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设计内容
宝鸡××住宅楼供暖系统设计
一.设计题目
宝鸡××住宅楼供暖系统设计
二.原始资料
气象资料
基本气象参数
地名陕西省宝鸡
采暖室外计算温度:
t’wn=-5℃,对应的空气密度为1.28kg/m3
冬季室外平均风速:
1m/s
冬季主导风向:
西北风
室内设计参数
卧室、餐厅、起居室、厨房、卫生间:
tn=20℃
土建资料
围护结构如下:
外墙:
一砖半墙,内外表面均水泥砂浆抹面,厚度均为20mm,内表面白灰粉刷;
外窗:
双层铝合金玻璃C-13960×2000、
外窗缝隙总长度l3.96×2+1.5×5=15.42m
C-21800×2000、
外窗缝隙总长度l1.8×2+1.5×5=11.4m
C-31500×2000、
外窗缝隙总长度l1.0×2+1.5×3=6.5m
C-4900×2000、
外窗缝隙总长度l1.5×3+0.45×4=6.3m
进户门:
单层铝合金玻璃的阳台外门CM-11500×200
双层铝合金玻璃的阳台外门M-1、21500×200
M-3、4、6900×200
M-5750×200
层高:
2.9m;
地面:
不保温地面;
屋面:
普通保温,传热系数K=0.55W/(m2·℃)
(二)1.确定围护结构的传热系数K
查附表1-5知:
窗传热系数K=3.26W/(m2·℃)
单层门传热系数K=6.40W/(m2·℃)
双层门传热系数K=3.26W/(m2·℃)
外墙传热系数K=1.57W/(m2·℃)
内墙传热系数K=1.72W/(m2·℃)
屋顶传热系数K=0.55W/(m2·℃)
由表1-4知
第一地带K1=0.47W/(m2·℃)
第二地带K2=0.23W/(m2·℃)
第三地带K3=0.12W/(m2·℃)
第四地带K4=0.07W/(m2·℃)
2.校核最小传热热阻
工程设计中,围护结构的最小传热热阻应按下式确定:
Ro·min=α(tn-twn)Rn/Δty
式中Ro·min-围护结构的最小传热热阻,m2·℃/W;
Δty-采暖室内计算温度tn与围护结构内表面温度τn的允许温差,℃;按表1-9选用;
twn-冬季围护结构室外计算温度,℃。
因此,
当tn=20℃时,外墙的最小传热热阻:
Ro·min=25/6×0.115=0.479m2·℃/W
屋面的最小传热热阻:
Ro·min=25/4×0.115=0.719m2·℃/W
三.供暖设计热负荷的计算
101房间(卧室)
(一).围护结构的基本耗热量Q1
1.)北外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=2.4×2.9—1.5×2=3.96m2
按公式2-1计算北外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×3.96×(20+5)=155.43W
查附录1-6可得宝鸡北向的朝向修正率,取10%
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=155.43×10%=15.54W
本住宅楼不需要进行风力修正,高度未超过4m也不需要进行高度修正。
北外墙的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=170.97W
2.)北外窗:
K=3.26W/(m2·℃),传热面积F=2×1.5=3m2
基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=3.26×3×25=244.5W
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=244.5×10%=24.45W
北外窗的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=268.95W
3.)地面:
地带:
第一地带传热系数K1=0.47W/(m2·℃)
F1=2.4×2=4.8m2
第一地带传热耗热量
Q´1=K1F1(tn-twn)=0.47×4.8×25=56.40W
第二地带传热系数K2=0.23W/(m2·℃)
F2=2.4×2=4.8m2
第二地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-twn)=0.23×4.8×25=27.60W
第三地带传热系数K3=0.12W/(m2·℃)
F3=2.4×0.21=0.50m2
第三地带传热耗热量
Q´3=K3F3(tn-twn)=0.12×0.5×25=1.51W
因此,地面的传热耗热量
Q1=Q´1+Q´2+Q´3=85.51W
所以,101房间(卧室)围护结构的总传热耗热量
Q1=525.43W
(二).冷风渗透耗热量Q2按缝隙法计算
北外窗,外窗为四扇,带固定上亮,推拉可开启式。
外窗缝隙总长度为
l=1.0×3+0.9×4=6.6m
查表2-10,在v=-5m/s的风速下双层金属窗每米缝隙每小时渗入的冷空气量为
L´o=0.2m3/(m·h)
根据twn=-5℃查得ρw=1.28kg/m3
又查附录1-6,宝鸡的朝向修正系数北向取n=0.7
按公式2-15计算北外窗的冷空气渗入量
L=L´oln=0.2×6.5×0.7=0.91m3/h
北外窗的冷风渗透耗热量
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)
=0.28×1×1.28×0.91×25=8.15W
因此101房间(卧室)的总耗热量为
Q=Q1+Q2=533.58W
102房间(起居室)
(一).围护结构的基本耗热量Q1
1).北外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=4.2×2.9—3.96×2=4.26m2
按公式2-1计算北外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×4.26×(20+5)=167.21W
查附录2-3可得宝鸡北向的朝向修正率,取10%
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=167.21×10%=16.72W
本住宅楼不需要进行风力修正,高度未超过4m也不需要进行高度修正。
北外墙的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=183.93W
2).西外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=1.205×2.9—1.5×2=0.49m2
