供熱工程課程設計計算書

1、 暖通空調課程設計 設計題目：哈爾濱某辦公樓采暖系統設計班 級： 姓 名： 學 號： 指導老師： 日 期： 2013年1月目錄前言11設計總說明12第一章 基本資料151.1 哈爾濱氣象參數151.2 采暖設計資料151.3 維護結構資料15第二章 建筑熱負荷計算162.1 圍護結構的傳熱耗熱量162.1.1 圍護結構的基本耗熱量162.1.2 圍護結構的附加（修正）耗熱量172.2 冷風滲透耗熱量182.3 冷風侵入耗熱量182.4 以101會議室為例計算192.5其余房間熱負荷計算20第三章 采暖系統形式及管路布置21第四章 散熱器計算2541散熱器選型254.2 散熱器計算264.2.1

2、 散熱面積的計算264.2.2 散熱器內熱媒平均溫度264.2.3 散熱器傳熱系數及其修正系數值274.2.4 散熱器片數的確定274.2.5 考慮供暖管道散熱量時，散熱器散熱面積的計算274.2.6散熱器的布置274.2.7 散熱器計算實例28第五章 機械循環(huán)上供下回雙管異程熱水供暖系統水力計算285.1 計算簡圖295.2 流量計算315.3 初選管徑和流速315.4 環(huán)路一水力計算315.5 環(huán)路二水力計算34第六章 感言35參考文獻36前言人們在日常生活和社會生產中都需要使用大量的熱能。將自然界的能源直接或者間接地轉化為熱能，以滿足人們需要的科學技術，稱為供熱工程。供熱工程課程設計是本

3、專業(yè)學生在學習暖通空調課程后的一次綜合訓練，其目的是讓學生根據所學理論和專業(yè)知識，結合實際工程，按照工程設計規(guī)范、標準、設計圖集和有關參考資料，獨立完成建筑所要求的工程設計，掌握供暖系統的設計方法，了解設計流程，通過對系統的設計進一步掌握供熱工程的專業(yè)知識，深入了解負荷計算、水力計算、散熱器計算、系統選擇的具體方法，從而達到具有能結合工程實際進行供暖系統設計的能力。設計總說明一、工程概況 本工程位于哈爾濱某地區(qū)辦公樓，地上三層，所有房間均做采暖。建筑面積為711.36,總熱負荷為47801.47W，熱指標為67.2W/。二、設計依據1、采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（GB 50019-2003）2

4、、公共建筑節(jié)能設計標準 （GB 50189-2005）3、民用建筑熱工設計規(guī)范 （GB 50176-93）4、建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范（GB50242-2002）三、設計內容本子項設計范圍為建筑物冬季采暖系統設計四、室內外設計參數1、室外設計參數 冬季室外采暖計算（干球）溫度：-26 冬季室外空調計算（干球）溫度：-29 冬季室外通風計算（干球）溫度：-20 冬季室外平均風速：4.7 m/s2、室內設計參數 辦公室 20 值班室 18 接待室 18 閱覽室 18 會議室 18 門廳 16 衛(wèi)生間 16 樓梯間 16 走廊 16五、建筑熱工及采暖系統設計1、建筑熱工 本子項體形系數

5、小于0.3，外墻平均傳熱系數不大于0.45 W/(，外窗傳熱系數不大于2.5 W/(，屋面?zhèn)鳠嵯禂挡淮笥?.35 W/(。2、采暖熱源本子項采暖熱源來自鍋爐房，熱水供回水設計溫度為75-50。由鍋爐房及膨脹水箱對采暖系統進行定壓。3、采暖系統采暖系統為地上一個系統，設一組總供水立管，八組上供下回式采暖立管，均分設于墻角位置。房間采暖系統為垂直雙管異程式系統。該系統流過每組散熱器的水溫基本均衡，采暖管管徑小，系統平衡較容易。每組散熱器均設閘閥，和手動放氣閥各一個。室內采暖管道采用PP-R管沿墻暗敷設于樓板墊層內（墊層厚為50mm）。4、散熱器選擇要求本工程散熱器均采用鑄鐵M-132散熱器。衛(wèi)生間

