供熱工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)書(shū)全解.doc

自強(qiáng)不息 奮發(fā)向上建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)供熱工程課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 專業(yè)班級(jí)：建環(huán)一班 姓 名：刁志強(qiáng) 學(xué) 號(hào)：311207000507 指導(dǎo)教師：徐文忠 設(shè)計(jì)時(shí)間：2015年7月5號(hào) 目 錄第1章 工程概況1第2章 設(shè)計(jì)依據(jù)12.1 任務(wù)書(shū)12.2規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)12.3設(shè)計(jì)參數(shù)1 第3章 供暖熱負(fù)荷計(jì)算23.1房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量計(jì)算23.2房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量計(jì)算實(shí)例2第4章 散熱器的選型及安裝形式44.1散熱器的選擇44.2 散熱器的布置44.3 散熱器的安裝尺寸應(yīng)保證44.4 散熱器的計(jì)算4第5章 管路布置45.1供暖系統(tǒng)的確定45.2水力計(jì)算5設(shè)計(jì)小結(jié)9參考文獻(xiàn)10附錄 熱負(fù)荷計(jì)算詳表11附錄 散熱器計(jì)算詳表21供熱工程課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：1 熱負(fù)荷計(jì)算2 散熱設(shè)備選擇及計(jì)算3 管網(wǎng)水力計(jì)算4 繪制圖紙若干張一：參數(shù)：1、設(shè)計(jì)題目;北京公基金建筑樓采暖2、氣象資料：北京 冬季供暖室外計(jì)算溫度 tw = -5 冬季主導(dǎo)風(fēng)向 東北 朝向修正系數(shù)n值： 北 0.05 東北 0.05 東 -0.05 東南 -0.13 南 -0.02 西南 -0.13 西-0.05 西北 0.053、土建資料：1）外墻：實(shí)心粘土磚3702）外窗：鋁合金中空玻璃3） 門(mén) ：?jiǎn)螌訉?shí)體木門(mén)；4）屋面：平屋面 上人屋面。傳熱系數(shù)K0.467W/（m2）；5）地面為不保溫地面，K值按地帶決定。6）層高：3.0m，窗臺(tái)距室內(nèi)地坪1m，窗戶高度均為1.5m。4、熱源：室外供熱管網(wǎng)，供水溫度95，回水溫度70。引入管處供水壓力滿足室內(nèi)供暖要求。5、建筑概況：總層數(shù)三層，總高度9m總面積1160m2二：熱負(fù)荷計(jì)算供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷：是指在設(shè)計(jì)室外溫度tw下,為達(dá)到室內(nèi)溫度tn，供暖系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)向建筑物供給的熱量Q。1）：Q=Q1+Q2+Q3Q1:圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量Q2：由門(mén)窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣耗熱量，稱為冷風(fēng)滲透耗熱量Q3：加熱由門(mén)、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣耗熱量，稱為冷風(fēng)侵入耗熱量2）：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量A: 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，W；K圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/（）；F圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，；tn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)。然后進(jìn)行修正 由于不需要考慮風(fēng)力附加耗熱量和高度附加耗熱量，只需要進(jìn)行朝向修正耗熱量。圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K值均勻多層材料（平壁）的傳熱系數(shù)KK = = W/(m2)R0維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻，m2/ Wan ,aw維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外表面的換熱系數(shù)，W/(m2)Rn,Rw維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外表面 的傳熱阻，m2/ Wi維護(hù)結(jié)構(gòu)各層的厚度，mi維護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2)Rj由單層或多層材料構(gòu)成的維護(hù)結(jié)構(gòu)個(gè)材料層的熱阻B: 附加耗熱量計(jì)算公式Q = Qj(1 + ch + f ) Q: 考慮各項(xiàng)附加后，某圍護(hù)的耗熱量Qj某圍護(hù)的基本耗熱量 ch 朝向修正f: 風(fēng)力修正3）地面的傳熱系數(shù)貼土非保溫地面如下表：地帶R0（m2/ W）K0(m2)第一地帶第二地帶第三地帶第四地帶2.154.308.6014.20.470.230.120.07第一地帶靠近墻角的地面面積需要計(jì)算兩次4）冷風(fēng)滲透耗熱量按房間換氣次數(shù)來(lái)估算該房間的冷風(fēng)滲透耗熱量。