供暖課程設計說明書

1、石家莊鐵道大學供熱課程設計目錄第1章建筑概況 11.1 工程概況 11.2 設計概況 11.3 設計內容 1第2章設計參數 12.1 室外氣象參數 12.2 室內設計參數 22.3 圍護結構熱工參數 2第3章供暖負荷計算 33.1 熱負荷組成 33.2 校核最小傳熱組 33.2.1 校核外墻最小熱阻 33.2.2 校核屋面最小熱阻 33.3 熱負荷計算 43.3.1 主要計算公式 43.3.2 熱負荷計算實例 5第4章供暖系統(tǒng)方案的確定 7第5章散熱器的選擇計算 85.1 散熱器的選用 85.2 散熱器的布置 85.3 散熱器的計算 85.3.1 基本公式 85.3.2 散熱器計算實例 95.

2、3.3 各房間散熱器片數 9第6章水力計算 106.1 確定系統(tǒng)原理圖 106.2 系統(tǒng)水力計算 10設計小結 17參考文獻 17石家莊鐵道大學供熱課程設計第1章建筑概況1.1 工程概況本工程設計對象位于天津市， 建筑功能為住宅小區(qū)，占地面積222.6 m20建筑面 積1113褶。一至五層為單元房，根據建筑使用功能分析，房間主要分以下類型：臥 室、餐廳、客廳、走道、衛(wèi)生間、廚房1.2 設計概況本設計為整棟住宅樓冬季室內采暖工程，按要求應實行采用分戶計量系統(tǒng)。1.3 設計內容(1)設計準備(收集和熟悉有關規(guī)范、標準并確定室內外設計參數)(2)采暖設計熱負荷及熱指標的計算(3)散熱設備選擇計算(4

3、)布置管道和附屬設備選擇，繪制設計草圖(5)管道水力計算(6)平面布置圖、系統(tǒng)原理圖等繪制(7)設備材料表、設計及施工說明的編制第2章設計參數2.1 室外氣象參數(1)地理緯度：北緯39° ,東經117° 16'(2)大氣壓力及海拔：冬季大氣壓力 102660Pa,夏季大氣壓力100480PW(3)室外計算干球溫度：冬季供暖-9 C；(4)冬季最多風向的平均風速：6m/s；(5)冬季室外平均風速：3.1m/s；2.2 室內設計參數本住宅樓供住戶使用，精度要求不高，主臥室和次臥室供住宿或書房使用，餐廳、 廚房、客廳和走道相通故設計溫度相同，為方便起見都取 18C,主衛(wèi)

4、生間和客衛(wèi)生 間可供洗澡用故設為23C,戶間傳熱鄰室溫差取6C,戶內鄰室傳熱溫差為5C。供暖房間的室內計算干球溫度如下表：房間類型主臥室餐廳客廳及走道廚房主衛(wèi)臥室溫度/ C1818181823P 182.3 圍護結構熱工參數外窗：PA斷橋鋁合金（輻射率=0.25low） -E中空玻璃（空氣9mm ,傳熱系數 取 2.6 W/ （褶 K）;外墻：多孔磚370 （聚苯板）：20專用飾面砂漿與涂層+50膨脹聚苯板+370燒 結多孔磚+20內外粉刷，傳熱系數取0.54 W/ （褶 K）;分戶內隔墻：加氣混凝土墻：20石灰、水泥、砂漿+200加氣混凝土+20石灰、 水泥、砂漿，傳熱系數取1.01 W/

5、（m2 - K）;衛(wèi)生間內隔墻：蒸壓加氣碎砌塊墻：10水泥砂漿+100蒸壓加氣硅+21水泥砂漿， 傳熱系數取1.47 W/ （褶 K）;樓板：40鋼筋混凝土 +120鋼筋混凝土 +66預制復合保溫板，傳熱系數取 0.59 W/ （nf . K）;屋面：鋼筋碎板（聚苯板）：10防水層+150水泥加氣混凝土 +50膨脹聚苯板+60 鍋爐渣+100鋼筋混凝土+20石灰、水泥、砂漿，轉熱系數取 0.49 W/ （m2 - K）內門：木框單層玻璃門（玻璃比例 30%-60%、單層鋼窗，傳熱系數取 5.00 W/（褶 K）；外門：多功能戶門，傳熱系數取 1.50 W/ （m2 - K）。陽臺門：木框雙層玻

