供熱工程課程設(shè)計(jì)課件

1、一 設(shè)計(jì)任務(wù)北京市水暖器材廠辦公樓采暖工程設(shè)計(jì)。（采用上供下回單管系統(tǒng)）本樓為三層磚混結(jié)構(gòu)建筑物，層高。窗戶為單層鋼窗，窗高,窗臺高為 , 厚普通玻璃。墻體為厚磚墻，墻內(nèi)、外表面為厚水泥砂漿。屋面構(gòu)造類型詳見暖通空調(diào)序號2（厚瀝青膨脹珍珠巖）。不保溫地面。建筑圖詳見附圖。室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)溫度：辦公室 、會議室、接待室為；內(nèi)走道、廁所為。采暖管道由辦公樓北面引入。建筑平面圖詳見附圖。二 設(shè)計(jì)參數(shù)和原始資料根據(jù)建筑物所在城市北京市，查實(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，查得以下設(shè)計(jì)參數(shù)。2.1氣候設(shè)計(jì)參數(shù)采暖室外計(jì)算(干球)溫度冬季大氣壓力冬季室外最多風(fēng)向平均風(fēng)速冬季室外平均風(fēng)速冬季日照

2、率冬季主要風(fēng)向辦公室 、會議室、接待室內(nèi)走道、廁所57%北、西北風(fēng)1815表2.1 氣候設(shè)計(jì)參數(shù)2.2土建設(shè)計(jì)參數(shù)外墻：墻體為厚磚墻，墻內(nèi)、外表面為厚水泥砂漿。查得外墻傳熱系數(shù)。外窗：單層鋼窗，厚普通玻璃。查得。屋面：選用厚瀝青膨脹珍珠巖。查得。外門：選用雙層中空旋轉(zhuǎn)玻璃門。查的。地面：不保溫地面。值按地帶劃分計(jì)算地面各地段的傳熱系數(shù)見表：地帶名稱地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)地帶名稱地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)第一地帶0.47第二地帶0.23第三地帶0.12第四地帶0.07表2.2 各地段的傳熱系數(shù)三 熱負(fù)荷計(jì)算3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量3.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量包含的內(nèi)容冬季供暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)建筑物下列耗散和獲得的熱量確定

3、：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量1；（2）加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量；（3）加熱由門、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量；（4）通風(fēng)耗熱量（5）熱管道及其他熱表面的散熱量；對于一般民用或工業(yè)輔助建筑，供曖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算可簡化為： （3-1）3.1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量按（3-2）式計(jì)算 （3-2）式中：j部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，W；j部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本傳熱面積，；j部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本傳熱系數(shù)，；冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，；冬季室外計(jì)算溫度，；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)，無量綱,見表2-1；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

4、空氣相通的非采暖地下室上面的樓板等0.90表3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差正系數(shù)注：走廊采暖為15，各房間采暖為18，溫差小于5攝氏度，所以我們忽略各個房間之間的傳熱影響，例如辦公110、210、310與樓梯之間的傳熱和辦公101、201、302與走廊之間的傳熱等。3.1.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量風(fēng)力附加。采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ19-87)規(guī)定：建筑在不避風(fēng)的高地、河邊、河岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)廠區(qū)內(nèi)特別高出的建筑物，垂直的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)附加。因北京冬季平均風(fēng)速僅，且可避風(fēng)，所以不考慮風(fēng)力附加。（2）朝向修正耗熱量產(chǎn)生原因：太陽輻射對建筑物得失熱量的影響,規(guī)范規(guī)定對不同朝向的垂直圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)

5、行修正.修正方法： 朝向修正耗熱量的修正率可根據(jù)不同地區(qū)進(jìn)行選取，北京的朝向修正率為：東西南北-5-5-150（3）外門附加產(chǎn)生原因：冬季，在風(fēng)壓和熱壓的作用下，大量從室外或相鄰房間通過外門、孔洞侵入室內(nèi)的冷空氣被加熱成室溫所消耗的熱量稱為冷風(fēng)侵入耗熱量。冷風(fēng)侵入耗熱量可采用外門附加的方法計(jì)算。對短時間開啟，無熱風(fēng)幕的外門附加率值如下表：外門布置狀況附加率一道門65%兩道門（有門斗）80%三道門60%供暖建筑和生產(chǎn)廠房的主要出口50%表3-2 外門附加率值高度附加。房間高度大于時，每高出應(yīng)附加，但總的附加率不應(yīng)大于。因本建筑房屋高度僅，所以不考慮高度附加。樓層修正。在建筑物中常常發(fā)生上熱下冷的

