《供熱工程》課程設(shè)計說明書

1、 土木工程學(xué)院 建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)2013年供熱工程課程設(shè)計說明書學(xué)院：土木工程學(xué)院班級：建環(huán)1002班姓名：李慧增 學(xué)號：3110070602112013年5月19日供熱工程課程設(shè)計說明書前 言將自然界的能源直接或間接地轉(zhuǎn)化為熱能，以滿足人們需要的科學(xué)技術(shù)，稱為供熱工程。供熱工程又分為供暖工程和集中供熱，供暖工程是以保持一定的室內(nèi)溫度，以創(chuàng)造適宜的生活條件或工作條件為主要任務(wù)，集中供熱是集中供熱是指以熱水或蒸汽作為熱媒，由一個或多個熱源通過熱網(wǎng)向城市、鎮(zhèn)或其中某些區(qū)域熱用戶供應(yīng)熱能的方式。生活中常見的是集中供熱工程，目前已成為現(xiàn)代化城鎮(zhèn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是城鎮(zhèn)公共事業(yè)的重要組成部分。集

2、中供熱系統(tǒng)包括熱源、熱網(wǎng)和用戶 三 部分。熱源主要是熱電站和區(qū)域鍋爐房（工業(yè)區(qū)域鍋爐房一般采用蒸汽鍋爐，民用區(qū)域鍋爐房一般采用熱水鍋爐），以煤、重油或天然氣為燃料；有的國家已廣泛利用垃圾作燃料。工業(yè)余熱和地?zé)嵋部勺鳠嵩?。核能供熱有節(jié)約大量礦物燃料，減輕運輸壓力等優(yōu)點。熱網(wǎng)分為熱水管網(wǎng)和蒸汽管網(wǎng)，由輸熱干線、配熱干線和支線組成，其布局主要根據(jù)城市熱負荷分布情況、街區(qū)狀況、發(fā)展規(guī)劃及地形地質(zhì)等條件確定，一般布置成枝狀，敷設(shè)在地下。主要用于工業(yè)和民用建筑的采暖、通風(fēng)、空調(diào)和熱水供應(yīng) ，以及生產(chǎn)過程中的加熱、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷 、汽錘和汽泵等操作。集中供熱的優(yōu)點是：提高能源利用率、節(jié)約能源

3、。供熱機組的熱電聯(lián)產(chǎn)綜合熱效率可達85，而大型汽輪機組的發(fā)電熱效率一般不超過 40 ；區(qū)域鍋爐房的大型供熱鍋爐的熱效率可達8090，而分散的小型鍋爐的熱效率只有5060。有條件安裝高煙囪和煙氣凈化裝置，便于消除煙塵，減輕大氣污染，改善環(huán)境衛(wèi)生，還可以實現(xiàn)低質(zhì)燃料和垃圾的利用。可以騰出大批分散的小鍋爐房及燃料 、灰渣堆放的占地，用于綠化，改善市容。減少司爐人員及燃 料 、灰渣的運輸量和散落量 ，降低運行費用 ，改善環(huán)境衛(wèi)生。易于實現(xiàn)科學(xué)管理，提高供熱質(zhì)量。實現(xiàn)集中供熱是城市能源建設(shè)的一項基礎(chǔ)設(shè)施，是城市現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志，也是國家能源合理分配和利用的一項重要措施。 本次課程設(shè)計是運用供熱工程的

4、技術(shù)知識對鄭州市某棟宿舍樓建筑物進行設(shè)計計算，以及散熱設(shè)備的選擇與計算，合理的選擇供暖系統(tǒng)以及管路的水力計算。一. 設(shè)計原始資料1. 設(shè)計概況 （1）地理位置：鄭州，北緯 34°43，東經(jīng) 113°39，海拔 110.4m （2）工程名稱：某六層宿舍樓室內(nèi)供暖系統(tǒng)設(shè)計2.氣象資料冬季：氣壓 101.33kpa，供暖室外計算溫度-3.8，最冷月平均相對濕度61%,平均風(fēng)速2.7 m/s，最多風(fēng)向平均風(fēng)速4.9m/s 朝向修正：東-0.05，西-0.05，南-0.2，北0.05，東南-0.13，東北0.05，西南-0.13，西北0.05 3.土建資料（1）建筑物建筑特點：建筑一

