河北建工供熱設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、第一章 . 設(shè)計(jì)原始資料一. 設(shè)計(jì)目的 運(yùn)用室內(nèi)采暖課程所學(xué)到的理論知識(shí)，對圖示建筑物進(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。二 設(shè)計(jì)題目 : 張家口新區(qū)中學(xué)學(xué)生宿舍樓供熱工程 三設(shè)計(jì)原始資料：（一）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)：全部為剪力墻結(jié)構(gòu)，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。宿舍居室 每室 4人，按單床布置，總建筑面積： 3169.10 平方米，其中： 1-5 層建筑 面積均為： 633.82 平方米 ，

2、建筑層數(shù)及高度：宿舍樓共五層 檐口高度為 17.25 米。結(jié)構(gòu)形式：磚混結(jié)構(gòu)。四實(shí)際工作量（ 1）編制設(shè)計(jì)計(jì)算書包括計(jì)算書說明和有關(guān)表格（2）繪制施工圖1. 每層的供暖平面圖。2. 整棟樓的供暖系統(tǒng)圖。3. 局部剖面圖和大樣圖。五 設(shè)計(jì)要求1. 計(jì)算書要清晰工整，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，公式數(shù)字要有依據(jù)。2. 圖紙線形及圖標(biāo)符合現(xiàn)行制圖標(biāo)準(zhǔn)及工程習(xí)慣用法，文字用工程字 體。3. 圖紙標(biāo)注一定要完整準(zhǔn)確，包括各種定位尺寸。4. 設(shè)計(jì)方案及計(jì)算過程符合現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定。六學(xué)生宿舍室內(nèi)采暖工程設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算： 室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷按照熱負(fù)荷計(jì)算方法進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量計(jì)算， 其設(shè)計(jì)參數(shù)的選取和負(fù)荷計(jì)

3、算方法；2、根據(jù)國家政策、規(guī)范，結(jié)合實(shí)際情況確定系統(tǒng)形式和采暖形式或者 根據(jù)指導(dǎo)老師的要求進(jìn)行確定；3、根據(jù)房間負(fù)荷和安裝條件，進(jìn)行散熱器的選型計(jì)算；4、確定系統(tǒng)最不利環(huán)路，進(jìn)行水系統(tǒng)的水力計(jì)算；5、最后畫出供暖管道系統(tǒng)圖，并自建筑施工圖上標(biāo)注出管道與相關(guān)設(shè) 備。第二章. 供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算一. 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1、主要參考資料：實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊 （以下簡稱供熱手冊 ） 及供熱工程。2、冬季室外計(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。3、冬季室外平均風(fēng)速 （v 。） 冬季室外平均風(fēng)速應(yīng)采用累年最冷

4、 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。4、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 ， 鄭州主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)?WN，即西北風(fēng)。整棟建筑物均采用供暖系統(tǒng)。室內(nèi)設(shè)計(jì)要 求為溫度取 18

5、, 熱媒參數(shù)為 60/50 熱水。二設(shè)計(jì)參數(shù)1. 室外氣象參數(shù)表 2.1 冬季室外氣象參數(shù)表地理位置大氣壓力（Kpa）室外平均風(fēng)速（m/s）冬季采暖室外計(jì)算干球溫度 / 冬季室外計(jì)算相 對濕度 /%張家口939.52.8-13.6412. 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)表 2.2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)房間名稱冬季干球溫度 / 相對濕度 /%風(fēng)速 m/s宿舍、盥洗室、 管理 室、活動(dòng)室18410.2門廳、走廊、廁所16410.2樓梯14410.20%5%；20%。3. 朝向修正率北朝向： 東、西朝向： 南向：第三章 學(xué)生宿舍供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷熱負(fù)荷組成1、基本耗熱量（屋頂、墻、地板和窗耗熱量）；2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)修正耗熱量（

6、朝向、風(fēng)力、高度影響的修正）；3、冷風(fēng)滲透耗熱量；4、冷風(fēng)侵入耗熱量；負(fù)荷計(jì)算（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)1. 外墻根據(jù)設(shè)計(jì)資料（ 05J3-1 外墻外保溫）得，外墻的主體部分的熱阻為 Ra=2.03m2 K/W，保溫層厚度為 60mm，導(dǎo)熱系數(shù) =0.042w/m K，內(nèi)外抹 灰厚度為 20mm導(dǎo), 熱系數(shù) =0.93w/m K。K 1 1 1KR0 1 1 1 Rn Rj Rwn i wi式中： R0 圍護(hù)結(jié) 構(gòu)的傳熱熱阻， m K/Wn、 w 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面、外表面的換熱系數(shù)， w/m2KRn 、Rw 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面、外表面的傳熱熱阻， m2 /Wi 圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的厚度， mi 圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層材

