供熱課程設(shè)計說明書

1、供熱工程課程設(shè)計學(xué)院： 城市建設(shè)學(xué)院 專業(yè)： 環(huán)設(shè)0901班 學(xué)號： 200908142013 姓名： 魯芬豹 編制日期：2012年12月31日1 / 14目錄一、摘要-3二、圍護結(jié)構(gòu)選擇及外墻和屋頂熱阻的校核-32.1 建筑物的概述-32.2 對外墻及屋頂?shù)臒嶙柽M行校核-3三、熱負荷計算-5四、供暖方案的選擇- 84.1 方案的選擇- 84.2 供暖形式的確定-8五、散熱器的選擇與布置- 85.1 散熱器的選擇-85.2 散熱器的計算-85.3 散熱器的布置與安裝-9六、管路水力計算- 106.1 繪制采暖系統(tǒng)圖- 106.2 管路水利計算- 10七、設(shè)計總結(jié)- 10八、參考文獻- 11九、

2、附錄- 119.1 采暖設(shè)計施工說明及圖例9.2 一層采暖平面圖9.3 采暖系統(tǒng)圖2 / 14一、摘要人類在日常生活和社會生活中都需要使用大量的熱量。將自然界的能源直接或間接地轉(zhuǎn)化為熱能，以滿足人們需要的科學(xué)技術(shù)，稱為熱能工程。生產(chǎn)、輸配和應(yīng)用中，低品位熱能的工程技術(shù)，稱為供熱工程。供熱工程又分為供暖工程和集中供熱。供暖工程是以保持一定的室內(nèi)溫度，以創(chuàng)造適宜的生活條件或工作條件為主要任務(wù)；集中供熱是以熱水或蒸汽為熱媒，由一個或多個熱源通過熱網(wǎng)向城市、鎮(zhèn)或其中某些區(qū)域熱用戶供應(yīng)熱能的方式。生活中常見的是集中供熱工程，目前已成為現(xiàn)代化城鎮(zhèn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是城鎮(zhèn)公共事業(yè)的重要組成部分。集中供熱系

3、統(tǒng)包括熱源、熱網(wǎng)和用戶三部分。熱源主要是熱電站和區(qū)域鍋爐房（工業(yè)區(qū)域鍋爐房一般采用蒸汽鍋爐，民用區(qū)域鍋爐房一般采用熱水鍋爐），以煤、重油或天然氣為燃料；有的國家已廣泛利用垃圾作燃料。工業(yè)余熱和地?zé)嵋部勺鰺嵩?。核能供熱有?jié)約大量礦物燃料，減輕運輸壓力等優(yōu)點。熱網(wǎng)分為熱水管網(wǎng)和蒸汽管網(wǎng)，由輸熱干線、配熱干線和支線組成，其布局主要根據(jù)城市熱負荷分布情況、街區(qū)狀況、發(fā)展規(guī)劃及地形地質(zhì)等條件確定，一般布置成枝狀，敷設(shè)在地下。本次課程設(shè)計主要包括：按建筑節(jié)能規(guī)范查取圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、對外墻及屋頂熱阻進行校核、采暖熱負荷的計算、散熱器的選擇與計算、系統(tǒng)的水力計算及其它設(shè)備配件的選擇等。二、圍護結(jié)構(gòu)選擇及外

4、墻和屋頂熱阻的校核2.1 建筑物的概述2.1.1 工程概況本建筑為長春市（嚴寒地區(qū)）某一住宅樓，建筑面積約為3200m2，一共有5層。其中，第1層為架空層，2至5層為住宅區(qū)，各房間主要功能為客廳，主臥，臥室，廚房，衛(wèi)生間等。建筑層高：第1層高2.2m，為架空層，2至5層層高均為3.0m。2.1.2 圍護結(jié)構(gòu)形式：外墻類型（自外向內(nèi)）：水泥砂漿保護層（25mm）+保溫層厚度（70mm）+鋼筋混凝土墻聚氨酯硬泡沫（200mm）+水泥砂漿（20mm），傳熱系數(shù)K=0.46W/(m2·K)。內(nèi)墻類型：水泥砂漿（20mm）+磚墻（200mm）+水泥砂漿（20mm）。屋面類型：混凝土壓頂板（30

