供热工程课设说明书.docx
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供热工程课设说明书
学号
天津城建大学
供热工程课程设计
设计说明书
某建筑供暖系统设计
起止日期:
2015年9月7日至2015年9月18日
学生姓名
班级
12建环4班
成绩
指导教师(签字)
能源与安全工程学院
2015年9月18日
天津城建大学
课程设计任务书
2015-2016学年第1学期
能源与安全工程学院建筑环境与设备工程专业12级4班班级
课程设计名称:
供热工程课程设计
设计题目:
某建筑物供暖工程设计
完成期限:
自2015年9月7日至2015年9月18日共2周
指导教师(签字):
系主任(签字):
批准日期:
年月日
设计依据、要求及主要内容:
一、设计原始资料
1.土建资料:
建筑、结构图纸及说明。
2.气象资料:
采用北京市气象资料,室内设计参数根据建筑用途按设计规范及手册选取。
3.热源及参数:
热媒由集中锅炉房或换热站供给,供、回水温度为85/60℃,
热力入口资用压力为:
30kPa。
二、设计基本依据
《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)
三、设计计算基本内容
供暖系统方案选择与确定;
散热器选择和计算;
供暖系统进行水力计算;
课程设计说明书编制;
设计图纸绘制。
四、课程设计说明书的编制要求
必须符合我院有关课程设计说明书规范化要求。
正文部分一般应包括:
设计概况(建筑概况和设计方案综述)、设计热负荷计算、系统方案选择与确定、散热器选择和计算、水力计算等主要内容。
各项内容必须反映各项数据的来源、计算过程、计算结果,并附有必要的计算图和表格,设备选择应有必要的选择说明。
五、设计图纸的绘制要求
至少完成两张图纸,符合本专业的制图要求。
供暖系统平面图(首层、顶层及标准层,1:
100或1:
50)和供暖系统图(1:
100或1:
50),可根据具体情况绘制热力入口详图等(1:
20)。
六、设计手册及资料
详见指导书。
1概述..............................................................................................................................................1
设计概况..........................................................................................................................1
设计依据及室内供暖要求..........................................................................................1
供暖设备和管路在室内布置的一般要求...............................................................1
初步方案比较.................................................................................................................1
2设计方案确定及热负荷计算................................................................................................2
水力计算步骤.................................................................................................................8
系统水力计算实例........................................................................................................8
附录
附表3局部阻力系数计算表
附表4供暖系统水力计算表
1、概述
设计概况
某市某办公建筑楼工程供暖设计。
本项目位于天津市,建筑共三层,层高均为.建筑总高度.保温外墙K=㎡·℃;外门为双层金属框门,K=㎡·℃;外窗为推拉铝窗,K=㎡·℃.
设计依据及室内供暖要求
《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)