計(jì)算公式為 W (2-7)式中：房間內(nèi)部體積，； 房間的換氣次, 次/h； w采暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度(kg/m3)； Vn采暖房間的體積 (m3)； tn 采暖室內(nèi)計(jì)算溫度()；tw 采暖室外計(jì)算溫度()?？梢园聪卤磉x用： 概算換氣次數(shù)房間外墻暴露情況一面又外墻或外門(mén)1/42/3兩面有外墻或外門(mén)1/21 三面有外墻外門(mén)11.5 門(mén) 廳25)冷風(fēng)侵入耗熱量 w_ 流入的冷空氣量 式中：外門(mén)的基本耗熱量，W； 冷風(fēng)侵入耗熱量，W； N 考慮冷風(fēng)侵入的外門(mén)附加率。外門(mén)附加率N值外門(mén)布置狀況附加率一道門(mén)65n%兩道門(mén)（又門(mén)斗）80n%三道門(mén)60n%供暖建筑和生產(chǎn)廠房的主要出口 500%注：n-建筑物的樓層數(shù)。6）查詢的規(guī)范A：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差正系數(shù) 序號(hào)圍 護(hù) 結(jié) 構(gòu) 特 征1外墻、屋頂、地面以及與室外相通的樓板等1.002悶頂和與室外空氣相通的非采暖地下室上面的樓板等0.903與有外門(mén)窗的不采暖樓梯間相鄰的隔墻（1 6層建筑）0.604與有外門(mén)窗的不采暖樓梯間相鄰的隔墻（7 30層建筑）0.505非采暖地下室上面的樓板，外墻上有窗時(shí)0.756非采暖地下室上面的樓板，外墻上無(wú)窗且位于室外地坪以上時(shí)0.607非采暖地下室上面的樓板，外墻上無(wú)窗且位于室外地坪以下時(shí)0.408與有外門(mén)窗的非采暖房間相鄰的隔墻、防震縫墻0.709與無(wú)外門(mén)窗的非采暖房間相鄰的隔墻0.4010伸縮縫墻、沉降縫墻0.30B：根據(jù)北京市標(biāo)準(zhǔn)新建集中供暖住宅分戶熱計(jì)量設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程護(hù)肩總傳熱量不宜大于該房間基本供暖負(fù)荷的80%。C：根據(jù)北京市標(biāo)準(zhǔn)新建集中供暖住宅分戶熱計(jì)量設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程取各向傳熱量總和的適當(dāng)比例作為戶間總穿熱負(fù)荷，是考慮戶間出現(xiàn)傳熱溫差的概率。一般可取50%。D：實(shí)用空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算房間的采暖熱負(fù)荷步驟 (1)將房間編號(hào)（已編號(hào)完畢，見(jiàn)CAD圖 ）； (2)根據(jù)房間的不同用途，來(lái)確定房間的室內(nèi)計(jì)算溫度； (3)計(jì)算或查出有關(guān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，計(jì)算出其面積； (4)確定溫差修正系數(shù)； (5)計(jì)算出各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量(6)計(jì)算出房間的熱負(fù)荷。根據(jù)建筑物所處的地理環(huán)境和建筑形式，不考慮風(fēng)力附加耗熱量和高度附加耗熱量。下面以一層的002房間為例進(jìn)行計(jì)算由于外墻k1=0.59 W/()； 外窗：k2=3.70 W/()；室內(nèi)計(jì)算溫度為18，西安冬季室外計(jì)算溫度為-5,冬季最冷月平均室外計(jì)算相對(duì)濕度67 冬季平均室外風(fēng)速1.8m/s 房間面積20m2 高度3m 1、維護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量：外墻傳熱面積只有北墻和南墻 傳熱面積分別為7.2 m2、7.65 m2外墻的圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫差修正系數(shù)為1則利用公式并根據(jù)朝向糾正Q = Qj(1 + ch + f ) 計(jì)算：則熱負(fù)荷為：102.6w 和83w同理 南外窗和北外窗的熱負(fù)荷為：153.2w、40.2w地面的各地帶的傳熱系數(shù)：第一地帶：0.47 W/()；第二地帶：0.23 W/()；第三地帶：0.12 W/()；所以地面熱負(fù)荷為160.8w2、冷風(fēng)滲透耗熱量： W 換氣次數(shù)nk =0.5次 則計(jì)算出的冷風(fēng)滲透耗熱量為246.6w3、冷風(fēng)侵入耗熱量 w N 冷風(fēng)侵入的外門(mén)附加率為0.65所以冷風(fēng)侵入耗熱量為94.2wQ=Q1+Q2+Q3 所以Q=872w其他房間的具體熱負(fù)荷計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)附表一層房間熱負(fù)荷房間號(hào)熱負(fù)荷（w）房間號(hào)熱負(fù)荷（w）00114800101379.2002-0081032.8011-0171036.400914510181378.2二層房間熱負(fù)荷：房間號(hào)熱負(fù)荷（w）房間號(hào)熱負(fù)荷（w）0011109.20121079.5002-010872013-019843.50111109.20201079.5三層房間熱負(fù)荷：房間號(hào)熱負(fù)荷（w）房間號(hào)熱負(fù)荷（w）0011301.80121272.1002-0101064.6013-0191036.20111301.80201272.1工程合計(jì)：60284.9 w三：散熱器的計(jì)算M132型散熱器的寬度是132，兩邊為柱狀中間有波浪形的縱向肋片。