供熱工程課程設(shè)計(jì)說明書

1、（建筑供熱與給水排水綜合課程設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)說明書徐州市某二層建筑供熱與給排水綜合課程設(shè)計(jì)起止日期： 2015 年 11 月 9 日 至 2015 年 11 月 27 日學(xué)生姓名李映宇班級(jí)建環(huán)設(shè)備1203學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字) 土木工程學(xué)院（部） 2015年9月7日 摘要隨著人們生活水平的提高，對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度提出了更高的要求，節(jié)能環(huán)保，安全因素等越發(fā)收到人們的關(guān)注。一個(gè)房間的可能有各種得熱散失熱量的途徑，當(dāng)房間的失熱量大于得熱量時(shí)。為了保持室內(nèi)在要求溫度下的熱平衡，需要由供暖通風(fēng)系統(tǒng)補(bǔ)給熱量，以保證室內(nèi)要求的溫度。為了滿足現(xiàn)今社會(huì)的要求，對(duì)工程建筑進(jìn)行供熱采暖設(shè)計(jì)是更好的達(dá)到節(jié)能環(huán)保目的的重要前提

2、。 本次課程設(shè)計(jì)的研究對(duì)象和主要內(nèi)容是以熱水為熱煤的建筑集中供熱系統(tǒng)。本文首先根據(jù)根據(jù)基本設(shè)計(jì)資料計(jì)算了某二層建筑的熱負(fù)荷，然后根據(jù)熱負(fù)荷及建筑物的形式等條件，提出了供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，選擇布置了供暖管網(wǎng)系統(tǒng)，繪制出了該系統(tǒng)的平面圖和系統(tǒng)圖，還對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了水力計(jì)算，選擇管徑和流速，使管網(wǎng)系統(tǒng)較好地符合了水力平衡要求。最后還計(jì)算了散熱器的片數(shù)，并布置了散熱器。 關(guān)鍵詞：環(huán)保節(jié)能，供熱設(shè)計(jì)，負(fù)荷計(jì)算目錄第一章 概述21.1 設(shè)計(jì)概況31.2 設(shè)計(jì)依據(jù)3第二章 設(shè)計(jì)方案確定及計(jì)算32.1 室外氣象參數(shù)42.2 采暖設(shè)備要求和特殊要求42.3 熱負(fù)荷計(jì)算4 2.31校核圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱熱阻是否滿足最小傳

3、熱阻要求4 2.32熱負(fù)荷計(jì)算過程4第三章 熱水供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較與確定73.1 循環(huán)動(dòng)力83.2 供、回水方式83.3 系統(tǒng)敷設(shè)方式83.4 供、回水管布置方式93.5 工程方案確定9第四章 散熱器的選擇94.1 散熱器的布置104.2 散熱器的安裝尺寸應(yīng)保證104.3 散熱器的計(jì)算10第五章 水力計(jì)算11第六章 供熱管道及附件136.1保溫管道的確定146.2 保溫材料的選擇146.3 管道保溫施工14第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)14第八章 參考文獻(xiàn)15第1章 概述1.1 設(shè)計(jì)概況江蘇省徐州市某2層住宅建筑工程采暖設(shè)計(jì)。供暖面積1362.17m2，共2層,第一層層高3.6m，第二層層高3.9m。一層

4、共三個(gè)教室以及一個(gè)教室休息室，一個(gè)設(shè)備室，二樓為兩個(gè)教室和一個(gè)教室休息室。熱源由城市熱網(wǎng)提供，供回水溫度為：95°C、70°C，引入口管徑為DN70，供回水壓差為20000Pa。該建筑南北朝向。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)供熱設(shè)計(jì)手冊(cè)、供熱工程（ISBN 978-7-112-02017-1）。第2章 設(shè)計(jì)方案確定及計(jì)算 2.1 室外氣象參數(shù) 采暖室外計(jì)算溫度：-5，冬季室外平均風(fēng)速2.8/s，最多風(fēng)向平均風(fēng)速3.6/s，冬季室外大氣壓力,102180 pa。 2.2 采暖設(shè)備要求和特殊要求 散熱器要求散熱性能好，金屬熱強(qiáng)度大，承壓能力高，價(jià)格便宜，經(jīng)久耐用，使用壽命長(zhǎng)。 2.3 熱負(fù)荷