按公式2-1计算西外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×0.49×25=19.41W
查附录1-6可得宝鸡西向的朝向修正率,取-5%
Q〞1=-0.97W
西外墙的实际耗热量Q1=18.44W
3).东外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=2.4×2.9=6.96m2
按公式2-1计算东外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×6.96×25=273.18W
查附录1-6可得宝鸡东向的朝向修正率,取-5%
Q〞1=-13.66W
东外墙的实际耗热量Q1=259.52W
4).北外窗:
K=3.26W/(m2·℃),传热面积F=2×3.96=7.92m2
基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=3.26×7.92×25=645.48W
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=645.48×10%=64.55W
北外窗的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=710.03W
5).西外门:
K=3.26W/(m2·℃),传热面积F=0.9×2=1.8m2
基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=3.26×1.8×25=146.7W
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=14.67×-5%=-7.3W
西外门的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=139.37W
6).地面:
地带:
第一地带传热系数K1=0.47W/(m2·℃)
F1=3.96×2+1.205×2×2=12.74m2
第一地带传热耗热量
Q´1=K1F1(tn-twn)=0.47×12.74×25=149.70W
第二地带传热系数K2=0.23W/(m2·℃)
F2=4.2×2=8.4m2
第二地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-twn)=0.23×8.4×25=48.30W
第三地带传热系数K3=0.12W/(m2·℃)
F3=4.2×1.6=6.72m2
第三地带传热耗热量
Q´3=K3F3(tn-twn)=0.12×6.72×25=20.16W
因此,地面的传热耗热量
Q1=Q´1+Q´2+Q´3=218.16W
所以,102房间(起居室)围护结构的总传热耗热量
Q1=1529.45W
(二).冷风渗透耗热量Q2按缝隙法计算
北外窗,外窗为四扇,带固定上亮,推拉可开启式。
外窗缝隙总长度为
l=15.42+1.8+0.4=17.62m
查表2-10,在v=-5m/s的风速下双层金属窗每米缝隙每小时渗入的冷空气量为
L´o=0.2m3/(m·h)
根据twn=-5℃查得ρw=1.28kg/m3
又查附录2-4,宝鸡的朝向修正系数北向取n=0.70
按公式2-15计算北外窗的冷空气渗入量
L=L´oln=0.2×17.62×0.70=2.47m3/h
北外窗的冷风渗透耗热量
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)
=0.28×1×1.28×2.47×25=22.10W
因此102房间(卧室)的总耗热量为
Q=Q1+Q2=1551.55W
103房间(卧室)
(一).围护结构的基本耗热量Q1
1).北外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=2.7×2.9—3=4.83m2
按公式2-1计算北外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×4.83×(20+5)=189.58W
查附录2-3可得宝鸡北向的朝向修正率,取10%
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=189.58×10%=18.96W
本住宅楼不需要进行风力修正,高度未超过4m也不需要进行高度修正。
北外墙的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=208.54W
2).西外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=4.2×2.9=12.18m2
按公式2-1计算西外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×12.18×25=478.07W
查附录1-6可得宝鸡西向的朝向修正率,取-5%
Q〞1=-23.90W
西外墙的实际耗热量Q1=454.17W
3).北外窗:
K=3.26W/(m2·℃),传热面积F=2×3.96=7.92m2
基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=3.26×3×25=244.5W
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=244.5×10%=24.45W
北外窗的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=268.95W
4).地面:
地带:
第一地带传热系数K1=0.47W/(m2·℃)
F1=(2.7—0.12—0.185)×2+(4.2—0.12—0.185)×2=12.58m2
第一地带传热耗热量
Q´1=K1F1(tn-twn)=0.47×12.58×25=147.82W
第二地带传热系数K2=0.23W/(m2·℃)
F2=(2.7—0.12—0.185—2)×2+(4.2—0.12—0.185—4)×2=0.58m2
第二地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-twn)=0.23×0.58×25=3.34W
因此,地面的传热耗热量
Q1=Q´1+Q´2=151.16W
所以,103房间(卧室)围护结构的总传热耗热量
Q1=1082.82W
(二).冷风渗透耗热量Q2按缝隙法计算
北外窗,外窗为两扇,带固定上亮,推拉可开启式。
外窗缝隙总长度为
l=1×2+1.5×3=6.5m
查表2-10,在v=-5m/s的风速下双层金属窗每米缝隙每小时渗入的冷空气量为
L´o=0.2m3/(m·h)
