供熱工程課程設(shè)計---采暖課程設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、采暖設(shè)計熱負荷的計算 </p><p><b>　　氣象資料</b></p><p><b>　　建筑物的概述</b></p><p>　　計算采暖設(shè)計熱負荷

2、 </p><p>　　二、布置管道和散熱器設(shè)備、計算散熱器 </p><p>　　1、布置管道 </p><p>　　2、布置散熱器

3、 </p><p>　　3、散熱器的選擇 </p><p>　　4、散熱器的計算 </p><p><b>　　三、管道的水力計算</b>&

4、lt;/p><p><b>　　四、設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　五、參考文獻 </p><p>　　一、采暖設(shè)計熱負荷的計算</p><p><b>　　1.氣象資料</b></p&

5、gt;<p>　　根據(jù)文獻[1]查得北京市的氣象資料，采暖室外計算溫度t0為-9℃，冬季室外平均風速v0為2.8m/s,日照率為67％，冬季的主要風向為北西北。</p><p>　　根據(jù)所給的建筑設(shè)計說明，此辦公樓進行節(jié)能設(shè)計建筑物的體形系數(shù)為0.28，建筑物窗墻面積比為0.32。</p><p><b>　　2.建筑物概述</b></p>

6、<p>　　本工程是北京市某多層辦公樓的室內(nèi)采暖系統(tǒng)設(shè)計，此辦公樓共5層。</p><p><b>　　建筑物圍護結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　?。?）北墻：內(nèi)抹灰一磚半墻（370mm），使用空心磚，總熱阻值R0=0.811m2·℃/W,熱惰性指標D=5.05[4]。</p><p>　?。?）南、東、西墻：內(nèi)抹灰一磚

7、墻（240mm），使用空心磚，總熱阻值R0=0.587m2·℃/W,熱惰性指標D=3.36[4]。</p><p>　?。?）外窗：鋁合金推拉窗，使用中空玻璃；</p><p>　?。?）門：鋁合金門；</p><p>　?。?）屋頂：250mm混凝土屋頂，導熱系數(shù)λ=1.74W/m·K；</p><p>　?。?）地面為

8、不保溫地面，K值按地帶決定。</p><p>　　建筑物共五層，一層層高4.2m，二、三、四、五層層高均為3.3m.</p><p><b>　　計算采暖設(shè)計熱負荷</b></p><p>　　1）圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的計算</p><p><b>　　房間編號</b></p><

9、p>　　如圖在各層建筑物的平面圖上對各樓層的房間進行編號。</p><p>　　B.室內(nèi)供暖計算溫度</p><p>　　查文獻[4]得，辦公室的室內(nèi)供暖計算溫度為18℃，盥洗室、廁所的室內(nèi)供暖計算溫度為14℃，樓梯間、走廊室內(nèi)供暖計算溫度為14℃。</p><p>　　C.圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K</p><p>　　a.根據(jù)文獻[4]北

10、京地區(qū)為寒冷地區(qū)，查文獻[4]表4.2.2-3：</p><p>　　表1 寒冷地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)的限值</p><p>　　根據(jù)文獻[3]查得混凝土的導熱系數(shù)λ=1.74W/m·K，=6.96≥0.55W/m2·K；根據(jù)文獻[3]查得370mm的空心磚R0=0.811m2·℃/W,=1.23≥0.6W/m2·K；根據(jù)文獻[3]查得

11、240mm的空心磚R0=0.587m2·℃/W,=1.70≥0.6W/m2·K,此建筑物的墻體、屋面均不滿足上述要求，需對屋面墻體進行保溫處理,使用聚苯乙烯泡沫塑料，該保溫材料的熱工參數(shù)為導熱系數(shù)λ=0.042W/m·K，蓄熱系數(shù)S=0.36，比熱容c=1.38kJ/kg·℃。</p><p><b>　　對于辦公樓的北墻：</b></p>

