采暖設(shè)計(jì)論文

1、1.前 言用人工方法向室內(nèi)供給熱量，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的技術(shù)稱為供暖。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)，稱為供熱工程。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)，集中供熱是指以熱水或蒸汽作為熱媒，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。集中供暖系統(tǒng)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

2、廣泛利用垃圾作燃料。核能供熱有節(jié)約大量礦物燃料，減輕運(yùn)輸壓力等優(yōu)點(diǎn)。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(fù)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。主要用于工業(yè)和民用建筑的采暖、通風(fēng)、空調(diào)和熱水供應(yīng) ，以及生產(chǎn)過程中的加熱、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷 、汽錘和氣泵等操作，本設(shè)計(jì)主要采用集中供熱管網(wǎng)。集中供熱的優(yōu)點(diǎn)是：提高能源利用率、節(jié)約能源。供熱機(jī)組的熱電聯(lián)產(chǎn)綜合熱效率可達(dá)85，而大型汽輪機(jī)組的發(fā)電熱效率一般不超過 40 ；區(qū)域鍋爐房的大型供熱鍋爐的熱效率可達(dá)8090。有條件安裝高煙囪和煙氣凈化裝置，便于消除煙

3、塵，減輕大氣污染，改善環(huán)境衛(wèi)生，還可以實(shí)現(xiàn)低質(zhì)燃料和垃圾的利用。減少司爐人員及燃 料 、灰渣的運(yùn)輸量和散落量 ，降低運(yùn)行費(fèi)用 ，改善環(huán)境衛(wèi)生。易于實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，提高供熱質(zhì)量。可以騰出大批分散的小鍋爐房及燃料 、灰渣堆放的占地，用于綠化，改善市容。實(shí)現(xiàn)集中供熱是城市能源建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，是城市現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志，也是國家能源合理分配和利用的一項(xiàng)重要措施。展望未來，集中供熱將面臨新的競爭和挑戰(zhàn)時間內(nèi)，在供熱及能源利用技術(shù)方面還需要不斷改進(jìn)和提高。實(shí)現(xiàn)供熱技術(shù)進(jìn)步關(guān)鍵在于抓好建立完善和技術(shù)開發(fā)體系、推廣供熱能技術(shù)等等。2.工程概況2.1建筑概況（1）建筑物層高為3米（2）維護(hù)結(jié)構(gòu)熱工計(jì)算參數(shù)：外

4、墻：傳熱系數(shù)K=1.63, 結(jié)構(gòu)型式為型內(nèi)墻 ：傳熱系數(shù)K=1.73,結(jié)構(gòu)型式為型屋面：結(jié)構(gòu)型式為型，傳熱系數(shù)K=1.06外窗：推拉鋁窗，900*1500mm ，傳熱系數(shù)K=3.26內(nèi)門：雙層實(shí)木門，傳熱系數(shù)K=2.33，800*2000mm地面：不保溫地面計(jì)算傳熱的地板 傳熱系數(shù)K=1.63（3）鄭州每米窗縫基準(zhǔn)滲風(fēng)量：Lh=1.24（m3/mh）2.2室內(nèi)參數(shù)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度162.3室外氣象參數(shù)供暖室外計(jì)算溫度tw=-7冬季平均室外風(fēng)速vpj=3.4m/s夏季大氣壓力99.17KPa夏季平均風(fēng)速2.6 m/s極端最低溫度-17.9極端最高溫度43.0最大凍土深度27cm累年（19511980

5、）最低日平均溫度-17.13熱負(fù)荷計(jì)算3.1計(jì)算最小傳熱阻并校核該外墻屬于型維護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)冬季室外計(jì)算溫度最小傳熱阻計(jì)算公式外墻的實(shí)際傳熱阻滿足要求校核屋面的最小傳熱阻該維護(hù)結(jié)構(gòu)屬于型，維護(hù)結(jié)構(gòu)的冬季室外的計(jì)算溫度應(yīng)采用頂棚的實(shí)際的傳熱阻,滿足要求。3.2 房間供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷（1）首先，將采暖房間編號，101113、201213、301309、401409。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)朝向及名稱，修正系數(shù)、傳熱面積房間總耗量等依次記錄。 （3）房間的熱負(fù)荷主要包括以下幾部分：式中:圍護(hù)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；3.2.1維護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量（1）維護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定傳熱時,基本耗熱