6、璃門、單層鋼窗，傳熱系數取2.50 W/ （nf K）。15第3章供暖負荷計算3.1 熱負荷組成對于集中供暖分戶熱計量供暖系統(tǒng)，在確定戶內采暖設備容量和計算戶內管道時，應考慮間歇供暖和分室調節(jié)引起的隔墻或樓板傳熱，計入向鄰戶傳熱引起的耗熱附加即戶間傳熱負荷，但戶間傳熱負荷不統(tǒng)計在供暖系統(tǒng)的總負荷內，即共用立管負荷。對戶內供暖系統(tǒng)，其供暖系統(tǒng)的設計熱負荷，應為圍護結構傳熱耗熱量、冷風滲 透耗熱量與戶間傳熱負荷之和。3.2 校核最小傳熱組校核外圍護結構的最小傳熱阻是為了確定是否結露以及是否符合人體衛(wèi)生要求。3.2.1 校核外墻最小熱阻外墻：多孔磚370 （聚苯板）：20專用飾面砂漿與涂層+50膨脹

7、聚苯板+370燒結多 孔磚+20內外粉刷，外墻熱惰性指標D=5.939;允許溫差 ty =6.0 C ;外墻內表面?zhèn)鳠嵯禂?n=8.7W/ （m2 - K）;溫差修正系數a=1.0o外墻屬于R類圍護結構，查供暖空調設計手冊219頁得，天津市冬季圍護結構室外計算溫度twe= -11C外墻最小傳熱阻 Ro min a（tn -" =1.0x（18 11）=0.556 m2 - K/ W ty n6.0X8.7外墻平均傳熱阻 Ro=1/K=1/0.54=1.852 m2 - K/ W由此可得R。Ro, min，則外墻滿足圍護結構最小傳熱阻要求，即內表面不會出現凝 結水。3.2.2 校核屋面

8、最小熱阻屋面：鋼筋碎板（聚苯板）：10防水層+150水泥加氣混凝土 +50膨脹聚苯板+60鍋爐 渣+100鋼筋混凝土 +20石灰、水泥、砂漿，轉熱系數取 0.49 W/（m- K）,屋 面熱惰性指標D = 5.533允許溫差ty=4.0C；外墻內表面?zhèn)鳠嵯禂祅=8.7W/ (m2 - K);溫差修正系數a=1.0o屋面屬于II類圍護結構，則twe -11C屋面最小傳熱阻 Ro min a(tn -tw)=1.0><(18 11)=0.833 m2 - K/ Wty n 4.0X8.7屋面平均傳熱阻 Ro=1/K=1/0.49=2.041 m2 - K/ W由此可得RoRo, min

9、,則屋面滿足圍護結構最小傳熱阻要求，即屋頂內表面不會出 現凝結水。3.2.3 校核外門最小熱阻外門最小傳熱阻不應小于外墻最小傳熱阻的60%即R。，min =60%*0.556=0.334 m2 - K/W外門平均傳熱阻 Ro=1/K=1/1.50=0.667 m2 - K/ W由此可得RoRo, m.,則屋面滿足圍護結構最小傳熱阻要求。3.3 熱負荷計算3.3.1 主要計算公式1 .圍護結構傳熱耗熱量_ ' ' . . . . .Q1 aKF(tn tw)(1 Xch)(1 Xm)式中 Qi-圍護結構的基本耗熱量形成的熱負荷(W;a-圍護結構的溫差修正系數；F -圍護結構面積(

