供熱工程課程設(shè)計說明書

（建筑供熱與給水排水綜合課程設(shè)計）設(shè)計說明書徐州市某二層建筑供熱與給排水綜合課程設(shè)計起止日期：2023年11月9日至2023年11月27日學(xué)生姓名李映宇班級建環(huán)設(shè)備1203學(xué)號成績指導(dǎo)教師(簽字)土木工程學(xué)院（部）2023年9月7日摘要隨著人們生活水平的提高，對室內(nèi)環(huán)境溫度提出了更高的規(guī)定，節(jié)能環(huán)保，安全因素等越發(fā)收到人們的關(guān)注。一個房間的也許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。為了保持室內(nèi)在規(guī)定溫度下的熱平衡，需要由供暖通風(fēng)系統(tǒng)補(bǔ)給熱量，以保證室內(nèi)規(guī)定的溫度。為了滿足現(xiàn)今社會的規(guī)定，對工程建筑進(jìn)行供熱采暖設(shè)計是更好的達(dá)成節(jié)能環(huán)保目的的重要前提。本次課程設(shè)計的研究對象和重要內(nèi)容是以熱水為熱煤的建筑集中供熱系統(tǒng)。本文一方面根據(jù)根據(jù)基本設(shè)計資料計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，還對該系統(tǒng)進(jìn)行了水力計算，選擇管徑和流速，使管網(wǎng)系統(tǒng)較好地符合了水力平衡規(guī)定。最后還計算了散熱器的片數(shù)，并布置了散熱器。關(guān)鍵詞：環(huán)保節(jié)能，供熱設(shè)計，負(fù)荷計算目錄TOC\o"1-3"\h\u9385第一章概述 2153571.1設(shè)計概況 396121.2設(shè)計依據(jù) 325326第二章設(shè)計方案擬定及計算 3252212.1室外氣象參數(shù) 427442.2采暖設(shè)備規(guī)定和特殊規(guī)定 4293562.3熱負(fù)荷計算 4227462.31校核圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱熱阻是否滿足最小傳熱阻規(guī)定 4197432.32熱負(fù)荷計算過程 414614第三章熱水供暖系統(tǒng)設(shè)計方案比較與擬定 790353.1循環(huán)動力 82713.2供、回水方式 8242053.3系統(tǒng)敷設(shè)方式 8158463.4供、回水管布置方式 9255503.5工程方案擬定 925579第四章散熱器的選擇 953824.1散熱器的布置 1062904.2散熱器的安裝尺寸應(yīng)保證 1019914.3散熱器的計算 1020810第五章水力計算 1124902第六章供熱管道及附件 1356206.1保溫管道的擬定 1429356.2保溫材料的選擇 14276436.3管道保溫施工 1421556第七章設(shè)計總結(jié) 1422378第八章參考文獻(xiàn) 15概述1.1設(shè)計概況江蘇省徐州市某2層住宅建筑工程采暖設(shè)計。供暖面積1362.17m2，共2層,第一層層高3.6m，第二層層高3.9m。一層共三個教室以及一個教室休息室，一個設(shè)備室，二樓為兩個教室和一個教室休息室。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20230Pa。該建筑南北朝向。1.2設(shè)計依據(jù)《供熱設(shè)計手冊》、《供熱工程》（ISBN978-7-112-02023-1）。設(shè)計方案擬定及計算2.1室外氣象參數(shù)采暖室外計算溫度：-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,102180pa。2.2采暖設(shè)備規(guī)定和特殊規(guī)定散熱器規(guī)定散熱性能好，金屬熱強(qiáng)度大，承壓能力高，價格便宜，經(jīng)久耐用，使用壽命長。2.3熱負(fù)荷計算2.31校核圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱熱阻是否滿足最小傳熱阻規(guī)定校核外墻最小熱阻該外墻屬于Ⅲ型圍護(hù)結(jié)構(gòu)（見表1-6[1]），圍護(hù)結(jié)構(gòu)冬季室外計算溫度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)室外計算溫度，°C；——采暖室內(nèi)設(shè)計溫度，°C；——根據(jù)舒適性擬定的室內(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）；α——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。將上述參數(shù)代入得，·°C/W外墻實(shí)際傳熱熱阻為·°C/W>0.88·°C/W所以滿足規(guī)定。2.32熱負(fù)荷計算過程建筑物供暖熱負(fù)荷計算，重要采用供暖面積熱指標(biāo)計算。根據(jù)面積熱指標(biāo)法：式中：——建筑物的供暖設(shè)計熱負(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/㎡·℃，α=0.44地面：不保溫地面。K值按分地帶計算；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。傳熱系數(shù)K=2.7w/m·°C外門：單層木門。尺寸（寬×高）1.5×2.1m?？蓡硬糠值目p隙總長為7.2m，K=2.33W/㎡·℃；①外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量計算公式如下：——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)計算溫度；——供暖室外計算溫度；——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)，整個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），②門窗的冷風(fēng)滲透耗熱量，采用縫隙法計算縫隙長度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——門窗縫隙的計算長度；n——滲透空氣量的朝向修正系數(shù)，擬定門窗縫隙滲入空氣量V后，冷風(fēng)滲透耗熱量按下式計算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)，③門的冷風(fēng)侵入耗熱量計算按下式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1—9計算④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0~10%；東南、西南-10%~-15%；東、西-5%；南-15%~-30%。選用上面朝向修正率時。應(yīng)考慮本地冬季日照率小于35%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)輔助建筑物（樓梯間除外）的高度附加率，當(dāng)房間高度大于4m時，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。只對建在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物，以及城鄉(xiāng)、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%。具體計算見房間耗熱量表。