供热工程课程设计某三层办公大楼采暖设计Word格式文档下载.docx
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尺寸
外墙
加气混凝土墙
300mm
内墙
轻质龙骨结构
190mm
外窗
L17:
双层透明中空玻璃窗,有上亮
尺寸(宽×
高)为3.8×
2.0m,可开启部分的缝隙总长为20.7m
L19:
高)为2.65×
2.0m,可开启部分的缝隙总长为16.1m
L20:
高)为4.4×
2.0m,可开启部分的缝隙总长为21.6m
L21:
高)为2.0×
2.0m,可开启部分的缝隙总长为13.5m
L22:
高)为1.8×
2.0m,可开启部分的缝隙总长为12.7m
L23:
高)为1.5×
2.0m,可开启部分的缝隙总长为13.0m
外门
M-2:
单层木外门
2.0m,门型为无上亮的双扇门,可开启部分的缝隙总长为9.0m
M-4:
高)为1.0×
2.0m,门型为无上亮的单扇门,可开启部分的缝隙总长为6m
M-3:
高)为0.8×
2.0m,门型为无上亮的单扇门,可开启部分的缝隙总长为5.6m
四、气象条件
1、北京市区地理位置:
东经116°
47’,北纬40°
2、设计用室内外气象参数及其他参数
(1)冬季室内采暖设计温度湿度
门厅、走廊、厕所
18℃
库房
会议室
办公室
(2)冬季气象参数
采暖室外计算温度
-9℃
冬季室外空调计算温度
-12℃
冬季室外计算相对湿度
45%
冬季室外平均风速
2.8m/s
冬季室外最多风向的平均风速
4.8m/s
冬季最多风向
NNW
冬季最多风向的频率
14%
冬季室外大气压力
10204Pa
冬季日照百分率
57%
(3)其他参数
平均拔海高度
31.2m
冬季通风室外计算温度
-5℃
年最多风向
SSW
年最多风向的频率
10
设计计算用采暖期日数
122
设计计算用采暖期初日
11月14日
设计计算用采暖期终日
3月15日
极端最低温度
-18.3
极端最高温度
41.9
大气透明度等级
4
五、热源资料
集中供热系统热源形式由国家主管部门,根据该城市的发展规划及能源利用政策等许多因素来确定,涉及到城市热电联产或热电分产的能源利用问题。
根据办公楼周围的特点,因为他位于北京阳光够热站附近,故选择其为热源。
集中供热系统热媒的选择,主要取决于热用户的使用特征和要求,同时与选择的热源形式有关。
集中供热系统的热媒主要是热水,热水供热系统的热能利用效率高。
以水作为热媒用于供暖系统时,可以改变供水温度来进行供热调节,既能减少热网热损失,又能较好的满足卫生要求。
热水供热系统蓄热能力高,由于系统中水量多,水的比热大,因此,在水力工况和热力工况短时间失调时,也不会引起供暖状况很大波动。
热水供热系统可以远距离输送,供热半径大。
同时应考虑采用高温水供热的可能性。
故在此选择供、回水温度为95℃/70℃的热水机械循环供热系统。
六、二层房间编号
表3
房间编号
房间名称
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
2号卫生间
4号卫生间
5号卫生间
7号卫生间
7号楼梯
2号楼梯
七、确定各部分围护结构的传热系数K值
外墙的结构是厚度为300毫米,外墙外保温采用抹灰砂浆,可查得:
外墙的传热系数为:
K=0.76W/m2·
℃;
外窗双层透明中空玻璃窗的参数,查找《供热工程》课本附录1-4可得:
外窗的传热系数为:
K=3.49W/m2·
内门对应天正暖通内门界面,可查得:
内门的传热系数为:
K=2.5W/m2·
℃。
玻璃幕墙由于也没有现成参数,查网易暖通得玻璃幕墙的传热系数为:
K=2.91W/m2·
屋面由概况中对应的材料布置,对应天正暖通屋顶界面,输入对应的材料和厚度可得:
屋面的传热系数为:
K=0.439W/m2·
将上述计算结果整理得:
屋面、外墙、内墙、内门,吊顶的传热系数分别为:
表4围护结构的传热系数
围护结构
抹灰
外窗
玻璃幕墙
屋面
传热系数W/m2·
℃
0.76
0.87
3.49
4.65
2.91
0.439
2供暖系统的设计热负荷的计算
供暖系统设计热负荷是供暖设计最基本的数据。
它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。
2.1供暖系统设计热负荷
一、供暖系统设计热负荷