12、<p>　　北墻的材料為370mm的空心磚，在墻的外側(cè)貼厚度為60mm的保溫層，總的傳熱系數(shù)為=0.50≤0.60W/m2·K滿足節(jié)能要求。</p><p>　　南、東、西墻的材料為240mm的空心磚，在墻的外側(cè)貼厚度為100mm保溫層，總的傳熱系數(shù)=0.45≤0.60W/m2·K,滿足節(jié)能要求。</p><p>　　屋面為厚度為250mm的混凝土屋頂，在

13、屋頂?shù)纳蟼?cè)貼厚度為100mm保溫層，總的傳熱系數(shù)=0.40≤0.55W/m2·K,滿足節(jié)能要求。</p><p>　　地面為直接鋪設(shè)在土壤上的非保溫地面，通過地面的耗熱量可以用房間整個地面的ΣKA來簡化計算。利用劃分地帶法。</p><p>　　綜上：以下數(shù)據(jù)均為墻體貼上保溫層后的傳熱系數(shù)。</p><p>　　北墻k=0.50W/m2·K，南、

14、東、西墻k=0.45W/m2·K，屋面k=0.40W/m2·K</p><p>　　b.計算天棚的傳熱系數(shù)并校核其熱阻是否滿足最小熱阻的要求。實際傳熱熱阻校核公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中： R0mim————最小總熱阻，m2?K/W;</p><p>

15、;　　tR──冬季室內(nèi)計算溫度，℃；</p><p>　　tOW——冬季室外計算溫度，℃；</p><p>　　α——溫差修正系數(shù)；</p><p>　　Rn——圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱熱阻，m2?K/W，=8.7W/m2·K</p><p>　　[⊿t]——室內(nèi)空氣溫度與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的允許溫差,墻體通常選取6.0℃，屋頂選取4.5℃。

16、</p><p>　　確定墻體類型，根據(jù)墻體類型選擇冬季室外計算溫度：</p><p>　　北墻為內(nèi)抹灰一磚半墻，總熱阻值R0=0.811m2·℃/W,熱惰性指標D=5.05。南、東、西墻為內(nèi)抹灰一磚墻（240mm），使用空心磚，總熱阻值R0=0.587m2·℃/W,熱惰性指標D=3.36。所使用的保溫層材料為聚苯乙烯泡沫塑料，該保溫材料的熱工參數(shù)為導熱系數(shù)λ=0.04

17、2W/m·K，蓄熱系數(shù)S=0.36，比熱容c=1.38kJ/kg·℃。</p><p>　　校核天棚的最小熱阻是否滿足要求：</p><p>　　R0min=0.67m2·℃/W，屋面的熱阻值大于最小熱阻滿足要求。</p><p>　　校核墻體的最小熱阻是否滿足要求：</p><p>　　R0min=0.517m

18、2·℃/W，墻體的熱阻值均大于最小熱阻滿足要求。</p><p><b>　　D.傳熱面積的確定</b></p><p>　　根據(jù)所給的建筑平面圖確定各采暖房間的傳熱面積。</p><p>　　E.基本耗熱量的計算</p><p>　　1)圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量</p><p>　　W

19、 (1-2) </p><p>　　式中 K——圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/㎡·K； </p><p>　　F——圍護結(jié)構(gòu)的計算面積，㎡；</p><p>　　tn——冬季室內(nèi)空氣的計算溫度，℃； </p><p>　　tw——冬季室外空氣的計算溫度，℃；</p

20、><p>　　α——圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。</p><p><b>　　附加耗熱量的計算</b></p><p><b>　　朝向修正率</b></p><p><b>　　朝向修正率[4]：</b></p><p>　　北、東北、西北

21、0~10％</p><p>　　東、西 -5％</p><p>　　東南、西南 -10％~-15％</p><p>　　南 -15％~-30％</p><p><b>　　風力修正率</b></p><