6、量可按下式計(jì)算 式中：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算面積，； 冬季室內(nèi)空氣的計(jì)算溫度，； 冬季室外空氣的計(jì)算溫度，；維護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)；是用來考慮供暖房間并不直接接觸室外大氣時，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量會因內(nèi)外傳熱溫差的 削弱而減少的修正，其值取決于鄰室非供暖房間或空間的保溫性能和透氣情況。 將房間維護(hù)結(jié)構(gòu)按材料、結(jié)構(gòu)類型、朝向及室內(nèi)外溫差的不同，劃分成不同的部分，整個房間的基本耗熱量等于各部分維護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的總和。（2）直接鋪在土壤上的非保溫地面，按劃分地帶法計(jì)算。表3-1 非保溫地面的傳熱熱阻及傳熱系數(shù)地帶ROKO地帶ROK0第一地帶2.150.47第三地帶8.600.12第二地帶

7、4.300.23第四地帶14.200.07（3）維護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量朝向修正考慮建筑物受到太陽輻射的影響，這就需要對維護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量進(jìn)行修正。修正的方法是按維護(hù)結(jié)構(gòu)的不同朝向采用不同的修正率。表3-2 朝向修正率朝向修正率朝向修正率北、東北、西北010%東南、西南-10%-15%東、西-5%南-15%-30%3.2.2冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量時，應(yīng)考慮建筑物的高低，內(nèi)部通道情況，室內(nèi)外溫差，室外風(fēng)向，風(fēng)速和門窗種類，構(gòu)造，朝向等影響，凡暴露于室外的可開啟的門窗均應(yīng)計(jì)算這部分耗熱量。滲入冷空氣所消耗的熱量Q2可按下式計(jì)算：(按縫隙法) 其中： 冷空氣的滲入量，；滲透空氣量的朝向修正系

8、數(shù)；每米門窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量，按當(dāng)?shù)囟酒骄L(fēng)速，門窗縫隙的計(jì)算長度，；冷風(fēng)滲透耗熱量，；單位換算系數(shù)，；供暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度，；冷空氣的定壓比熱容，；冬季室內(nèi)空氣的計(jì)算溫度，；冬季室外空氣的計(jì)算溫度，；冷風(fēng)侵入耗熱量計(jì)算 式中：冷風(fēng)侵入耗熱量，；外門基本傳熱耗熱量； 外門附加率；101房間供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算101房間為監(jiān)控室,查附錄1,冬季室內(nèi)計(jì)算溫度tn=16,查附錄3鄭州供暖室外計(jì)算溫度twn=-7。（1）計(jì)算維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量北外墻 傳熱系數(shù)，查附錄4溫差修正系數(shù)，傳熱面積，北外墻的基本傳熱耗熱量為：查表3-2，鄭州的北向的朝向修正率為5，朝向修正耗熱量為337.4w5%

9、=16.87w北外墻的實(shí)際耗熱量為354.27w北外窗 北外窗的傳熱系數(shù)，溫差修正系數(shù)，傳熱面積，北外窗的基本傳熱耗熱量為：朝向修正耗熱量為202.455%=10.12w北外窗的實(shí)際耗熱量為212.56w 西外墻 傳熱系數(shù)，查附錄4溫差修正系數(shù)， 查表3-2，鄭州的西向的朝向修正率朝向修正耗熱量為本建筑物建設(shè)在市區(qū)內(nèi)，不需要進(jìn)行風(fēng)力修正；層高未超過4，不需要進(jìn)行高度修正。西外墻的實(shí)際耗熱量南內(nèi)墻 傳熱系數(shù)，查附錄4,溫差修正系數(shù)，傳熱面積，南內(nèi)墻的基本傳熱耗熱量為南內(nèi)門 傳熱系數(shù)，查附錄4,溫差修正系數(shù)，傳熱面積，南內(nèi)墻的基本傳熱耗熱量為：地面 將101房間的地面劃分地帶第一地帶：傳熱系數(shù)傳熱

10、面積第一地帶傳熱耗熱量為：第二地帶：傳熱系數(shù)傳熱面積第二地帶傳熱耗熱量為：因此，101房間地面的傳熱耗熱量為101房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總耗熱量為：354.27+212.56+427.43+190.90+281.31+60.02=1526.49w（2）計(jì)算101房間的冷風(fēng)滲透耗熱量（按縫隙法計(jì)算）北外窗為推拉鋁窗，其縫隙長度查附錄7，鄭州市的朝向修正系數(shù)北向已知：鄭州市每米門窗縫隙進(jìn)入室內(nèi)的理論滲透空氣量 北外窗的冷風(fēng)滲入量計(jì)算為：根據(jù)，查得取空氣定壓比熱容北外窗的冷風(fēng)滲透耗熱量為因此，101監(jiān)控室的總耗熱量為1526.49+47.30=1573.79w以此可算出其它房間的熱負(fù)荷，見附表14供暖方案的