5、0mm）+EPS板+防水層+水泥砂漿找平（250mm）+鋼筋混凝土（300mm）+水泥砂漿（250mm），4 / 14傳熱系數(shù)K=0.37W/(m2·K)。樓板材料：五夾板（7mm）+鋼筋混泥土（100mm）+水泥砂漿（25mm）+大理石（25mm），其中，架空層頂板傳熱系數(shù)K=0.6W/(m2·K)。外窗類型：斷熱橋Low-E中空充惰性氣體，傳熱系數(shù)K=2.2 W/(m2·K)。外門系列：木門，傳熱系數(shù)K=1.5 W/(m2·K)。 2.2 對外墻及屋頂?shù)臒嶙柽M行校核外墻內(nèi)表面換熱系數(shù)n=8.72 W/(m2·K)，外墻外表面換熱系數(shù)w=23

6、.26 W/(m2·K)，長春市供暖室外計算溫度tw=-20.9, 水泥砂漿的熱導(dǎo)率1=11.37 W/(m2·K)，鋼筋混凝土墻的熱導(dǎo)率2=1.74W/(m2·K)，聚氨酯硬泡沫的熱導(dǎo)率3=0.037W/(m2·K)。（1）對外墻的熱阻進行校核：外墻的傳熱阻為：Ro=1w+ii+1w = 18.72+（0.21.74+0.070.037）+123.26=2.174 (m2·K) /W傳熱系數(shù)為：K=1Ro =11.624=0.46 W/(m2·K)計算外墻的最小傳熱阻Ro，min查實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊，外墻的蓄熱系數(shù)依次為S1=11

7、.37 W/(m2·K)，S2=17.2W/(m2·K)，S3=0.43W/(m2·K)，S4=11.37 W/(m2·K)；允許溫差ty=6.0；溫差修正系數(shù)a=1.0。根據(jù)式D=RiSi得：D=11.378.72+0.21.74×17.2+0.070.037×0.43+11.3723.26=4.583 W/(m2·K)所以外墻屬于類圍護結(jié)構(gòu)，查實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊得，長春市累年最低日平均溫度tp，min=-20.1。則可以計算出twe=0.6tw+0.4tp，min=0.6×(-20.9)+ 0.4×

8、(-20.1) =-20.58則外墻的最小傳熱阻Ro，min：Ro，min=（tn-tw）tyn=1.0×（18+20.58）6.0×8.72 (m2·K) /W=0.737(m2·K) /W由此可知 Ro Ro，min，則外墻滿足圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻的要求。（2）對屋頂?shù)臒嶙柽M行校核：屋頂?shù)膫鳠嶙铻椋篟o=1w+ii+1w = 18.72+（0.30.35+0.250.33+0.31.74+0.250.33）+123.26=2.703 (m2·K) /W4 / 14傳熱系數(shù)為：K=1Ro=12.703=0.37 W/(m2·K)計算外

9、墻的最小傳熱阻Ro，min查實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊，外墻的蓄熱系數(shù)依次為S1=5.36 W/(m2·K)，S2=11.37W/(m2·K)，S3=17.2W/(m2·K)，S4=11.37 W/(m2·K)；允許溫差ty=6.0；溫差修正系數(shù)a=1.0。根據(jù)式D=RiSi得：D=11.378.72+0.31.74×17.2+0.30.35×5.36+11.3723.26=9.353W/(m2·K)所以外墻屬于類圍護結(jié)構(gòu)，查實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊得，長春市累年最低日平均溫度tp，min=-20.1。則可以計算出twe=tw=-20

10、.1 則外墻的最小傳熱阻Ro，min：Ro，min=（tn-tw）tyn=1.0×（18+20.1）6.0×8.72 (m2·K) /W=0.728(m2·K) /W由此可知 Ro Ro，min，則屋頂滿足圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻的要求。綜上所述，外墻及屋頂均滿足最小熱阻要求。三、熱負荷計算供熱系統(tǒng)計算主要包括以下步驟：1、建筑物室內(nèi)熱負荷的計算；2、確定供暖系統(tǒng)的設(shè)計方案以及熱媒形式、散熱器的選型；3、散熱器的計算與布置；4、進行系統(tǒng)的水力計算，并平衡各管段的阻力，一般異程式不大于15%，同程式不大于10%。3.1.1 室內(nèi)外氣象參數(shù)（1）室外氣象參數(shù)： 緯