6、散熱器安裝在馬桶水箱上距地1.5m處，其余房間均安裝在窗下，距窗高A=100mm。鑄鐵散熱器要求內腔無砂鑄造，工作壓力為0.5MPa，表面要求噴塑處理（二次）顏色為白色。5、采暖熱水管管材選擇要求1）本子項設于樓板墊層內的采暖熱水管采用PP-R管，要求工作壓力為2.0MPa。塑料管材的連接方式按相關規(guī)定規(guī)程執(zhí)行。2）Y型過濾器要求濾芯材料為不銹鋼絲網，局部阻力系數不大于2.0，公稱壓力1.0MPa。3）采暖熱力入口設差壓控制閥，其他詳見供熱系統入口大樣，或者華北地區(qū)標準圖集91SB1第51頁。6、管道保溫由戶外熱網引入的總管，及分立管，干管均做保溫。保溫材料采用超級玻璃棉管殼外包玻璃布，保溫厚

7、度4030mm，具體做法見華北地區(qū)標準圖集，91SB1 第61頁。7、采暖管道穿墻及穿樓板處均做鋼套管所有管道均應保證高點放氣，低點泄水，非采暖季節(jié)滿管保護，所有采暖管道穿墻處的預埋鋼套或預留洞在土建施工時均須密切配合。8、其他注意事項圖中及設計說明中未詳事宜按建筑設備施工安裝圖集中的規(guī)定執(zhí)行并應符合施工驗收規(guī)范的規(guī)定。 圖例 R1采暖供水干管R2采暖回水干管L1、 L3、 L5、 L7 、L、 、采暖供水立管L2、 L4、 L6、 L8 、 、采暖回水立管散熱器及手動排氣閥集氣罐截止閥閘閥平衡閥減壓閥過濾器絲堵水管坡向溫度計壓力表采暖計算書第一章 基本資料 1.1 哈爾濱氣象參數 1、站臺地

8、理位置：北緯45度41分，東經126度37分，海拔171.7m。2、大氣壓力：冬季1001.5hPa，夏季985.1hPa。3、年平均溫度：3.6。4、采暖室外計算溫度：-26。5、最低日平均溫度：-33.0。6、哈爾濱屬于嚴寒地區(qū)A區(qū)（民用建筑熱工設計規(guī)范GB 50176-93）。1.2 采暖設計資料1、熱源為單位集中供熱，供水溫度為75，回水溫度為50，供回水溫差為25。2、采暖紅線在建筑物南側。3、采暖系統采用上供下回雙管異程式。供水立管分出兩條水平供水干管，分別承擔南向、北向房間熱負荷。4、水管的水力坡度當滿足建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范GB50242-2002。（ 氣、水同

9、向流動的熱水采暖管道和汽、水不同向流動的蒸汽管道及凝結水管道，坡度應為3，不得小于2; 氣、水逆向流動的熱水采暖管道和汽、水逆向流動的蒸汽管道，坡度不應小于5 ； 散熱器支管的坡度應為1，坡向應利于排氣和泄水）故水平供水干管采用3 ，水平回水干管采用 5 ，散熱器連接支管采用1%。5、膨脹水箱設置在水平回水干管，引一根立管通至屋頂。集氣罐設置在干管最高處。6、室內計算溫度： 辦公室 ：20 會議室、接待室、值班室、閱覽室：18 門廳、走廊、衛(wèi)生間：16 （公共建筑節(jié)能設計標準GB50189-2005）1.3 維護結構資料 1、計算得體形系數=0.265<0.3，由公共建筑節(jié)能設計標準查得

10、嚴寒地區(qū)A區(qū)外墻傳熱系數限制為 0.45 W/(，內墻采用兩面抹灰一磚內墻 K=1.72 W/(2、窗高取1.75m，一樓門廳玻璃K取1.7 W/(，其余各房間窗K取2.5 W/(3、屋頂傳熱系數取K=0.35 W/(4、門高取2.1m，寬0.9m，嚴寒地區(qū)戶門傳熱系數限值為1.5 W/(（建筑節(jié)能）第二章 建筑熱負荷計算 供暖系統的設計熱負荷，是指在設計室外溫度下，為打到要求的室內溫度tn，供暖系統在單位時間內向建筑物供給的熱量。采暖熱負荷包括圍護結構傳熱耗熱量Q1；加熱由門、窗縫隙滲入室內的冷空氣耗熱量Q2，又稱為冷風侵入耗熱量；加熱由門、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量Q3，稱冷風侵入