7、料的導(dǎo)熱系數(shù)， w/m KRj 由單層和多層材料組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)個(gè)材料層的熱阻， m2 /W經(jīng)計(jì)算可得 ：K=0.28W/(m2 )2. 外窗根據(jù)設(shè)計(jì)資料(05J4-1 常用門窗)， C-1 ，C-2，C-4為 2.4W/(m 2 ) ，C-3(采用斷橋鋁合金中空玻璃窗)為 3.2W/(m2 )。3. 門根據(jù)設(shè)計(jì)資料，門的類型有 M-1平開鑲板門 ,M-2,M-3,M-4 均為定制鋁合金 玻璃門，查找課本， M-2,M-3,M-4 傳熱系數(shù)取 K=3.72W/(m2 ).M-4 走廊 東端常年不開4. 屋頂根據(jù)設(shè)計(jì)資料，華北(西北) ：K=0.765W/( m2 )5. 地面 非保溫地面，主要分

8、為四個(gè)地帶，查教材第四地帶第三地帶第二地帶第一地帶地帶R0 ( m 2 /W)K2K0 W/( m2 )第一地帶2.150.47第二地帶4.300.23第三地帶8.600.12第四地帶14.20.07表 3-1 非保溫地面?zhèn)鳠嵯禑嶙瓒牧现兴o為保溫地面，保溫地面的傳熱熱阻計(jì)算公式為niR0 R0i 1 i式中：R0 -貼土保溫地面的熱阻， m2 /WR 0- 非保溫地面的熱阻， m2 /Wi - 保溫層的厚度， mi - 保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)， W/(m )經(jīng)計(jì)算可得：地帶K【W(wǎng)/( m2) 】第一地帶0.276第二地帶0.173第三地帶0.099第四地帶0.064（2）主要計(jì)算公式： 由于冬

9、季室外溫度的波動(dòng)幅度遠(yuǎn)小于室內(nèi)外的溫差，因此在圍護(hù)結(jié)構(gòu) 的基本耗熱量計(jì)算中采用日平均溫差的穩(wěn)態(tài)計(jì)算法，1. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量q FK（tN tW ）式中q圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量形成的熱負(fù)荷（ W）；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)；F 圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積（） ；K 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) W/（ ） ；tN 冬季采暖室內(nèi)計(jì)算溫度（） ；tW 冬季采暖室外計(jì)算溫度（） 。2. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量按其占基本耗熱量的百分率確定。1）朝向修正率見參考課本第一章第三節(jié)朝向修正耗熱量；2）風(fēng)力附加率 由于張家口冬季室外平均風(fēng)速為 2.8m/s4m/s, 所 以本設(shè)計(jì)不必要考慮風(fēng)力附加；3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的

10、高度附加 由于房間高度五層均小于 4m/s 故本設(shè)計(jì) 中不需考慮高度附加。3、冷風(fēng)滲透耗熱量 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)滲熱 量。Q2

11、=0.28V w cp （ tn twn ）式中： Q2 冷風(fēng)滲透耗熱量（ W）；V經(jīng)門、窗隙入室內(nèi)的總空氣量， m3/h ； w供暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度，本設(shè)1.計(jì)39取kg/m3；c p 冷空氣的定壓比熱， cp =1KJ/ （kg）。 經(jīng)門、窗隙入室內(nèi)的總空氣量按下式計(jì)算V=Lh l n式中：L h每米每小時(shí)縫隙入室內(nèi)的空氣量； l 門窗縫隙的計(jì)算長度， m； n滲透空氣量的朝向修正系數(shù)。門窗類型朝向門窗縫隙 長（m）每米門窗 滲入空氣 量?/mh朝向和 修正系數(shù)冷風(fēng)滲透 耗熱量（w）C-1南7.080.540.14.57C-1，C-2北7.080.54145.68C-3東5.860

12、.540.13.78C-3西5.860.540.3513.23- 7 -C-4北7.060.54145.55M-4東9.60.540.18.23M-2北11.70.54178.864. 冷風(fēng)侵入耗熱量開啟外門時(shí)侵入的冷空氣需要加熱到室內(nèi)溫度，對于短時(shí)間開啟無 熱風(fēng)幕的外門，可以用外門的基本耗熱量乘以相應(yīng)的附加率：Q3=NQ1.j.m式中：Q1.j.m 外門基本耗熱量， W;N考慮冷風(fēng)侵入的外門附加率。本設(shè)計(jì)中只有首層門廳有外門，外門取附加率 N值取 80n%。三各層熱負(fù)荷計(jì)算供暖室外計(jì)算溫度 tw=-3.8 ，已知各朝向修正系數(shù)。因?yàn)閮?nèi)墻、 樓 板之間的傳熱溫差低于 5，不考慮內(nèi)墻、樓板耗熱量

