河北建工供熱設計計算說明書

1、第1章 .設計原始資料一.設計目的 運用室內采暖課程所學到的理論知識，對圖示建筑物進行供熱工程設計計算，并進行方案選擇以鞏固所學理論知識和培養(yǎng)解決實際問題能力。2 設計題目: 張家口新區(qū)中學學生宿舍樓供熱工程三設計原始資料：（一）建筑概況：1.該建筑物為張家口市新區(qū)中學學生宿舍樓，共5層。2.層高：該建筑物房間高度見圖紙。3.建筑結構：全部為剪力墻結構，外墻加聚苯板保溫。外窗為塑鋼窗，單、雙層普通玻璃。外門為鋁合金玻璃門，內門均為保溫木門。宿舍居室每室4人，按單床布置，總建筑面積：3169.10平方米，其中：1-5層建筑面積均為：633.82平方米 ，建筑層數(shù)及高度：宿舍樓共五層 檐口高度為1

2、7.25米。結構形式：磚混結構。四實際工作量（1）編制設計計算書包括計算書說明和有關表格（2）繪制施工圖1.每層的供暖平面圖。2.整棟樓的供暖系統(tǒng)圖。3.局部剖面圖和大樣圖。五 設計要求1.計算書要清晰工整，數(shù)據(jù)準確，公式數(shù)字要有依據(jù)。2.圖紙線形及圖標符合現(xiàn)行制圖標準及工程習慣用法，文字用工程字體。3.圖紙標注一定要完整準確，包括各種定位尺寸。4.設計方案及計算過程符合現(xiàn)行有關設計規(guī)范和規(guī)定。六學生宿舍室內采暖工程設計1、設計熱負荷的計算：室內采暖設計熱負荷按照熱負荷計算方法進行圍護結構的耗熱量計算，其設計參數(shù)的選取和負荷計算方法；2、根據(jù)國家政策、規(guī)范，結合實際情況確定系統(tǒng)形式和采暖形式或

3、者根據(jù)指導老師的要求進行確定；3、根據(jù)房間負荷和安裝條件，進行散熱器的選型計算；4、確定系統(tǒng)最不利環(huán)路，進行水系統(tǒng)的水力計算；5、最后畫出供暖管道系統(tǒng)圖，并自建筑施工圖上標注出管道與相關設備。第二章.供暖系統(tǒng)熱負荷計算一.查出設計題目中建筑物所在地區(qū)的相關氣象資料1、主要參考資料：實用供熱空調設計手冊（以下簡稱供熱手冊）及供熱工程。2、冬季室外計算溫度的確定。 采暖室外計算溫度，應采用歷年平均不保證5天的日平均溫度，主要用于計算采暖設計熱負荷。3、冬季室外平均風速(v。) 冬季室外平均風速應采用累年最冷3個月各月平均風速的平均值，“累年最冷3個月”，系指累年逐月平均氣溫最低的3個月，主要用來計

4、算風力附加耗熱量和冷風滲透耗熱量。4、冬季主導風向 冬季“主導風向”即為“雖多風向”，采用的是累年最冷3個月平均頻率最高的風向，風向的頻率指在一個觀測周期內，某風向出現(xiàn)的次數(shù)占總數(shù)的百分數(shù)，主要用來計算冷風滲透耗熱量。用四個字母ESWN分別表示東南西北四個方向，其它方位用這四個字母組合表示風的吹向，即風從外面刮來的方向。當風速小于0. 3米秒時，用字母c來表示，參見供熱手冊，鄭州主導風向為WN，即西北風。整棟建筑物均采用供暖系統(tǒng)。室內設計要求為溫度取18,熱媒參數(shù)為60/50熱水。 二設計參數(shù)1.室外氣象參數(shù) 表2.1 冬季室外氣象參數(shù)表地理位置大氣壓力（Kpa）室外平均風速（m/s）冬季采暖

5、室外計算干球溫度/冬季室外計算相對濕度/%張家口939.52.8-13.6412.室內設計參數(shù)表2.2 室內設計參數(shù)房間名稱冬季干球溫度/相對濕度/%風速m/s宿舍、盥洗室、管理室、活動室18410.2門廳、走廊、廁所16410.2樓梯14410.23. 朝向修正率 北朝向： 0%； 東、西朝向： 5%；南向： 20%。第三章 學生宿舍供暖系統(tǒng)的設計熱負荷一 熱負荷組成1、基本耗熱量（屋頂、墻、地板和窗耗熱量）；2、圍護結構修正耗熱量（朝向、風力、高度影響的修正）；3、冷風滲透耗熱量；4、冷風侵入耗熱量；二 負荷計算 （1）圍護結構計算參數(shù) 1.外墻根據(jù)設計資料（05J3-1外墻外保溫）得，外