6、現(xiàn)象，尤其是上供下回式系統(tǒng)更為嚴(yán)重。為了克服這種現(xiàn)象，使各樓層室內(nèi)溫度基本一致，可采用樓層修正系數(shù)。和高度附加一樣，樓層修正也是加在基本耗熱量和其他耗熱量的總和上。層數(shù)層次1233+100-5表3-3 上供下回式樓層修正3.1.4門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量1、產(chǎn)生原因：因風(fēng)壓與熱質(zhì)作用室外空氣經(jīng)門窗縫隙進(jìn)入室內(nèi)。2、由于缺乏足夠的門、窗縫隙數(shù)據(jù)，對于民用建筑的規(guī)格計(jì)算可用換氣次數(shù)法。計(jì)算公式如下： （3-3）式中: 空氣比熱，本設(shè)計(jì)中約;室外空氣密度，的條件下為；房間的內(nèi)部體積，；房間的換氣次數(shù)，。房間具有外窗、外門的暴露面數(shù)目面面面房間換氣次數(shù)Nk（次）1/41/21/2113/2表3-4

7、冷風(fēng)滲入量折算為房間的換氣次數(shù)在后續(xù)熱負(fù)荷計(jì)算中，本人均選取中值進(jìn)行計(jì)算。例如辦公樓101的冷風(fēng)滲透耗熱量為：3.1.5供暖管道散入房間的熱量供暖管道管徑較粗時，散入室內(nèi)的熱量是很可觀的，因此應(yīng)該在供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷中扣除。通常只計(jì)算水平干管的散熱量，立管和連接散熱器的支管因管徑小均不必扣除其散熱量。 （3-4）式中：供暖管道散入房間的熱量，；g每米長不保溫供暖管道的散熱量，可查資料得出；室內(nèi)不保溫管道長度，；考慮散熱量的有效利用率。沿頂棚下的水平管道為0.5，沿地面上的水平管道為1.0。表3-5不同管徑管道每米長傳熱系數(shù)若選用D40管徑，以辦公101為例：一層回水水溫取70度，管道傳熱系數(shù)取1.

8、91，則管道散熱量為：若實(shí)際管徑大于D40，最低熱負(fù)荷仍成立，可通過調(diào)節(jié)閥控制。3.2房間維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量計(jì)算詳表（見如下）表3-6 房間熱負(fù)荷匯總四 供熱系統(tǒng)選擇l 考慮到本工程為三層辦公建筑，根據(jù)實(shí)際規(guī)模和施工的方便性;l 本設(shè)計(jì)采用熱水作為水媒;l 采用機(jī)械循環(huán)上供下回順流同程式;l 散熱片安裝形式為同側(cè)的上供下回;l 設(shè)計(jì)供回水溫度為;l 回水干管的坡度不應(yīng)小于，坡度應(yīng)與水流方向相同。五 散熱器及系統(tǒng)部件的選擇計(jì)算5.1散熱器的選擇考慮到散熱器耐用性和經(jīng)濟(jì)性，本工程選用鑄鐵四柱760型，高度為。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，易消除積灰，

9、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。外表噴塑或烤漆。具體性能及參數(shù)如下表：型號散熱面積水容量重量工作壓力傳熱系數(shù)k四柱760型0.235m1.16L6.6kg0.5mpa8.49 w/m·表5.1 鑄鐵散熱器參數(shù)5.2 散熱器的布置散熱器布置在外墻窗臺下，這樣能迅速加熱室外滲入的冷空氣，阻擋沿外墻下降的冷氣流，改善外窗、外墻對人體冷輻射的影響，使室溫均勻。為防散熱器凍裂，兩道外門之間，門斗及開啟頻繁的外門附近不宜設(shè)置散熱器；散熱器安裝在墻面上，上加蓋板。5.3 散熱器的安裝尺寸應(yīng)保證底部距地面不小于，通常取；頂部距蓋板??；背部與墻面凈距不小于。5.4 散熱器的計(jì)算

