長(zhǎng)春供熱課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、室內(nèi)采暖課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：長(zhǎng)春市時(shí)尚新苑小區(qū)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)年級(jí)：建環(huán)2008級(jí) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目長(zhǎng)春市時(shí)尚新苑小區(qū)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、原始資料1、建筑物修建地點(diǎn)：長(zhǎng)春市。2、土建資料：建筑物的平、立面圖。3、其他資料：熱源：獨(dú)立鍋爐房；設(shè)計(jì)供回水溫度：；建筑物周?chē)h(huán)境：室內(nèi)、無(wú)遮擋。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1、設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：（1）計(jì)算供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷（2）布置管道和散熱設(shè)備、選擇計(jì)算散熱設(shè)備（3）管道的水力計(jì)算及附屬設(shè)備的選擇2、說(shuō)明書(shū)要闡述設(shè)計(jì)方案主要依據(jù)和基本計(jì)算公式。說(shuō)明書(shū)的文字要簡(jiǎn)練，字跡要工整。說(shuō)明書(shū)中要有以下幾張表格和附圖：（1）房間圍護(hù)

2、結(jié)構(gòu)耗熱量計(jì)算表（2）散熱器計(jì)算表（3）管路水力計(jì)算表、局部阻力系數(shù)統(tǒng)計(jì)表（4）管路水力計(jì)算簡(jiǎn)圖3、繪制的圖紙圖面要全面，圖中各項(xiàng)內(nèi)容符合制圖要求，要有文字說(shuō)明。要有以下圖紙：（1）采暖系統(tǒng)平面圖（2）采暖系統(tǒng)圖目 錄略。長(zhǎng)春市時(shí)尚新苑小區(qū)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算1.1 氣象資料供暖室外計(jì)算溫度tw=-23，冬季室外平均風(fēng)速vw=4.2m/s，冬季主導(dǎo)風(fēng)向及頻率:SW，20%,冬季日照率:66%，冬季大氣壓力:99.40kpa，最大凍土層深度1.69m。1.2 土建資料 1）建筑平面圖(已知)2）屋頂構(gòu)造圖： 它的構(gòu)造是：1、預(yù)制細(xì)石混凝土板25mm，表面噴白色水泥漿；2、通風(fēng)層2

3、00mm；3、卷材防水層；4、水泥砂漿找平層20mm；5、保溫層，瀝青膨脹珍珠巖125mm；6、隔氣層；7、現(xiàn)澆鋼筋混凝土板70mm；8、內(nèi)粉刷。屬于型，傳熱系數(shù)K=0.48W/(K)。3）墻體構(gòu)造墻的構(gòu)造是：1、磚墻2、泡沫混凝土3、木絲板4、白灰粉刷屬于型，傳熱系數(shù)K=0.78 W/(K)。4）外門(mén)窗規(guī)格參見(jiàn)圖紙中給定尺寸。采用雙層鋼窗傳熱系數(shù)：3.01 W/(K)。采用雙層門(mén)（金屬框）傳熱系數(shù)：3.26 W/(K)。1.3 計(jì)算采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算應(yīng)根據(jù)房間熱平衡來(lái)計(jì)算。室內(nèi)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，是按在冬季室外計(jì)算溫度下連續(xù)計(jì)算溫度下連續(xù)供暖來(lái)考慮的。首先分房間計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱

4、量，然后求整個(gè)建筑物的熱負(fù)荷。圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量規(guī)范中所規(guī)定的“圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量”實(shí)質(zhì)上是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差傳熱量、加熱由于外門(mén)短時(shí)間開(kāi)啟侵入的冷空氣的耗熱量以及一部分太陽(yáng)輻射熱量的代數(shù)和。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，規(guī)范規(guī)定，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量包括基本耗熱量和附加耗熱量?jī)刹糠帧?1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量，可按下列公式計(jì)算： 式中 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱負(fù)荷，W；Kjj部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/（m2）；j部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，；tR冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，；tow冬季供暖室外計(jì)算溫度，；a圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。1）室內(nèi)溫度tR的確定查有關(guān)資料可以知道，住宅類(lèi)建筑冬季室內(nèi)溫度tR取值按下表：表1-1 住宅類(lèi)建筑冬季