11、度：43°54 經(jīng)度：124°13 海拔高度：236.8m 冬季大氣壓力：99.65KPa 采暖室外計算溫度：-20.9； 室外平均風(fēng)速：3.1m/s；（2）室內(nèi)氣象參數(shù)：名稱客廳主臥臥室廚房衛(wèi)生間設(shè)計溫度20202015183.1.2 熱負荷的計算 對于民用建筑以及產(chǎn)熱量很少的工業(yè)建筑，熱負荷主要考慮圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量、冷風(fēng)滲透耗熱量、冷風(fēng)侵入耗熱量、太陽輻射耗熱量。5 / 14對于戶內(nèi)供暖系統(tǒng)，其供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷，應(yīng)為圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量、冷風(fēng)滲透耗熱量與戶間傳熱耗熱量之和。（1） 圍護結(jié)構(gòu)的基本傳熱耗熱量建筑物圍護結(jié)構(gòu)的基本傳熱耗熱量，按一維穩(wěn)態(tài)傳熱過程計算，即假定

12、室內(nèi)、外空氣溫度和其他影響傳熱過程的因素都不隨時間變化，可按下式計算 q= KF(tn -tw)a其中 q-圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量（W）；K-圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)W/(m2·K)；F-圍護結(jié)構(gòu)的傳熱面積（m2）；tn-供暖室內(nèi)計算溫度（）；tw-供暖室外計算溫度（）；a-圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。整個供暖建筑物或房間的基本耗熱量Q1，j，應(yīng)等于它的圍護結(jié)構(gòu)各部分（墻、窗、門、樓板、屋頂、地面等）基本耗熱量q的總和。即 Q1，j= q= KF(tn -tw)a（2）圍護結(jié)構(gòu)的附加耗熱量 主要包括朝向修正、風(fēng)力附加、外門附加和高度附加耗熱量等。其中： 朝向修正率 xch朝向xch朝向xch北、

13、東北、西北0%10%東南、西南-10%-15%東、西 -5%南-15%-30%外門附加率xm外門特征xm外門特征xm一道門65%n三道門（有兩個門斗）60%n兩道門（有門斗）80%n公共建筑和工業(yè)建筑的主要出入口500%n（3）冷風(fēng)滲透耗熱量在風(fēng)壓和熱壓造成的室內(nèi)外壓差作用下，室外的冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內(nèi)，被加熱后逸出。把這不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。計算冷風(fēng)滲透耗熱量的常用方法有縫隙法、換氣次數(shù)法和百分數(shù)法。本次課程設(shè)計，采用的是縫隙法計算冷風(fēng)滲透耗熱量?？p隙法：通過計算不同朝向的門、窗縫隙的長度以及在風(fēng)壓與熱壓綜合作用下，每米長縫隙滲入的冷空

14、氣量，確定其冷風(fēng)滲透耗熱量。對于六層級六層以下的民用建筑及生產(chǎn)輔助建筑，主要考慮風(fēng)壓的作用。其中，通過每米門、窗縫隙進入室內(nèi)的實際滲透冷空氣量可用Lo表示，則冷風(fēng)滲透耗熱量Q2（W）可由下式計算 Q2=0.28cpwLol( tn -tw)n其中 Q2-冷風(fēng)滲透耗熱量（W）；6 / 14 cp-冷空氣的比定壓熱容，cp=1KJ/(kg·K)； w-供暖室外計算溫度下的空氣密度（kg/m3）； 0.28-單位換算系數(shù)1KJ=0.28W； l-門窗縫隙的計算長度（m）；tn-供暖室內(nèi)計算溫度（）；tw-供暖室外計算溫度（）；n-風(fēng)壓單獨作用下，滲透空氣量的朝向修正系數(shù)；Lo-在基準(zhǔn)高度風(fēng)