11、耗熱量。2.1 圍護結構的傳熱耗熱量圍護結構傳熱的傳熱耗熱量分為圍護結構傳熱的基本耗熱量和附加（修正）耗熱量兩部分。基本耗熱量指在設計條件下，通過房間各部分圍護結構（門、窗、墻、地板、屋頂等）從室內傳到室外的穩(wěn)定傳熱量的總和。附加（修正）耗熱量是指圍護結構的傳熱狀況發(fā)生變化而對基本耗熱量進行修正的耗熱量，包括風力附加、高度附加和朝向修正等耗熱量。2.1.1 圍護結構的基本耗熱量1、圍護結構基本耗熱量，可按下式計算： 式中 K圍護結構的傳熱系數，W/( F圍護結構的面積， 冬季室內計算溫度， 供暖室外計算溫度， 圍護結構的溫差修正系數，取1.02、一樓地面的傳熱系數在冬季，室內熱量通過靠近外墻地

12、面?zhèn)鞯绞彝饴烦梯^短，熱阻較小；而通過遠離外墻地面?zhèn)鞯绞彝獾穆烦梯^長，熱阻增大。因此，室內地面的傳熱系數隨著離外墻的遠近而有變化，但在離外墻約8m以上的地面，傳熱量基本不變。貼土非保溫地面?zhèn)鳠嵯禂导盁嶙枞缦拢?.1.2 圍護結構的附加（修正）耗熱量1、朝向修正耗熱量哈爾濱冬季日照率為59%>，故需對各個朝向進行修正。取 南向修正：-15% 東、西向修正：-5% 北向修正：5%2、風力附加該辦公樓位于市區(qū)，層高不高，故可不考慮風力附加。3、外門附加：該辦公樓由于一樓門廳設置采暖，且二樓、三樓走廊、樓梯間設置采暖，故只考慮一樓103門廳附加，為主要出入口，取附加率500%。4、高度附加 該辦公

13、樓每層凈高均在4m以下，故不考慮。2.2 冷風滲透耗熱量用換氣次數法計算： 房間的內部體積， 房間的換氣次數2.3 冷風侵入耗熱量由于流入的冷空氣量不易確定，根據經驗總結，冷風侵入耗熱量可采用外門基本耗熱量乘以外門附加率的簡便方法。 外門的基本耗熱量N考慮冷風侵入的外門附加率2.4 以101會議室為例計算1、圍護結構計算名稱面積K朝向修正風力附加外門附加附加后高度附加熱負荷共計南外墻49.980.4518-26441989.604-15%00841.160841.167763.43南外窗10.52.518-264411155-15%00981.750981.75北外墻45.780.4518-2

14、6441906.445%00951.760951.76北外窗14.72.518-2644116175%001697.8501697.85東外墻105.360.4518-26441898.13-5%00853.220853.22西外墻10.1220.4518-26441200.42-5%00190.390190.39地面69.760.46518-264411427.291427.29地面57.760.23318-26441592.16592.16地面28.60.11618-26441145.82145.82門廳影響18.91.7218-2644165.0265.022、冷風滲透耗熱量取=0.5，

15、1 =4793.85W則房間采暖熱負荷2.5其余房間熱負荷計算外墻K=0.45外窗K=2.5屋頂K=0.35一樓型地面K=0.465一樓型地面K=0.233一樓型地面K=0.116一樓型地面K=0.07 tR101會議室18102值班室18103衛(wèi)生間16104門廳 16105樓梯間16修正南向-15%東、西向-5%北向5%其余房間熱負荷計算與101會議室計算步驟相同，參見附表。第三章 采暖系統形式及管路布置供暖系統形式多樣。該辦公樓采用機械循環(huán)雙管異程式系統，上供下回。設置兩根水平供水干管，分別承擔南面房間加樓梯間負荷，北面房間加走廊負荷。室內熱水供暖系統管路布置合理與否，直接影響到系統造價

16、和使用效果。應根據建筑物的具體條件（如建筑的外形、結構尺寸等），與外網連接的形式以及運行情況等因素來選擇合理的布置方案，力求系統管道走向布置合理、節(jié)省管材、便于調節(jié)和排除空氣，而且要求并聯環(huán)路的阻力損失易于平衡。供暖系統的引入口應該設置在熱負荷對稱的位置，可以縮短系統的作用半徑，且系統總立管的布置不能影響人們的生活和工作。所以供水總立管設置在樓梯間。每個水平供水干管設置四根支立管。水平供水干管設置在每層吊頂，回水管及與散熱器連接水管均暗敷設于樓板墊層內。管道保溫及閥門設置見設計總說明。膨脹水箱的選型與計算供給每1kW 熱量所需的水容量膨脹水箱選用開式高位膨脹水箱適用于中小型低溫水供暖系統，膨脹