11、確定以及散熱器布置與選擇4.1熱媒的選擇供暖系統(tǒng)常用的熱媒有水、蒸汽和空氣。以熱水作為熱媒的供暖系統(tǒng)稱為熱水供暖系統(tǒng)。熱水供暖系統(tǒng)的熱能利用率高，輸送時無效損失較小，散熱設(shè)備不易腐蝕，使用周期長，且散熱設(shè)備表面溫度低，符合衛(wèi)生要求。系統(tǒng)操作方便，運(yùn)行安全，易于實(shí)現(xiàn)供水溫度的集中調(diào)節(jié)，系統(tǒng)蓄熱能力強(qiáng)，散熱均衡，適于遠(yuǎn)距離輸送。所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇熱水供暖系統(tǒng)，供水溫度tg=95，回水溫度th=70.4.2供暖形式的確定本題采用機(jī)械循環(huán)等溫異程式雙管上供下回式供暖系統(tǒng)，每組散熱器供水管上有一截止閥。機(jī)械循環(huán)與自然循環(huán)系統(tǒng)有很多區(qū)別，比如循環(huán)動力不同、膨脹水箱連接點(diǎn)和作用不同、排氣方式不同等。機(jī)械循

12、環(huán)形式簡單、施工方便、造價低等優(yōu)點(diǎn)，所以是一種廣泛采用的形式。4.3散熱器的布置（1)該畢業(yè)設(shè)計(jì)散熱器安裝在窗臺下面，這樣沿散熱器上升的對流熱氣流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)的空氣流比較暖和舒適。（2)為了防止把散熱器凍裂，因此在兩道外門之間不應(yīng)設(shè)置散熱器。（3)把散熱器布置在樓梯間的底層，可以利用熱壓的作業(yè)，使加熱的空氣自動上升到樓梯的上部，補(bǔ)償其耗熱量。因此規(guī)定樓梯間的散熱器應(yīng)盡量布置在底層或按一定的比例布置在下部的各層。4.4散熱器的選擇選擇散熱器時應(yīng)考慮系統(tǒng)的工作壓力，選用承壓能力要求的散熱器；有腐蝕性氣體的生產(chǎn)廠房或相對濕度大的房間，應(yīng)選用鑄鐵散熱器；

13、熱水供暖系統(tǒng)選用鋼制散熱器時，應(yīng)采取防腐措施；熱水供暖系統(tǒng)選用散熱器時，應(yīng)注意采用等電位連接，即鋼制散熱器與鋁制散熱器不宜在同一熱水供暖系統(tǒng)中使用；總而言之，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇經(jīng)濟(jì)、耐久、美觀的散熱器。4.5散熱器的計(jì)算根據(jù)上述散熱器的選擇，同時根據(jù)所計(jì)算熱負(fù)荷的大小，室內(nèi)安裝二柱（M-132型）或四柱760型散熱器。確定了供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷、供暖系統(tǒng)的形式和散熱器的類型后，就可進(jìn)行散熱器的計(jì)算，確定供暖房間所需散熱器的面積和片數(shù)。（1）散熱器的散熱面積供暖房間的散熱器向房間供應(yīng)熱量以補(bǔ)償房間的熱損失，根據(jù)熱平衡原理，散熱器的散熱量應(yīng)等于房間的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。散熱器散熱面積的計(jì)算公式為 式中房間

14、供暖所需的散熱器散熱面積，m2；房間供暖熱負(fù)荷，W；散熱器的傳熱系數(shù)，W/(m .)；散熱器熱媒的算術(shù)平均溫度，；供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，；散熱器組裝片數(shù)或散熱器的長度修正系數(shù)；散熱器連接形式修正系數(shù)；散熱器安裝形式修正系數(shù)；表4-1散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)每組片數(shù)200.951.001.051.10注：上表僅適用于各種柱式散熱器，方翼型和圓翼型散熱器不修正，其它散熱器需要修正時，見產(chǎn)品說明。散熱器連接形式修正系數(shù)的選擇：實(shí)驗(yàn)測定散熱器傳熱系數(shù)時，散熱器與支管的連接形式為同側(cè)上進(jìn)下出的連接方式，則=1.0；（2）散熱器的片數(shù)或長度 n= F/f 式中 n 散熱器的片數(shù)或長度； F所需散熱器的散熱面積；