15、壓的單獨作用下，通過每米門窗縫隙進入室內(nèi)的冷空氣量m3/(m·h)；滲透冷空氣量Lo值可根據(jù)冬季室外平均風(fēng)速查閱手冊。（4）舉例對A101廚房供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷進行計算如下，其余見附錄一 （1）A101廚房圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量Q11）北外墻 F=（ 2.7×3.01.2×1.5）m2=6.30m2，K=0.46 W/(m2·K Xch=10%，北外墻的傳熱耗熱量為q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×0.46×6.30×（15+20.9）×(1+10%)W=114.44 W2）北外窗 F=1.2&#

16、215;1.5m2=1.80m2，K=2.20 W/(m2·K)Xch=10%，北外窗的傳熱耗熱量為q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×2.20×1.80×（15+20.9）×(1+10%)W=156.38W3）西外墻 F=5.5×3.0m2=16.50m2，K=0.46 W/(m2·K Xch=-5%，北外墻的傳熱耗熱量為q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×2.20×16.50×（15+20.9）×(1-5%)W=258.86 W4）東外墻 F

17、=1.3×3.0m2=3.90m2，K=0.46 W/(m2·K Xch=-5%，北外墻的傳熱耗熱量為q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×0.46×3.90×（15+20.9）×(1-5%)W=61.18 W5）樓板 F=5.5×2.7m2=14.85m2，K=0.60 W/(m2·K Xch=0%，北外墻的傳熱耗熱量為q= a KF(tn -tw)（1+ Xch）=1.0×0.60×14.85×（15+20.9）×(1+0%)W=191.92WA101廚

18、房圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量為：Q1=114.44 +156.38+258.86+61.18+191.92=782.78 W（2）A101廚房冷風(fēng)滲透耗熱量Q2（按縫隙法進行計算）1）北外窗 滲透冷空氣量Lo=2.15 m3/(m·h)，n=0.35，代入公式，得北外窗冷風(fēng)滲透耗熱量7 / 14 Q2=0.28cpwLol( tn -tw)n = 0.28×1.0056×1.303×2.15×5.4×15-（-20.9）×0.35 W =53.52 W則A101廚房供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷為Q=Q1+ Q2=（782.78+53.52）W

19、=836.31 W其余計算及匯總見附表一3.1.3 建筑物的供暖熱指標(biāo)的校核 根據(jù)式子qf = Qn/F其中 Qn-供暖設(shè)計熱負荷； qf-建筑物供暖面積熱指標(biāo)； F-供暖建筑物的建筑面積；如第一層A棟， 暖設(shè)計熱負荷Qn=6242.55W，供暖建筑物的建筑面積F=145.8m2所以：第一層A棟供暖面積熱指標(biāo)qf = Qn/F=6242.55 W/145.8m2=42.82 W/m2。經(jīng)檢驗，建筑物的供暖熱指標(biāo)均在節(jié)能住宅范圍內(nèi)，故滿足要求。其余供暖熱指標(biāo)的校核見附表二。四、供暖方案的選擇 4.1 方案的選擇 由于熱水作為熱媒與蒸汽相比，具有衛(wèi)生條件好、節(jié)能等優(yōu)點，而且，民用建筑宜采用熱水供暖

20、系統(tǒng)；又由于分戶熱計量供暖系統(tǒng)主要具有分室（或分戶）調(diào)節(jié)和按戶熱計量的功能。綜上，于是本住宅建筑選擇采用熱水供暖系統(tǒng)，另加分戶熱計量系統(tǒng)。4.2 供暖形式的確定 本住宅建筑采用水平單管跨越式供暖方案。樓梯間內(nèi)設(shè)共用立管，每戶從立管上接出，用戶入口設(shè)熱量表計量熱量，戶內(nèi)為水平單管跨越式系統(tǒng)。五、散熱器的選擇與布置 5.1 散熱器的選擇設(shè)計選擇散熱器時，需考慮對散熱器在熱工、經(jīng)濟、衛(wèi)生美觀及使用壽命等方面的要求，還應(yīng)符合下列原則性的規(guī)定： 1）散熱器的工作壓力，應(yīng)滿足系統(tǒng)的工作壓力，并符合國家現(xiàn)行有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2）民用建筑宜采用外形美觀、易于清掃的散熱器。3）放散粉塵或防塵要求較高的工業(yè)建筑