供暖系统的热负荷是指在某一室外温度tw下,为了达到要求的室内温度tn,供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。
它是随着建筑物得失热量的变化而变化的。
供暖系统的设计热负荷是指在某一室外温度t′w下,为了达到要求的室内温度tn,供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q′。
它是设计供暖系统的最基本依据。
冬季供暖通风系统的热负荷,应根据建筑物或房间的得失热量确定:
失热量有:
1、围护结构传热耗热量Q1;
2、加热由门,窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2,称冷风渗透耗热量;
3、加热由门孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3,称冷风侵入耗热量;
4、水分蒸发的耗热量Q4;
5、加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q5;
6、通风耗热量Q6。
得热量有:
1、生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7;
2、非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量Q8;
3、热物料的散热量Q9;
4、太阳辐射进入室内的热量Q10。
对于没有由于生产工艺所带来得失热量而需设置通风系统的建筑物,建筑
物或者房间的热平衡就简单多了。
其计算公式如下:
Q=Q1+Q2+Q3-Q10
在工程设计中,供暖系统的设计热负荷,一般分几部分进行计算:
Q′=Q1.j′+Q1.x′+Q2′+Q3
式中Q1.j′——围护结构的基本耗热量;
Q1.x′——围护结构的附加耗热量。
二、围护结构的耗热量
通过围护结构的基本耗热量,按下式计算:
公式
Q′j.j=K×
F×
(tn–t′w)×
α
参数
K--该面围护物的传热系数,W/m.℃;
Q′j.j--通过供暖房间某一面围护物的温差传热量(或称为基本耗热量),W;
F--该面围护物的散热面积,m;
t′w--室外供暖计算温度,℃;
α--温差修正系数.
tn--室内空气计算温度,℃;
三、围护结构附加耗热量:
Q1′=Q′j.j×
(1+χch+χf+χx)×
(1+χf.g)
Q1′--附加耗热量
χf--风力附加率(或称风力修正系数);
χf.g--高度附加;
χx--外门附加
χch--朝向附加率(或称朝向修正系数);
1、《暖通规范》规定:
宜按下列规定的数值,选用不同的朝向修正率
朝向
修正率
北、东北、西北
0~10%
东南、西南
-10~-15%
东、西
-5%
南
-15~-30%
所以,由于这次在这次设计中建筑物的外墙朝向分别为东、西、南、北四向。
其朝向的修正率分别为:
东:
-5%,西:
-5%,南:
-15%,北:
0%。
2、风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对维护结构基本耗热量的修正。
我国大部分地区冬季平均风速为2~3m/s。
西安室外平均风速2.700m/s,因此《暖通规范》规定:
在一般情况下,不考虑风力附加。
只有建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物,以及城镇厂区内特别突出的建筑物才考虑垂直外维护结构附加5%~10%。
3、高度附加耗热量
高度附加耗热量是考虑房屋高度对维护结构耗热量的影响而附加的耗热量。
《暖通规范》规定:
当房间高度大于4m时,高度每高出1m应附加2%,但总的附加率不应大于15%。
所以此建筑1~3层高度均为3m,高度附加值为0。
四、冷风渗透耗热量Q2′的计算:
计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分数法,本计算采用缝隙法,计算公式如下:
Q2′=0.28Cp×
V×
ρw×
(tn-t′w)
Cp--干空气的定压质量比热容,Cp=1.0Kj/(公斤×
℃)
V--渗透空气的体积流量,m/h;
ρw--室外温度下的空气密度公斤/m
t′w—室外供暖计算温度,℃.
