長春供熱課程設(shè)計(jì)說明書

室內(nèi)采暖課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：長春市時(shí)尚新苑小區(qū)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)年級：建環(huán)2008級 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 設(shè)計(jì)題目長春市時(shí)尚新苑小區(qū)釆暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、 原始資料1、 建筑物修建地點(diǎn)：長春市。2、 土建資料：建筑物的平、立面圖。3、 其他資料:熱源：獨(dú)立鍋爐房；設(shè)計(jì)供回水溫度：95/70。（7；建筑物周圍環(huán)境：室內(nèi)、無遮擋。三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1、 設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：（1） 計(jì)算供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷（2） 布置管道和散熱設(shè)備、選擇計(jì)算散熱設(shè)備（3） 管道的水力計(jì)算及附屬設(shè)備的選擇2、 說明書要闡述設(shè)計(jì)方案主要依據(jù)和基本計(jì)算公式。說明書的文字要簡練，字跡要工整。說明書中要有以下兒張表格和附圖：（1） 房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量計(jì)算表（2） 散熱器計(jì)算表（3） 管路水力計(jì)算表、局部阻力系數(shù)統(tǒng)計(jì)表（4） 管路水力計(jì)算簡圖3、 繪制的圖紙圖面要全面，圖中各項(xiàng)內(nèi)容符合制圖要求，要有文字說明。要有以下圖紙：（1） 釆暖系統(tǒng)平面圖（2） 釆暖系統(tǒng)圖長春市時(shí)尚新苑小區(qū)米暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)1采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算1.1氣象資料供暖室外計(jì)算溫度t-23°C,冬季室外平均風(fēng)速v尸4.2m/s,冬季主導(dǎo)風(fēng)向及頻率:SW,20%,冬季日照率:66%,冬季大氣壓力:99.40kPa,最大凍土層深度1.69m。2土建資料1）建筑平面圖（己知）2）屋頂構(gòu)造圖：OQOOQOOOOOOOOCo：o6o：OO.OOO.0c00.0!>Q0.0.CiOQOOO(00000OO'ooodoucOQO00GO：O0CjQ0CjCgoOQOOOOOOODro：o6o：OOOQOO(OQODQOQoooooo(AOO00OO?6o：o6o：u(OQO0.00O：O0CjQ0C?K0Q000OJCrODOOOOCo：o6o：o6o：OOOOO0c0DOOO.OOQOOO￡AOO00OO?6o：o6o：dc0.00D.o0O：O0<5Q0C?F0Q000OJCrcft-,它的構(gòu)造是：1、 預(yù)制細(xì)石混凝土板25mm,表面噴白色水泥漿;2、 通風(fēng)層M200mm；3、 卷材防水層；4、 水泥砂漿找半層20mm：5、 保溫層，瀝青膨脹珍珠巖125mm：6、 隔氣層；7、 現(xiàn)澆鋼筋混凝土板70mm：8、 內(nèi)粉刷。屬于II型,傳熱系數(shù)K=0.48W/(m2-K)<>墻體構(gòu)造墻的構(gòu)造是：1、 磚墻2、 泡沫混凝土3、 木絲板4、 白灰粉刷屈于I型，傳熱系數(shù)K=0.78W/(m2?K)。外門窗規(guī)格參見圖紙中給定尺寸。釆用雙層鋼窗傳熱系數(shù)：3.01W/(m2-K)o釆用雙層門(金屬框)傳熱系數(shù):3.26W/(m2-K)o1.3計(jì)算采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算應(yīng)根據(jù)房間熱平衡來計(jì)算。室內(nèi)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，是按在冬季室外計(jì)算溫度下連續(xù)計(jì)算溫度下連續(xù)供暖來考慮的。首先分房間計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量，然后求整個(gè)建筑物的熱負(fù)荷。