5、計(jì)算 2.31校核圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱熱阻是否滿足最小傳熱阻要求 校核外墻最小熱阻該外墻屬于型圍護(hù)結(jié)構(gòu)（見表1-61），圍護(hù)結(jié)構(gòu)冬季室外計(jì)算溫度w=0.3w+0.4=0.3(-26)+0.4(-38.1)=-23.04°C按公式(1-15)1計(jì)算最小傳熱阻Ro,min=aRn （3.3）式中：Ro,min圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻，·°C/W；冬季圍護(hù)結(jié)構(gòu)室外計(jì)算溫度，°C；采暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，°C；根據(jù)舒適性確定的室內(nèi)溫度與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的溫差，這里取6°C；Rn圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱系數(shù)，W/（·°C）；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。將

6、上述參數(shù)代入得，·°C/W外墻實(shí)際傳熱熱阻為·°C/W>0.88·°C/W所以滿足要求。2.32熱負(fù)荷計(jì)算過程 建筑物供暖熱負(fù)荷計(jì)算，主要采用供暖面積熱指標(biāo)計(jì)算。根據(jù)面積熱指標(biāo)法： 式中： 建筑物的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷， ；采暖面積熱指標(biāo)， ； 建筑物采暖面積， 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本條件：屋頂：保溫材料為瀝青膨脹珍珠巖，K=0.55W/·，=0.44地面：不保溫地面。K值按分地帶計(jì)算；外墻：300mm厚鋼筋混凝土剪力墻，K=0.6w/·； 內(nèi)墻：100厚舒樂板（苯板夾絲抹灰）墻體，K=2.01W/·； 外窗：雙

7、層塑鋼窗，有尺寸（寬×高）為3.8×2.4m 、3.2×2.4m 、3.1×2.4m、3.8×2.1m 、3.2×2.1m、3.1×2.1m、1.5×3.3m 、1.5×1.95m、1.5×1.5m、1.8×2.4m 、1.8×2.1m、1.8×1.95m、0.9×2.05m、0.9×1.2m十四種型號(hào)。傳熱系數(shù)K=2.7w/m·°C外門：?jiǎn)螌幽鹃T。尺寸（寬×高）1.5×2.1 m?？砷_啟部分的縫隙總長(zhǎng)為7

8、.2m，K=2.33W/·； 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量計(jì)算公式如下： 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，W； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積； 冬季室內(nèi)計(jì)算溫度； 供暖室外計(jì)算溫度； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)，整個(gè)建筑的基本耗熱量等于它的圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分基本耗熱量的總和: W算出基本耗熱量后再進(jìn)行朝向和高度修正（因風(fēng)速較小，風(fēng)力修正忽略不計(jì)）， 門窗的冷風(fēng)滲透耗熱量，采用縫隙法計(jì)算縫隙長(zhǎng)度l=3×（窗高-上亮）+2×窗寬=3×(1.5-0.5)+2×窗寬；門窗滲入空氣量 ：L每米門窗滲入室內(nèi)的空氣量；l門窗縫隙的計(jì)算長(zhǎng)度；n滲透空氣量的朝向修正系數(shù)，確定門

9、窗縫隙滲入空氣量V后，冷風(fēng)滲透耗熱量按下式計(jì)算 W 式中V經(jīng)門窗縫隙滲入室人的總空氣量；供暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度；冷空氣的定壓比熱；0.278單位換算系數(shù)， 門的冷風(fēng)侵入耗熱量計(jì)算按下式 W 外門的基本耗熱量； N考慮冷風(fēng)侵入的外門附加率，按表19計(jì)算 朝向，風(fēng)力，高度的修正： 暖通規(guī)范規(guī)定：宜按下列規(guī)定的數(shù)值，選用不同朝向的修正率 北、東北、西北 010%； 東南、西南 -10%-15%； 東、西 -5% ； 南 -15%-30%。選用上面朝向修正率時(shí)。應(yīng)考慮當(dāng)?shù)囟救照章市∮?5%的地區(qū)，東南、西南和南向修正率，宜采用-10%0%，東西向可不修正。 暖通規(guī)范規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑

10、物（樓梯間除外）的高度附加率，當(dāng)房間高度大于4m時(shí)，每高出1m應(yīng)附加2%，但總的附加率不應(yīng)大于15%。應(yīng)注意：高度附加率，應(yīng)附加于房間各圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量和其他附加（修正）耗熱量的總和上。 暖通規(guī)范規(guī)定：在一般情況下，不必考慮風(fēng)力附加。只對(duì)建在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物，才考慮垂直外圍護(hù)結(jié)構(gòu)附加5%10%。 詳細(xì)計(jì)算見房間耗熱量表。第三章 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?.1 循環(huán)動(dòng)力根據(jù)設(shè)計(jì)資料中給出動(dòng)力與能源資料為城市熱網(wǎng)提供熱媒（熱

11、水參數(shù)tg=95°C，th=70°C）且系統(tǒng)與室外管網(wǎng)連接，其引入口處供回水壓差P=20000 Pa。故可確定本設(shè)計(jì)為機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)。3.2 供、回水方式供、回水方式可分為單管式和雙管式1。雙管熱水供暖系統(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，但雙管熱水供暖系統(tǒng)由于自然循環(huán)壓頭作用，容易引起垂直失調(diào)現(xiàn)象，故多用于四層以下的建筑。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)單管熱水供暖系統(tǒng)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)省管材，造價(jià)低，而且可減輕垂直失調(diào)現(xiàn)象，故五到六層建筑中宜采用單管式采暖系統(tǒng)，不過一個(gè)垂直單管

12、采暖系統(tǒng)所連接的層數(shù)不宜超過十二層。層數(shù)過多會(huì)使立管管徑過大，下部水溫過低，散熱器面積過大不好布置，為了提高下層散熱器的水溫可設(shè)成帶閉合管的單管垂直式采暖系統(tǒng)。本工程為教室無需分戶熱計(jì)量，又總建筑為二層，由上述比較及分析可以確定本工程采用單管熱水供暖系統(tǒng)。3.3 系統(tǒng)敷設(shè)方式系統(tǒng)敷設(shè)方式可分為垂直式和水平式系統(tǒng)1。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(jiǎn)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

13、道的膨脹問題處理不好易漏水。垂直式熱水供暖系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)管路簡(jiǎn)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(jiǎn)單，無需考慮分區(qū)問題，所以，本工程采用垂直式系統(tǒng)。3.4 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1異程式系統(tǒng)布置簡(jiǎn)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。根據(jù)建筑特點(diǎn)，本工程采用異程式式系統(tǒng)。3.5 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)、垂直雙管、異程上供下回式系統(tǒng)。第四章 散熱器的選擇 考慮到散熱器耐用性和經(jīng)濟(jì)性，本建筑選用

14、鑄鐵四柱813型，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，造價(jià)低，傳熱系數(shù)高；散出同樣熱量時(shí)金屬耗量少，易消除積灰，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?！芭ㄒ?guī)范”規(guī)定：安裝熱量表和恒溫閥的熱水供暖系統(tǒng)不宜采用水流通道內(nèi)含有粘砂的散熱器，應(yīng)采取可靠的質(zhì)量控制措施；所以要選用內(nèi)腔干凈無砂，外表噴塑或烤漆的灰鑄鐵散熱器。具體性能及參數(shù)如下表：表4.1 鑄鐵散熱器參數(shù)型號(hào)散熱面積（/片）水容量（L/片）重量（kg/片）工作壓力（MPa）傳熱系數(shù)k（ w/m·）四柱813型0.281.4080.57.874.1 散熱器的布置散熱器布置在外墻窗臺(tái)下，這樣能迅速加熱室外滲入的冷空氣，