6、墻的主體部分的熱阻為Ra=2.03m·K/W，保溫層厚度為60mm，導熱系數(shù)=0.042w/m·K，內外抹灰厚度為20mm,導熱系數(shù)=0.93w/m·K。式中： R0 圍護結構的傳熱熱阻，m·K/W 、圍護結構內表面、外表面的換熱系數(shù)，w/m2·K Rn 、Rw 圍護結構內表面、外表面的傳熱熱阻，m·/W 圍護結構各層的厚度，m 圍護結構各層材料的導熱系數(shù)，w/m·K Rj由單層和多層材料組成的圍護結構個材料層的熱阻，m·/W經計算可得：K=0.28W/(m·) 2.外窗根據(jù)設計資料（05J4-1常用門窗

7、）， C-1，C-2，C-4為2.4W/(m·)，C-3（采用斷橋鋁合金中空玻璃窗）為3.2W/(m·)。 3. 門根據(jù)設計資料，門的類型有M-1平開鑲板門,M-2,M-3,M-4均為定制鋁合金玻璃門，查找課本，M-2,M-3,M-4傳熱系數(shù)取K=3.72W/(m·).M-4走廊東端常年不開 4. 屋頂根據(jù)設計資料，華北（西北）：K=0.765W/( m·) 5.地面非保溫地面，主要分為四個地帶，查教材地帶( m·/W) W/( m·)第一地帶2.150.47第二地帶4.300.23第三地帶8.600.12第四地帶14.20.07 表

8、3-1 非保溫地面?zhèn)鳠嵯禑嶙瓒牧现兴o為保溫地面，保溫地面的傳熱熱阻計算公式為 式中：-貼土保溫地面的熱阻，m·/W R0-非保溫地面的熱阻，m·/W -保溫層的厚度，m -保溫材料的導熱系數(shù)，W/(m·)經計算可得：地帶K【W(wǎng)/( m·)】第一地帶0.276第二地帶0.173第三地帶0.099第四地帶0.064（2）主要計算公式：由于冬季室外溫度的波動幅度遠小于室內外的溫差，因此在圍護結構的基本耗熱量計算中采用日平均溫差的穩(wěn)態(tài)計算法，1. 圍護結構的基本耗熱量 式中 圍護結構的基本耗熱量形成的熱負荷（W）；圍護結構的溫差修正系數(shù)；圍護結構面積（）；圍

9、護結構的傳熱系數(shù)W/(·)；冬季采暖室內計算溫度（）；冬季采暖室外計算溫度（）。2. 圍護結構的附加耗熱量圍護結構的附加耗熱量按其占基本耗熱量的百分率確定。1) 朝向修正率見參考課本第一章第三節(jié)朝向修正耗熱量；2) 風力附加率 由于張家口冬季室外平均風速為2.8m/s<4m/s,所以本設計不必要考慮風力附加；3) 圍護結構的高度附加 由于房間高度五層均小于4m/s故本設計中不需考慮高度附加。3、冷風滲透耗熱量風壓和熱壓的作用下，室外的冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內，被加熱后逸出。當未對采暖房間的門、窗縫隙采取密封措施時，冷空氣就會通過門、窗縫隙滲入到室內，把這部分冷空氣從室外溫

10、度加熱到室內溫度所消耗的熱量，稱為冷風滲透耗熱量。在各類建筑物特別是工業(yè)建筑的耗熱量中，冷風滲透耗熱量所占比例是相當大的，有時高達30左右，所以門窗縫隙滲透冷空氣耗熱量的計算顯得尤為重要。 根據(jù)現(xiàn)有的資料，暖通規(guī)范中給出了用縫隙法計算民用建筑及生產輔助建筑物的冷風滲透耗熱量和用百分率附加法計算工業(yè)建筑的冷風滲熱量。=0.28Vw 式中：冷風滲透耗熱量（W）；V經門、窗隙入室內的總空氣量，m3/h；w供暖室外計算溫度下的空氣密度，本設計取1.39kg/m3；冷空氣的定壓比熱， =1KJ/（kg·）。經門、窗隙入室內的總空氣量按下式計算V=式中：L h每米每小時縫隙入室內的空氣量；門窗縫