本工程为居民楼室内供暖系统,要求供暖热舒适性高,可调节性强,并且安全可靠,使用年限长,尽量美观、便于装修,无其他特殊要求。
供暖设备和管路在室内布置的一般要求
散热器要求:
散热性能良好,金属热强度大,能够满足热用户要求,且价格便宜,经久耐用,使用寿命长。
安装要求:
供暖设备要求明装,便于设备工作和设备检修。
管路在室内布置时,应尽可能暗装,阀门等处设置检修口即可,但不可过多改变管路方向。
初步方案比较
1、技术方案
采用上供下回式系统,这个系统作用范围比较大,上供下回有以下优点:
(1)美观,房间内的管路数减少,可集中进行隐藏处理。
(2)在下部布置供水干管,管路直接散热给室内供暖,热损失减少。
(3)比较容易排除系统内的空气。
综合考虑,采用上供下回式热水供暖系统。
2.设计方案确定及热负荷计算
室外气象参数
天津市供暖室外计算温度tw=-7℃(出自《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)),冬季室外平均风速vw=s,ρ=m³。
各类房间室内计算温度:
办公室20℃,休息室18℃,卫生间16℃,食堂18℃,接待室18℃。
(出自《公共建筑节能设计标准》表
供暖设备要求
散热器要求散热性能好,金属热强度大,承压能力高,经久耐用。
热负荷计算
围护结构的基本条件:
屋顶:
平屋面,上人屋面。
传热系数K=㎡·℃;
地面:
不保温地面,第一地带平均传热系数K=,第二地带平均传热系数K=,第三地带平均传热系数K=;
外墙:
聚苯板钢筋混凝土复合保温墙体,墙体厚300mm,K=㎡·℃;
外窗:
推拉铝窗,窗台高1m。
窗型参数表1-1
窗型
C—1
C—2
C—3
C—4
窗宽(mm)
1500
1500
1500
1500
窗高(mm)
2000
2000
2000
2000
平均传热系数
K=W/㎡·℃
负荷计算过程:
(1)外围护结构的基本耗热量计算公式如下:
=
(
-
)α
——围护结构的传热系数,W/(㎡·℃);
——围护结构的面积,㎡;
——冬季室内计算温度,℃;
——供暖室外计算温度,℃;
α——围护结构的温差修正系数。
整个建筑的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和,算出基本耗热量后再进行朝向和高度修正(因风速较小,风力修正忽略不计)。
(2)门窗的冷风渗透耗热量,采用换气次数法计算:
′
(
-
)W
——换气次数,次/h;
——房间内部体积,㎡;
——冷空气的定压比热,
=1KJ/(kg·℃);
——室外计算温度下的空气密度,kg/㎡。
注:
当外窗为双层玻璃时,以上系数乘
(3)门的冷风侵入耗热量计算按下式
Q3′=NQ′W
Q′——外门的基本耗热量,W;
N——考虑冷风侵入的外门附加率,按表1—9计算
(4)以下是朝向,风力,高度的修正:
1.《暖通规范》规定:
宜按下列规定的数值,选用不同朝向的修正率
北、东北、西北0~10%;东南、西南-10%~-15%;
东、西-5%;南-15%~-30%。
选用上面朝向修正率时。
应考虑当地冬季日照率小于35%的地区,东南、西南和南向修正率,宜采用-10%~0%,东西向可不修正。
2.《暖通规范》规定:
民用建筑和工业辅助建筑物(楼梯间除外)的高度附加率,当房间高度大于4m时,每高出1m应附加2%,但总的附加率不应大于15%。
应注意:
高度附加率,应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加(修正)耗热量的总和上。
3.《暖通规范》规定:
在一般情况下,不必考虑风力附加。
只对建在不避风的高地、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,才考虑垂直外围护结构附加5%~10%。
详细计算见房间耗热量表。
以首层110办公室房间为例,为例说明房间号热量的计算过程:
该办公室有两个窗户靠南,面积**2=㎡,传热系数k=㎡·℃,供暖室外计算温度-7℃,室内计算温度20℃,室内外计算温度差为20-(-7)=27℃,温差修正系数α=1,由公式q=kF(tn-tw’)α可以算出基本耗热量为388W,朝向修正-15,风向修正0,修正后耗热量为(1-15%+0)*388=330W。
该办公室有一面南外墙和一面西外墙,南外墙面积:
***=㎡,西外墙:
*=㎡。
传热系数k=㎡·℃,供暖室外计算温度-7℃,室内计算温度20℃,室内外计算温度差为20-(-7)=27℃,温差修正系数α=1,由公式q=kF(tn-tw’)α可以算出南外墙基本耗热量为455W,朝向修正-15,风向修正0,修正后耗热量为(1-15%+0)*455=387W;西外墙基本耗热量为425W,朝向修正-5,风向修正0,修正后耗热量为(1-15%+0)*425=404W.