根据twn=-5℃查得ρw=1.28kg/m3
又查附录2-4,宝鸡的朝向修正系数北向取n=0.70
按公式2-15计算北外窗的冷空气渗入量
L=L´oln=0.2×6.5×0.70=0.91m3/h
北外窗的冷风渗透耗热量
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)
=0.28×1×1.28×0.91×25=8.15W
因此103房间(卧室)的总耗热量为
Q=Q1+Q2=1090.97W
104房间(餐厅)
(一).围护结构的基本耗热量Q1
1).西外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=2.7×2.9=7.83m2
按公式2-1计算西外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×7.83×25=307.33W
查附录1-6可得宝鸡西向的朝向修正率,取-5%
Q〞1=-15.37W
西外墙的实际耗热量Q1=291.96W
2).地面:
地带:
第一地带传热系数K1=0.47W/(m2·℃)
F1=2.7×2=5.4m2
第一地带传热耗热量
Q´1=K1F1(tn-twn)=0.47×5.4×25=63.45W
第二地带传热系数K2=0.23W/(m2·℃)
F2=2.7×2=5.4m2
第二地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-twn)=0.23×5.4×25=31.05W
第三地带传热系数K3=0.12W/(m2·℃)
F3=2.7×0.24=0.65m2
第三地带传热耗热量
Q´3=K3F3(tn-twn)=0.12×0.65×25=1.94W
因此,地面的传热耗热量
Q1=Q´1+Q´2+Q´3=96.44W
因此,104房间(餐厅)总传热耗热量
Q=388.40W
(厨房)
(一).围护结构的基本耗热量Q1
1).南外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=2.7×2.9-3=4.83m2
按公式2-1计算南外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×4.83×(20+5)=189.58W
查附录2-3可得宝鸡南向的朝向修正率,取-20%
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=189.58×-20%=-37.92W
本住宅楼不需要进行风力修正,高度未超过4m也不需要进行高度修正。
南外墙的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=151.66W
2).西外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=4.2×2.9=12.18m2
按公式2-1计算西外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×12.18×25=478.07W
查附录1-6可得宝鸡西向的朝向修正率,取-5%
Q〞1=-23.90W
西外墙的实际耗热量Q1=454.17W
3).南外门窗:
K=6.40W/(m2·℃),传热面积F=2×1.5=3m2
基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=6.40×3×25=480W
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=480×-20%=-96W
南外门窗的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=384W
4).地面:
地带:
第一地带传热系数K1=0.47W/(m2·℃)
F1=(2.7—0.12—0.185)×2+(4.2—0.12—0.185)×2=12.58m2
第一地带传热耗热量
Q´1=K1F1(tn-twn)=0.47×12.58×25=147.82W
第二地带传热系数K2=0.23W/(m2·℃)
F2=(2.7—0.12—0.185—2)×2+(4.2—0.12—0.185—4)×2=0.58m2
第二地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-twn)=0.23×0.58×25=3.34W
因此,地面的传热耗热量
Q1=Q´1+Q´2=151.16W
所以,104房间(厨房)围护结构的总传热耗热量
Q1=1140.99W
(二).冷风渗透耗热量Q2按缝隙法计算
南外门窗,外窗为两扇,带固定上亮,推拉可开启式,一端固定。
外窗缝隙总长度为
l=1×2+1.5×3=6.5m
查表2-10,在v=-5m/s的风速下双层金属窗每米缝隙每小时渗入的冷空气量为
L´o=0.2m3/(m·h)
根据twn=-5℃查得ρw=1.28kg/m3
又查附录2-4,宝鸡的朝向修正系数南向取n=0.40
按公式2-15计算南外门窗的冷空气渗入量
L=L´oln=0.2×6.5×0.40=0.52m3/h
南外门窗的冷风渗透耗热量
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)
=0.28×1×1.28×0.52×25=4.66W
因此104房间(厨房)的总耗热量为
Q=Q1+Q2=1145.65W
因此104房间(厨房与餐厅)的总耗热量为
Q3=Q1+Q2=1534.05W
105房间(卧室)
(一).围护结构的基本耗热量Q1
1).南外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=3.3×2.9-1.8×2=5.97m2
按公式2-1计算南外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×5.97×(20+5)=234.32W
查附录2-3可得宝鸡南向的朝向修正率,取-20%
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=234.32×-20%=-46.86W
本住宅楼不需要进行风力修正,高度未超过4m也不需要进行高度修正。
南外墙的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=187.46W
2).南外窗:
K=3.26W/(m2·℃),传热面积F=2×1.8=3.6m2
基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=3.26×3×25=293.4W