5、、二-五、六層平面圖（見圖紙），該建筑為6層宿舍樓，坐北朝南，層高3.0m，窗臺距室內(nèi)地坪1m，窗戶寬、高度均為1.5m。 （2）宿舍樓各部位建筑構(gòu)造與熱工特征：外墻：多孔磚370（聚苯板），傳熱系數(shù)K0.54W/（m2·）；內(nèi)墻：混凝土多孔磚，傳熱系數(shù)K1.86W/（m2·）；外窗：PA斷橋鋁合金輻射率0.25Low-E中空玻璃(空氣9mm)，傳熱系數(shù)K2.6W/（m2·）；內(nèi)門：木(塑料)框單層實體門，傳熱系數(shù)K3.5W/（m2·）；內(nèi)窗：鋼普通單框雙玻璃612mm(推拉)，傳熱系數(shù)K4.0W/（m2·）；屋頂：鋼筋砼板(聚苯板)，傳熱系數(shù)

6、K0.49W/（m2·）；地面：非保溫地面，按如下表計算地帶R0（m2·/ W）K0(m2·)第一地帶第二地帶第三地帶第四地帶2.154.308.6014.20.470.230.120.07 4.熱源條件熱源為城市集中供熱，供回水溫度為75/50。二.熱負荷計算房間供暖熱負荷應(yīng)根據(jù)房間的熱平衡來計算。供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷，是指在設(shè)計室外溫度下，為達到室內(nèi)溫度。供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量Q。冬季供暖系統(tǒng)的熱負荷，應(yīng)根據(jù)建筑物或者房間的得、失熱量確定。房間的散熱量包括：1.圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量；2.加熱由門、窗縫隙滲入室內(nèi)的耗熱量，稱冷風(fēng)滲透耗熱量；3.加熱

7、由門、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量，稱冷風(fēng)侵入耗熱量；在供暖工程設(shè)計時，尤其對于一般民用建筑來說，一般可分為幾部分計算。圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，W； 圍護結(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。1. 圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量 在工程設(shè)計中，圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量是按一維穩(wěn)定傳熱過程進行計算的，圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量，可按下式計算：式中 K-圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，;F-圍護結(jié)構(gòu)的面積,;-冬季室內(nèi)計算溫度，;-供暖室外計算溫度，;-維護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。（1）室內(nèi)計算溫度根據(jù)墻及樓板的熱工性能不應(yīng)低于民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范第4.1.1條及現(xiàn)行采暖通風(fēng)與空

8、氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范中第3.1.4條圍護結(jié)構(gòu)最小熱阻值的要求。根據(jù)房間用途確定供暖計算溫度如下：學(xué)生宿舍及值班室計算溫度：20;盥洗室，衛(wèi)生間計算溫度：14；（2）供暖室外計算溫度我國現(xiàn)行的暖通規(guī)范采用了不保證天數(shù)方法，確定北方城市的供暖室外計算溫度值。規(guī)范3.2.1規(guī)定：采暖室外計算溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證5天的日平均溫度“。經(jīng)過過去30年的氣象統(tǒng)計資料，確定鄭州市的供暖室外計算溫度為 = -3.8。（3）溫差修正系數(shù)值溫差修正系數(shù)，對供暖房間圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)不是與室外空氣直接接觸，而中間隔者不供暖房間或空間的場合，要考慮溫差修正系數(shù)。對于不供暖的房間和與室外空氣溫度相近的房間的狀況，則值更接近于1

9、。 圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù) 表2-1序號圍護結(jié)構(gòu)特征1外墻、屋頂、地面以及與室外相通的樓板等1.002悶頂和與室外空氣相通的非采暖地下室上面的樓板等0.903非采暖地下室上面的樓板，外墻上有窗時0.754非采暖地下室上面的樓板，外墻上無窗且位于室外地坪以上時0.605與有外門窗的不采暖樓梯間相鄰的隔墻（1-6層建筑）0.606與有外門窗的不采暖樓梯間相鄰的隔墻（7 -30層建筑）0.507非采暖地下室上面的樓板，外墻上無窗且位于室外地坪以下時0.408與有外門窗的非采暖房間相鄰的隔墻、防震縫墻0.709與無外門窗的非采暖房間相鄰的隔墻0.4010伸縮縫墻、沉降縫墻0.302. 圍護結(jié)構(gòu)的附加耗