柱型散熱器傳熱系數(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。每片散熱面積少，易組成所需散熱面積。鑄鐵散熱器是目前應(yīng)用最廣泛的散熱器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，造價(jià)低。 1、計(jì)算公式 (3-1)式中:散熱器散熱面積，； 散熱器的散熱量， W； 散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，； 供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，；， 散熱器的傳熱系數(shù)，； 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)； 散熱器組連接形式修正系數(shù)； 散熱器組安裝形式修正系數(shù)。 由于系統(tǒng)采用的為同側(cè)進(jìn)出式，故=1.0。 選取A=80m； =1.02。 計(jì)算散熱器面積時(shí)，先取=1.00，但算出F后，求出總片數(shù)，然后再根據(jù)片數(shù)修正系統(tǒng)的范圍乘以對(duì)應(yīng)的值，其范圍如下：表3.2 片數(shù)修正系數(shù)每組片數(shù)200.9511.051.1另外，還規(guī)定了每組散熱器片數(shù)的最大值，對(duì)此系統(tǒng)的四柱760型散熱器每組片數(shù)不超過(guò)25片。 在熱水供暖系統(tǒng)中，散熱器進(jìn)出口水溫的算術(shù)平均 (3-2)式中：散熱器進(jìn)水溫度，；散熱器出水溫度，。由于系統(tǒng)采用雙管系統(tǒng)，各層散熱器平均進(jìn)出水溫度相同。 tpj= 82.5針對(duì)西安氣象條件和實(shí)際選擇，采用M-132型散熱器。散熱器片數(shù)的計(jì)算按下列步驟進(jìn)行：1、利用散熱器散熱面積公式求出房間內(nèi)所需總散熱面積(由于每組片未定，故先按1計(jì)算)；2、確定每片散熱器的散熱面積。3、計(jì)算散熱器片數(shù)，求實(shí)際所需散熱器面器。4、求實(shí)際采用片數(shù)。選取某一房間進(jìn)行計(jì)算。以第一層001房間為例。 =1480/(7.9964.5)1.01.01.02=2.93 M-132型散熱器每片散熱器的面積為0.24計(jì)算片數(shù)：n= F/f =2.93/0.2412片查附錄2-3，當(dāng)散熱器片數(shù)為1120片，=1.05，因此，實(shí)際所需散熱器面積為： F= F =2.931.05 = 3.08 m2實(shí)際采用片數(shù)n為： n= F/f =3.08/0.24=12片取整數(shù)，應(yīng)采用M-132型散熱器12片。散熱器的布置：l、散熱器宜安裝在外墻窗臺(tái)下，這樣，沿散熱器上升的對(duì)流熱氣流能阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣六和玻璃冷輻射的影響，是流經(jīng)室內(nèi)的氣流比較暖和。2、為防止凍裂散熱器，兩道外門(mén)之間，不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。3、散熱器一般應(yīng)明裝，布置簡(jiǎn)單。4、在垂直單管或雙關(guān)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，可同臨室串聯(lián)連接。四：水力計(jì)算：4.1水力計(jì)算原理供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的主要任務(wù)1.按已知系統(tǒng)各管段的流量和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力(壓頭)。確定各管段的管徑；2.按已知系統(tǒng)各管段的流量和各管段的管徑，確定系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力(壓頭)；3.按已知系統(tǒng)各管段的管徑和該管段的允許壓降，確定通過(guò)該管段的水流量。設(shè)計(jì)熱水供暖系統(tǒng)，為使系統(tǒng)中各管段的水流量符合設(shè)計(jì)要求，以保證流進(jìn)各散熱器的水流量符合需要，就要進(jìn)行管路的水力計(jì)算。當(dāng)流體沿管道流動(dòng)時(shí)，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦就要損失能量；而當(dāng)流體流過(guò)管道的一些附件（如閥門(mén)、彎頭、三通、散熱器等）時(shí)，由于流動(dòng)方向或速度的改變產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，也要損失能量。