5、室內(nèi)溫度房間功能室內(nèi)溫度臥室、起居室1820廚房15走廊1416廁所1618浴室252）室外溫度tow的確定冬季供暖室外計(jì)算溫度可由手冊(cè)查得tow為-23；.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量1）朝向修正率不同朝向的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，受到的太陽(yáng)輻射熱量是不同的；同時(shí)，不同的朝向，風(fēng)速和頻率也不同。因此，規(guī)范規(guī)定對(duì)不同的垂直外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正。其修正率為：北、東北、西北朝向： 010%；東、西朝向： -5%；東南、西南朝向： -10%15%；南向： -15%-30%；2）風(fēng)力附加在規(guī)范中明確規(guī)定：只是在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物，垂直的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷附加5%10%。本設(shè)

6、計(jì)中城市處在內(nèi)陸，所以不考慮風(fēng)力附加。3） 外門(mén)附加為加熱開(kāi)機(jī)外門(mén)時(shí)侵入的冷空氣，對(duì)于短時(shí)間開(kāi)啟無(wú)熱風(fēng)幕的外門(mén)，可以用外門(mén)的基本耗熱量乘上表中查出的相應(yīng)附加率。陽(yáng)臺(tái)門(mén)不應(yīng)考慮外門(mén)附加率。表1-2 外門(mén)附加率（%）建筑物性質(zhì)附加率民用建筑或工廠的輔助建筑物，當(dāng)樓層為n時(shí)有兩個(gè)門(mén)斗的三層外門(mén)60n有門(mén)斗的雙層外門(mén)80n無(wú)門(mén)斗的單層外門(mén)65n4） 高度附加由于室內(nèi)溫度梯度的影響，往往使房間上部的傳熱量加大。因此規(guī)定：當(dāng)房間凈高超過(guò)4m時(shí)，每高出1m，附加率為2%，但最大附加率不超過(guò)15%。本設(shè)計(jì)中房間層高均為3m，所以根據(jù)這個(gè)規(guī)定，本次設(shè)計(jì)不需考慮高度附加率。.3 門(mén)窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量由于縫隙

7、寬度不一，風(fēng)向、風(fēng)速的頻率不一，因此由門(mén)窗縫隙滲入的冷空氣量很難準(zhǔn)確計(jì)算。規(guī)范推薦，對(duì)于多層和高層民用建筑，可按下式計(jì)算門(mén)窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量：式中 為加熱門(mén)窗縫隙滲入的冷空氣耗熱量，W； L 滲透冷空氣量，m3/h，對(duì)多層建筑可按換氣次數(shù)法計(jì)算； ao采暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度，kg/m3，本設(shè)計(jì)中取1.37 kg/m3；cp空氣定壓比熱，cp=1kJ/（kg）；toh 采暖室外計(jì)算溫度，。當(dāng)無(wú)確切數(shù)據(jù)時(shí)，多層建筑可按下表推薦值計(jì)算滲透冷風(fēng)量，表中換氣次數(shù)是風(fēng)量（m3/h）與房間體積（m3）之比，單位為h-1（次/h）。因此，房間滲入冷風(fēng)量即等于表中推薦值乘以房間體積。表1-3 換氣次

8、數(shù)房間類(lèi)型一面有外窗的房間兩面有外窗的房間三面有外窗的房間門(mén)廳換氣次數(shù)（h-1）0.50.51.01.01.52.0.4 最小傳熱熱阻的計(jì)算利用公式 式中，最小總熱阻，； 冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，； 冬季室外計(jì)算溫度，； 溫差修正系數(shù)； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱熱阻，； 室內(nèi)溫度與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的允許溫差。圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性指標(biāo)可按下式計(jì)算： 式中，各層材料的導(dǎo)熱熱阻，； 各層材料的蓄熱系數(shù)，。屋頂：查得，=4，=1.0，=-26，則 該屋頂屬于型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，屋面的實(shí)際傳熱阻=1.91，可見(jiàn)，該屋頂?shù)膶?shí)際傳熱阻大于最小傳熱阻值，滿(mǎn)足規(guī)定，故型圍護(hù)結(jié)構(gòu)合適，可采用型圍護(hù)結(jié)構(gòu)。外墻：查得，=6，=1.00，=-2

