供熱工程課程設(shè)計計算說書全解.doc

自強不息 奮發(fā)向上建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)供熱工程課程設(shè)計說明書 專業(yè)班級：建環(huán)一班 姓 名：刁志強 學(xué) 號：311207000507 指導(dǎo)教師：徐文忠 設(shè)計時間：2015年7月5號 目 錄第1章 工程概況1第2章 設(shè)計依據(jù)12.1 任務(wù)書12.2規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)12.3設(shè)計參數(shù)1 第3章 供暖熱負(fù)荷計算23.1房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量計算23.2房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量計算實例2第4章 散熱器的選型及安裝形式44.1散熱器的選擇44.2 散熱器的布置44.3 散熱器的安裝尺寸應(yīng)保證44.4 散熱器的計算4第5章 管路布置45.1供暖系統(tǒng)的確定45.2水力計算5設(shè)計小結(jié)9參考文獻(xiàn)10附錄 熱負(fù)荷計算詳表11附錄 散熱器計算詳表21供熱工程課程設(shè)計主要內(nèi)容和要求：1 熱負(fù)荷計算2 散熱設(shè)備選擇及計算3 管網(wǎng)水力計算4 繪制圖紙若干張一：參數(shù)：1、設(shè)計題目;北京公基金建筑樓采暖2、氣象資料：北京 冬季供暖室外計算溫度 tw = -5 冬季主導(dǎo)風(fēng)向 東北 朝向修正系數(shù)n值： 北 0.05 東北 0.05 東 -0.05 東南 -0.13 南 -0.02 西南 -0.13 西-0.05 西北 0.053、土建資料：1）外墻：實心粘土磚3702）外窗：鋁合金中空玻璃3） 門 ：單層實體木門；4）屋面：平屋面 上人屋面。傳熱系數(shù)K0.467W/（m2）；5）地面為不保溫地面，K值按地帶決定。6）層高：3.0m，窗臺距室內(nèi)地坪1m，窗戶高度均為1.5m。4、熱源：室外供熱管網(wǎng)，供水溫度95，回水溫度70。引入管處供水壓力滿足室內(nèi)供暖要求。5、建筑概況：總層數(shù)三層，總高度9m總面積1160m2二：熱負(fù)荷計算供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷：是指在設(shè)計室外溫度tw下,為達(dá)到室內(nèi)溫度tn，供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量Q。1）：Q=Q1+Q2+Q3Q1:圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量Q2：由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣耗熱量，稱為冷風(fēng)滲透耗熱量Q3：加熱由門、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣耗熱量，稱為冷風(fēng)侵入耗熱量2）：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量A: 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，W；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，；tn冬季室內(nèi)計算溫度，；供暖室外計算溫度，； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。然后進(jìn)行修正 由于不需要考慮風(fēng)力附加耗熱量和高度附加耗熱量，只需要進(jìn)行朝向修正耗熱量。圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K值均勻多層材料（平壁）的傳熱系數(shù)KK = = W/(m2)R0維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻，m2/ Wan ,aw維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外表面的換熱系數(shù)，W/(m2)Rn,Rw維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外表面 的傳熱阻，m2/ Wi維護(hù)結(jié)構(gòu)各層的厚度，mi維護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2)Rj由單層或多層材料構(gòu)成的維護(hù)結(jié)構(gòu)個材料層的熱阻B: 附加耗熱量計算公式Q = Qj(1 + ch + f ) Q: 考慮各項附加后，某圍護(hù)的耗熱量Qj某圍護(hù)的基本耗熱量 ch 朝向修正f: 風(fēng)力修正3）地面的傳熱系數(shù)貼土非保溫地面如下表：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第一地帶靠近墻角的地面面積需要計算兩次4）冷風(fēng)滲透耗熱量按房間換氣次數(shù)來估算該房間的冷風(fēng)滲透耗熱量。計算公式為 W (2-7)式中：房間內(nèi)部體積，； 房間的換氣次, 次/h； w采暖室外計算溫度下的空氣密度(kg/m3)； Vn采暖房間的體積 (m3)； tn 采暖室內(nèi)計算溫度()；tw 采暖室外計算溫度()?？梢园聪卤磉x用： 概算換氣次數(shù)房間外墻暴露情況一面又外墻或外門1/42/3兩面有外墻或外門1/21 三面有外墻外門11.5 門 廳25)冷風(fēng)侵入耗熱量 w_ 流入的冷空氣量 式中：外門的基本耗熱量，W； 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-建筑物的樓層數(shù)。6）查詢的規(guī)范A：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差正系數(shù) 序號圍 護(hù) 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與有外門窗的不采暖樓梯間相鄰的隔墻（1 6層建筑）0.604與有外門窗的不采暖樓梯間相鄰的隔墻（7 30層建筑）0.505非采暖地下室上面的樓板，外墻上有窗時0.756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0.607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0.30B：根據(jù)北京市標(biāo)準(zhǔn)新建集中供暖住宅分戶熱計量設(shè)計技術(shù)規(guī)程護(hù)肩總傳熱量不宜大于該房間基本供暖負(fù)荷的80%。C：根據(jù)北京市標(biāo)準(zhǔn)新建集中供暖住宅分戶熱計量設(shè)計技術(shù)規(guī)程取各向傳熱量總和的適當(dāng)比例作為戶間總穿熱負(fù)荷，是考慮戶間出現(xiàn)傳熱溫差的概率。一般可取50%。D：實用空調(diào)設(shè)計手冊計算房間的采暖熱負(fù)荷步驟 (1)將房間編號（已編號完畢，見CAD圖 ）； (2)根據(jù)房間的不同用途，來確定房間的室內(nèi)計算溫度； (3)計算或查出有關(guān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，計算出其面積； (4)確定溫差修正系數(shù)； (5)計算出各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量(6)計算出房間的熱負(fù)荷。根據(jù)建筑物所處的地理環(huán)境和建筑形式，不考慮風(fēng)力附加耗熱量和高度附加耗熱量。下面以一層的002房間為例進(jìn)行計算由于外墻k1=0.59 W/()； 外窗：k2=3.70 W/()；室內(nèi)計算溫度為18，西安冬季室外計算溫度為-5,冬季最冷月平均室外計算相對濕度67 冬季平均室外風(fēng)速1.8m/s 房間面積20m2 高度3m 1、維護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量：外墻傳熱面積只有北墻和南墻 傳熱面積分別為7.2 m2、7.65 m2外墻的圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫差修正系數(shù)為1則利用公式并根據(jù)朝向糾正Q = Qj(1 + ch + f ) 計算：則熱負(fù)荷為：102.6w 和83w同理 南外窗和北外窗的熱負(fù)荷為：153.2w、40.2w地面的各地帶的傳熱系數(shù)：第一地帶：0.47 W/()；第二地帶：0.23 W/()；第三地帶：0.12 W/()；所以地面熱負(fù)荷為160.8w2、冷風(fēng)滲透耗熱量： W 換氣次數(shù)nk =0.5次 則計算出的冷風(fēng)滲透耗熱量為246.6w3、冷風(fēng)侵入耗熱量 w N 冷風(fēng)侵入的外門附加率為0.65所以冷風(fēng)侵入耗熱量為94.2wQ=Q1+Q2+Q3 