15、 f每片或每m散熱器的散熱面積，可查附錄10確定。（3）散熱器片數(shù)的計(jì)算101監(jiān)控室 已知雙管系統(tǒng)Q=1573.79w，tg=95，th=70=16。計(jì)算散熱器的熱媒平均溫度=（95+70）/2=82.5t=-=66.5。計(jì)算散熱器的傳熱系數(shù)k,查附錄10，-132型散熱器傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為K=2.426t0.286=2.426（66.5）0.286=8.06w/（m2.）計(jì)算散熱器面積。 先假設(shè)修正系數(shù)=1.0，同側(cè)上進(jìn)下出連接形式修正系數(shù)=1.0，該散熱器安裝形式修正系數(shù)=1.02。 =1573.79/（8.0666.5）111.02=2.99 m2 計(jì)算散熱器片數(shù)n 查附錄10，-13

16、2型散熱器每片面積f=0.24m2片 n=2.99/0.24=12.46片 查表4-1，片數(shù)修正系數(shù)=1.05,12.461.05片=13.08片 0.080.24=0.020.1 m2 所以n=13片各層房間散熱器片數(shù)的計(jì)算見附表2所示 5.管路的水力計(jì)算 機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)由水泵提供動力，系統(tǒng)作用半徑較大，供暖系統(tǒng)的總壓力損失也較大，一般約為1020kpa，較大型系統(tǒng)總壓力損失可達(dá)2050kpa。機(jī)械循環(huán)雙管系統(tǒng)，一根立管上的各層散熱器是并聯(lián)關(guān)系，各層散熱器之間由于作用壓力的不同而產(chǎn)生垂直失調(diào)的問題，自然循環(huán)的作用壓差應(yīng)考慮進(jìn)去，不能忽略。5.1室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)與方法（1）

17、室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)已知各管段的流量和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力，確定各段管徑。這是實(shí)際工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。已知各管段流量和管徑，確定系統(tǒng)所需循環(huán)壓力。常用于校核計(jì)算，校核循環(huán)水泵揚(yáng)程是否滿足要求。已知各管段管徑和該管道的允許壓降，確定該管段的流量。常用于校核已有的熱水供暖系統(tǒng)各管段的流量是否滿足要求。（2）室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算的方法供暖系統(tǒng)水力計(jì)算的方法有等溫降法和不等溫降法兩種。下面主要介紹等溫降法的計(jì)算步驟。根據(jù)溫降，計(jì)算各管段流量。根據(jù)系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力，確定最不利環(huán)路的平均比摩阻Rpj，機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)推薦選用的經(jīng)濟(jì)比摩阻Rpj一般為60-120Pa / m。根據(jù)經(jīng)濟(jì)比摩阻

18、Rpj和各管段流量G，查附錄13選出最接近的管徑d，確定該管徑下管段的實(shí)際比摩阻RSJ和實(shí)際流速VSJ。計(jì)算確定個管段的沿程壓力損失PY。確定各管段的局部阻力系數(shù)，計(jì)算確定各管段的局部壓力損失PJ。確定系統(tǒng)總的壓力損失。應(yīng)注意管中的流速不能超過規(guī)定的最大允許流速。5.2 計(jì)算最不利環(huán)路的管徑本設(shè)計(jì)采用機(jī)械循環(huán)系統(tǒng). （1）選擇最不利環(huán)路，并標(biāo)管段、計(jì)算流量；（2）根據(jù)熱負(fù)荷、經(jīng)濟(jì)比摩阻確定環(huán)路管徑，流速，以及平均比摩阻的大小。（3）計(jì)算各管段的沿程壓力損失；（4）確定局部壓力損失；（5）求各管段的壓力損失；（6）求環(huán)路的總壓力損失；計(jì)算結(jié)果見附表3。結(jié) 論 在生活和生產(chǎn)過程中，會有很多的地方須設(shè)計(jì)供暖，因供暖的存在，使得在生活上的舒適性得道提高，而且生產(chǎn)會有很大的提高，供熱工程在很多方面都有所涉及。所以在以后的生活.生產(chǎn)中要加以重視。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求既我們必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，又要勇于思考。 合理的選擇供暖系統(tǒng)是計(jì)算的關(guān)鍵，以及根據(jù)室內(nèi)的熱負(fù)荷大小計(jì)算