10、itf)；K-圍護結構的傳熱系數W/( );tn-冬季采暖室內設計溫度(C)；tw-冬季采暖室外設計溫度(C )；Xch-朝向修正系數，由于西寧地區(qū)的日照率為70%>35%日照比較充分，所以北向取10% 南向取-20% 東、西向取-5%;Xm-外門修正系數，當為一道門時Xm 65%n , n為建筑樓層數。2.冷風滲透耗熱量對于六層及六層以下的民用建筑主要考慮風壓的作用。-' ' “ .'、Q20.28Cp PwLgl(tn tw)n式中Q2-冷風滲透耗熱量(W；Cp-冷空氣的定壓比熱，Cp=1KJ/ (kg C)。Pw-供暖室外計算溫度下的空氣密度，可由Pw 35

11、3/(273 tw)計算；L0-在基準高度風壓單獨作用下，通過每米門、窗隙滲入室內的冷空氣量， m3/(m/h), L0值可根據冬季室外平均風速查2009全國工程設計技術措施得 到； 式中 1-門窗縫隙的計算長度，成n-風壓單獨作用下，滲透空氣量的朝向修正系數，按課本附錄 A中A-6 采用。3.戶間傳熱負荷 - ' Q3 Xh KF Ah式中Q3-戶間傳熱總負荷(W;K-戶間樓板或隔墻的傳熱系數W/(m2 K)；F -戶間樓板或隔墻的傳熱面積(褶)；Xh-戶間傳熱量附加率，對于頂層或底層房間取75%標準層取50% h-戶間傳熱計算溫差(C)，取6C。4.戶內總熱負荷Q'Q Q1

12、 Q2 Q33.3.2熱負荷計算實例現以底層1002 (客廳)為例說明計算步驟，其他房間的熱負荷見附錄1供暖系統(tǒng)設計熱負荷表。1、圍護結構傳熱耗熱量q1(1)東外墻F 5.7* 3.om2 17.1m2, K 0.54W/(m2 K) , xch5%, a 1.0,北外墻的傳熱耗熱量為：q aKF(tn tw)(1 xQ 1.0X0.54 X17.1 X(18 9) X(1 -5%)W 236.9W(2)南外墻F (4.5*3 3*2.2) 6.9m2 , K 0.54W/(m2 K) , xch20%, a 0.7,北外窗的傳熱耗熱量為：q1 aKF(tn tw)(1 xch)0.7 X0.

13、54 X6.9 X(18 9)X(1-20%)W56.3W(3)南外門F 3* 2.2 6.6m2, K 2.5W/(m2 K) , xch 20%, a 0.7,南外門的傳熱耗熱量為： ''q aKF& tw)(1 x/(4)地板第一地帶F1第二地帶F22 5.28 22 1.28 20.7 X2.5 X6.6 X(184.35 19.26m2 , K2.35 7.26m2, K9) X(1 -20%)W249.5W0.47W /(m2 K), a 1,0.23W/(m2 K), a 1,0.448m2, K 0.12W/(m2 K) , a 1,第三地帶 F3 0.

14、35 1.28地板的傳熱耗熱量為：7.26*0.23*27 0.448*0.12*27291Wq1aKF(tn tw) 19.26* 0.47*27108房間(次臥2)圍護結構傳熱耗量為:Q1(236.9 56.3 249.5 291)W 833.7W2、冷風滲透耗熱量Q2南外窗 查使用供熱空調設計手冊 陽臺外門滲透冷空氣量Lo 1.1m3/(mh),n 0.15, w 1.337kg/m3, Cp 1.01kJ/(kg K), l 12.6m, 南外窗冷風滲透耗熱量：21.2WQ2 0.28Cp pwL°ltn tw)n 0.28 1.01 1.337 1.1 12.6(9 18)

15、 0.15W3、戶間傳熱負荷Q3Q3XhKF Ah 0.7 0.59 23 6W 57W1002 (客廳)房間供暖系統(tǒng)設計熱負荷為：QQ1 Q2 Q3 (833.7 21.2 57)W 911.9W4、供暖系統(tǒng)設計熱負荷表房 間 編 號房 間 名 稱圍護結構室內 供暖 計算 溫度 /C室外 供暖 計算 溫度 /C室內 外計 算溫 度差 /C溫差 修正 系數傳熱系 數 /W/( m2 ?K)朝向修 正率外 門 附 加 率傳熱耗熱量/W名稱及 朝向面積/ m2108次 臥2東外墻17.118-92710.54-5%0%236.9南外墻6.910.54-20%56.3南外門6.612.50%248.