该办公室可以划分三个地带,考虑到建筑走廊不供暖,故将该房间向外延伸至建筑中心线处,故该房间可以划分四个地带,面积分别为地带Ⅰ:
6*2+*2=27㎡,地带Ⅱ:
4*2+*2=15㎡,地带Ⅲ:
*2=7㎡,地带Ⅳ为0.传热系数分别为地带Ⅰk=㎡·℃,地带Ⅱk=W/㎡·℃,地带Ⅲk=㎡·℃,供暖室外计算温度-7℃,室内计算温度20℃,室内外计算温度差为20-(-7)=27℃,温差修正系数α=1,由公式q=kF(tn-tw’)α可以算出基本耗热量分别为地带Ⅰ343W,地带Ⅱ93W,地带Ⅲ23W,朝向修正均为0,风向修正均为0,修正后耗热量分别为地带Ⅰ(1+0+0)*343=343W,地带Ⅱ(1+0+0)*93=93W,地带Ⅲ(1+0+0)*23=23W。
该房间修正后总耗热为330+404+343+93+23=,由于该房间高度,故高度修正为0%,故该房间围护结构耗热量为*100%=。
查书20页表1-6,选取推拉铝窗,得到L=³/(h·m),窗缝隙为,n=,ρ=m³,可以求出冷风渗透耗热量为,由于该房间没有外门,故无冷风侵入耗热量,故该房间总耗热量为。
3、散热器的选择及计算
本建筑选用TZ2-5-5型(M132型)。
具体性能及参数如下表:
表TZ2-5-5型散热器参数
型号
每片散热面积
水容量
重量
工作压力
传热系数k
TZ2-5-5型(M132型)
7kg
w/m
·℃
散热器的布置
散热器布置在外墙窗台下,这样能迅速加热室外渗入的冷空气,阻挡沿外墙下降的冷气流,改善外窗、外墙对人体冷辐射的影响,使室温均匀。
为防止散热器冻裂,外门之间,门斗及开启频繁的外门附近不宜设置散热器;散热器明装。
散热器的安装尺寸
底部距地面不小于60mm,通常取150mm;顶部距窗台板不小于50mm;背部与墙面净距不小于25mm。
散热器的计算
散热器面积F按下式计算:
m2
Q—散热器的散热量,W;
tpj—散热器内热媒平均漫度,℃;
tn--供暖室内计算温度,℃;
K—散热器的传热系数,W/m2.℃;
β1—散热器的组装片数修正;
β2—散热器的连接形式修正;
β3—散热器的安装形式修正;
;
tsg—散热器进水温度;
tsh—散热器回水温度。
以首层110办公室房间为例,为例说明暖气片的计算过程:
单个散热器热负荷Q=,供水温度为tg=℃,th=60℃,
tpj=+60)/2=℃,
=20℃,Δt=
==℃
查教材附录2-1,K=Δt^=(w/m
·℃)
修正系数:
散热器组装片数修正系数,先假定β1=;
散热器连接形式修正系数,查教材附录2-4,β2=;
散热器安装形式修正系数,查教材附录2-5,β3=;(取A=40mm.)。
散热器面积按下式计算:
F′=Q/(K·Δt)β1β2β3
=(×)×××=
M-132型散热器每片散热面积为,计算片数n′为:
n′=F′/f==片
查教材附录2-3,当散热器片数为11~20片时,β1=。
因此,实际修正系数与假定值不一致,应对以上计算做修改,再带入实际修正值进行计算。
若实际修正系数与假定值一致,则无需修改。
修正n=F′×=13片,应采用M132型散热器13片。
其他房间的散热器详细计算见散热器计算表。
4、水力计算
水力计算步骤
1.水力计算步骤:
画出系统图,求出通过各管段的流量,具体步骤如下:
2.在轴测图上进行管段编号,立管编号,并注明各管段的热负荷和管长。
3.确定最不利环路。
本系统为同程单管系统,一般取最远立管的环路作为最不利环路。
4.计算最不利环路各管段的管径:
⑴虽然引入口处外网的供回水压差较大,但考虑到系统中各环路的压力损失易于平衡,设计采用推荐的平均的比摩阻Rpj大致为60-120pa/m来确定最不利环路各管段的管径;
⑵根据各管段的热负荷,求出各管段的流量,计算公式如下:
G=3600Q/4187*(tg-th)=(tg-th)Kg/h
Q--管段的热负荷,w;
tg--系统的设计供水温度,℃;
th--系统的设计回水温度,℃。