前者成為沿程損失，后者稱為局部損失。因此，熱水供暖系統(tǒng)單個(gè)計(jì)算管段的阻力損失可用下式表示：本系統(tǒng)利用的水力計(jì)算方法：根據(jù)最不利循環(huán)環(huán)路各管段改變后的流量和已知各管段的管徑。利用水力計(jì)算圖表，確定該循環(huán)環(huán)路各管段的壓力損失以及系統(tǒng)必需的循環(huán)作用壓力，并檢查循環(huán)水泵揚(yáng)程是否滿足要求。其它的水力計(jì)算方法：一：已知備管段的流量和選定的比摩阻R值或流速值 從而確定管徑二：就是根據(jù)管段的管徑d和該管段的允許壓降P，來(lái)確定通過(guò)該管段(例如通過(guò)系統(tǒng)的某一立管)的流量。式中：計(jì)算管段的阻力損失，計(jì)算管段的沿程損失，每米管長(zhǎng)的沿程損失，管段長(zhǎng)度，m，管段的局部損失，Pa。在管路的水力計(jì)算中，通常把管路中水流量和管徑都沒(méi)有的一段管子稱為一個(gè)計(jì)算管段。任何一個(gè)熱水供暖系統(tǒng)的管路都是由許多串聯(lián)或并聯(lián)的計(jì)算管段所組成的。每米管長(zhǎng)的沿程阻力損失（比摩阻）可用公式：管內(nèi)流動(dòng)的摩阻系數(shù)取決于管內(nèi)供熱介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)和管壁粗糙度。對(duì)于流動(dòng)狀態(tài)，目前專業(yè)書(shū)中都認(rèn)為室內(nèi)供暖系統(tǒng)管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)處于過(guò)渡區(qū)，室外熱水管網(wǎng)管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)處于阻力平方區(qū)。管段的局部損失管段的局部損失，可按下式計(jì)算：式中管段中總的局部阻力系數(shù)。水流過(guò)熱水供暖系統(tǒng)管路的附件（如三通、彎頭、閥門(mén)等）的局部阻力系數(shù)值可查閱文獻(xiàn)。表中所給出的數(shù)值都是用實(shí)驗(yàn)方法確定的。利用上述公式可分別確定系統(tǒng)中備管段的沿程損失Pj和局部損失Pd，兩者之和就是該管段的阻力損失。5.1.2管段的沿程損失管段的局部損失計(jì)算如下：5.1.3當(dāng)量局部阻力法（動(dòng)壓頭法）當(dāng)量局部阻力法的基本原理是將管段的沿程阻力損失轉(zhuǎn)變?yōu)榫植繐p失來(lái)計(jì)算。該管段的沿程阻力損失相當(dāng)于某一局部損失，則式中當(dāng)量局部阻力系數(shù)計(jì)算的過(guò)程和步驟 熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算的最終目的是要選擇適當(dāng)?shù)墓軓?，使作用于每一循環(huán)環(huán)路上的作用壓力能保證在環(huán)路的每一管段流過(guò)所需要的熱水流量。根據(jù)最不利循環(huán)環(huán)路管段的流量和給定的管徑，利用水力計(jì)算圖表，確定該循環(huán)環(huán)路各管段的阻力損失以及整個(gè)系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力。通過(guò)選用適當(dāng)?shù)腞值(或流速v值)來(lái)決定管徑。如選用較大的Rpj值，則管徑可縮小，但系統(tǒng)的阻力損失增大，水泵電能消耗增加。同時(shí)為了各循環(huán)環(huán)路易于平衡，最不利循環(huán)環(huán)路的平均比摩阻不宜選得太大。目前在設(shè)計(jì)實(shí)踐中Rpj 值一般選用60120Pa/m。剩余的資用循環(huán)壓力，由入口處的調(diào)壓裝置節(jié)流。在機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)壓力主要是由水泵提供，同時(shí)也存在著重力循環(huán)作用壓力。對(duì)機(jī)械循環(huán)單管系統(tǒng)，如各建筑物各部分層數(shù)相同時(shí)，每根立管所產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓力近似相等，可忽略不計(jì)。計(jì)算步驟如下：繪制軸側(cè)圖 如圖。根據(jù)房間的平面圖繪制系統(tǒng)的管路計(jì)進(jìn)行管段編號(hào)，立管編號(hào)并注明各管段的熱負(fù)荷和管長(zhǎng)。3、 確定最不利環(huán)路。本系統(tǒng)為異程式雙管系統(tǒng)，一般取最遠(yuǎn)立管的環(huán)路作為最不利環(huán)路4、計(jì)算最不利環(huán)路各管段的管徑。2、計(jì)算通過(guò)最遠(yuǎn)立管11的環(huán)路的總阻力，根據(jù)所選值Roj（60120 Pa/m），和每個(gè)管段的流量G的值，查閱供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)中初選各管段的d、R、v的值，算出通過(guò)最遠(yuǎn)立管的環(huán)路的總阻力。流量G的值可用以下公式計(jì)算得出： /h 式中： Q管段的熱負(fù)荷，W； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，。（2）、根據(jù)v查附錄知?jiǎng)訅海腥氡碇?。?）、根據(jù)管