16、5地面26.971分地帶291圍護結構傳熱耗 熱量833.7冷風滲透耗熱量21.2戶間傳熱負荷57108房間供暖設計熱負荷911.95、各個用戶的總負荷一層A用戶一層B用戶標準層A用戶無戶問有戶間無戶問有戶間無戶間有戶間3711.639783692.839592838.53177標準層B用戶頂層A用戶頂層B用戶無戶間傳熱有戶間傳熱無戶問有戶間無戶間有戶問2819.731583958.942253940.14206第4章 供暖系統(tǒng)方案的確定1、供暖熱媒采用低溫熱水，由外部熱網集中供應；在建筑物的供暖入口處裝置 加壓設備。2、供暖方式采用雙管下供下回式，在影響不大的時候盡量穿門。3、供暖總立管和敷

17、設在地溝、非供暖房間內的管道均進行保溫處理，采用巖棉 管殼保溫，厚度為40mm外貌玻璃布保護層。4、供暖管路系統(tǒng)中的最高點和最低點分別設置自動排氣閥和手動泄水裝置。第5章 散熱器的選擇計算5.1 散熱器的選用散熱器應滿足熱工性能、經濟性能、安裝使用方便、衛(wèi)生美觀、使用壽命長的基 本要求。經分析比較選用銅鋁散熱器，型號為 TLZY8-6/6-1.0型。5.2 散熱器的布置散熱器官在外窗臺下面，采用明裝，這樣沿散熱器上升的對流熱氣流能阻止和改 善從玻璃下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經室內的空氣流比較暖和舒適，如有困難，散熱器宜靠墻布置。本設計采用散熱器布置在墻龕內的方法布置， 且散熱器頂部聚

18、墻龕上部墻的距離 為 100mm。5.3 散熱器的計算設計供、回水溫度為 75C、50C,支管與散熱器采用同側上進下出方式，本設 計采用散熱器布置在墻龕內的方法布置，且散熱器頂部聚墻龕上部墻的距離為 100mm,現以1002 (客廳)為例計算散熱器面積和片數。5.3.1 基本公式5.4 片散熱器散熱量q按下式計算：q a (tpj tn)b式中 q-單片散熱器散熱量，W療；tpj-散熱器熱媒的算術平均溫度，C；tn-供暖室內計算溫度，C；a、b-實驗系數5.5 熱器片數n按下式計算：Q n 1 2 3 q 式中 Q-房間供暖熱負荷，W自-散熱器組裝片數修正系數；02-散熱器連接形式修正系數；0

19、3-散熱器安裝形式修正系數。5.3.2 散熱器計算實例現以底層108 (次臥2)為例說明計算步驟。已知Q=913W, tpj =(75+50)/2=62.5C, tn=18C,查散熱器出廠說明書可知，對TLZY8-6/6-1.0散熱器每片散熱器散熱量b a品 *)b其中 a=0.675 b=1.274 t 44.5散熱器組裝片數修正系數,1 =0.92散熱器連接形式修正系數，查相關資料2=1.0散熱器安裝形式修正系數，查相關資料3=1.06根據公式求得片數：n Q 1 2 3 913 1274 0.92 1.0 1.06 11.3片。q0.675 44.5 .取整數，應采用TLZY8-6/6-

20、1.0型銅鋁散熱器11片。5.3.3 各房間散熱器片數其他各房間按照類似方法分別算出， 少于5片的都按5片計算，下表為該建筑各 房間散熱器片數統(tǒng)計情況：表5-2各房間散熱器片數統(tǒng)計表用戶房間名稱熱負荷AtabB1B2B 3n主臥81444.50.6751.2740.921.001.0610客廳91344.50.6751.2740.921.001.0611底層A餐廳31744.50.6751.2740.921.001.065用戶臥室967 144.50.6751.2740.921.001.0612廚房56344.50.6751.2740.921.001.067衛(wèi)生問40439.50.6751.2