9、3，則該外墻屬于型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，外墻的實(shí)際傳熱阻=1.11，可見(jiàn)，該外墻的實(shí)際傳熱阻大于最小傳熱阻值，滿(mǎn)足規(guī)定，故型圍護(hù)結(jié)構(gòu)合適，采用型圍護(hù)結(jié)構(gòu)。具體步驟及方法如下：1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量計(jì)算 2)冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算3）房間總采暖熱負(fù)荷： 數(shù)據(jù)見(jiàn)附表1。2 采暖熱媒和采暖系統(tǒng)的選擇2.1 采暖熱媒的選擇由設(shè)計(jì)給定，采用95/70的熱水熱媒采暖。2.2 采暖系統(tǒng)的確定采暖系統(tǒng)機(jī)械式水平雙管同程式供暖系統(tǒng)。3 散熱器的選擇與計(jì)算3.1 散熱器的選擇選鑄鐵四柱813型散熱器。其尺寸為。其性能表如下：表31 鑄鐵四柱813型散熱器性能表散熱面積水容量重量工作壓力（MPa）（/片）（L/片）（kg /片）低壓

10、高壓0.281.480.50.83.2 散熱器的計(jì)算 散熱器散熱面積的計(jì)算散熱器的散熱面積可按下式計(jì)算： 式中：散熱器的散熱面積，； 散熱器的散熱量，； 散熱器的傳熱系數(shù)，7.87； 散熱器的片數(shù)修正系數(shù)，表3-2 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)1 每組片數(shù) 2010.95 1.00 1.05 1.10 散熱器連接形式修正系數(shù)，選用同側(cè)上進(jìn)下出=1.0； 散熱器安裝形式修正系數(shù)，選用明裝形式=1.02。 散熱器熱媒平均溫度的計(jì)算 對(duì)于熱水采暖系統(tǒng)可根據(jù)下式計(jì)算： 式中：散熱器內(nèi)熱媒的平均溫度，； 散熱器進(jìn)水溫度，； 散熱器出水溫度，。 對(duì)于雙管熱水采暖系統(tǒng)，散熱器的進(jìn)水、出水溫度，即為供暖系統(tǒng)的供水、

11、回水溫度。 散熱器的傳熱系數(shù)值散熱器的傳熱系數(shù)值是指當(dāng)散熱器內(nèi)熱媒平均溫度與室內(nèi)計(jì)算溫度之差為1時(shí)，每平方米散熱面積傳遞給室內(nèi)空氣的熱量，它是決定散熱器總散熱量多少的關(guān)鍵指標(biāo)。要對(duì)散熱器傳熱系數(shù)進(jìn)行精確的解析計(jì)算十分困難。在實(shí)際工作中，散熱器的傳熱系數(shù)值是通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)確定的。常見(jiàn)的散熱器傳熱系數(shù)可通過(guò)查表查得。本設(shè)計(jì)為方便計(jì)算，取散熱器的傳熱系數(shù)為7.87。 散熱器片數(shù)的計(jì)算在散熱器面積求得后,可按下式計(jì)算所需散熱器的片數(shù),即 式中：某組散熱器的片數(shù)； 每片散熱器的散熱面積，可在有關(guān)產(chǎn)品說(shuō)明或設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得，本設(shè)計(jì)中。在計(jì)算散熱器的散熱面積時(shí)，由于每組片數(shù)未定，故先不考慮片數(shù)修正系數(shù)（即取

12、），當(dāng)散熱器片數(shù)求出后在乘以相應(yīng)的修正系數(shù)，得到每組散熱器的實(shí)際片數(shù)。散熱器片數(shù)只能是整數(shù)，如果計(jì)算出的值不為整數(shù)時(shí)，可根據(jù)下列原則進(jìn)行取舍：（1） 對(duì)柱型、長(zhǎng)翼型、板型、扁管式等散熱器，散熱面積的減少不宜超過(guò)0.1；（2） 對(duì)串片式、圓翼型散熱器，散熱面積的減少不宜超過(guò)計(jì)算面積的10%。下面以201室為例確定所需的散熱器片數(shù)。具體步驟及計(jì)算方法如下：1） 計(jì)算散熱器內(nèi)熱媒平均溫度利用公式 = ；2） 散熱器的傳熱系數(shù)查得。3） 求散熱器片數(shù)（, ,.02） 鑄鐵四柱813型散熱器 ，101室散熱器片數(shù)為： 片； 片 取12片。其余房間散熱器片數(shù)為見(jiàn)附表2。 根據(jù)要求細(xì)柱型（813）每組25片