所以Q=872w其他房間的具體熱負(fù)荷計算數(shù)據(jù)見附表一層房間熱負(fù)荷房間號熱負(fù)荷（w）房間號熱負(fù)荷（w）00114800101379.2002-0081032.8011-0171036.400914510181378.2二層房間熱負(fù)荷：房間號熱負(fù)荷（w）房間號熱負(fù)荷（w）0011109.20121079.5002-010872013-019843.50111109.20201079.5三層房間熱負(fù)荷：房間號熱負(fù)荷（w）房間號熱負(fù)荷（w）0011301.80121272.1002-0101064.6013-0191036.20111301.80201272.1工程合計：60284.9 w三：散熱器的計算M132型散熱器的寬度是132，兩邊為柱狀中間有波浪形的縱向肋片。柱型散熱器傳熱系數(shù)高，散出同樣熱量時金屬耗量少易消除積灰，外形也比較美觀。每片散熱面積少，易組成所需散熱面積。鑄鐵散熱器是目前應(yīng)用最廣泛的散熱器，它結(jié)構(gòu)簡單，耐腐蝕，使用壽命長，造價低。 1、計算公式 (3-1)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)。 由于系統(tǒng)采用的為同側(cè)進(jìn)出式，故=1.0。 選取A=80m； =1.02。 計算散熱器面積時，先取=1.00，但算出F后，求出總片數(shù)，然后再根據(jù)片數(shù)修正系統(tǒng)的范圍乘以對應(yīng)的值，其范圍如下：表3.2 片數(shù)修正系數(shù)每組片數(shù)200.9511.051.1另外，還規(guī)定了每組散熱器片數(shù)的最大值，對此系統(tǒng)的四柱760型散熱器每組片數(shù)不超過25片。 在熱水供暖系統(tǒng)中，散熱器進(jìn)出口水溫的算術(shù)平均 (3-2)式中：散熱器進(jìn)水溫度，；散熱器出水溫度，。由于系統(tǒng)采用雙管系統(tǒng)，各層散熱器平均進(jìn)出水溫度相同。 tpj= 82.5針對西安氣象條件和實際選擇，采用M-132型散熱器。散熱器片數(shù)的計算按下列步驟進(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(由于每組片未定，故先按1計算)；2、確定每片散熱器的散熱面積。3、計算散熱器片數(shù)，求實際所需散熱器面器。4、求實際采用片數(shù)。選取某一房間進(jìn)行計算。以第一層001房間為例。 =1480/(7.9964.5)1.01.01.02=2.93 M-132型散熱器每片散熱器的面積為0.24計算片數(shù)：n= F/f =2.93/0.2412片查附錄2-3，當(dāng)散熱器片數(shù)為1120片，=1.05，因此，實際所需散熱器面積為： F= F =2.931.05 = 3.08 m2實際采用片數(shù)n為： n= F/f =3.08/0.24=12片取整數(shù)，應(yīng)采用M-132型散熱器12片。散熱器的布置：l、散熱器宜安裝在外墻窗臺下，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六和玻璃冷輻射的影響，是流經(jīng)室內(nèi)的氣流比較暖和。2、為防止凍裂散熱器，兩道外門之間，不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。3、散熱器一般應(yīng)明裝，布置簡單。4、在垂直單管或雙關(guān)供暖系統(tǒng)中，同一房間的兩組散熱器可以串聯(lián)連接；貯藏室、盥洗室、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器，可同臨室串聯(lián)連接。四：水力計算：4.1水力計算原理供暖系統(tǒng)管路水力計算的主要任務(wù)1.按已知系統(tǒng)各管段的流量和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力(壓頭)。確定各管段的管徑；2.按已知系統(tǒng)各管段的流量和各管段的管徑，確定系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力(壓頭)；3.按已知系統(tǒng)各管段的管徑和該管段的允許壓降，確定通過該管段的水流量。設(shè)計熱水供暖系統(tǒng)，為使系統(tǒng)中各管段的水流量符合設(shè)計要求，以保證流進(jìn)各散熱器的水流量符合需要，就要進(jìn)行管路的水力計算。