21、740.921.001.066主臥814 144.50.6751.2740.921.001.0610客廳913144.50.6751.2740.921.001.0611底層B餐廳29944.50.6751.2740.921.001.065用戶臥室96744.50.6751.2740.921.001.0612廚房563144.50.6751.2740.921.001.067衛(wèi)生問40439.50.6751.2740.921.001.066用戶房間名稱熱負荷AtKB1B2B 3n標準 層A用 戶主臥671144.50.6751.2740.921.001.068客廳64544.50.6751.274

22、0.921.001.068餐廳20844.50.6751.2740.921.001.065臥室795144.50.6751.2740.921.001.0610廚房495 44.50.6751.2740.921.001.066衛(wèi)生問36339.50.6751.2740.921.001.065標準 層B用 戶主但、671144.50.6751.2740.921.001.068客廳645 44.50.6751.2740.921.001.068餐廳18944.50.6751.2740.921.001.065臥室795 144.50.6751.2740.921.001.0610廚房49544.50.67

23、51.2740.921.001.066衛(wèi)生問36339.50.6751.2740.921.001.065頂層A 用戶主但、920 144.50.6751.2740.921.001.0611客廳925144.50.6751.2740.921.001.0611餐廳42744.50.6751.2740.921.001.066臥室933 144.50.6751.2740.921.001.0611廚房587144.50.6751.2740.921.001.067衛(wèi)生問43339.50.6751.2740.921.001.066頂層B 用戶主臥920 144.50.6751.2740.921.001.06

24、11客廳925144.50.6751.2740.921.001.0611餐廳40844.50.6751.2740.921.001.066臥室933 144.50.6751.2740.921.001.0611廚房587144.50.6751.2740.921.001.067衛(wèi)生問43339.50.6751.2740.921.001.0666.1 確定系統(tǒng)原理圖根據以上分析，可畫出系統(tǒng)圖，見右圖第6章水力計算6.2 系統(tǒng)水力計算設計供回水溫度為 75/50 C ,采用等溫降法進行計算。由戶內不變徑原則，可只計算出入戶管的管徑，即為室內管徑。對于入戶 管所承擔的熱負荷為該戶的總熱負荷(包括戶間傳 熱

25、)，而共用立管承擔的熱負荷為該管以上所有用 戶不加戶間傳熱的總熱負荷。具體計算如下：(1)選擇最不利環(huán)路最不利環(huán)路是頂層 A用戶(4225W/的環(huán)路。這個環(huán)路從熱力入口經過的管段編號依次為 1、2、3、4、 5進入頂層 A用戶，再經過 6、7、8、9、10、11 流回熱網。參見右圖。(2)確定最不利環(huán)路各管段的管徑d1)最不利環(huán)路比摩阻的試取根據最不利環(huán)路平均比摩阻Rpj一般取3060Pa/m pj的原則，初選Rpj=45Pa/m。2)根據各管段的熱負荷，求出各管段的流量G(Kg/h)c3600Q0.86QG34.187 103(tg th) (tg th)式中Q一管段的熱負荷，Wtg一系統(tǒng)的

26、設計供水溫度，C；th一系統(tǒng)的設計回水溫度，C。3)根據G Rpj,查課本附錄D-1,選擇最接近Rpj的管徑。將查出的d、R v和G值列 入水力計算表的第5、6、7和第3欄中。例如，對管段，Q=4225VV當At=25C時，G 0.86X4225/(75 50)kg/h 145.34kg / h。查課本附錄 D 中表 D-1,選擇最接近 Rp的管徑。如取DN20mm用插補法計算，可求出 v=0.21m/s, R=65.57Pa/mo(3)確定各管段的沿程損失Py將每一管段R與l相乘，列入水力計算表的第8欄中(4)確定各管段的局部損失Pj1)確定局部阻力系數 &根據系統(tǒng)圖中管路的實際情況

27、，列出各管段局部阻力管件名稱及數量局部阻力系數表。最后將各管段總局部阻力系數列入水力計算表的第9欄。局部阻力系數表小 32mm 90° 彎頭5直流三通1120mm 900 彎22頭直流三通51120mm 900 彎22頭直流三通51120mm 900 彎22頭合流三通513直流三通101分流三通1320mm 900 彎242頭 散熱器62乙字彎121.5溫控閥650過濾器12.5截止閥216直流三通小 20mm 900 彎頭£ E428.5管段 號局部阻力閘閥分流三通11小 32mm 900 彎頭直流三通104 20mm 900 彎頭直流三通94 20mm 900 彎頭直流