10、熱量(1)朝向修正朝向修正耗熱量是考慮建筑物受太陽照射影響而對維護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正。東-0.05，西-0.05，南-0.2，北0.05，東南-0.13，東北0.05，西南-0.13，西北0.05 (2)風(fēng)力附加耗熱量暖通規(guī)范規(guī)定：在一般情況下，不必考慮風(fēng)力附加。只對健在不避風(fēng)的高地、河岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別高的建筑物，才考慮垂直結(jié)構(gòu)的外圍護結(jié)構(gòu)附加5%-10%。因此，對于本次設(shè)計的學(xué)生宿舍樓，不必考慮風(fēng)力附加耗熱量。（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)房間高度大于4m時，每高出1m應(yīng)附加2%，但總的附加率不應(yīng)大于15%。

11、應(yīng)注意：高度附加率，應(yīng)附加于房間各維護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量和其他附加（修正）耗熱量的總和之上。該宿舍樓層高為3米，故可以不考慮高度附加耗熱量。3.冷風(fēng)滲透耗熱量采用縫隙法計算冷風(fēng)滲透耗熱量Q2：公式如下：Q2=0.278Vw C p (tn-tw) 式中：V= L*l*n L每米門窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量，按當(dāng)?shù)囟酒骄L(fēng)速，m3/h·ml門窗縫隙的計算長度，m n滲透空氣量的朝向修正系數(shù)，w冬季供暖室外計算溫度下的空氣密度，Kg/ m3；C p冷空氣的定壓比熱，C=1KJ/Kg·；tn冬季室內(nèi)空氣的計算溫度，； tw冬季室外空氣的計算溫度，。4.106房間熱負荷計算舉例（1）圍

12、護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量Q1的計算南外墻：面積3.3*31.5*1.5=7.65(m2), 傳熱系數(shù)K0.54W/（m2·）,室內(nèi)設(shè)計溫度20，室外計算溫度-3.8,朝向修正系數(shù)-0.2。Q=7.65*0.54*（20+3.8）*0.8=78.7 W。南外窗：面積1.5*1.5=2.25 m2，傳熱系數(shù)K2.6W/（m2·），室內(nèi)設(shè)計溫度20，室外計算溫度-3.8，朝向修正系數(shù)-0.2。Q=2.25*2.6*（20+3.8）*0.8=111.4W。北內(nèi)墻：面積3.3*31.9=8.0 m2，傳熱系數(shù)K1.86W/（m2·），室內(nèi)設(shè)計溫度20，室外計算溫度-3.8，溫差修正

13、系數(shù)0.6，Q=8.0*1.86*23.8*0.6=212.8W。北內(nèi)門：面積1.9 m2，傳熱系數(shù)K3.5W/（m2·），室內(nèi)設(shè)計溫度20，室外計算溫度-3.8，溫差修正系數(shù)0.6，Q=1.9*3.5*23.8*0.6=94.5W。地面：Q=141.4W（2）冷風(fēng)滲透耗熱量鄭州市的冷風(fēng)朝向修正系數(shù)，北向0.10，對有相對兩面外墻的房間，按最不利的一面外墻計算冷風(fēng)滲透量。在冬季室外平均風(fēng)速 VP，j=3.4m/s，窗每米縫隙的冷風(fēng)滲透量L=1.24 m3/（h·m）。北向的窗戶的縫隙總長度為1.5×5=7.5m.總的冷風(fēng)滲透量V等于V=Lln=0.28×

14、7.5×0.1=2.13 m3/h冷風(fēng)滲透量Q2=0.278×2.13×1.4×1×（20+3.8）=18.2W。.(3)外門冷風(fēng)侵入耗熱量Q3的計算由于內(nèi)墻內(nèi)門圍護結(jié)構(gòu)已經(jīng)進行過修正，所以此項為O(4)106房間熱負荷為Q=212.8+94.5+111.4+78.7+141.4+18.2=656.8W。三.散熱器的選擇與計算 考慮到散熱器耐用性和經(jīng)濟性，本工程選用橢四柱813型散熱器，每片散熱面積為0.275,傳熱系數(shù)計算公式為：K=2.237*t0.302。它結(jié)構(gòu)簡單，耐腐蝕，使用壽命長，造價低，傳熱系數(shù)高；散出同樣熱量時金屬耗量少，易消除

