓力損失（7）求環(huán)路總壓力損失，即（8）確定立管各管段的管徑a、立管與最不利環(huán)路的管段10、11并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓力平衡的原理，立管的資用壓力，可由下式確定：式中 最不利

18、環(huán)路管段10、11的沿程阻力損失；最不利環(huán)路管段10、11的局部阻力損失。b、立管的平均比摩阻可按下式計(jì)算：式中：立管的資用壓力通過立管的環(huán)路總長度。c、根據(jù)立管的平均比摩阻和流量，選立管的立、支管管徑、流速、平均比摩阻。d、計(jì)算不平衡率，不平衡率應(yīng)在15%以內(nèi)。（9）其他立管的管徑的確定同立管；支路2的各管段管徑的計(jì)算同支路1。第5章 總結(jié)通過供熱工程的課程設(shè)計(jì)，對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)一步鞏固和加深，對(duì)實(shí)際工程有了更深的了解。本設(shè)計(jì)為張家口新區(qū)中學(xué)宿舍樓供暖系統(tǒng)，其內(nèi)容包括、熱負(fù)荷計(jì)算、散熱器計(jì)算及水力計(jì)算、系統(tǒng)的選擇、CAD繪圖等幾部分。本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)建筑物的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書來完成的，又以經(jīng)濟(jì)、可靠、美觀為原則來實(shí)現(xiàn)和突出本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與方案選擇是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中主要參閱了供熱工程及相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中有關(guān)例題來完成的，計(jì)算得出的有關(guān)數(shù)據(jù)為繪圖提供了基本條件參數(shù)。在計(jì)算機(jī)繪圖過程中，使用的是中國建筑科學(xué)研究院工程部開發(fā)研制的 AUTOCAD2008繪圖軟件以和天