當(dāng)流體沿管道流動時，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦就要損失能量；而當(dāng)流體流過管道的一些附件（如閥門、彎頭、三通、散熱器等）時，由于流動方向或速度的改變產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，也要損失能量。前者成為沿程損失，后者稱為局部損失。因此，熱水供暖系統(tǒng)單個計算管段的阻力損失可用下式表示：本系統(tǒng)利用的水力計算方法：根據(jù)最不利循環(huán)環(huán)路各管段改變后的流量和已知各管段的管徑。利用水力計算圖表，確定該循環(huán)環(huán)路各管段的壓力損失以及系統(tǒng)必需的循環(huán)作用壓力，并檢查循環(huán)水泵揚程是否滿足要求。其它的水力計算方法：一：已知備管段的流量和選定的比摩阻R值或流速值 從而確定管徑二：就是根據(jù)管段的管徑d和該管段的允許壓降P，來確定通過該管段(例如通過系統(tǒng)的某一立管)的流量。式中：計算管段的阻力損失，計算管段的沿程損失，每米管長的沿程損失，管段長度，m，管段的局部損失，Pa。在管路的水力計算中，通常把管路中水流量和管徑都沒有的一段管子稱為一個計算管段。任何一個熱水供暖系統(tǒng)的管路都是由許多串聯(lián)或并聯(lián)的計算管段所組成的。每米管長的沿程阻力損失（比摩阻）可用公式：管內(nèi)流動的摩阻系數(shù)取決于管內(nèi)供熱介質(zhì)流動狀態(tài)和管壁粗糙度。對于流動狀態(tài)，目前專業(yè)書中都認(rèn)為室內(nèi)供暖系統(tǒng)管內(nèi)流動狀態(tài)處于過渡區(qū)，室外熱水管網(wǎng)管內(nèi)流動狀態(tài)處于阻力平方區(qū)。管段的局部損失管段的局部損失，可按下式計算：式中管段中總的局部阻力系數(shù)。水流過熱水供暖系統(tǒng)管路的附件（如三通、彎頭、閥門等）的局部阻力系數(shù)值可查閱文獻(xiàn)。表中所給出的數(shù)值都是用實驗方法確定的。利用上述公式可分別確定系統(tǒng)中備管段的沿程損失Pj和局部損失Pd，兩者之和就是該管段的阻力損失。5.1.2管段的沿程損失管段的局部損失計算如下：5.1.3當(dāng)量局部阻力法（動壓頭法）當(dāng)量局部阻力法的基本原理是將管段的沿程阻力損失轉(zhuǎn)變?yōu)榫植繐p失來計算。該管段的沿程阻力損失相當(dāng)于某一局部損失，則式中當(dāng)量局部阻力系數(shù)計算的過程和步驟 熱水供暖系統(tǒng)水力計算的最終目的是要選擇適當(dāng)?shù)墓軓?，使作用于每一循環(huán)環(huán)路上的作用壓力能保證在環(huán)路的每一管段流過所需要的熱水流量。根據(jù)最不利循環(huán)環(huán)路管段的流量和給定的管徑，利用水力計算圖表，確定該循環(huán)環(huán)路各管段的阻力損失以及整個系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力。通過選用適當(dāng)?shù)腞值(或流速v值)來決定管徑。如選用較大的Rpj值，則管徑可縮小，但系統(tǒng)的阻力損失增大，水泵電能消耗增加。同時為了各循環(huán)環(huán)路易于平衡，最不利循環(huán)環(huán)路的平均比摩阻不宜選得太大。目前在設(shè)計實踐中Rpj 值一般選用60120Pa/m。剩余的資用循環(huán)壓力，由入口處的調(diào)壓裝置節(jié)流。在機械循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)壓力主要是由水泵提供，同時也存在著重力循環(huán)作用壓力。對機械循環(huán)單管系統(tǒng)，如各建筑物各部分層數(shù)相同時，每根立管所產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓力近似相等，可忽略不計。計算步驟如下：繪制軸側(cè)圖 如圖。根據(jù)房間的平面圖繪制系統(tǒng)的管路計進(jìn)行管段編號，立管編號并注明各管段的熱負(fù)荷和管長。3、 確定最不利環(huán)路。本系統(tǒng)為異程式雙管系統(tǒng)，一般取最遠(yuǎn)立管的環(huán)路作為最不利環(huán)路4、計算最不利環(huán)路各管段的管徑。2、計算通過最遠(yuǎn)立管11的環(huán)路的總阻力，根據(jù)所選值Roj（60120 Pa/m），和每個管段的流量G的值，查閱供暖通風(fēng)設(shè)計手冊中初選各管段的d、R、v的值，算出通過最遠(yuǎn)立管的環(huán)路的總阻力。流量G的值可用以下公式計算得出： /h 式中： Q管段的熱負(fù)荷，W； 系統(tǒng)的設(shè)計供水溫度，； 系統(tǒng)的設(shè)計回水溫度，。（2）、根據(jù)v查附錄知動壓，列入表中。（3）、根據(jù)管