哈尔滨供暖设计热负荷.docx
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哈尔滨供暖设计热负荷
第一章:
采暖设计热负荷计算
图2-7为哈尔滨市某学校两层教学楼的平面图。
试计算一层101图书馆的采暖设计热负荷。
已知条件:
采暖室外计算温度twn=-26℃;冬季主导风向:
SSD;冬季室外风速:
3.8m/s。
室内计算温度:
101图书馆16℃。
围护结构:
外墙:
二砖墙(490mm),外表面水泥砂浆抹面,内表面水泥砂浆抹面、白灰粉刷、厚度均为20mm;
外窗:
双层木框玻璃窗C-1,尺寸为2000mm*2000mm(冬季用密封条封窗):
外门:
双层木框玻璃门M-1,尺寸为4000mm*3000mm:
层高:
4m(从本层地面上表面算到上层地面上表面):
地面:
不保温地面:
屋面:
构造如图2-8.
解:
一、确定围护结构的传热系数K
(1)查表1-1、表1-2、附录1-3得到:
围护结构内表面换热系数αn=8.7w/(㎡·℃)
外表面换热系数αw=23w/(㎡·℃)
外表面水泥砂浆抹面导热系数λ1=0.87w/(m·℃)
内表面水泥砂浆地面、白灰粉刷导热系数λ2=0.87w/(m·℃)
红砖墙导热系数λ3=0.81w/(m·℃)
外墙传热系数K计算得
=
=1.24w/(㎡·℃)
(2)屋面:
屋面的构造如图2-8,查表得:
内表面换热系数αn=8.7w/(㎡·℃)
板下抹混合砂浆λ1=0.87w/(m·℃)δ1=20mm
屋面预制空心板λ2=1.74w/(m·℃)δ2=120mm
1:
3水泥砂浆λ3=0.87w/(m·℃)δ3=20mm
一毡二油λ4=0.17w/(m·℃)δ4=5mm
膨胀珍珠岩λ5=0.07w/(m·℃)δ5=100mm
1:
3水泥砂浆λ6=0.87w/(m·℃)δ6=20mm
三毡四油卷材防水层λ7=0.17w/(m·℃)δ7=10mmwumian\
外表面换热系数αw=23w/(㎡·℃)
屋面传热系数为
=
=0.55w/(㎡·℃)
(3)外门、外窗:
查附录1-4,双层木框玻璃窗K=2.68w/(㎡·℃)
双层木框玻璃门K=2.68w/(㎡·℃)wumian\
(4)地面:
不保温地面,按表1-5取各地带传热系数。
二、101图书馆计算:
1、围护结构基本耗热量Q1
(1)南外墙:
南外墙传热系数K=1.24w/(㎡·℃),温差修正系数α=1,传热面积F=(6.0+0.37)*4-(2*2*2)=17.48㎡
按公式(1-3)计算南外墙的基本耗热量
Q1′=KF(tn-twn)α=1.24*17.48*(16+26)*1=910.36W
查附录1-5得哈尔滨南向的朝向修正率,取-17%
则朝向修正耗热量
Q1′′=910.36*(-0.17)=-154.76W
本教学楼不需要进行风力修正,高度未超过4米也不需要进行修正。
wumian\
南外墙的实际耗热量
Q1=Q1′+Q1′′=910.36-154.76=755.6W
(2)南外窗:
南外窗传热系数K=2.68w/(㎡·℃).,传热面积F=2*2*2=8㎡(两个外窗)
基本耗热量
Q1′=KF(tn-twn)α=2.68*8*(16+26)*1=900.48W
朝向修正耗热量wumian\
Q1′′=900.48*(-0.17)=-153.08Wwumian\
南外窗实际耗热量wumian\
Q1=Q1′+Q1′′=900.48-153.08=747.40W
(3)东外墙:
东外墙传热系数K=1.24w/(㎡·℃),温差修正系数α=1,传热面积F=(4.5+0.37)*4-2*2=15.48㎡
基本耗热量
Q1′=KF(tn-twn)α=1.24*15.48*(16+26)*1=806.20W
查附录1-5得哈尔滨东向的朝向修正率,取+5%
则朝向修正耗热量
Q1′′=806.20*(+5%)=40.31W
东外墙实际耗热量wumian\
Q1=Q1′+Q1′′=806.20+40.31=846.51W
(4)东外窗:
东外窗传热系数K=2.68w/(㎡·℃),温差修正系数α=1,传热面积F=2*2=4㎡
基本耗热量