⑶根据平均比摩阻和各管段的流量,选定合适的管径、流速、和压降。
5.确定各管段的长度
6.确定局部阻力损失求各管段的压力损失
7.各管段的压力损失ΔP=Δpy+ΔPj
8.求环路的总压力损失
9.计算富裕压力值,考虑到施工的具体情况,可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。
因此,要求系统应有10%以上的富裕度。
通过调节调节系统上的阀门和管径进行调节,把系统的不平衡率控制在15%的范围之内。
入口处的剩余循环压力,用调节阀节流消耗掉。
系统水力计算实例
1.在系统图上进行管段编号,立管编号,并注明各管段的热负荷和管长。
2.最远端环路为为-8-9-4-15-16。
3.计算最远端环路的各管段的管径。
采用推荐的平均的比摩阻Rpj大致为60-120pa/m
G=3600Q/4187*(tg-th)=(85-60)Kg/h计算各管段的流量。
4.根据G、Rpj,查《实用供热空调设计手册》,选择最接近Rpj的管径,将查出的的d,R,V,G列入附录四。
5.确定局部阻力损失
⑴确定局部阻力系数
根据系统图中管路的实际情况,列出各管段阻力名称,利用供热工程P420附录4-2相关阻力系数,最后将各管段的总局部阻力系数列入附录3。
⑵根据查的管段流速v,求出动压头△Pd=Pv^2/2,列于附录4,又根据△Pj=△Pd·Σζ,将求出的△Pj值列入附录4。
6.求各管段的压力损失△P=△Py+△Pj,将附录4表的第8栏和第11栏相加列入表第12栏中
7.求环路总压力损失,即
(Py+Pj)。
如:
本题已知资用压力30kPa,最远端总压力损失,△%=/30000=51%>10%。
管段12-13-14与管段17-18-19并联,则通过L1的实际循环总压力损失为:
△P(3~14)-△P(17~27)=,则不平衡率=()/=%<15%
详细计算见供暖系统水力计算表附录4。
5、课程设计心得
两周的供热课程设计结束了,我们感慨和收获都非常多。
一开始大家觉得时间很充裕,但做到后期时间的确不够。
虽然上学期系统学习了《供热工程》这门课程,但在课程设计中依然觉得自己没有真正学懂书里的内容,很多知识不能灵活运用在课设中,所以这次供热课设真正帮助我们把基础知识运用到实际中。
而在课设进行的过程中,虽然有设计规范,但是因为房屋所在地气象条件的不同,房屋本身的结构、负荷不同,而造成即使同一建筑体供暖设计是很大不同的。
再加上我们日常的常识及设计理念的差异,对于设计的想法也是不同的。
例如建筑内走廊的供暖,规范中讲到走道可以根据需要设计是否需要供暖,对于这点大家也是各持己见的,但鉴于天津冬季室外温度低和提高热舒适性的考虑,我设计时将走道也纳入供暖范围。
在我的设计中,在走道中并没有设置散热器,而是将走道应有的符合附加到靠近外围护结构的房间各个房间里。
对于这次建筑的供暖我选用的是单管上供下回顺流式系统,由于热力入口的位置设置在建筑西侧,因此是沿东西方向对称的,由于系统是同程式系统,因此在后期水力计算和资用压力的分配过程比较方便。
总而言之,这次课设花费了大家很多的时间和精力,我们发现了自己很多的欠缺,对于专业知识的了解也有很多不足。
但是这毕竟使我们单独完成的第一个课设任务,有了第一个课设的铺垫一定能越做越熟练,越做越好。
这次供热课设也帮助我们把课本知识真正运用于实际,为我们后面的就业提供了很大的帮助。
设计规范及参考资料
《采暖通风与空气调节设计规范》1985年北京有色金属设计研究院;
《供热和制冷设计规范》1985年中国建筑工业出版社;
《采暖通风设计手册》1970年中国建筑工业出版社;
《实用供热空调设计手册》1985年中国建筑工业出版社;
《供热工程》1992年中国建筑工业出版社。
《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)
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