中国矿业大学建筑环境与能源应用采暖课程设计说明书.docx
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中国矿业大学建筑环境与能源应用采暖课程设计说明书
目录
1.设计原始资料……………………………………………………………3
2.最小传热阻校核…………………………………………………………4
3.热负荷计算………………………………………………………………6
4.采暖系统的选择与确定…………………………………………………11
5.散热器的选择……………………………………………………………12
6.管道的布置…………………………………………………………………16
7.管道的水力计算…………………………………………………………17
8附属设备的选型……………………………………………………………20
9.参考文献…………………………………………………………………15
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子夜扣扣中国矿业大学建环采暖课设计算表2015
1、设计原始资料
1设计题目
天津市某教室采暖设计。
本工程为天津市一栋五层的教学楼,其中有普通教室、教师卧室、阅览室等功能用途的房间。
每层层高3.5米,本工程以95℃/70℃低温热水作为采暖热媒。
2设计依据
2.1任务书<<采暖课程设计提纲>>
2.2规范及标准
[1]<<采暖通风与空气调节设计规范>>GB50019-2003
[2]<<通风与空气调节制图标准>>GJ114-88
3.设计气象资料
根据建筑物所在城市—天津市
查《实用供热空调设计手册》,以下简称《供热手册》及《供热工程》。
查出当地的气象资料如下
天津市的气象资料如下:
设计用室外气象参数
单位
天津
常年大气压
Kp
84.74
采暖室外计算温度
℃
-9
冬季室外平均风速
m/s
1.7
冬季最多风向
——
C
冬季日照百分率
%
74
年最多风向的频率
%
12
设计计算用采暖期日数
日
130
最大冻土深度
cm
98
极端最低温度
℃
-19.7
室内设计温度见表如下:
室内设计参数
房间功能
教工卧室
教室
阅览室
室内设计温度(℃)
18
16
16
3.土建资料
本工程为一栋五层的教室,层高都为3.5米;
所有窗户采用单层玻璃窗,k=4.3
所有门采用双层木门,k=2.33
所有外墙采用370序号为3的外墙,k=0.78
所有内墙采用240序号为3的内墙,k=0.9
所有屋面采用壁厚35的厚度75的沥青膨胀珍珠岩屋面,k=0.65
外墙:
一砖半厚,外表面为水泥砂浆抹面导热系数=0.93W/(m2.ºC)。
内表面为水泥砂浆抹面导热系数=0.87W/(m2.ºC)。
外墙保温,水泥砂浆珍珠岩的导热系数为=0.26W/(m2.ºC)
内墙:
选用24墙(双面抹灰),K=1.72W/(m2.ºC)。
外窗:
单层玻璃塑料钢窗,K=3.9W/(m2.ºC)。
外门:
单层旋转铁门,K=2.9W/(m2.ºC)。
屋面:
选用厚200mm沥青膨胀珍珠岩,K=0.35W/(m2.ºC)。
地面:
不保温地面。
K值按地带划分计算。
从外墙每2m划分一个带
第一个带:
K=0.47W/(m2.ºC)。
第二个带K=0.23W/(m2.ºC)。
第三个带K=0.12W/(m2.ºC)。
第四个带以后K=0.07W/(m2.ºC)。
二,最小传热阻校核
3.1兰州地区在不同室内设计温度下的最小传热阻
为验证围护结构的热阻满足最小传热阻的要求,本设计先计算出不同围护结构类型下,对应不同室内计温度的最小传热阻,再根据围护的结构来计算需求多少厚度的保温层才能满足需要。
计算冬季围护结构室外计算温度时,围护结构类型类不同选择的公式也不同。
式中为采暖室外计算温度,为累年最低日平均温度,再根据室内设计温度由式[1]计算最小传热阻。
式[1]
式中:
――冬季围护结构室外计算温度,℃;
――采暖室内设计温度,℃;