22、;p>　　風力修正耗熱量是考慮室外風速變化而對外圍護結(jié)構(gòu)傳熱基本耗熱量的修正。我國大冬季各地平均風速不大，一般為2-3m/s，為簡化計算可不考慮修正[1]。</p><p><b>　　高度修正率</b></p><p>　　根據(jù)文獻[1]對于民用和工廠的輔助建筑，房間高度在4m以下時，不進行高度附加。房間高度大于4m時，每增加1m，應(yīng)附加的耗熱量為房間圍護結(jié)構(gòu)

23、總耗熱量（包括圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量和其他修正耗熱量）的2％。但總的附加值不超過15％.</p><p>　　樓梯間不考慮高度修正。</p><p>　　冷風滲透耗熱量的計算</p><p>　　工程中常用近似計算法，常用的有縫隙法、換氣次數(shù)法和百分數(shù)法。這里使用縫隙法計算冷風滲透耗熱量Q2，計算公式如下：</p><p>　　W

24、 (1-3) </p><p>　　式中 ρw--冬季供暖室外計算溫度下的空氣密度，kg/ m3；</p><p>　　cp--冷空氣的定壓比熱，C=1kJ/kg·℃,(1kJ/kg·℃=0.278W)</p><p>　　tn、tw --室內(nèi)、外供暖計算溫度，℃。</p><p>　　經(jīng)門窗縫隙

25、進入室內(nèi)的空氣量：</p><p>　　m3/h (1-4)</p><p>　　式中 l--門窗縫隙的長度，m；</p><p>　　L--門窗縫隙單位長度每小時滲入的空氣量， m3/h·m；由表2查??；</p><p>　　N--冷風滲透朝向修正系數(shù)，由表3查取。</p>

26、;<p>　　表2 門窗縫隙滲入的空氣量L（m3/h·m）</p><p>　　表3 滲透空氣量的朝向修正系數(shù)n值</p><p>　　冷風侵入耗熱量的計算</p><p>　　冷風侵入量可按下述經(jīng)驗確定[1]：</p><p>　　對于短時間開啟的外門（不包括陽臺門、太平門和設(shè)置空氣幕的門），采用外門基本耗熱量乘以以

27、下百分數(shù)來計算。當樓層的總層數(shù)為n時，</p><p>　　一道門 65n％</p><p>　　二道門（有門斗） 80n％</p><p>　　三道門（有兩個門斗） 60n％</p><p>　　公共建筑的主要出入口 500％</p><p>　　當房間沒有外門時，該房間的

28、冷風侵入耗熱量為零。</p><p>　　下面以房間101為例計算房間的耗熱量，如下表：</p><p>　　表4 101房間耗熱量計算表</p><p>　　其他各房間的耗熱量見附錄表1。</p><p>　　建筑采暖熱指標的計算</p><p>　　體積熱指標用上式計算：

29、 （1-5）</p><p>　　式中 Q--建筑物耗熱量，W； </p><p>　　qv--采暖體積熱指標，W/(m3.℃)；</p><p>　　V--建筑物外圍體積，m３；</p><p>　　tn--供暖室內(nèi)計算溫度℃；</p><p>　　tw--供暖室

30、外計算溫度℃；</p><p>　　此辦公樓的體積為128722.23m3</p><p>　　總熱負荷為68800W</p><p>　　所以體積熱指標為0.54W/m3</p><p>　　面積熱指標按下式計算：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p

31、>　　式中 ????????Q--建筑物耗熱量，W；</p><p>　　qf--采暖面積熱指標，W/m2；</p><p>　　A--建筑物建筑面積，m２；</p><p>　　此辦公樓的建筑面積為3425.1m2</p><p>　　總熱負荷為68800W</p><p>　　所以面積熱指標為22W/m