Q1′=KF(tn-twn)α=2.68*4*(16+26)*1=450.24W
朝向修正耗热量wumian\
Q1′′=450.24*(+5%)=22.51W
东外窗实际耗热量wumian\
Q1=Q1′+Q1′′=450.24+22.51=472.75W
(5)地面:
地面划分地带如图2-9
第一地带传热系数K1=0.47w/(㎡·℃)
F1=(6.0-0.12)*2+(4.5-0.12)*2=20.52㎡
第一地带传热耗热量
Q1′=K1F1(tn-twn)α=0.47*20.52*(16+26)*1=405.06W
第二地带传热系数K2=0.23w/(㎡·℃)
F2=(3.88+0.38)*2=8.52㎡
第二地带传热耗热量
Q2′=K2F2(tn-twn)α=0.23*8.52*(16+26)=82.3W
第三地带传热系数K3=0.12w/(㎡·℃)
F3=1.88*0.38=0.71㎡
第三地带传热耗热量
Q3′=K3F3(tn-twn)α=0.12*0.71*(16+26)=3.58㎡
所以地面的传热耗热量
Q1=Q1′+Q2′+Q3′=405.06+82.3+3.58=490.94㎡
综上,101图书馆围护结构的总传热耗热量
Q1=Q1南墙+Q1南窗+Q1东墙+Q1东窗+Q1地
=755.60+747.40+846.51+472.75+490.94
=3313.20W
2、冷风渗透耗热量(按缝隙法计算)
(1)南外窗,如图2-10
外窗为四扇,带上亮,两侧窗扇可开启,中间两扇固定。
外窗(两个)缝隙总长为
L=(1.5*4+0.5*8)*2=20m(包括气窗)
查表1-6,在ν=3.8m/s的风速下双层木窗每米缝隙每小时渗入的冷空气量为2.84m³/(m·h)
由于采用密封条封窗,渗入量减少。
L。
′=2.84*0.6=1.70m³/(m·h)
据twn=-26℃查的ρw=1.4㎏/m³
查附录1-5,哈尔滨南向修正系数n=1.00
由公式V=L。
′ln=1.70*10*1.00=34m³/h
得南外窗冷风渗透耗热量
Q2′=0.287VρwCp(tn-tw′)
=0.287*1*1.4*34*(16+26)
=555.78W
(2)东外窗,如图2-10
缝隙长度l=1.5*4+0.5*8=10m(包括气窗)
哈尔滨的东向修正系数n=0.20
东外窗的冷空气渗入量
V=L。
′ln=1.70*10*0.20=3.4m³/h
东外窗冷风渗透耗热量
Q2′=0.287VρwCp(tn-tw′)
=0.287*1*1.4*3.4*(16+26)
=57.38W
3、图书馆的总耗热量为
Q=Q1+Q2=3313.20+(555.78+57.38)=3926.36W
房间热负荷计算
房间
编号
房间
名称
围护结构
室内
计算
温度
(℃)
室外
计算
温度
(℃)
计算
温度
差
(℃)
温度
修正
系数
α
围护结构
传热系数
K[W/(㎡•℃)
基本
耗热量
Q(w)
附加率(%)
实际
耗热量
Q(w)
名称及
朝向
尺寸
长*宽
(m*m)
面积
F
(㎡)
朝向
风力
外门
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
101
图书馆
南外墙
(6.0+0.37)*4-
(2*2*2)
17.48
16
-26
42
1
1.24
910.36
-17
755.60
南外窗
2*2*2
8
2.68
900.48
-17
747.40
东外墙
(4.5+0.37)*4
-2*2
15.48
1.24
806.20
+5
846.51
东外窗
2*2
4
2.68
450.24
+5
472.75
地面一
(6.0-0.12)*2
+(4.5-0.12)*2
20.52
0.47
405.06
405.06
地面二
(3.88+0.38)*2
8.52
0.23
82.30
82.30
地面三
1.88*0.38
0.71
0.12
3.58
3.58
围护结构耗热量
3313.20
冷风渗透耗热量
615.7`
房间总耗热量
3928.96
散热器面积及片数的计算:
已知:
房间设计热负荷Q=4000W;tpj=(95+70)/2=82.5℃;tn=16℃;Δt=tpj-tn=82.5-18=64.5℃;室内安装采用M-132型散热器,散热器明装,供暖系统为双管上供式,设计供回水温度为:
95/70℃支管与散热器同侧连接,上进下出。
查附录2﹣1,对M-132型散热器
K=2.426
=7.99w/(㎡·℃)
修正系数
:
散热器组装片数修正系数:
先假定β1=1.0
散热器连接形式修正系数:
查附录2-4,β2=1.0
散热器安装形式修正系数:
查附录2-5,β3=1.02
据式:
F′=
7.92㎡
M-132型散热器每片散热面积为0..24㎡,计算片数n′为:
n′=7.91/0.24≈33片
查附录得当散热器片数为20以上时β1=1.10
因此实际所需散热器面积为:
F=F′*β1=7.92*1.10=8.72㎡
实际采用片数n为:
n=
=36.33片取整得应采用M-132型散热器36片
根据计算可知101房间的热负荷总计为4000W,且有四个散热器,每个散热器的热负荷如下图所示,热媒参数供回水温度:
95/70℃,
确定供暖系统的并计算出101房间的系统阻力:
1、在图上进行管段编号,水平管与跨越管编号并注明了各管段的热负荷和管长。
如右图所示。
2、计算各管段管径:
水平管段:
1、3、5、7、9的流量为:
G=
137.6kg/h
根据管径分流系数知跨越管段2、4、6、8均采用DN15,则α=0.36,则这些管段的流量:
Gk=(1-0.36)G=0.64*137.6=88.1kg/h
根据以上计算可以确定各管段的管径,见下表;
3、各管段的局部阻力系数的确定,见下表:
4、跨越管的局部阻力与沿程阻力计算:
跨越管2、4、6、8的阻力相等,假设长度L=1.2m,R=25.86Pa/m,v=0.13m/s.局部阻力系数,每组节点间有两个直流三通,
:
则阻力为(RL+
)25.86*1.2+16.62=47.65Pa
5、计算水平管的总阻力:
水平管的总阻力由1、3、5、7、9和四个跨越管段组成,各管段的阻力计算见下表。
总阻力:
1396.94Pa
管路的水力计算表
管段编号
Q
G
L
d
v
R
ΔPy=RL
ΔPd
ΔPj=ΔPd*
ΔP=ΔPy+ΔPj
备注
W
Kg/h
m
mm
m/s
Pa/m
Pa
Pa
Pa
Pa
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
4000
137.6
2
15
0.2
58.89
117.78
7.5
19.66
147.45
265.23
2
—
88.1
1.2
15
0.13
25.86
31.03
2.0
8.31
16.62
47.65
3
4000
137.6
3
15
0.2
58.89
176.67
2.0
19.66
39.32
215.99
4
—
88.1
1.2
15
0.13
25.86
31.03
2.0
8.31
16.62
47.65
5
4000
137.6
3.3
15
0.2
58.89
194.34
2.0
19.66
39.32
233.66
6
—
88.1
1.2
15
0.13
25.86
31.03
2.0
8.31
16.62
47.65
7
4000
137.6
4
15
0.2
58.89
235.56
2.0
19.66
39.32
247.88
8
—
88.1
1.2
15
0.13
25.86
31.03
2.0
8.31
16.62
47.65
9
4000
137.6
2.3
15
0.2
58.89
135.45
5.5
19.66
108.13
243.58
1396.94Pa
各管段局部阻力系数
管段号
局部阻力系数
个数
1
闸阀
1
1.5
90°弯头
3
3*2.0=6
=7.5
2、4
直流三通
2
2*1.0=2.0
6、8
=2.0
3、5、7
90°弯头
1
1*2.0=2.0
1
=1.5+0.5=2.0
9
90°弯头
2
2*2.0=4.0
闸阀
1
1.5
=5.5
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- 哈尔滨 供暖 设计 负荷