21、，應(yīng)采用易于清掃的散熱器。4）具有腐蝕性氣體的工業(yè)建筑或相對濕度較大的房間，應(yīng)采用耐腐蝕的散熱器。9 / 145）采用鋼制散熱器時，應(yīng)采用閉式系統(tǒng)，并滿足產(chǎn)品對水質(zhì)的要求，在非采暖季節(jié)應(yīng)充水保養(yǎng)；蒸汽采暖系統(tǒng)不應(yīng)采用鋼制柱型。6）采用鋁制散熱器時，應(yīng)選用內(nèi)防腐型鋁制散熱器，并滿足水質(zhì)對產(chǎn)品的要求。7）安裝熱量表和恒溫閥的熱水采暖系統(tǒng)，不宜采用水流通道內(nèi)含有粘砂的散熱器。5.2 散熱器的計算1）散熱器散熱面積的計算散熱器散熱面積按下式計算 F=QK（tpj-tn）123式中 F-散熱器的散熱面積（m2）； Q-散熱器的散熱量（W）； K-散熱器的傳熱系數(shù)W/(m2 ·)； tpj-散熱

22、器內(nèi)熱媒平均溫度（）； tn-供暖室內(nèi)計算溫度（）； 1散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；2-散熱器連接方式修正系數(shù)；3-散熱器安裝形式修正系數(shù)； 2）散熱器片數(shù)或長度可按下式計算 n=F/f式中 f-每片或每1m長的散熱器面積（m2/片或m2/m）。3）以A103客廳為例，計算散熱器散熱面積及散熱器的片數(shù)。室內(nèi)安裝四柱813型散熱器，散熱器明裝。供暖系統(tǒng)為單管跨越式。設(shè)計供、回水溫度為95、70，支管與散熱器間采用同側(cè)上進下出的連接方式，求散熱器的面積及片數(shù)。以A103客廳為例進行計算，計算如下：經(jīng)計算，A103客廳散熱器水平干管的進、出水溫度t2=95，t1=85.21。取進流系數(shù)=0.55。則散熱

23、器出水溫度tsh= t2-（t2- t1）/=95-(95-85.21)/0.55=77.19散熱器內(nèi)熱煤的平均溫度tpj=(95+77.19) =86.10由tn=20，t=tpj-tn=（86.10-20）=66.10對四柱813型散熱器 K=2.237t0.302=2.237×66.100.302 (W/m2·)=7.93(W/m2·)散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)，先假定1=1.00；散熱器連接方式修正系數(shù)，查附錄B中表2=1.00；散熱器安裝形式修正系數(shù)，查附錄B中表3=1.02；根據(jù)式 F=QK（tpj-tn）123=2445.817.93×（86.

24、10-20）×1.00×1.00×1.02m2=4.76 m2經(jīng)查附錄B中表，知四柱813型散熱器每片散熱面積為0.28 m2，則計算片數(shù)n為9 / 14 n= F/f=4.76/0.28=17.0片查附錄B中表，當(dāng)散熱器片數(shù)為1120片時，1=1.05。因此，實際所需散熱器的面積為 F= F1=4.76×1.05=5.00 m2實際采用片數(shù)n為 n= F/f=(5.00/0.28)片=17.9片取整數(shù)，應(yīng)采用四柱813型散熱器18片。其余散熱器的計算見附表三。5.3 散熱器的布置與安裝 散熱器的布置與安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：1） 散熱器安裝在外墻窗臺下，這

25、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）為防止凍裂散熱器，兩道外門之間，不應(yīng)設(shè)置散熱器。 3）散熱器一般宜明裝，內(nèi)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(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，亦可同鄰室串聯(lián)連接。 5）在樓梯間布置散熱器時，考慮樓梯間熱流上升的特點，應(yīng)盡量布置在底層。 6）鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，不宜超過下列數(shù)值： 粗柱型（包括異柱型）：20片； 細柱型：25片； 長翼型：7片。散熱器組對后，以及整組出廠的散熱器在安裝之前應(yīng)做水壓試驗。六、 管路水力計算6.1 繪制采暖系統(tǒng)圖 見附圖6.2 管路水利計算建筑供暖系統(tǒng)圖如下所示：1）對每段管段編號：從116，其中18為共、回水立管，916為用戶管路；2）水力計算得到各管段所承受的負荷，根據(jù)G=0.86Q/(tg-th)；3）各分戶計量熱用戶平均比摩阻：Rpj=p/l