1.3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量《規(guī)范》中所規(guī)定的“圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量”實(shí)質(zhì)上是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差傳熱量、加熱由于外門短時(shí)間開啟侵入的冷空氣的耗熱量以及一部分太陽輻射熱量的代數(shù)和。為了簡化計(jì)算，《規(guī)范》規(guī)定，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量包括基本耗熱量和附加耗熱量兩部分。1.3.1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量，可按下列公式計(jì)算：6j=AjKj(tR_tQa式中 2,——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱負(fù)荷，w；&一一j部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/(m'?°C)；——j部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，m2；tR—一冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，°C；一一冬季供暖室外計(jì)算溫度，°C；a一一圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。室內(nèi)溫度饑的確定查有關(guān)資料可以知道，住宅類建筑冬季室內(nèi)溫度柿取值按下表:表1-1住宅類建筑冬季室內(nèi)溫度房間功能室內(nèi)溫度臥室、起居室18"20°C廚房15°C走廊iri6°c廁所16"18°C浴室25°C2)室外溫度t…的確定冬季供暖室外計(jì)算溫度可由手冊查得t。.”為-23°C;1.3.1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量朝向修正率不同朝向的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，受到的太陽輻射熱量是不同的；同時(shí)，不同的朝向，風(fēng)速和頻率也不同。因此，《規(guī)范》規(guī)定對不同的垂直外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正。其修正率為:北、東北、西北朝向:0?一10%；東、西朝向：東南、西南朝向：南向：-5%；-10% 15%；-15%?-30%；風(fēng)力附加在《規(guī)范》中明確規(guī)定：只是在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物，垂直的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷附加5%?10%。本設(shè)計(jì)中城市處在內(nèi)陸，所以不考慮風(fēng)力附加。外門附加為加熱開機(jī)外門時(shí)侵入的冷空氣，對于短時(shí)間開啟無熱風(fēng)幕的外門，可以用外門的基本耗熱量乘上表中查出的相應(yīng)附加率。陽臺門不應(yīng)考慮外門附加率。表1-2外門附加率(%)建筑物性質(zhì)附加率民用建筑或工廠的輔助建筑物，當(dāng)樓層為n時(shí)有兩個(gè)門斗的三層外門60n有門斗的雙層外門80n無門斗的單層外門65n高度附加由于室內(nèi)溫度梯度的影響，往往使房間上部的傳熱量加大。因此規(guī)定：當(dāng)房間凈高超過4m時(shí)，每高出lm,附加率為2%,但最大附加率不超過15%。本設(shè)計(jì)中房間層高均為3m,所以根據(jù)這個(gè)規(guī)定，本次設(shè)計(jì)不需考慮高度附加率。1.3.1.3門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量由于縫隙寬度不一，風(fēng)向、風(fēng)速的頻率不一，因此由門窗縫隙滲入的冷空氣量很難準(zhǔn)確計(jì)算?！兑?guī)范》推薦，對于多層和高層民用建筑，可按下式計(jì)算門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量：Qi=0.287LPa°Cp(tR-g)