五、冷风侵入耗热量Q3′的计算:
在冬季受风压和热压的作用下,冷空气由开启的外门侵入室内,把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。
采用外门基本耗热量乘以百分数法进行计算。
根据工程实际,本例采用65%。
2.2供暖设计热负荷计算
1、据已知土建的条件较核其外围结构的最小传热阻是否满足要求。
(1)北京市供暖室外计算温度tw=-9℃。
由上部分已知外墙导热系数为λw=0.22W/m2·
℃,抹灰导热系数为λm=0.87W/m2·
℃,楼外墙校验
K=1/R
=1/1.32=0.76㎡.℃/W
因为D<
6,该围护结构属于Ⅱ型,围护结构冬季室外计算温度:
t
=0.6t‘
+0.4T
=0.6×
(-9)+0.4×
(-17.1)=-12.24℃
根据已知条件及查得数据,以T
=18℃,t
=-12.24℃,α=1.00(见附表1-2),Rn=0.115查课本附录1-6得△ty=6℃;
又因为R
=
㎡.℃/W得
R
=
㎡.℃/W
外墙实际传热热阻为R
=1.32㎡.℃/W
R
≥R
,满足要求。
2、以203房间和205供暖设计热负荷计算为例,其余见各房间耗热量计算Excel表格。
(1)围护结构传热耗热量Q1′的计算
利用基本公式q’=KF(tn-tw’)aW,全部列于表中
表5205房间
维护结构
传热系数
室内计算温度
室外计算温度
室内外计算温差
温差修正系数
基本耗热量
朝向修正
风向修正
修正后耗热量
高度修正
维护结构耗热量
名称及方向
面积
K
tn
tw’
tn-tw’
a
Q1’
xcn
xf
1+xcn+xf
Q
xg
㎡
W/㎡℃
W
%
1
2
3
5
6
7
8
9
11
12
13
14
北外墙
6.3
0.73
18
-9
27
124.17
100
972.51
北外窗
3.6
3.46
336.31
南外门
251.1
-15
85
213.35
地面1
6.6
0.47
83.75
地面2
0.23
40.98
地面3
0.12
21.38
总耗热量
935.11
表6203房
12.2
240.46
1645.26
7.2
672.62
3.0
376.65
320.15
13.2
167.51
81.97
42.77
1581.98
由于两相邻房间的温差没有大于等于5℃,所以可以不用计算通过楼板和隔墙的传热量,即只需计算外墙和外窗的传热量。
(2)冷风渗透耗热量Q2′的计算
A.205房间
根据附录1-5,北京市的冷风朝向修正系数:
北向n=1,对有相邻两面外墙的房间,全部计入其门窗可开启部分的缝隙长度。
按《供热工程》表1-6,在冬季室外平均风速Vp.j=2.8m/s下,双层透明中空玻璃窗的每米缝隙的冷风渗透量L=2.04m3/m.h,205房间北向一个窗的缝隙总长度为12.7m。
总的冷风渗透量V等于
V=L×
n×
l=2.04×
1×
12.7=25.91m3/h
冷风渗透耗热量Q等于
Q=0.278×
Cp×
V×
(tn–t′w)
=0.278×
25.91×
1.34×
27=260.3W
B.203房
总的冷风渗透量V等于
12.7×
2=51.82m3/h
51.82×
27=520.6W
(3)外门冷风侵入耗热量Q′3的计算
该营业厅走廊和楼梯都采暖,故不考虑外门冷风侵入耗热量,即Q′3=0W;
3供暖系统散热器的选择
3.1散热器的选择原则
供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分,它向房间散热以补充房间的热损失,保持室内要求的温度,其中散热器是最为常用的散热设备,供暖系统的热媒通过散热器的壁面,主要以对流的传热方式向房间散热。
对散热器的基本要求,主要有以下几点:
a、热工性能方面的要求,散热器的传热系数值越高,说明其散热性能越好。
提高散热器的散热量,增大散热器传热系数的方法,可以采用增加外壁散热面积(在外壁上加肋片)、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径。
b、经济方面的要求,散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少,成本越低,其经济性越好。
c、安装使用和工艺方面的要求,散热器应具有一定机械强度和承压能力;
散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积,结构尺寸要小,少占房间面积和空间;
散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。
d、卫生和美观方面的要求,散热器外表光滑,不积灰和易于清扫,散热器的装设不应影响房间观感。