13、，所以根據(jù)具體情況將各層的散熱器分組。4 管道的水力計(jì)算4.1 熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理要保證供暖房間的計(jì)算溫度，首先必須保證進(jìn)入各散熱器的水流量符合設(shè)計(jì)要求。管路水力計(jì)算的目的就是在保證系統(tǒng)中各管段及散熱器中的水流量符合設(shè)計(jì)要求的前提下，確定系統(tǒng)各管段的管徑及系統(tǒng)的壓力損失。所謂壓力損失是指單位重量流體從一個(gè)位置流動(dòng)到另一位置時(shí)，由于克服流動(dòng)阻力所消耗的能量。根據(jù)阻力產(chǎn)生的部位不同,通常把阻力分為沿程阻力和局部阻力。與此相應(yīng)，流體在管道中克服沿程阻力所消耗的能量稱(chēng)之為沿程壓力損失，而克服局部阻力所消耗的能量稱(chēng)之為局部阻力損失。系統(tǒng)的壓力損失是確定系統(tǒng)的工作壓力及水泵揚(yáng)程的依據(jù)。熱水

14、供暖系統(tǒng)中，各計(jì)算管段的阻力可用下式表示，即 式中，計(jì)算管段的總阻力，； 計(jì)算管段的沿程阻力，； 計(jì)算管段的局部阻力，； 沿程阻力各計(jì)算管段的沿程阻力計(jì)算如下： 式中，每米管長(zhǎng)的沿程阻力，或稱(chēng)比摩阻，； 計(jì)算管段的長(zhǎng)度，。 沿程阻力式中，動(dòng)壓，Pa局部阻力系數(shù)因此，可分別確定系統(tǒng)中各計(jì)算管段的沿程阻力和局部阻力，兩者之和即為該管段的總阻力值，也就是該管段總的壓力損失。4.2 水力計(jì)算的方法熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算，可分為等溫降法和變溫降法。等溫降法的計(jì)算特點(diǎn)是預(yù)先規(guī)定每根立管的水溫降，系統(tǒng)中各立管的供、回水溫度都取相同的數(shù)值，在這個(gè)前提下來(lái)計(jì)算流量。這種方法的任務(wù)的兩種方法通常是：一種是已知各管

15、段的流量，給定最不利環(huán)路各管段的管徑；另一種是根據(jù)給定的壓力損失，選擇流過(guò)給定流量所需要的管徑。因?yàn)樗o的系統(tǒng)是供回水的溫差是25，所以選用的水力計(jì)算的方法是等溫降法。4.3 水力計(jì)算的步驟 計(jì)算最不利環(huán)路一個(gè)采暖系統(tǒng)中，有多個(gè)環(huán)路。一般設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，從最不利環(huán)路開(kāi)始。 根據(jù)和已知的各管段設(shè)計(jì)流量，查水力計(jì)算表，得到在設(shè)計(jì)流量下各管段的管徑和實(shí)際比摩阻的數(shù)值。如果作用壓頭未知，也可用設(shè)計(jì)實(shí)踐中通常采用的推薦摩阻值60120來(lái)確定出最不利環(huán)路各管段的管徑和對(duì)應(yīng)的實(shí)際比摩阻。最不利環(huán)路的壓力損失為它所有的串聯(lián)管段阻力損失之和。 式中，最不利環(huán)路阻力損失，； 環(huán)路中任一串聯(lián)管段的比摩阻，； 環(huán)路中任一