――根据舒适性确定的室内温度与围护结构内表面的温差,这里取6℃。
3.2校核维护结构传热阻是否满足最小传热阻的要求。
(1)传热系数
K=1.03m2·℃/W,
外墙实际热阻为R0=1/K=1/1.03=0.971m2·℃/W,
(2)墙的最小传热阻
根据公式
查《供热工程》表1-12,知该外墙属于Ⅰ型围护结构,围护结构的冬季室外计算温度
Tw=-9℃
该外墙的最小传热阻
=1×(18+9)/8.7×6=0.517m2·℃/W,
经过计算可以看出
R0>R0.min,满足要求。
校核屋面最小传热阻
则最小传热阻
=aRn=0.9(18+9)/8.7*6=0.47
顶棚的实际传热阻为=1/K=1/0.44=2.27
>,满足要求。
注意:
1、本计算工程的公式不适用于窗、阳台门和天窗。
2、砖石墙体的传热阻,可比式的计算结果小5%。
3、外门(阳台门除外)的最小传热阻.不应小于按采暖室外计算温度所确定的外墙最小传热阻的60%。
4、当相邻房间的温差大于10℃时,内围护结构的最小传热阻,亦应通过计算确定。
5、当居住建筑、医院、幼儿园、办公楼、学校和门诊部等建筑物的外墙为轻质材料或内侧复合轻质材料时,采用轻型结构时,其外墙最小传热阻在按式计算结果的基础上进行附加。
天棚的结构,如屋面有坡时,校核最小热阻应按最小厚度处进行计算,计算天棚的耗热量时可按平均厚度去计算天棚的传热系数,校核公式R>R0min。
三.热负荷计算
3.1围护结构的耗热量
3.1.1围护结构耗热量包含的内容
围护结构耗热量包含内容:
①围护结构温差传热量;
②缝隙渗入冷空气的耗热量;
③外门开启侵入;
上述代数和,分为基本耗热量和附加耗热量。
计算公式如下:
(2-1)
式中:
——围护结构的基本耗热量,W;
——围护结构的附加(修正)耗热量,W;
——冷风渗透耗热量,W;
——冷风侵入耗热量,W;
——供暖总耗热量,W。
3.2围护结构的基本耗热量
围护结构的基本耗热量按(2-2)式计算
(2-2)
式中:
——j部分围护结构的基本耗热量,W;
——j部分围护结构的基本传热面积,;
——j部分围护结构的基本传热系数,;
——冬季室内计算温度,;
——冬季室内计算温度,;
——围护结构的温差修正系数,无量纲,见表2-4;
表2.1围护结构的温差正系数
序号
围护结构特征
1
外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等
1.00
2
闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等
0.90
3
与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(1~6层建筑)
0.60
4
与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(7~30层建筑)
0.50
5
非采暖地下室上面的楼板,外墙上有窗时
0.75
6
非采暖地下室上面的楼板,外墙上无窗且位于室外地坪以上时
0.60
7
非采暖地下室上面的楼板,外墙上无窗且位于室外地坪以下时
0.40
8
与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙
0.70
9
与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙
0.40
10
伸缩缝墙、沉降缝墙
0.30
的确定:
a、外墙高度,本层地面到上层地面(中间层)(底层,由地面下表面到上层地面;顶层,平屋顶到屋顶外表面)。
斜屋面:
到门顶的保温层表面。
长:
外表面到外表面,外表面到中心线,中心线到中心线。
b、门、窗按净空尺寸。
C、地面、屋顶面积,地面和门顶按内廓尺寸,平屋顶,按外廓。
d、地下室,位于室外地面以下的外墙,按地面
2.1.3围护结构的附加耗热量
朝向修正耗热量
产生原因:
太阳辐射对建筑物得失热量的影响,《规范》规定对不同朝向的垂直围护结构进行修正.