17、水箱規(guī)格見下表，構造見國標圖。膨脹水箱設計安裝要點1.膨脹水箱安裝位置，應考慮防止水箱內水的凍結，若水箱安裝在非供暖房間內時，應考慮保溫。2.膨脹管在重力循環(huán)系統時接在供水總立管的頂端；在機械循環(huán)系統時接至系統定壓點，一般接至水泵入口前，3,。循環(huán)管接至系統定壓點前的水平回水干管上，該點與定壓點之間，應保持不小于1.5-3m的距離。4膨脹管、溢水管和循環(huán)管上嚴禁安裝閥門，而排水管和信號管上應設置閥門。5設在非供暖房間內的膨脹管，循環(huán)管理體制、信號管均應保溫。6.一般開式膨脹水箱內的水溫不應超過95°C。由于我選擇的散熱器是二柱M-132型散熱器則膨脹水箱的體積為：V=0.034

18、15;10.7×47=17.1L進一法則膨脹水箱的公稱面積（m³）為：0.5則膨脹水箱的有效容積（m³）為：0.61則膨脹水箱的尺寸為（mm）：900×900×900第四章 散熱器計算41散熱器選型常見的室內供暖系統末端散熱裝置。對于散熱器的選擇，應該滿足一下幾個基本要求：1、熱工性能方面的要求：散熱器的傳熱系數K值越高，說明其散熱性能越好。2、經濟方面的要求：散熱器傳給房間的單位熱量所需金屬耗量越少，成本越低，其經濟性越好。3、安裝、使用和生產工藝方面的要求：散熱器應具有一定的機械強度和承壓能力；散熱器的結構形式應便于組合成所需要的散熱面積，

19、結構尺寸越小，少占用房間面積和體積；散熱器的生產工藝應滿足大批量生產的要求。4、衛(wèi)生和美觀方面的要求：散熱器表明光滑，不積灰和易于清掃，散熱器的裝設不應影響房間觀感。5、使用壽命的要求：散熱器應不易于被腐蝕和破損，使用年限長，、綜上要求，采用TZ2-5-5（M-132型）鑄鐵散熱器。其參數如下： 散熱面積 工作壓力 傳熱系數 0.24 0.5 M -132 二柱型散熱器，寬132mm，兩邊為柱狀，H1=500mm，H=584mm，L=80mm。4.2 散熱器計算4.2.1 散熱面積的計算散熱面積F按下式計算：式中 Q散熱器的散熱量，W 散熱器的平均熱媒溫度， 供暖室內計算溫度， K散熱器的傳熱

20、系數 散熱器組裝片數修正系數 散熱器連接形式修正系數 散熱器安裝形式修正系數 4.2.2 散熱器內熱媒平均溫度在熱水供暖系統中，為散熱器進出口水溫的算術平均值。式中 散熱器進水溫度， 散熱器出水溫度，對雙管熱水供暖系統，散熱器的進、出口溫度分別按系統的設計供、回水溫度計算。4.2.3 散熱器傳熱系數及其修正系數值當使用條件與測試條件不同不同時，散熱器的傳熱性能發(fā)生變化，故需要不同的修正系數進行修正。測試條件是：散熱器測試片數為610片，同側上進下出，明裝。 查附表知，M-132散熱器K值公式為：式中 4.2.4 散熱器片數的確定 確定所需散熱器面積后，可按下式確定散熱器的總片數：式中 f每片散

21、熱器集熱面積， 計算時，先假設=1，查找，計算出總面積，然后除以M-132散熱器每片的面積，得出總片數，然后根據M-132散熱器每組散熱器最多20片，得出散熱器組數，再反算出每組散熱器片數，然后再查，對面積修正，得出最后的散熱器組數及每組散熱器的片數。4.2.5 考慮供暖管道散熱量時，散熱器散熱面積的計算供暖系統的管道敷設，有明裝和暗裝兩種方式。暗裝的供暖管道，應用于沒關要求高的房間。暗裝供暖管道的散熱量，沒有進入房間內，同時進入散熱器的水溫降低。因此，對于暗裝未保溫的管道系統，在設計中要考慮熱水在管道中的冷卻，計算散熱器面積時，要用修正系數值予以修正。本系統中，由于采用明裝，且對管道保溫，故