式中0一一為加熱門窗縫隙滲入的冷空氣耗熱量，W；L一一滲透冷空氣量，m3/h,對多層建筑可按換氣次數(shù)法計(jì)算；P.一一采暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度，kg/m\本設(shè)計(jì)中取1.37kg/m3；cp——空氣定壓比熱，c=lkj/（kg?°C）；—一釆暖室外計(jì)算溫度，°C。當(dāng)無確切數(shù)據(jù)時(shí)，多層建筑可按下表推薦值計(jì)算滲透冷風(fēng)量，表中換氣次數(shù)是風(fēng)量（m'/h）與房間體積（n?）之比，單位為f（次/h）。因此，房間滲入冷風(fēng)量即等于表中推薦值乘以房間體積。表1-3換氣次數(shù)房間類型一面有外窗的房間兩面有外窗的房間三面有外窗的房間門廳換氣次數(shù)（h“）0.50.5?1.01.0~1.52.01.3.1.4最小傳熱熱阻的計(jì)算利用公式R八R八o,min_Q（f”一5）RAr'式中，心mux一一最小總熱阻，〃/?K/W；t?一一冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，°C；tw一一冬季室外計(jì)算溫度，°C；a—一溫差修正系數(shù)；R,,——圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱熱阻，”?K/W；△f一一室內(nèi)溫度與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的允許溫差。圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱悄性指標(biāo)可按下式計(jì)算：/=i /=1 f=iYZ兒式中，Rt一一各層材料的導(dǎo)熱熱阻，（〃尸?K）/W；S,一一各層材料的蓄熱系數(shù)，W/（〃F?K）。屋頂：查得Rit=0Al（m2?K）/W,Af=4°C,a二1.0,ZM=-26OC,貝ij2響叫.11=*吋該屋頂屬于II型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，屋面的實(shí)際傳熱阻心二1.910，?K/W）,可見，該屋頂?shù)膶?shí)際傳熱阻心大于最小傳熱阻位mn值，滿足規(guī)定，故II型圍護(hù)結(jié)構(gòu)合適，可采用II型圍護(hù)結(jié)構(gòu)。外墻：查得心=0.11（亦?K）/W,Af=6°C,a二1.00, 二一23。<?,貝9R<,mm=L°x（：+23）x0.11=0.75（"?K）/W6該外墻屬于1型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，外墻的實(shí)際傳熱阻他二1.11（，，?K/W）,可見，該外墻的實(shí)際傳熱阻心大于最小傳熱阻值，滿足規(guī)定，故I型圍護(hù)結(jié)構(gòu)合適，采用I型圍護(hù)結(jié)構(gòu)。具體步驟及方法如下：1） 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量計(jì)算2） 冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算3） 房間總釆暖熱負(fù)荷：數(shù)據(jù)見附表1。2釆暖熱媒和釆暖系統(tǒng)的選擇1采暖熱媒的選擇由設(shè)計(jì)給定，釆用95/70°C的熱水熱媒釆暖。2.2采暖系統(tǒng)的確定

采暖系統(tǒng)機(jī)械式水平雙管同程式供暖系統(tǒng)。3散熱器的選擇與計(jì)算1散熱器的選擇選鑄鐵四柱813型散熱器。其尺寸為164x57x813（均以加加為單位）。其性能表如下：表3—1鑄鐵四柱813型散熱器性能表散熱面積（耐/片）水容量（L/片）重量（kg/片）工作壓力（MPa）低壓高壓0.281.480.50.83.2散熱器的計(jì)算3.2.1散熱器散熱面積的計(jì)算散熱器的散熱面積可按下式計(jì)算:QK(QK(DPM式中：F一一散熱器的散熱面積,/H2；Q 散熱器的散熱量，W；K——散熱器的傳熱系數(shù)，7.87W/（〃??；A一一散熱器的片數(shù)修正系數(shù)，表3-2散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)氐每組片數(shù)Pi<60.95每組片數(shù)Pi<60.956?101.0011?201.05>201.100?—一散熱器連接形式修正系數(shù)，選用同側(cè)上進(jìn)下出伙二1.0；幾一一散熱器安裝形式修正系數(shù)，選用明裝形式0廣1.02。3.2.2散熱器熱媒平均溫度的計(jì)算對于熱水采暖系統(tǒng)可根據(jù)下式計(jì)算：式中：°一一散熱器內(nèi)熱媒的平均溫度，°C;一一散熱器進(jìn)水溫度，°C；tsc一一散熱器出水溫度，°C。對于雙管熱水采暖系統(tǒng)，散熱器的進(jìn)水、出水溫度，即為供暖系統(tǒng)的供水、回水溫度。3.2.3散熱器的傳熱系數(shù)K值散熱器的傳熱系數(shù)K值是指當(dāng)散熱器內(nèi)熱媒平均溫度口與室內(nèi)計(jì)算溫度之差為1。