11、隙的計算長度，m；n滲透空氣量的朝向修正系數(shù)。門窗類型朝向門窗縫隙長（m）每米門窗滲入空氣量/m·h朝向和修正系數(shù)冷風滲透耗熱量（w）C-1南7.080.540.14.57C-1，C-2北7.080.54145.68C-3東5.860.540.13.78C-3西5.860.540.3513.23C-4北7.060.54145.55M-4東9.60.540.18.23M-2北11.70.54178.864.冷風侵入耗熱量開啟外門時侵入的冷空氣需要加熱到室內溫度，對于短時間開啟無熱風幕的外門，可以用外門的基本耗熱量乘以相應的附加率：=N 式中：外門基本耗熱量，W;N考慮冷風侵入的外門附加

12、率。本設計中只有首層門廳有外門，外門取附加率N值取80n%。三各層熱負荷計算供暖室外計算溫度tw=-3.8，已知各朝向修正系數(shù)。因為內墻、樓板之間的傳熱溫差低于5，不考慮內墻、樓板耗熱量。熱負荷計算見耗熱量計算表第四章 熱水供暖系統(tǒng)設計方案比較與確定熱水采暖系統(tǒng)形式的選擇，應根據(jù)建筑物的具體條件，考慮功能可靠、經濟，便于管理、維修等因素，采用適當?shù)牟膳问健２捎脗鹘y(tǒng)的室內熱水供暖系統(tǒng)，優(yōu)點是構造簡單，缺點是整棟建筑的供暖系統(tǒng)往往是統(tǒng)一的整體，缺乏獨立調節(jié)能力，不利于節(jié)能與自主用熱。但其結構簡單，節(jié)約管材仍可作為具有獨立產權的民用建筑與公共建筑供暖系統(tǒng)使用。其又分為重力循環(huán)系統(tǒng)和機械循環(huán)系統(tǒng)。

13、一. 循環(huán)動力 本工程中設定的室內熱水參數(shù)為tg=60，th=50，且系統(tǒng)與室外管網(wǎng)連接，故可確定本室內熱水系統(tǒng)設計為機械循環(huán)系統(tǒng)。機械循環(huán)系統(tǒng)與重力循環(huán)系統(tǒng)的主要差別是在系統(tǒng)中設置了循環(huán)水泵，靠水泵的機械能，使水在系統(tǒng)中強制循環(huán)，增加了系統(tǒng)的經常運行的電費和維修工作量。但由于水泵所產生的作用壓力很大,從而供熱范圍可以擴大. 二. 供、回水方式:供、回水方式可分為單管式和雙管式。單管系統(tǒng)：熱水經立管或水平供水管順序流過多組散熱器，并順序地在各散熱器中冷卻的系統(tǒng)，稱為單管系統(tǒng)。單管系統(tǒng)雖構造簡單，節(jié)省管材，造價低，但流過各層散熱器的熱媒溫度不同，各層散熱器傳熱系數(shù)K不同，下層散熱器面積大，造成各

14、層作用壓力不同，調節(jié)不方便。雙管系統(tǒng)：熱水經供水立管或水平供水管平行地分配給多組散熱器，冷卻后的回水自每個散熱器直接沿回水立管或水平回水管流回熱源的系統(tǒng)，稱為雙管系統(tǒng)。因供回水支管均可裝調節(jié)閥，系統(tǒng)調節(jié)管理較為方便，故易被人們接受。本設計采用雙管系統(tǒng)。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)。本設計采用上供下回式系統(tǒng)。 三. 系統(tǒng)管道敷設方式系統(tǒng)管道敷設方式可分為垂直式和水平式系統(tǒng)。水平式熱水供暖系統(tǒng)：水平式采暖系統(tǒng)結構管路簡單，節(jié)省管材，無穿過各層樓板的立管，施工方便，造價低，可按層調節(jié)供熱量，當設置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

15、統(tǒng)。但該系統(tǒng)的排氣方式較為復雜，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，管道的膨脹問題處理不好易漏水。垂直式熱水供暖系統(tǒng)：結構管路簡單，節(jié)省管材，施工管理方便，造價低，但易造成垂直平失調。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，結合本工程單層散熱器較多，房間結構簡單，無需考慮分區(qū)等問題，所以，本工程采用垂直式系統(tǒng)。四 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異程式系統(tǒng)布置簡單、節(jié)省管材，但各立管的壓力損失難以平衡，會出現(xiàn)嚴重的水力失調現(xiàn)象。而同程式系統(tǒng)可消除式減輕水力失調現(xiàn)象，在較大的建筑中常采用同程式系統(tǒng)，但其金屬消耗量通常要多于