32、2</p><p>　　二、布置管道和散熱設(shè)備、計算散熱器</p><p><b>　　1、布置管道</b></p><p>　　根據(jù)文獻[4]中規(guī)定布置管道：</p><p>　　采暖管道當利用管段的自然補償不能滿足要求時，應(yīng)該設(shè)置補償器。</p><p>　　采暖管道的敷設(shè)應(yīng)有一定的坡度，對于

33、熱水管坡度宜采用0.003，不得小于0.002，立管與散熱器連接的支管，坡度不得小于0.01。</p><p>　　此辦公樓選用單管機械循環(huán)下供上回式熱水采暖系統(tǒng)，見系統(tǒng)圖。</p><p><b>　　2、布置散熱器</b></p><p>　　根據(jù)文獻[4]有如下幾點要求：</p><p>　　散熱器宜安裝在外墻的窗

34、臺下，當安裝或布置管道有困難時，也可靠內(nèi)墻安裝；</p><p>　　樓梯間的散熱器，宜分配在底層或按一定比例分配在下部各層；</p><p><b>　　散熱器宜明裝。</b></p><p>　　鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，不宜超過下列數(shù)值：</p><p>　　細柱型 25片</p><

35、;p>　　有凍結(jié)危險的樓梯間或其他有凍結(jié)危險的場所，應(yīng)由單獨的立、支管供暖。散熱器前不得設(shè)置調(diào)節(jié)閥。</p><p>　　根據(jù)以上幾點要求合理布置散熱器，見平面圖。</p><p><b>　　3、散熱器的選擇</b></p><p>　　盥洗室、衛(wèi)生間、走廊使用四柱460型散熱器</p><p>　　選擇四柱76

36、0型鑄鐵散熱器，散熱面積為0.235m2/片，傳熱系數(shù)計算公式W/(m2·℃)。</p><p><b>　　4、散熱器的計算</b></p><p>　　散熱器散熱面積按下式計算</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 Q—散熱器的散熱量， W；<

37、;/p><p>　　tpj—散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，℃；</p><p>　　tn—供暖室內(nèi)平均溫度，℃；</p><p>　　?—散熱器的傳熱系數(shù)，W/m2?℃；</p><p>　　?β?—散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；</p><p>　　β?—散熱器連接形式修正系數(shù)；</p><p>　　β?—散熱

38、器安裝形式修正系數(shù)。</p><p>　　A.確定熱媒平均溫度tpj</p><p>　　在熱水單管供暖系統(tǒng)中，熱水是依次進入散熱器的，供水溫度逐漸降低。所以每組散熱器的進、出水溫度，必須逐一進行計算。后一組散熱器的進水溫度，即為前一組散熱器的出水溫度[1]。</p><p>　　對于順流式單管系統(tǒng)散熱器進出口水溫，可利用下式進行計算[6]：</p>

39、<p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 tj--流出第j層散熱器的水溫，℃；</p><p>　　表5 各立管進出水溫度</p><p>　　B.本設(shè)計中，為簡化計算，散熱器的熱負荷不扣除管道散熱量。</p><p>　　C.散熱器的傳熱系數(shù)</p><p>

40、　　散熱器的傳熱系數(shù)根據(jù)散熱器的參數(shù)中k值的公式進行計算。</p><p>　　D.幾個修正參數(shù)的選用</p><p>　　表6 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)?β?</p><p>　　表7 散熱器連接形式修正系數(shù)β?</p><p>　　文獻中沒有四柱460型和四柱760型的散熱器的連接形式修正系數(shù)，參照四柱813型選擇。&l

41、t;/p><p>　　表8 散熱器安裝形式修正系數(shù)β?</p><p>　　以立管4為例，下表為立管4上各層散熱器片數(shù)計算：</p><p>　　表9 立管4上散熱器片數(shù)的計算</p><p>　　各房間的散熱器片數(shù)間見附錄表2</p><p><b>　　三、管道的水力計算</b></p&