13、。熱負(fù)荷計(jì)算見耗熱量計(jì)算表第四章 熱水供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較與確定熱水采暖系統(tǒng)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)建筑物的具體條件，考慮功能可靠、 經(jīng)濟(jì)，便于管理、維修等因素，采用適當(dāng)?shù)牟膳问健２捎脗鹘y(tǒng)的室內(nèi)熱 水供暖系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，缺點(diǎn)是整棟建筑的供暖系統(tǒng)往往是統(tǒng)一的 整體，缺乏獨(dú)立調(diào)節(jié)能力，不利于節(jié)能與自主用熱。但其結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約 管材仍可作為具有獨(dú)立產(chǎn)權(quán)的民用建筑與公共建筑供暖系統(tǒng)使用。其又分 為重力循環(huán)系統(tǒng)和機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)。一. 循環(huán)動(dòng)力 本工程中設(shè)定的室內(nèi)熱水參數(shù)為 t g=60，th=50，且系統(tǒng)與室 外管網(wǎng)連接，故可確定本室內(nèi)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)。機(jī)械循環(huán)系 統(tǒng)與重力循環(huán)系統(tǒng)的主要差別是

14、在系統(tǒng)中設(shè)置了循環(huán)水泵，靠水泵的機(jī)械 能，使水在系統(tǒng)中強(qiáng)制循環(huán)，增加了系統(tǒng)的經(jīng)常運(yùn)行的電費(fèi)和維修工作量。 但由于水泵所產(chǎn)生的作用壓力很大 , 從而供熱范圍可以擴(kuò)大 .二 . 供、回水方式 : 供、回水方式可分為單管式和雙管式。單管系統(tǒng)：熱水經(jīng)立管或水 平供水管順序流過多組散熱器，并順序地在各散熱器中冷卻的系統(tǒng)，稱為 單管系統(tǒng)。單管系統(tǒng)雖構(gòu)造簡單，節(jié)省管材，造價(jià)低，但流過各層散熱器 的熱媒溫度不同，各層散熱器傳熱系數(shù) K 不同，下層散熱器面積大，造成 各層作用壓力不同，調(diào)節(jié)不方便。雙管系統(tǒng)：熱水經(jīng)供水立管或水平供水管平行地分配給多組散熱器， 冷卻后的回水自每個(gè)散熱器直接沿回水立管或水平回水管流回

15、熱源的系 統(tǒng)，稱為雙管系統(tǒng)。因供回水支管均可裝調(diào)節(jié)閥，系統(tǒng)調(diào)節(jié)管理較為方便， 故易被人們接受。本設(shè)計(jì)采用雙管系統(tǒng)。按其供水干管的位置不同，可分為上供下回、中供下回、下供下回、 上供上回等系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用上供下回式系統(tǒng)。三. 系統(tǒng)管道敷設(shè)方式 系統(tǒng)管道敷設(shè)方式可分為垂直式和水平式系統(tǒng)。 水平式熱水供暖系統(tǒng)：水平式采暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)管路簡單，節(jié)省管材， 無穿過各層樓板的立管，施工方便，造價(jià)低，可按層調(diào)節(jié)供熱量，當(dāng)設(shè)置 較多立管有困難的多層建筑式高層建筑時(shí)，可采用單管水平串聯(lián)系統(tǒng)。但 該系統(tǒng)的排氣方式較為復(fù)雜，水平串聯(lián)的散熱器不宜過多，過多時(shí)除后面 的水溫過低而使散熱器片數(shù)過多外，管道的膨脹問題處理不好易

16、漏水。垂直式熱水供暖系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)管路簡 單，節(jié)省管材，施工管理方便， 造價(jià)低，但易造成垂直平失調(diào)。在無需考慮分區(qū)問題，目前被廣泛采用。根據(jù)上述比較與分析，結(jié)合本工程單層散熱器較多，房間結(jié)構(gòu)簡單， 無需考慮分區(qū)等問題，所以，本工程采用垂直式系統(tǒng)。四 供、回水管布置方式 供、回水管布置方式可分為同程式和異程式異程式系統(tǒng)布置簡單、 節(jié)省管材，但各立管的壓力損失難以平衡，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的水力失調(diào)現(xiàn)象。 而同程式系統(tǒng)可消除式減輕水力失調(diào)現(xiàn)象，在較大的建筑中常采用同程式 系統(tǒng)，但其金屬消耗量通常要多于異程式系統(tǒng)故宜采用同程式系統(tǒng)。五 工程方案確定 綜合上述分析，本工程熱水供暖系統(tǒng)采用機(jī)械循環(huán)、雙管同程上供 下回