6?時(shí)，每平方米散熱面積傳遞給室內(nèi)空氣的熱量，它是決定散熱器總散熱量多少的關(guān)鍵指標(biāo)。要對散熱器傳熱系數(shù)進(jìn)行精確的解析計(jì)算十分困難。在實(shí)際工作中，散熱器的傳熱系數(shù)K值是通過一系列的實(shí)驗(yàn)確定的。常見的散熱器傳熱系數(shù)可通過查表查得。本設(shè)計(jì)為方便計(jì)算，取散熱器的傳熱系數(shù)為7.S7W/(nr^C)o3.2.4散熱器片數(shù)的計(jì)算在散熱器面積尸求得后，可按下式計(jì)算所需散熱器的片數(shù)，即式中：”一一某組散熱器的片數(shù)；f一一每片散熱器的散熱面積，加2,可在有關(guān)產(chǎn)品說明或設(shè)計(jì)手冊中查得，本設(shè)計(jì)中f=0.28/r?2o在計(jì)算散熱器的散熱面積尸時(shí)，由于每組片數(shù)未定，故先不考慮片數(shù)修正系數(shù)屁（即取人=1）,當(dāng)散熱器片數(shù)n求出后在乘以相應(yīng)的修正系數(shù)幾，得到每組散熱器的實(shí)際片數(shù)。散熱器片數(shù)〃只能是整數(shù)，如果計(jì)算出的〃值不為整數(shù)時(shí)，可根據(jù)下列原則進(jìn)行取舍：（1） 對柱型、長翼型、板型、扁管式等散熱器，散熱面積的減少不宜超過0.1m2；（2） 對串片式、圓翼型散熱器，散熱面積的減少不宜超過計(jì)算面積的10%。下面以201室為例確定所需的散熱器片數(shù)。具體步驟及計(jì)算方法如下：1）計(jì)算散熱器內(nèi)熱媒平均溫度Q利用公式fpj295+702fpj295+702=82.5°C2） 散熱器的傳熱系數(shù)K查得K=7.87W/（腫?°C）oQKgff3） 求散熱器片數(shù)”（0嚴(yán)1,02=1,03=1?02）QKgffPM-io-鑄鐵四柱813型散熱器 f=0.28〃尸,101室散熱器片數(shù)為：/?/=—=—— 僅03= x1.02=10.52片；fKg-J- 7.87x(82.5-18)x0.28厲=10.52x1.05=11.05片取12片。其余房間散熱器片數(shù)為見附表2o根據(jù)要求細(xì)柱型(813)每組W25片，所以根據(jù)具體情況將各層的散熱器分組。4管道的水力計(jì)算1熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理要保證供暖房間的計(jì)算溫度，首先必須保證進(jìn)入各散熱器的水流量符合設(shè)計(jì)要求。管路水力計(jì)算的目的就是在保證系統(tǒng)中各管段及散熱器中的水流量符合設(shè)計(jì)要求的前提下，確定系統(tǒng)各管段的管徑及系統(tǒng)的壓力損失。所謂壓力損失是指單位重量流體從一個(gè)位置流動到另一位置時(shí)，由于克服流動阻力所消耗的能量。根據(jù)阻力產(chǎn)生的部位不同，通常把阻力分為沿程阻力和局部阻力。與此相應(yīng)，流體在管道中克服沿程阻力所消耗的能量稱之為沿程壓力損失，而克服局部阻力所消耗的能量稱之為局部阻力損失。系統(tǒng)的壓力損失是確定系統(tǒng)的工作壓力及水泵揚(yáng)程的依據(jù)。熱水供暖系統(tǒng)中，各計(jì)算管段的阻力可用下式表示，即式中，\P一一計(jì)算管段的總阻力，Pa；一一計(jì)算管段的沿程阻力，P"△P,—一計(jì)算管段的局部阻力，Pa;4.1.1沿程阻力各計(jì)算管段的沿程阻力計(jì)算如下：APv=RL式中，R一一每米管長的沿程阻力，或稱比摩阻，Pa/nu厶一一計(jì)算管段的長度，〃八4.1.2沿程阻力△P,=APdxg式中，APd——動壓，Pag—一局部阻力系數(shù)因此，可分別確定系統(tǒng)中各計(jì)算管段的沿程阻力△(.和局部阻力AP,,兩者之和即為該管段的總阻力值，也就是該管段總的壓力損失。4.2水力計(jì)算的方法熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算，可分為等溫降法和變溫降法。等溫降法的計(jì)算特點(diǎn)是預(yù)先規(guī)定每根立管的水溫降，系統(tǒng)中各立管的供、回水溫度都取相同的數(shù)值，在這個(gè)前提下來計(jì)算流量。這種方法的任務(wù)的兩種方法通常是：一種是己知各管段的流量，給定最不利環(huán)路各管段的管徑；另一種是根據(jù)給定的壓力損失，選擇流過給定流量所需要的管徑。因?yàn)樗o的系統(tǒng)是供回水的溫差是25°C,所以選用的水力計(jì)算的方法是等溫降法。4.3水力計(jì)算的步驟4.3.1計(jì)算最不利環(huán)路一個(gè)采暖系統(tǒng)中，有多個(gè)環(huán)路。