16、異程式系統(tǒng)故宜采用同程式系統(tǒng)。五 工程方案確定綜合上述分析，本工程熱水供暖系統(tǒng)采用機械循環(huán)、雙管同程上供下回順流式系統(tǒng)。第五章 散熱器的選型及安裝形式一散熱器的選擇1.選擇散熱器的基本要求： 熱工性能方面的要求，經濟方面的要求，安裝、使用和生產工藝方面的要求，衛(wèi)生和美觀方面的要求，使用壽命的要求。鑄鐵散熱器有結構簡單，防腐性好，使用壽命長以及熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點。本工程選用TZ4-6-5(四柱760型)鑄鐵散熱器，寬度為M142mm，兩邊為柱狀600mm，682mm，142mm，中間為波浪形的縱向肋片。表5.1 散熱器規(guī)格及傳熱系數(shù)型號散熱面積水容量重量工作壓力傳熱系數(shù)KTZ4-6-5(四柱760

17、型) 0.235 m /片1.16L/片6.6kg/片0.5MPaK=2.503其中K=2.503,為散熱器熱水熱媒進出口溫度的平均值與室內空氣溫度的差值：=（60+50）/2 - tn=(55-tn)二 散熱器的布置1. 散熱器布置一般安裝在外墻窗臺下，這樣沿散熱器上升的對流熱氣能阻止和改善從玻璃下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經室內的空氣比較暖和舒適；2. 為防止散熱器凍裂，兩道外門之間，門不準設置散熱器。在樓梯間或其它有凍結危險的場所，其散熱器應由單獨的立、支供熱，且不得裝設調節(jié)閥；3. 散熱器一般明裝或裝在深度不超過130mm的墻槽內，布置簡單，本設計采用明裝；4. 在垂直單管或雙

18、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、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器，可同鄰居串聯(lián)連接；5. 鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，不宜超過下列數(shù)值：二柱（M132型）20片；柱型（四柱）25片；長翼型7片?？紤]到傳熱效果，本設計散熱片安裝形式為同側的上進下出。三 散熱器的安裝底部距地面不小于60mm，通常取150mm；背部與墻面凈距不小于25mm。四 散熱器的計算 1、散熱器散熱面積的計算散熱面積的計算可按供熱手冊或教材中的計算公式進行計算。 散熱器的散熱量，W； 散熱器的傳熱系數(shù)，W/(m.)； 散熱器內熱媒平均溫度，； 供暖室內計算溫度，； 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)； 散熱器連接

19、形式修正； 散熱器安裝形式修正。1、散熱器內熱媒平均溫度t的確定由于是雙管系統(tǒng)，熱媒內平均溫度為（60+50）/2=552、散熱面積的計算應該在布置完散熱器和立管后進行。3、設計中，為簡化計算，散熱器的熱負荷中不扣除管道的散熱量。 2、散熱器片數(shù)的計算散熱器片數(shù)的計算可按下列步驟進行：計算公式 式中:散熱器散熱面積，； 散熱器的散熱量， W； 散熱器內熱媒平均溫度，； 供暖室內計算溫度，；， 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)采用的為同側上進下出式，故1。 由于散熱器安裝在墻面，上面有窗臺，故 1.02。計算散熱器面

20、積時，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)的范圍乘以對應的值，其范圍如下： 表5.2片數(shù)修正系數(shù)每組片數(shù)<66101020>200.9511.051.1在熱水供暖系統(tǒng)中，散熱器進出口水溫的算術平均值 式中：散熱器進水溫度，；散熱器出水溫度，。散熱器選用四柱760型散熱器，傳熱系數(shù)K值計算式： 第六章 熱水供暖系統(tǒng)水力計算根據(jù)設計資料熱力接口位置及設計方案，本設計熱水供暖系統(tǒng)為機械式雙管同程上供下回式系統(tǒng)。 一.繪制系統(tǒng)圖 根據(jù)暖氣片組裝片數(shù)的最大值將其分為幾組后，確定總的立管數(shù)，繪制系統(tǒng)圖，標明各段干管的負荷數(shù)，以及每組暖氣片的片數(shù)和負荷數(shù)，并對各個管段進行標注。 由于宿舍進行南北分區(qū)，北區(qū)九根立管（包括走廊、樓梯），南區(qū)7根立管系統(tǒng)圖及標注見CAD圖 二.水力計算1、選擇最不利環(huán)路2、計算步