17、順流式系統(tǒng)。第五章 散熱器的選型及安裝形式 一散熱器的選擇1. 選擇散熱器的基本要求： 熱工性能方面的要求，經(jīng)濟(jì)方面的要求，安裝、使用和生產(chǎn)工藝 方面的要求，衛(wèi)生和美觀方面的要求，使用壽命的要求。鑄鐵散熱器有結(jié)構(gòu)簡單，防腐性好，使用壽命長以及熱穩(wěn)定性好的優(yōu) 點(diǎn)。本工程選用 TZ4-6-5（ 四柱 760型） 鑄鐵散熱器，寬度為 M142m，m兩邊- 10 -為柱狀 600mm， 682mm， 142mm，中間為波浪形的縱向肋片表 5.1 散熱器規(guī)格及傳熱系數(shù)型號(hào)散熱面積水容量重量工作壓力傳熱系數(shù) KTZ4-6-5（ 四柱 760 型）0.235 m / 片1.16L/ 片6.6kg/ 片0.5

18、MPaK=2.503 t0.298其中 K=2.503 t 0.298 , t 為散熱器熱水熱媒進(jìn)出口溫度的平均值與 室內(nèi)空氣溫度的差值： t=（60+50）/2 - t n=（55-t n）散熱器的布置1. 散熱器布置一般安裝在外墻窗臺(tái)下，這樣沿散熱器上升的對流熱 氣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(jīng)室內(nèi)的 空氣比較暖和舒適；2. 為防止散熱器凍裂，兩道外門之間，門不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。在樓梯 間或其它有凍結(jié)危險(xiǎn)的場所，其散熱器應(yīng)由單獨(dú)的立、支供熱，且不得裝 設(shè)調(diào)節(jié)閥；3. 散熱器一般明裝或裝在深度不超過 130mm的墻槽內(nèi)，布置簡單， 本設(shè)計(jì)采用明裝；4. 在垂直單管或雙管

19、熱水供暖系統(tǒng)中，同一房間的兩組散熱器可以 串聯(lián)連接；貯藏室、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器，可同鄰居串 聯(lián)連接；5. 鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，不宜超過下列數(shù)值：二柱（ M132型） 20 片；柱型（四柱） 25片；長翼型 7片。 考慮到傳熱效果，本設(shè)計(jì)散熱片安裝形式為同側(cè)的上進(jìn)下出。- 11 -25mm。三 散熱器的安裝底部距地面不小于 60mm，通常取 150mm；背部與墻面凈距不小于四 散熱器的計(jì)算1 、散熱器散熱面積的計(jì)算散熱面積的計(jì)算可按供熱手冊或教材中的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算F K tpQj tn 1 2 3Q 散熱器的散熱量， W；散熱器的傳熱系數(shù)， W/(m.) ；tpj散熱器內(nèi)熱媒

20、平均溫度，；tn供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，；散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；2散熱器連接形式修正；3散熱器安裝形式修正。1、散熱器內(nèi)熱媒平均溫度 t 的確定 由于是雙管系統(tǒng)，熱媒內(nèi)平均溫度為( 60+50)/2=55 2、散熱面積的計(jì)算應(yīng)該在布置完散熱器和立管后進(jìn)行。3、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 2 、散熱器片數(shù)的計(jì)算散熱器片數(shù)的計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行：計(jì)算公式QK(t pj tn)式中 : F散熱器散熱面積，m2- 12 -Q 散熱器的散熱量， W；tpj 散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，；tn 供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，； ，K 散熱器的傳熱系數(shù)， W /m2 oC ；1 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)

21、；2 散熱器組連接形式修正系數(shù)；3 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)上進(jìn)下出式，故 2 1。由于散熱器安裝在墻面，上面有窗臺(tái)，故3 1.02 。計(jì)算散熱器面積時(shí)，先取 11.00 ，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 1對應(yīng)的值，其范圍如下：表 5.2 片數(shù)修正系數(shù)每組片數(shù)2010.9511.051.1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(tsg tsh) tpj式中： tsg 散熱器進(jìn)水溫度 tpj ，；tsh 散熱器出水溫度，。散熱器選用四柱 760 型散熱器，傳熱系數(shù) K值計(jì)算式： K 2.503 t0.298 t t pj tn- 13 - 第六章 熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)資料熱力接口位置及設(shè)計(jì)方案，本設(shè)計(jì)熱水供暖系統(tǒng)為機(jī)械 式雙管同程上供下回式系統(tǒng)。一.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)， 并對各個(gè)管段進(jìn)行標(biāo)注。由于宿舍進(jìn)行南北分區(qū)，北區(qū)九根立管（包括走廊、樓梯） ，南區(qū)7 根立管系統(tǒng)圖及標(biāo)注見 CAD圖二. 水力計(jì)算1、選擇最不利環(huán)路2、計(jì)算步驟如下：（1）在軸測圖上進(jìn)行管段編號(hào)、