15、阻擋沿外墻下降的冷氣流，改善外窗、外墻對(duì)人體冷輻射的影響，使室溫均勻。為防止散熱器凍裂，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；散熱器一般明裝或裝在深度不超過130mm的墻槽內(nèi)。4.2 散熱器的安裝尺寸應(yīng)保證底部距地面不小于60mm，通常取200mm；頂部距窗臺(tái)板不小于50mm；背部與墻面凈距不小于25mm。4.3 散熱器的計(jì)算對(duì)四柱813型，不能超過25片。散熱器面積F按下式計(jì)算: m2 Q散熱器的散熱量，W tpj散熱器內(nèi)熱媒平均漫度， tn-供暖室內(nèi)計(jì)算溫度， K散熱器的傳熱系數(shù), W/m2. 1散熱器的組裝片數(shù)修正， 2散熱器的連接形式修正， 3散熱器的安裝形式修正， 散

16、熱器中1、2、3的選取以書后附表為據(jù)， ， tsg散熱器進(jìn)水溫度， tsh散熱器回水溫度，以首層 房間1001為例說明暖氣片的計(jì)算過程： 房間熱負(fù)荷Q=951.89W，供水溫度為tg=95，th=70，tpj=(95+70)/2=82.5 , =20,t= =82.5-20=62.5 查教材附錄2-1，=7.87 w/m· 修正系數(shù)：散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)，先假定1=1.0；散熱器連接形式修正系數(shù)，查教材附錄2-4，2=1.0；散熱器安裝形式修正系數(shù)，查教材附錄2-5，3=1.02；（取A=100mm.）。根據(jù)2式（2-1） F=Q/（K·t）123=951.89/（7.8

17、7×62.5）×1×1×1.02=1.89 四柱813型散熱器每片散熱面積為0.28m2，計(jì)算片數(shù)n為：n= F/f=1.89/0.28=6.75片查2附錄2-3，當(dāng)散熱器片數(shù)為610片時(shí)，1=1， 因此，實(shí)際所需散熱器面積為：F= F×1=1.89×1=1.89m2 實(shí)際采用片數(shù)n為： n=F/f=7片， 取整數(shù)，應(yīng)采用四柱813型散熱器7片。其他房間的散熱器計(jì)算結(jié)果見下表：（為保證散熱器的散熱效果，每組散熱器的片數(shù)大于10的控制在11-20范圍內(nèi)）。詳細(xì)計(jì)算見散熱器片數(shù)表。第五章 水力計(jì)算 1、首先進(jìn)行立管編號(hào)并注明各管段的熱負(fù)荷

18、和管長(zhǎng)。 2、確定最不利環(huán)路。本系統(tǒng)為異程雙管系統(tǒng)，一般取最遠(yuǎn)立管的環(huán)路作為最不利環(huán)路。 3、計(jì)算最不利環(huán)路各管斷的管徑： 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： G=3600Q/4187（tg-th）=0.86Q/（tg-th） kg/h Q管段的熱負(fù)荷，W tg系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度， th系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度， 根據(jù)平均比摩阻和各管段的流量查供熱設(shè)計(jì)手冊(cè)，選定合適的管徑、流速和壓降。 4、確定各管段的長(zhǎng)度 5、確定局部阻力損失 （1）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，列出各管段阻力名稱，見附表4。 （2）利用中附錄131，根據(jù)管段流速v，可查出動(dòng)壓頭Pd，又根據(jù)Pj=