28、三通8712204 20mm 900 彎 頭直流三通4 20mm 900 彎 頭合流三通 直流三通分流三通4 20mm 900 彎頭散熱器 乙字彎 溫控閥 過濾器 截止閥局部阻力個數E七閘閥10.5分流三通1331.581122個數E七10.51331.5811225112251122511225131011324262121.565012.5216428.5注意：在統(tǒng)計局部阻力時，對于三通和四通管件的局部阻力系統(tǒng)， 計算一次并列在流量較小的管段上2 )利用附錄D中的D-3,根據各管段流速v,可查出動壓力 pd值，列入水力計 算表的第10欄中。根據Pj Pd ,將求出的各管段的 pj值，列入水

29、力計算表的 第11欄中。(5)求各管段的壓力損失 PPyPj,將水力計算表中第8欄與第11欄相加，列入水力計算表的第12欄中。(6)求最不利環(huán)路總壓力損失，即 H ( PyPj)1 13 16421Pa。(7)計算富裕壓力值考慮到由于施工的具體情況，可能增加一些在設計計算中未計入的壓力損失。因此，要求系統(tǒng)應有10犯上的富裕度。分戶計量供暖系統(tǒng)熱力入口的資用壓差一般取4050kPa,取Af45kPa入戶處剩余的循環(huán)壓差用平衡閥消耗掉。c, P- AH 45000 16421 ”小，%100% 63.5% 10%P45000式中 A-系統(tǒng)作用壓力的富裕值(%;A p-最不利環(huán)路的作用壓力(Pa);

30、A H-最不利環(huán)路的實際總壓力(Pa)。(8)確定通過六、五、四、三、二層環(huán)路各管段的管徑以四層A用戶為例計算環(huán)路中各管段管徑，其他幾層計算方法一樣故只列出不平衡率 和水力計算表。1)確定通過第五層環(huán)路各管段的管徑根據并聯環(huán)路節(jié)點平衡原理(管段13與管段5、6、7為并聯管路)，通過計算可 以求出四層A用戶管段13的資用壓力為P13( Py Pj)5 7 13067Pa2)根據同上的方法，按照13管段流量G及Rpj,確定管段的管徑d將相應的R v值填入表中。3)確定管段15的壓力損失(PyPj)13 7128Pa4)求通過頂層與第五層并聯環(huán)路的壓降不平衡率X5 ( P15( PyPj)15)/

31、P15 100%(13067 7128)/13067 100% 45.5% >25%此相對差額不在允許25%范圍內(雙管異程系統(tǒng))，由于管段已選用最小管徑，因此需要在入戶干管上添加平衡閥，通過調節(jié)平衡閥來消除剩余壓力。石家莊鐵道大學供熱課程設計水管水力計算編P1負荷W35373流量kg/h 1216.83管徑32管長m6v(m/s) 0.342R(Pa/m)55Py(Pa)3338Pj(Pa)461Py+Pj(Pa)794227436943.7983230.266341023104206321101725.8742530.358882633189452414766507.952530.2

32、514413339322558431290.0262030.23152156513128764225145.3415480.211663147428.593451249378431290.0262030.231521565131287814766507.952530.25144133393225921101725.8742530.3588826331894521027436943.7983230.26634102310420611353731216.833260.342553338461794匯（APy+A Pj)1-11=16421Pa系統(tǒng)作用壓力富裕率A %= A P-匯(A Py+APj) 1-1/A P=(45000-16421)/45000=63.5 %124206144.68615480.21653121428.5926112382AP6=E (APy+ A Pj)7=12493Pa不平衡率x= A P6-E(A Py+ A Pj) 12/AP7=0.9%133177109.28915480.158381844428.552847128AP5-7=13067Pa小平衡率x= A P5-7- A P13/A P5-7=45.5%1