10、以下以辦公101、201、301所在立管為例計(jì)算：（1）計(jì)算立管管段的水溫（2）計(jì)算各組散熱器的熱煤平均溫度 （3）計(jì)算散熱器的傳熱系數(shù)K對四柱760型，不能超過25片。傳熱系數(shù) (3-5)根據(jù)式（3-5）可求得：（4）計(jì)算散熱面積 先假設(shè)片數(shù)修正系數(shù)，查附表得同側(cè)上進(jìn)下出連接形式修正系數(shù)，查附表得散熱器形式修正系數(shù)，可得：（5）計(jì)算散熱器片數(shù)n可得辦公101散熱器片數(shù)為：兩個窗戶下分別各安裝14片。同理：辦公201散熱器片數(shù)為：兩個窗戶下分別各安裝14、15片。辦公301散熱器片數(shù)為：兩個窗戶下分別安裝12片和13片。其他房間的散熱器計(jì)算結(jié)果見下表：5.5膨脹水箱的選擇 脹水箱的作用是容納水

11、受熱膨脹而增加的體積。在機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，膨脹水箱連接在回水干管循環(huán)水泵入口前，可以恒定循環(huán)水泵入口壓力，保證供暖系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。膨脹水箱的容積可按下式計(jì)算： （5.1）式中：膨脹水箱的有效容積（信號管到溢流管之間的容積）,;水的膨脹系數(shù)，;系統(tǒng)內(nèi)的水容量，;系統(tǒng)內(nèi)水受熱和冷卻時水溫的最大波動值，一般以水溫算起； 在低溫水供暖系統(tǒng)中，則 （5.2）查表可知：四柱760型供暖系統(tǒng)設(shè)備供給熱量的水容量是，本建筑總采暖負(fù)荷為，可求的膨脹水箱有效容積為。根據(jù)全通通用建筑設(shè)計(jì)圖集選用如下型號膨脹水箱：表5-2可選用膨脹水箱型號根據(jù)上表可選擇圓形2號，公稱容積，有效容積，內(nèi)徑，高度。5.6排氣裝置的選

12、擇在熱水采暖系統(tǒng)中，積存的空氣若得不到及時排除，就會破壞系統(tǒng)內(nèi)熱水的正常循環(huán)， 因此必須及時排除空氣。系統(tǒng)在充水之前為空氣所充滿，充水時，空氣經(jīng)膨脹水箱或集氣裝置排出系統(tǒng)，充水由 回水干管進(jìn)入系統(tǒng)，緩慢上升，直到空氣排凈，水充滿整個系統(tǒng)為止。在機(jī)械循環(huán)上供下回式熱水采暖系統(tǒng)中，集氣罐通常設(shè)置在系統(tǒng)各分支環(huán)路的供水干管 的末端最高處。供水干管應(yīng)向集氣罐方向設(shè)上升坡度以使管中水流方向與空氣氣泡的浮升方 向一致，有利于空氣匯集到集氣罐的上部。系統(tǒng)運(yùn)行時，定期打開閥門將熱水中分離出來并 聚集在集氣罐內(nèi)的空氣排除。規(guī)格型號1234D/mm100150200250H（L）/mm300300320430質(zhì)量

13、/Kg4.396.9513.7629.29表5-3集氣罐規(guī)格尺寸集氣罐的有效容積應(yīng)為膨脹水箱有效容積的1%，則可選用第一種型號，質(zhì)量，。在本設(shè)計(jì)中，選用自動排氣閥作為系統(tǒng)排氣裝置。5.7 管道熱補(bǔ)償為了防止供熱管道升溫時，由于熱伸長或溫度應(yīng)力熱引起管道變形或破壞，需要在管道上設(shè)置補(bǔ)償器，以補(bǔ)償管道的熱伸長，從而減小管壁的應(yīng)力和作用在閥件或支架結(jié)構(gòu)上的作用力。補(bǔ)償器的選擇按照管路的伸長量來確定，管道受熱的自由伸長量可按下式計(jì)算： （5-3）式中：管道的伸長量，m；管道的線膨脹系數(shù)，一般取0.012，mm/(m·)； 管壁最高溫度，可取熱媒的最高溫度，()； 管道安裝時的溫度，在溫度不能

14、確定時，可取最冷月平均溫度（）；L計(jì)算管段的長度，(m)；在本設(shè)計(jì)中補(bǔ)償采用管道的自然補(bǔ)償。自然補(bǔ)償是一種最簡便、最經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)償方式，應(yīng)充分加以利用。采用自然補(bǔ)償器吸收熱伸長時，其各臂的長度不宜采用過大的數(shù)值，其自由臂不宜大于30m?？紤]到本建筑自由臂均小于30m，所以均可采用自然補(bǔ)償，考慮到過走廊的埋地回水干管地方狹小，故采用波形補(bǔ)償器。5.8其它設(shè)備的選擇5.8.1供暖系統(tǒng)中閥門的設(shè)置l 多層建筑的供暖立管上應(yīng)設(shè)調(diào)節(jié)閥門或關(guān)閉閥門，但樓梯間立管上不應(yīng)裝設(shè)閥門；l 各環(huán)干管的始端及系統(tǒng)總進(jìn)、出口管上，應(yīng)裝設(shè)閥門；l 當(dāng)系統(tǒng)需要部分運(yùn)行或關(guān)斷進(jìn)行修理時，應(yīng)在各分支干管上裝設(shè)關(guān)斷閥門。5.8.2供