19、Pd·，將求出的Pj值。局部阻力系數(shù)計(jì)算見附表4 6、求各管段的壓力損失P=py+pj 當(dāng)流體沿管道流動(dòng)時(shí)，由于流體分子間及其管道間的摩擦，就要損失能量；而當(dāng)流體流過管道的一些附件時(shí)，由于流動(dòng)方向或速度的改變，產(chǎn)生局部斡旋和撞擊，也要損失能量。前者稱為沿程損失，后者稱為局部損失。因此，熱水供暖系統(tǒng)中計(jì)算管段的壓力損失，可用下式表示： 式中： 計(jì)算管段的壓力損失，Pa； 計(jì)算管段的沿程損失，Pa； 計(jì)算管段的局部損失，Pa； L管段長(zhǎng)度，m。 7、求環(huán)路的總壓力損失 8、計(jì)算富裕壓力值。 考慮由于施工的具體情況，可能增加一些在設(shè)計(jì)計(jì)算中未計(jì)入的壓力損失。因此，要求考慮系統(tǒng)應(yīng)有10%以上

20、的富裕度。 %=% 式中： % 系統(tǒng)作用壓力的富裕率； P總的作用壓力，Pa； 通過最遠(yuǎn)環(huán)路的壓力損失，Pa。代入數(shù)據(jù)可得： %=（20000-966）/20000=95%>10% 滿足要求。 9、通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)上的閥門或管徑進(jìn)行調(diào)節(jié)，把不平衡率控制在15的范圍以內(nèi)。入口處的剩余循環(huán)壓力，用調(diào)節(jié)閥節(jié)流消耗掉。 詳細(xì)計(jì)算見采暖系統(tǒng)水力計(jì)算書。第六章 供熱管道及附件 為了減少熱媒在輸送過程中的熱損失，節(jié)約燃料；保證操作人員的安全，改造勞動(dòng)條件；保證熱媒的使用溫度等，需要對(duì)供熱管道及附件采取保溫措施。6.1保溫管道的確定 a、敷設(shè)在地下管溝、屋頂管溝，設(shè)備層內(nèi)、悶頂及豎井內(nèi)的采暖管道； b、

21、設(shè)在室內(nèi)的供回水干管、主立管及暗裝的采暖支管； c、管道敷設(shè)在容易被凍結(jié)的地方； d、管道通過的房間或地點(diǎn)，需要采暖管道采取保溫措施時(shí)。 6.2 保溫材料的選擇 水泥膨脹珍珠巖管殼，具有較好的保溫性能，產(chǎn)量大,價(jià)格比較便宜，室目前管道保溫常用的材料。巖棉、礦棉及玻璃棉管殼，保溫性能好，無毒、耐久且施工方便。民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推薦以上兩種材料。公徑3240507080100125150200250極厚4555658095110115120125130 管道保溫并非越厚越好。保溫層越厚，表面積也越大，超過一定的限度時(shí)，由于表面積的增大反而使管道熱損失增加，因此管道保溫層不能超過下表的極限厚度，以

22、達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的。 6.3 管道保溫施工 a、管道保溫應(yīng)在做完防腐并經(jīng)水壓試驗(yàn)合格之后進(jìn)行。如需先做保溫或以預(yù)作保溫時(shí)，應(yīng)將管道接口環(huán)形焊縫留出，待水壓試驗(yàn)合格后再補(bǔ)做防腐與保溫。 b、一般情況下，管道上的法蘭、閥門、套筒式伸縮器等附件不做保溫。其兩側(cè)留70-80mm間隙，并在保溫層端部抹成60度到70度的斜坡。 c、保溫管殼的接縫應(yīng)錯(cuò)開綁扎，縫隙或殘缺處用水泥石棉灰填實(shí)，然后做保護(hù)層。保護(hù)層可采用水泥石棉灰或白灰麻刀，其厚度不能小于10mm，表面應(yīng)光滑平整。 d、用保溫殼作保溫層的直管段，每5-7m應(yīng)留一條膨脹縫，縫寬5mm。也可將膨脹縫作在管道支架出，然后用石棉繩或玻璃棉填塞。 常用水泥膨脹巖管殼規(guī)格：公稱直徑（mm）管殼厚度（mm）材料保溫長(zhǎng)度（m/m3）組合塊數(shù)（塊）公稱直徑（mm）管殼厚度（mm）材料保溫長(zhǎng)度（m/m