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=293.4×-20%=-58.68W
南外窗的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=234.72W
3).地面:
地带:
第一地带传热系数K1=0.47W/(m2·℃)
F1=3.3×2=6.6m2
第一地带传热耗热量
Q´1=K1F1(tn-twn)=0.47×6.6×25=51.18W
第二地带传热系数K2=0.23W/(m2·℃)
F2=3.3×1.9=6.27m2
第二地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-twn)=0.23×6.27×25=36.05W
因此,地面的传热耗热量
Q1=Q´1+Q´2=87.23W
所以,105房间(卧室)围护结构的总传热耗热量
Q1=509.41W
(二).冷风渗透耗热量Q2按缝隙法计算
南外窗,外窗为四扇,带固定上亮,推拉可开启式。
外窗缝隙总长度为
l=1.8×2+1.5×5=11.4m
查表2-10,在v=-5m/s的风速下双层金属窗每米缝隙每小时渗入的冷空气量为
L´o=0.2m3/(m·h)
根据twn=-5℃查得ρw=1.28kg/m3
又查附录1-6,宝鸡的朝向修正系数南向取n=0.40
按公式2-15计算南外门窗的冷空气渗入量
L=L´oln=0.2×11.4×0.40=0.91m3/h
南外门窗的冷风渗透耗热量
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)
=0.28×1×1.28×0.91×25=8.17W
因此105房间(卧室)的总耗热量为
Q=Q1+Q2=517.58W
106房间(卫生间)
(一).围护结构的基本耗热量Q1
1).南外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=2.1×2.9-0.9×2=4.29m2
按公式2-1计算南外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×4.29×(20+5)=168.38W
查附录2-3可得宝鸡南向的朝向修正率,取-20%
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=168.38×-20%=-33.68W
本住宅楼不需要进行风力修正,高度未超过4m也不需要进行高度修正。
南外墙的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=134.70W
2).南外窗:
K=3.26W/(m2·℃),传热面积F=2×0.9=1.8m2
基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=3.26×1.8×25=146.7W
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=146.7×-20%=-29.34W
南外窗的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=117.36W
3).地面:
地带:
第一地带传热系数K1=0.47W/(m2·℃)
F1=2.1×2=4.2m2
第一地带传热耗热量
Q´1=K1F1(tn-twn)=0.47×4.2×25=49.35W
第二地带传热系数K2=0.23W/(m2·℃)
F2=2.1×0.6=1.26m2
第二地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-twn)=0.23×1.26×25=7.25W
因此,地面的传热耗热量
Q1=Q´1+Q´2=56.60W
所以,106房间(卫生间)围护结构的总传热耗热量
Q1=308.66W
(二).冷风渗透耗热量Q2按缝隙法计算
南外窗,外窗为两扇,带固定上亮,推拉可开启式。
外窗缝隙总长度为
l=1.5×3+0.45×4=6.3m
查表2-10,在v=-5m/s的风速下双层金属窗每米缝隙每小时渗入的冷空气量为
L´o=0.2m3/(m·h)
根据twn=-5℃查得ρw=1.28kg/m3
又查附录1-6,宝鸡的朝向修正系数南向取n=0.40
按公式2-15计算南外门窗的冷空气渗入量
L=L´oln=0.2×6.3×0.40=0.50m3/h
南外门窗的冷风渗透耗热量
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)
=0.28×1×1.28×0.50×25=4.52W
因此106房间(卫生间)的总耗热量为
Q=Q1+Q2=313.18W
107房间(餐厅与厨房)
(一).围护结构的基本耗热量Q1
1).南外墙:
K=1.57W/(m2·℃),温差修正系数查表2-1α=1,传热面积F=2.7×2.9-3=4.83m2
按公式2-1计算南外墙的基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=1.57×4.83×(20+5)=189.58W
查附录2-3可得宝鸡南向的朝向修正率,取-20%
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=189.58×-20%=-37.92W
本住宅楼不需要进行风力修正,高度未超过4m也不需要进行高度修正。
南外墙的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=151.66W
2).南外门窗:
K=6.40W/(m2·℃),传热面积F=2×1.5=3m2
基本耗热量
Q´1=KF(tn-twn)α=6.40×3×25=480W
朝向修正耗热量Q〞1为
Q〞1=480×-20%=-96W
南外门窗的实际耗热量Q1=Q´1+Q〞1=384W
3).地面:
地带:
第一地带传热系数K1=0.47W/(m2·℃)
F1=2.7×2=5.4m2
第一地带传热耗热量
Q´1=K1F1(tn-twn)=0.47×5.4×25=63.45W
第二地带传热系数K2=0.23W/(m2·℃)
F2=2.7×2=5.4m2
第二地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-twn)=0.23×5.4×25=31.05W
第三地带传热系数K2=0.12W/(m2·℃)
F2=2.7×2=5.4m2
第三地带传热耗热量
Q´2=K2F2(tn-
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