22、不需要進行修正。管道保溫具體做法見設計總說明。4.2.6散熱器的布置布置散熱器時應該注意一些問題：1、散熱器一般布置在外墻的窗臺下，這樣，沿散熱器上升的對流熱氣能阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經室內的空氣比較暖和舒適。2、為防止凍裂散熱器，兩道外門之間，不準設置散熱器。在樓梯間或其他有凍結危險的場所，其散熱器應由單獨的立、支管供熱，且不得裝設調節(jié)閥。3、散熱器一般明裝，布置簡單。內部裝修要求較高的民用建筑可采用暗裝。4、在垂直單管或雙管熱水供暖系統中，同一房間的兩組散熱器可以串聯連接；貯藏室、盥洗室、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器，可同鄰室串聯連接。兩串聯散熱器之間

23、的串聯管徑應與散熱器接口直徑相同，以便水流暢通。 5、在樓梯間布置散熱器時，考慮樓梯間熱流上升的特點，應盡量布置在底層或按一定比例分布在下部各層。6、鑄鐵散熱器的組裝片數，不宜超過下列數值：粗柱型（M-132型）20片細柱型25片長翼型7片該辦公樓設計中：樓梯間：一樓散熱器布置在樓梯底下；二層、三層布置在窗下。其余房間、走廊：散熱器布置在東面窗下。4.2.7 散熱器計算實例以一樓會議室為例則=7.183 W/(散熱器組裝片數修正系數=1，連接形式為異側上進下出，=1.02 =12557.28/（7.183）1 =40.4316片數取10組散熱器，每組17片，則實際所需面積F=平均每組散熱器18

24、片。故采用10組M-132散熱器，每組18片。其余各個房間散熱器計算見計算表格。第五章 機械循環(huán)上供下回雙管異程熱水供暖系統水力計算先初選管徑，進行水力計算后最后確定管徑。選定最近立管及最遠立管進行水力計算。當立管負荷過小時，可選擇較大負荷立管進行水力計算。5.1 計算簡圖環(huán)路一：環(huán)路二：5.2 流量計算根據各管段負荷計算流量，公式如下： kg/h式中 Q管段的熱負荷，W 系統的設計回水溫度，5.3 初選管徑和流速由于缺乏75-50熱水供暖系統管道水力計算表，近似采用95-70熱水管道水力計算表（K=0.2mm）。傳統的采暖系統進行水力計算時，機械循環(huán)室內熱水供暖系統多根據入口處的資用循環(huán)壓力

25、，按最不利循環(huán)環(huán)路的平均比摩阻 來選用該環(huán)路各管段的管徑。當入口資用壓力較高時，管道流速和系統實際總壓力損失可相應提高。但在實際工程中，最不利循環(huán)環(huán)路的各管段水流速過高，各并聯環(huán)路的壓力損失難以平衡，所以常用控制值的方法，按。剩余的資用循環(huán)壓力，由入口的調壓裝置節(jié)流。計算流量后，查95-70熱水管道水力計算表（K=0.2mm）。，限定，選取管徑及流速。5.4 環(huán)路一水力計算1、選擇供水立管為最不利環(huán)路（熱負荷最大）簡圖如下：供水管：閘閥1個，=0.5 分流三通、四通三個，=3/個 散熱器6個，=2/個回水管：閘閥1個，=0.5 合流三通3個，=3/個 90°彎頭12個，公稱直徑<

26、;20，=2/個沿程總阻力=比摩阻管長 =161.4+72.9+325.3+54.7+104.1+614.3+48.916.6=1655.56Pa局部阻力=24.2=357.4Pa總阻力=1655.56+357.4=2012.96Pa。2、計算立管局部阻力器件與相同。沿程總阻力=325.3+29.1+244.9+151.6+30.5+45.8+77.3+33.2+29+98.596.6=1617.44Pa局部阻力 =33.8（0.5+3）+14.45 =364.1Pa總阻力=1617.44+364.1=1981.54Pa不平衡率=<15%5.5 環(huán)路二水力計算1、選取立管為最不利環(huán)路供水管：閘閥1個，=0.5 分流三通、四通三個，=3/個 散熱器7個，=2/個回水管：閘閥1個，=0.5 合流三通4個，=3/個 90°彎頭13個，公稱直徑<20，=2/個沿程總阻力=182.4 =Pa局部阻力=48.91（0.5+3）+31.25 =752.885