修正方法:
朝向修正耗热量的修正率可根据不同地区进行选取,天津市的朝向修正率为:
东:
-5%;
西:
-5%;
南:
-20%;
北:
5%;
将垂直外围护结构(门、窗、外墙及屋顶的垂直部分)的基本耗热量乘以朝向修正率,得到该维护结构的朝向修正耗热量:
;之后把加减到基本耗热量上。
3.1.4门窗缝隙渗入冷空气的耗热量
1、产生原因:
因风压与热质作用室外空气经门窗缝隙进入室内。
2、方法:
换气次数法。
式中:
——渗入冷空气耗热量W;
——室外空气密度kg/m3;兰州为1.34g/m3
——空气压质量比热1KJ/(kg·℃);
——门窗缝隙渗入室内的冷空气量m3/(h·m),L=Vn,
其中,V为房间体积,n为换气次数;
换气次数表
房间类型
一面有外窗
两面有外窗
三面有外窗
门厅
换气次数
0.5
0.5~1
1~1.5
2
3.2负荷计算
下面以机房为例进行热负荷计算:
1、计算围护结构的传热耗热量
(1)西外墙传热系数K=1.03,温差修正系数=1,传热面积F=7.15×3.6=25.74。
西外墙的基本耗热量为,由公式(2-2)
=1×1.03×25.74×(15+15)=795.37
查得,兰州市的西朝向修正率取=-5%;朝向修正耗热量为=795.37×(1-0.05)=755.6;
(2)北外窗传热系数K=3.9,温差修正系数=1,传热面积F=2×2×2=8。
北外窗基本耗热量为:
=1×3.9×8×(15+15)=936;
查得,兰州市北向的朝向修正率取=6%;朝向修正耗热量为=903.6×(1+0.06)=992.2
(3)北外门传热系数K=2.9,温差修正系数=1,传热面积F=1.8×2=3.6.北外门的基本耗热量为:
=1×2.9×3.6×(15+15)=691.2;
查得,兰州市北向的朝向修正率取=0.06%;朝向修正耗热量为=691.2×1.06=732.3
(4)北外墙传热系数K=1.03,温差修正系数=1,传热面积F=29.26。
北外墙基本耗热量为:
=1×1.03×29.26×(15+15)=904.13;
查表得,兰州市北向的朝向修正率取=0.06%;朝向修正耗热量为=904.13×1.06=958.4
2、计算房间的冷风渗透耗热量(按缝隙法计算)
北外窗为推拉,中间为固定
北外窗缝隙长度为=0.6×4+2×4m=10.4×2=20.8m
查附录7,兰州市的朝向修正系数北向n=1,
北外窗的冷空气渗入量按下式计算,为
n=1.72×20.8×1=16.5
其中L——为每米、窗缝隙渗入室内的空气量,按冬季室外平均枫树,查《供热工程》,表1-6得
——为门、窗缝隙的计算长度
n——渗透空气量的朝向修正系数
北外窗的冷风渗透耗热量为
,
其中V——经过门窗缝隙渗入室内的总空气量
——供暖室外计算温度下的空气密度,二连浩特市的为1.365
——冷空气的定压比热,c=1.00℃
北外门缝隙长度为
=0.9×4+2×3=9.6m
查附录7,兰州市的朝向修正系数北向n=1,
北外门的冷空气渗入量按下式计算,为
n=1.72×9.6×1=16.51
北外门的冷风渗透耗热量为
=16.5
3、冷风侵入耗热量
=0.65×691.2=449W
4、房间总的耗热量为5091.9W
建筑物总的供暖热负荷:
1、Q=64351.6W
3.3计算热指标:
1,间的负荷面积热指标计算公式:
(2-5)式中:
面积热指标;
建筑物面积;
2,物总的供暖热负荷及采暖热指标
根据本建筑物的特点知:
建筑面积F=959m2
所以供暖面积热指标,按式(2-5):
X=64351.6/95
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