第三章熱水供暖系統(tǒng)設(shè)計方案比較與擬定熱水采暖系統(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)動力根據(jù)設(shè)計資料中給出動力與能源資料為城市熱網(wǎng)提供熱媒（熱水參數(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=20230Pa。故可擬定本設(shè)計為機(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)計采用上供下回式系統(tǒng)單管熱水供暖系統(tǒng)：構(gòu)造簡樸，節(jié)省管材，造價低，并且可減輕垂直失調(diào)現(xiàn)象，故五到六層建筑中宜采用單管式采暖系統(tǒng)，但是一個垂直單管采暖系統(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量，又總建筑為二層，由上述比較及分析可以擬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)管路簡樸，節(jié)省管材，無穿過各層樓板的立管，施工方便，造價低，可按層調(diào)節(jié)供熱量，當(dāng)設(shè)立較多立管有困難的多層建筑式高層建筑時，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，過多時除后面的水溫過低而使散熱器片數(shù)過多外，管道的膨脹問題解決不好易漏水。垂直式熱水供暖系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)管路簡 單，節(jié)省管材，施工管理方便，造價低，但易導(dǎo)致垂直平失調(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)簡樸，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)布置簡樸、節(jié)省管材，但各立管的壓力損失難以平衡，會出現(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工程方案擬定綜合上述分析，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，本建筑選用鑄鐵四柱813型，它結(jié)構(gòu)簡樸，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，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)具有粘砂的散熱器，應(yīng)采用可靠的質(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。為防止散熱器凍裂，兩道外門之間，門斗及啟動頻繁的外門附近不宜設(shè)立散熱器；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；頂部距窗臺板不小于50mm；背部與墻面凈距不小于25mm。4.3散熱器的計算對四柱813型，不能超過25片。散熱器面積F按下式計算:m2Q—散熱器的散熱量，Wtpj—散熱器內(nèi)熱媒平均漫度，℃tn--供暖室內(nèi)計算溫度，℃K—散熱器的傳熱系數(shù),W/m2.℃β1—散熱器的組裝片數(shù)修正，β2—散熱器的連接形式修正，β3—散熱器的安裝形式修正，散熱器中β1、β2、β3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℃,Δt==82.5-20=62.5℃查教材附錄2-1，=7.87w/m·℃修正系數(shù)：散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)，先假定β1=1.0；散熱器連接形式修正系數(shù)，查教材附錄2-4，β2=1.0；散熱器安裝形式修正系數(shù)，查教材附錄2-5，β3=1.02；（取A=100mm.）。根據(jù)[2]式（2-1）F′=Q/（K·Δt）β1β2β3=951.89/（7.87×62.5）×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6～10片時，β1=1，因此，實(shí)際所需散熱器面積為：F=F′×β1=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)）。具體計算見散熱器片數(shù)表。 第五章水力計算 1、一方面進(jìn)行立管編號并注明各管段的熱負(fù)荷和管長。2、擬定最不利環(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，計算公式如下：G=3600Q/4187（tg’-th’）=0.86Q/（tg’-th’）kg/hQ——管段的熱負(fù)荷，Wtg’——系統(tǒng)的設(shè)計供水溫度，℃th’——系統(tǒng)的設(shè)計回水溫度，℃根據(jù)平均比摩阻和各管段的流量查《供熱設(shè)計手冊》，選定合適的管徑、流速和壓降。4、擬定各管段的長度5、擬定局部阻力損失（1）擬定局部阻力系數(shù)ξ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）運(yùn)用中附錄13[1]，根據(jù)管段流速v，可查出動壓頭ΔPd，又根據(jù)ΔPj=ΔPd·∑ξ，將求出的ΔPj值。局部阻力系數(shù)計算見附表46、求各管段的壓力損失ΔP=Δpy+Δpj當(dāng)流體沿管道流動時，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，由于流動方向或速度的改變，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)中計算管段的壓力損失，可用下式表達(dá)：式中：——計算管段的壓力損失，Pa；——計算管段的沿程損失，Pa；——計算管段的局部損失，Pa；L——管段長度，m。7、求環(huán)路的總壓力損失8、計算富裕壓力值?？紤]由于施工的具體情況，也許增長一些在設(shè)計計算中未計入的壓力損失。因此，規(guī)定考慮系統(tǒng)應(yīng)有10%以上的富裕度。Δ%=%式中：Δ%——系統(tǒng)作用壓力的富裕率；＇ΔP——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：Δ%=（20230-966）/20230=95%>10%滿足規(guī)定。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。具體計算見采暖系統(tǒng)水力計算書。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，改造勞動條件；保證熱媒的使用溫度等，需要對供熱管道及附件采用保溫措施。6.1保溫管道的擬定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、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)，需要采暖管道采用保溫措施時。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，由于表面積的增大反而使管道熱損失增長，因此管道保溫層不能超過下表的極限厚度，以達(dá)成經(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)水壓實(shí)驗(yàn)合格之后進(jìn)行。如需先做保溫或以預(yù)作保溫時，應(yīng)將管道接口環(huán)形焊縫留出，待水壓實(shí)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）材料保溫長度（m/m3）組合塊數(shù)（塊）公稱