e、使用寿命的要求,散热器应不易被腐蚀和破损,使用年限长。
在散热器的选择方面优先考虑铸铁散热器,它结构简单,防腐性能好,使用寿命长以及热稳定性好的优点;
但其金属耗量大、金属热强度低于钢制散热器。
在这设计中,考虑多方面原因,选用四柱813型散热器。
这种散热器金属热强度及传热系数高,外形美观,易于清除积灰,容易组成所需的面积,便于落地和靠墙安装,因此得到广泛应用,其性能参数如下:
表8四柱813型散热器性能参数
型号
散热面积
水容量
重量
工作压力
热水热媒当Δt=64.5时的K值
四柱813型
0.28(m²
/片)
1.40L
8kg
0.5mpa
7.87w/m
·
3.2散热器的计算
一、散热面积的计算:
散热器的散热面积F按下式计算:
F=Q×
β1×
β2×
β3/k(tpj-tn)m²
Q——散热器的散热量,W:
tpj——散热器热媒平均温度,℃;
tn——供暖室内计算温度,℃;
K——散热器的传热系数,W/m²
.℃
β1——散热器组装片数修正系数;
β2——散热器连接形式修正系数;
β3——散热器安装形式修正系数;
F——散热器的散热面积
该建筑供暖的供回水温度分别为95℃/70℃,散热器内热媒的平均温度
tpj=(tsg+tsh)/2=(95+70)/2=82.5℃
式中tsg——散热器进水温度,℃;
tsh——散热器出水温度,℃;
散热器传热系数K值的物理概念,是表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温tn相差1℃时,每m²
散热器面积所散出的热量W/m²
.℃。
它是散热器散热能力强弱的主要标志。
它只能通过实验方法确定,有上面的表格可知K=7.87W/m²
散热器的传热系数K和散热量Q值是在一定的条件下,通过实验测定的。
若实际情况与实验条件不同,则应对所测值进行修正。
散热器组装片数修正系数β1(其值选取按照《供热工程》附录2-3)
散热器连接形式修正系数β2值,可按《供热工程》附录2-4取用。
此次设计是采用的简单的同侧上进下出,所以β2=1.00。
散热器安装形式修正系数β3值,安装在房间内的散热器,可有种种方式,如敞开装置、在龛盒内、或加装遮挡罩板等。
附录表2-5,在此次设计为家里、库房、办公室、业务用房就采用明装,上部有窗台板覆盖,散热器距窗台高度100mm布置β3=1.02:
营业用房、营业厅和楼梯间就安装在墙龛里β3=1.06,厕所就安装在墙上外面加罩β3=1.12。
二、散热器片数及长度的确定
在确定所需的散热器面积后,现假定β1=1,可按下式进行计算n=F/f
f——每片或每1m长的散热器散热面积.此系统的f=0.28m²
,暖通规范规定,柱型散热器面积可比计算面积小0.1m²
(片数n取整数)
以201办公用房散热器计算为例说明计算过程,其他房间的散热器片数,详见下EXcle表2。
2层201办公用房设计热负荷为2032.82W,室内安装四柱813型散热器,散热器明装,上部有窗台板覆盖,散热器距窗台高度100mm。
供暖系统为双管上供下回式。
设计供回水温度为95℃/70℃,室内管道明装,支管与散热器的连接方式为同侧连接上进下出,求散热器面积及片数。
查附录2—1,对四柱813型散热器K=7.87W/(㎡℃)
修正系数:
散热器组装片数修正系数,先假定β1=1.00;
散热器连接形式修正系数,查附录2—4,β2=1.00;
散热器安装形式修正系数,查附录2—5,β3=1.02;
根据式F′=Q×
β3/(K×
△t)=1744.37×
1.02/(7.87×
64.5)=4.08㎡;
四柱813型散热器每片散热面积为0.28㎡,计算片数n′为:
n′=F′/f=4.08/0.28=14.6片=15片,
查[2]附录2-3,当散热器片数为11~20片时,β1=1.05,
因此,实际所需散热器面积为:
F=F′×
β1=4.08×
1.05=4.284m2
实际采用片数n为:
n=F/f=4.284/0.28=15.3片
取整数,应采用四柱813型散热器15片。
因散热器布置在两个窗口下一个布置7片,另一个布置8片即可满足要求。
3.3散热器的布置
布置散热器时,应注意下列一些规定[:
1.散器应安装在外墙的窗台下,这样,沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响,使流经室内的空气比较暖和舒适。
2.防止冻裂散热器,两道外门之间,不准设置散热器。
在楼梯间或其他有冻结危险的场所,其散热器应有单独的立、支管供热且不得装设调节阀。
3.散热器一般明装,
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