16、串聯(lián)管段的長(zhǎng)度，； 環(huán)路中任一串聯(lián)管段的局部阻力損失，； 環(huán)路中任一串聯(lián)管段的局部阻力損失的當(dāng)量長(zhǎng)度，； 環(huán)路中任一串聯(lián)管段的折算長(zhǎng)度，。 計(jì)算富裕壓頭值和富裕度比較系統(tǒng)可資利用的作用壓頭和計(jì)算出的總阻力損失，求出富裕壓頭值。系統(tǒng)的作用壓頭應(yīng)留有10%以上的富裕度，用于考慮設(shè)計(jì)計(jì)算中未計(jì)入的損失。即： 式中， 系統(tǒng)作用壓頭的富裕度，%； 最不利環(huán)路的作用壓頭，； 最不利環(huán)路的總阻力損失，。 如不滿(mǎn)足上式，則需要調(diào)整環(huán)路中某些管段的管徑。如，則要增大串聯(lián)管路中某一個(gè)或幾個(gè)管段的管徑，減小阻力損失；如遠(yuǎn)大于10%，則要減少某一個(gè)或幾個(gè)管段的管徑，增大阻力損失。如用減小管徑的辦法來(lái)減少阻力損失已無(wú)可

17、能，可借助于減小用戶(hù)入口閥門(mén)的開(kāi)啟度來(lái)增加阻力損失。 計(jì)算阻力損失及不平衡率在等溫降方法中，流量已事先計(jì)算出來(lái)。為了防止實(shí)際運(yùn)行時(shí)通過(guò)的流量過(guò)分偏離計(jì)算流量，設(shè)計(jì)時(shí)力求使并聯(lián)管路的資用壓力與阻力損失相等。然而由于管徑規(guī)格的限制，這一等式常常是不易實(shí)現(xiàn)的。因此在確定阻力損失時(shí)允許并聯(lián)環(huán)路的阻力損失不平衡，只要不平衡率不大于，都認(rèn)為符合要求?？捎孟率接?jì)算。 式中， 并聯(lián)管路的阻力損失不平衡率，%； 資用壓力，； 計(jì)算阻力損失，。為了減少和避免水平失調(diào)，一種方法是安裝閥門(mén)（最好采用調(diào)節(jié)閥）或孔板將剩余資用壓力消耗掉。有時(shí)還將恒溫閥與調(diào)節(jié)閥配合使用。下面以環(huán)路1為例，進(jìn)行水力計(jì)算。見(jiàn)水力計(jì)算簡(jiǎn)圖。1）

18、選擇環(huán)路12）計(jì)算各管段的流量根據(jù)公式計(jì)算各管段的流量。式中， 管段的水流量，kg/h；管段的熱負(fù)荷，；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，。管段1的流量其余管段流量計(jì)算方法同管段1。3） 確定各管段的長(zhǎng)度L以管段1為例L=2。4） 確定各管段的管徑、流速、比摩阻查水力計(jì)算表可求得各管段的管徑、流速、比摩阻。查得管段1的管徑，管內(nèi)流速，比摩阻為。5） 計(jì)算各管段的沿程阻力利用公式計(jì)算各管段的沿程阻力。管段1的沿程阻力為 6）確定各管段的局部阻力管段1局部阻力為 7）確定各管段的總阻力根據(jù)公式計(jì)算各管段的總阻力。管段1總阻力為 利用同樣的方法計(jì)算其他管段的阻力。進(jìn)而求得立管1的總阻力為。用同樣的方法計(jì)算。現(xiàn)將各立管的水力計(jì)算見(jiàn)附表3。5 輔助設(shè)備的選擇及計(jì)算5.1 排氣閥的選擇 排氣閥，俗稱(chēng)放氣門(mén)或跑風(fēng)門(mén)，是安裝在散熱器上的一種排氣裝置。熱水采暖系統(tǒng)中一般使用手動(dòng)排氣閥，安裝在散熱器的上部，定期擰開(kāi)排氣閥上的旋塞，排除散熱器中的空氣。選用ZP-型自動(dòng)排氣閥，外形尺寸為15890125。5.2 截止閥的選擇截止閥是指后閥件（閥瓣）沿閥座中心線移動(dòng)的閥門(mén)，在管道上主要作切斷用。閥體形式一般分為直通式、角式和直流式。優(yōu)點(diǎn)：密封性較好；密封面檢修較方便；開(kāi)啟高度小。缺點(diǎn)：介質(zhì)流動(dòng)阻力大；結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較大。常用于管徑小于200，要求有較好的密封性能的管