15、暖系統(tǒng)中的閥門，宜按下列規(guī)定選擇：關(guān)閉用：熱水系統(tǒng)用閘閥；調(diào)節(jié)用：截止閥、對夾式蝶閥；放水用：旋塞或閘閥；5.8.3供暖管道的坡度，應(yīng)符合下列規(guī)定：六 采暖系統(tǒng)流程簡圖采暖管道設(shè)計(jì)從辦公109房間接入建筑內(nèi)部。七 水力平衡計(jì)算（1）計(jì)算左側(cè)系統(tǒng)水利平衡：1）確定散熱器的熱負(fù)荷表7-1散熱器熱負(fù)荷匯總2）在軸測圖上進(jìn)行管段編號、立管編號并注明個管段的熱負(fù)荷和管長，如下圖7-1所示.圖7-1 供熱系統(tǒng)左支水力計(jì)算圖3）確定最不利環(huán)。本系統(tǒng)為同程式單管系統(tǒng)，一般取最遠(yuǎn)立管的環(huán)路作為最不利環(huán)路。如上圖7-1所示，最不利環(huán)路是從入口經(jīng)過立管，這個環(huán)路包括管段1到管段9。4）計(jì)算最不利環(huán)路各管段的管徑。本

16、題采用推薦的平均比摩阻大致為來確定最不利環(huán)路各管段的管徑。根據(jù)各管段的熱負(fù)荷，求出各管段的流量，計(jì)算公式如下： (7-1)式中 Q管段的熱負(fù)荷，； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，此處為;系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，此處為。5）根據(jù)，查供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊熱水供暖系統(tǒng)管道水力計(jì)算表，選擇最接近的管徑。將查出的列入表7-2的第5、6、7欄和第3欄。例如，對于管段2，時，。查表，選擇最接近的管徑，如取DN32,用插補(bǔ)法計(jì)算，可求出。6）確定沿程壓力損失。將每一管段和相乘，淚如水力計(jì)算表的第8欄。7）確定局部阻力損失A、確定局部阻力系數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)圖中管路的實(shí)際情況，列出個管段局部阻力管件名稱（見表7-2）。查表求出各阻力系

17、數(shù)計(jì)入表中，最后將各管段總阻力系數(shù)列入水力計(jì)算表第9欄。B、根據(jù)管段流速，可查出動壓頭值，列入水力計(jì)算表的第10欄中。根據(jù)將求出的值列入水力計(jì)算表的第11欄中。表7-2最不利環(huán)路L7立管局部阻力系數(shù)計(jì)算表8）求各管段的壓力損失。將水力計(jì)算表中的第8、11欄相加，列入表第12欄中。9）求環(huán)路總壓力損失，即。表7-3最不利環(huán)路L7立管水力計(jì)算表用同樣的方法計(jì)算通過最近立管L2的環(huán)路，從而確定出立管L2、回水干管個管段的管徑及其壓力損失。表7-4最近環(huán)路L2立管局部阻力系數(shù)計(jì)算表表7-5最近環(huán)路L2立管水力計(jì)算表 根據(jù)本題的水力計(jì)算表，立管L9的資用壓力應(yīng)等于入口處供水管起點(diǎn)，通過最近立管L2環(huán)路到回水干管管段13末端的壓力損失，減去供水干管起點(diǎn)到供水干管管段5末端的壓力損失的差值，亦等于。通過立管L10的資用壓力為：通過立管L1的資用壓力為：根據(jù)各立管的資用壓力和立管各管段的流量，選用合適的立管管徑。計(jì)算方法與前方法相同。表7-6 L8、L9、L1立管局部阻力系數(shù)計(jì)算表表7-7 L8、L9、L1立管水力計(jì)算表（2）計(jì)算右側(cè)系統(tǒng)水利平衡：圖7-2供熱系統(tǒng)右支水力計(jì)算圖按上述