42、gt;<p>　　根據(jù)文獻[4]《規(guī)范》中的規(guī)定：</p><p>　　熱水采暖系統(tǒng)的各并聯(lián)環(huán)路之間（不包括共同段）的計算壓力損失相對差額，不應(yīng)大于15％；</p><p>　　采暖系統(tǒng)供水干管的末端和回水干管始端的管徑不應(yīng)小于20mm；</p><p>　　采暖系統(tǒng)計算壓力損失的附加值宜采用10％。</p><p><b

43、>　　水力計算步驟如下：</b></p><p>　　在軸測圖上，進行管段編號，立管編號，并注明各管段的熱負荷及管長。</p><p>　　此采暖系統(tǒng)為單管同程式熱水采暖系統(tǒng)，在環(huán)I中取最遠管立管2為主計算環(huán)路，</p><p><b>　　計算主計算環(huán)路</b></p><p>　　根據(jù)各管段的熱負荷

44、，求出各管段的流量，計算公式如下：</p><p><b>　　kg/h</b></p><p>　　式中 Q--管段的熱負荷，W；</p><p>　　--系統(tǒng)的設(shè)計供水溫度，℃；</p><p>　　--系統(tǒng)的設(shè)計回水溫度，℃。</p><p>　　根據(jù)G、Rpj，查文獻[8]附錄表4-1選

45、擇最接近Rpj的管徑。將查出的d、R、v和G值列入水力計算表中。</p><p>　　c.確定長度壓力損失。將每一管段R與l相乘，列入水力計算表中。</p><p>　　d.確定局部阻力損失Z</p><p>　　確定局部阻力系數(shù) 根據(jù)系統(tǒng)圖中管路的實際情況。列出各管段局部阻力管件名稱，將其阻力系數(shù)記于表中，最后將各管段總局部阻力系數(shù)Σ列入表格中。對于三通、四通管件

46、的局部阻力系數(shù)。應(yīng)列在流量較小的管段上。</p><p>　　表9 局部阻力系數(shù)統(tǒng)計表</p><p>　　根據(jù)管段流速，得動壓值Δ，根據(jù)，將求出的Δ列入表格中。</p><p>　　e.求各管段的壓力損失</p><p><b>　　計算次計算環(huán)路</b></p><p>　　選擇通過立管5的環(huán)

47、路為次計算環(huán)路，計算方法與主計算環(huán)路相同。</p><p>　　求并聯(lián)環(huán)路立管2和立管5的壓力損失不平衡率，使其不平衡率在5％以內(nèi)。</p><p>　　根據(jù)水力計算結(jié)果，得出系統(tǒng)的總壓力損失及各立管的供回水節(jié)點間的資用壓力值。</p><p>　　確定其他立管的管徑。根據(jù)立管的資用壓力和立管各管段的流量，選用合適的立管管徑。</p><p>

48、;　　求各立管的不平衡率。根據(jù)立管的資用壓力和立管的計算壓力損失，求各立管的不平衡率，不平衡率應(yīng)在10％以內(nèi)。</p><p>　　其他計算的環(huán)路的管徑見附錄表3。</p><p><b>　　四、設(shè)計總結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李岱森 簡明

49、供熱設(shè)計手冊.中國建筑工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[2]公共建筑節(jié)能設(shè)計標準</p><p>　　[3]陸耀慶 實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊.中國建筑工業(yè)出版社，1993</p><p>　　[4]采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 GB50019-2003</p><p>　　[5]賀平 孫剛 供熱工程（第四版).中國建筑工業(yè)出版社，2009

50、</p><p>　　[6]陸亞俊 暖通空調(diào)（第二版）.中國建筑工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[7]付祥釗 流體輸配管網(wǎng)（第三版）. 中國建筑工業(yè)出版社，2010</p><p>　　[8]賀平 孫剛 供熱工程（第三版）.中國建筑工業(yè)出版社，1993</p><p>　　附表一 房間的耗熱量</p><p>