15、積灰，外形也比較美觀；每片散熱器的面積少，易組成所需散熱面積。1.散熱器的布置 散熱器一般應(yīng)布置在外墻窗臺下，這樣，沿散熱器上升的對流熱氣流能阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經(jīng)市內(nèi)的空氣比較暖和舒適。為防止凍裂散熱器，兩道外門之間，不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。在樓梯間或者有凍結(jié)危險的場所，其散熱器應(yīng)由單獨的立、支管供熱，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。 散熱器一般應(yīng)明裝，布置簡單。散熱器的安裝尺寸及保證 底部距地面不小于60 mm，通常取150mm；頂部距窗臺板不小于50mm；背部與墻面凈距不小于25mm，取50mm。2.散熱器的計算 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

16、均溫度，；供暖室內(nèi)計算溫度，；，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)。 片數(shù)修正系數(shù) 表 3-1每組片數(shù)<66-1010-20>200.9511.051.1散熱器連接形式修正系數(shù)的選擇：四柱813型與供水管道的連接選擇同側(cè)上進下出的連接方式，則=1.0；3.散熱器計算舉例一層宿舍106散熱器計算已知：單管系統(tǒng)，Q = 657w ，= (75+50)/2 =62.5 ，=20 ， t = - = 42.5。 K = 2.237*t0.302= 6.94。散熱器組裝形式修正系數(shù)=1.0散熱器連接形式修正系數(shù)=1.0散熱器安裝形式

17、修正系數(shù)=1.02根據(jù)公式求得： = （657/(6.94*42.5)）×1.0×1.0×1.02 = 2.872四柱813型散熱器，每片散熱面積為0.275，則 為 = /f = 2.872/0.275 = 10.44片 當(dāng)散熱器片數(shù)為10-20片時，=1.05因此實際所需散熱面積為： F = * = 2.872×1.05 = 3.0156實際采用的片數(shù) n = F/f = 3.0156/0.275 =10.96片取整數(shù)，宿舍106應(yīng)采用四柱813型散熱器11片。同理，其他房間也可按照此方法計算。四.系統(tǒng)形式的確定、管道的布置及水力計算1.系統(tǒng)形式的確

18、定 在熱水采暖里，有重力循環(huán)和機械循環(huán)兩種?？克拿芏炔钸M行循環(huán)的系統(tǒng)，稱為重力循環(huán)系統(tǒng)。機械循環(huán)以電動機帶動水泵為動力，密度差所產(chǎn)生的重力作用壓頭相對來說是很少的，單管系統(tǒng)一般是可以不考慮的。機械循環(huán)系統(tǒng)除了膨脹水箱的連接位置與重力循環(huán)系統(tǒng)不同外，還增加了循環(huán)水泵和排氣裝置。按熱媒溫度的不同，可分為低溫水供暖系統(tǒng)和高溫水供暖系統(tǒng)。在我國，習(xí)慣上以一百度的熱水作為分類標(biāo)準(zhǔn)。室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)，大多采用低溫水作為熱媒，設(shè)計供回水溫度多采用75/50機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)主要有垂直式系統(tǒng)和水平式系統(tǒng)。其中垂直式系統(tǒng)又有上供下回，下供下回，中供式，混合式熱水供暖系統(tǒng)。同時又有單管和雙管之分。單管系統(tǒng)一般有單管順流式，單管跨越式，和跨越式與順流式相結(jié)合的系統(tǒng)形式 本工程為鄭州市某學(xué)生宿舍樓，根據(jù)綜合考慮，本系統(tǒng)采用上供下回單管異程式熱水供暖系統(tǒng)。2.系統(tǒng)管道的布置 供回水立管的布置對整個室內(nèi)采暖系統(tǒng)的正常運行有很大作用，其位置合理可減少水平管道因過門不好處理帶來的麻煩。其中管道的布置應(yīng)注意以下幾個方面：主管和散熱器盡可能為雙側(cè)連接，采用單戶水平串聯(lián)方式；注意分支環(huán)路熱負荷分配均衡；注意供回水干管的位置，坡度與建筑上是否有沖突；要考慮各類附件(閥門、伸縮器、泄水、支架等)的安裝,管道保溫等問題。（1）干管的布置供水干管