一般設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，從最不利環(huán)路開始。根據(jù)和己知的各管段設(shè)計(jì)流量，查水力計(jì)算表，得到在設(shè)計(jì)流量下各管段的管徑和實(shí)際比摩阻R的數(shù)值。如果作用壓頭AP未知，也可用設(shè)計(jì)實(shí)踐中通常采用的推薦摩阻值60?120Pa/m來確定出最不利環(huán)路各管段的管徑和對應(yīng)的實(shí)際比摩阻。最不利環(huán)路的壓力損失為它所有的串聯(lián)管段阻力損失之和。=￡（砒+乙）=士RQ+Q=￡/=1/=11=1式中，△//一一最不利環(huán)路阻力損失，Pa；&一一環(huán)路中任一串聯(lián)管段的比摩阻，Pa/tn；I,一一環(huán)路中任一串聯(lián)管段的長度，加；Z,一一環(huán)路中任一串聯(lián)管段的局部阻力損失，Pa；一一環(huán)路中任一串聯(lián)管段的局部阻力損失的當(dāng)量長度，加；Le.一一環(huán)路中任一串聯(lián)管段的折算長度，〃八4.3.2計(jì)算富裕壓頭值和富裕度比較系統(tǒng)可資利用的作用壓頭AP和計(jì)算出的總阻力損失A//,求出富裕壓頭值。系統(tǒng)的作用壓頭應(yīng)留有10%以上的富裕度，用于考慮設(shè)計(jì)計(jì)算中未計(jì)入的損失。即：A= xlOO%>10%△P式中，△一一系統(tǒng)作用壓頭的富裕度，%;AP一一最不利環(huán)路的作用壓頭，P“—一最不利環(huán)路的總阻力損失，Pa.如不滿足上式，則需要調(diào)整環(huán)路中某些管段的管徑。如AvlO%,則要增大串聯(lián)管路中某一個(gè)或兒個(gè)管段的管徑，減小阻力損失；如△遠(yuǎn)大于10%,則要減少某一個(gè)或兒個(gè)管段的管徑，增大阻力損失。如用減小管徑的辦法來減少阻力損失己無可能，可借助于減小用戶入口閥門的開啟度來增加阻力損失。4.3.3計(jì)算阻力損失及不平衡率在等溫降方法中，流量己事先計(jì)算出來。為了防止實(shí)際運(yùn)行時(shí)通過的流量過分偏離計(jì)算流量，設(shè)計(jì)時(shí)力求使并聯(lián)管路的資用壓力與阻力損失相等。然而由于管徑規(guī)格的限制，這一等式常常是不易實(shí)現(xiàn)的。因此在確定阻力損失時(shí)允許并聯(lián)環(huán)路的阻力損失不平衡，只要不平衡率不大于±15%,都認(rèn)為符合要求?？捎孟率接?jì)算。5= + xl00%<15%式中， 5—一并聯(lián)管路的阻力損失不平衡率，%;△鬥一一資用壓力，Pa；工（R/+Z）—一計(jì)算阻力損失，Pa。為了減少和避免水平失調(diào)，一種方法是安裝閥門（最好釆用調(diào)節(jié)閥）或孔板將剩余資用壓力消耗掉。有時(shí)還將恒溫閥與調(diào)節(jié)閥配合使用。下面以環(huán)路1為例，進(jìn)行水力計(jì)算。見水力計(jì)算簡圖。1） 選擇環(huán)路12） 計(jì)算各管段的流量G根據(jù)公式6= 型業(yè) =0.86—纟一計(jì)算各管段的流量。4.187x100-⑺ —式中， G—管段的水流量，kg/h；Q—管段的熱負(fù)荷，W；.一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，OC；/一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，OC。管段1的流量G=0.86—^—=0.86X弓黑=694kg/ht.,-L. 95-70其余管段流量計(jì)算方法同管段lo3）確定各管段的長度L以管段1為例L=2two4） 確定各管段的管徑、流速、比摩阻查水力計(jì)算表可求得各管段的管徑、流速、比摩阻。查得管段1的管徑Dv=40mm,管內(nèi)流速v=0.15/h/j,比摩阻為R=9.32Pahn。5） 計(jì)算各管段的沿程阻力AP、.利用公式計(jì)算各管段的沿程阻力。管段1的沿程阻力為APv=/?厶=2x9.32=18.64Pa6） 確定各管段的局部阻力管段1局部阻力為AP=APdx?=11.06x5=55.30Pd7） 確定各管段的總阻力AP根據(jù)公式計(jì)算各管段的總阻力。管段1總阻力為△P=APv+APi=73.94Pa利用同樣的方法計(jì)算其他管段的阻力。進(jìn)而求得立管1的總阻力為762Pao用同樣的方法計(jì)算?，F(xiàn)將各立管的水力計(jì)算見附表3。5輔助設(shè)備的選擇及計(jì)算1排氣閥的選擇排氣閥，俗稱放氣門或跑風(fēng)門，是安裝在散熱器上的一種排氣裝置。熱水采暖系統(tǒng)中一般使用手動排氣閥，安裝在散熱器的上部，定期擰開排氣閥上的旋塞，排除散熱器中的空氣。選用