学生宿舍供热系统设计方案.docx

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学生宿舍供热系统设计方案

南工院学生宿舍供热系统

课程名称：

建筑给排水综合实训指导教师：

王俊琪、彭夷项目设计：

学生宿舍班级：

空冷1111项目小组：

第三组提交日期：

2013.10.25

1建筑物概述.0..

1.1工程概况0.

1.2设计参数0.

2建筑物供暖热负荷计算0.

2.1米暖设计热负荷0.

2.1.1建筑物得热量和失热量0

2.1.2确定热负荷的基本原则1.

2.1.3供暖设计热负荷的概算1

2.2围护结构的基本耗热量、附加耗热量、冷风渗透耗热量的计算2

3散热器选型3.

3.1散热器选择原则3.

3.2散热器的选择3.

3.3散热器的计算3.

3.3.1散热面积的计算.3

3.3.2散热器片数及长度的确定4

3.4散热器的布置4.

4供热系统设计.4.

4.1供热系统介绍4.

4.1.1基本原理4.

4.1.2系统组成4.

4.1.3设备构成4.

4.1.4特点5.

4.2供热系统散热器布置平面图6

4.3供热系统施工注意事项6

5系统的水力计算6.

5.1供热系统水力计算原理6

5.2供热系统水力计算的任务与方法7

5.2.1水力计算的任务：

7

5.3供热系统水力计算的过程7

6制热设备和水泵的选型9.

6.1循环水泵选型9.

6.1.1泵选择的目的与原则9

6.1.2泵选型条件9

6.1.3泵选型依据10

6.1.3泵选型依据10

6.1.5泵的台数和备用率12

6.2水泵选型12

6.2.1选择原则12

6.2.2选择流程12

6.3水泵性能参数表格13

参考文献15

1建筑物概述

1.1工程概况

学生宿舍坐北朝南，左右大概对称。

总占地面积为1891m2。

宿舍分为3层，每层层高为3.14m，每一楼层分为一个个小的房间，房间的主要功能为学生住宿。

1.2设计参数

室内设计温度：

20C

室外设计温度：

-3C

2建筑物供暖热负荷计算

2.1采暖设计热负荷

人们为了保证正常的生产和生活，要求室内保证一定的温度。

各建筑物或房间可有各种得热和散失热量的途径，当建筑物或房间的失热量大于热量时，为了保持室内在要求温度下的热平衡，需要由采暖通风系统补给热量，以保证室内要求的温度。

供暖系统的热负荷是指在某一室外温度twn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。

它随着建筑物得失热量的变化而变化。

供暖系统的设计热负荷是指在设计室外温度twn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。

2.1.1建筑物得热量和失热量

建筑物失热量：

（1）围护结构的好热量；

（2）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称为冷风渗透耗热量；

（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称为冷风侵入耗热量；（4）水分蒸发的耗热量；

（5）加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；

（6）通风耗热量。

通风系统将空气从室内从室内排到室外所带走的热量。

建筑物得热量：

（1）生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；

（2）热管道及其他热表面的散热量；

（3）热物料的散热量；

（4）太阳辐射进入室内的热量

此外，还会有通过其他途径散失或获得的热量。

2.1.2确定热负荷的基本原则

冬季采暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间得、失热量确定。

房间供暖热负荷为房间失热量与房间得热量的差值。

对于没有由于生产工艺所带来得失热量而需通风系统的建筑物或房间（如一般的民用住宅建筑、办公楼等），失热量只考虑上述的前三项耗热量。

得热量只考虑太阳辐射计入室内的热量。

至于住宅中其他途径的的热量，如人体散热量、炊事和照明散热量，一般散发量不大，且不稳定，通常可不予计入。

对没有装置机械通风系统的建筑物，围护结构的耗热量是指当室内温度高于室外温度时，通过围护结构向外传递热量。

在工程设计中，计算采暖系统的设计热负荷时，常把它分为围护结构的基本耗热量和附加（修正）耗热量两部分进行计算。

基本耗热量是指在设计条件下，通过房间各部分围护结构（门、窗、墙、地板、屋顶等）从室内传到室外的稳定传热量的总和。

附加（修正）耗热量是指围护结构的传热状况发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热量，包括朝向修正、风力附加和外门附加等耗热量。

计算围护结构附加（修正）耗热量时，太阳辐射得热量可采用对基本耗热量附加（减）的方法列入，而风力和高度影响用增加一部分基本耗热量的方法进行附加。

2.1.3供暖设计热负荷的概算

为了计算方便，有许多资料推荐了建筑面积热指标和体积热指标，而这一指标往往成为一些供暖设计人员的实际供暖热负荷的估算依据，一般用体积热指标较准确。

a面积热指标法

Qh=qfFX10-3

式中:

Qh建筑物的供暖设计热负荷，KW；

qf---建筑物供暖面积热指标，W血;

F-----采暖建筑物的建筑面积，川；

建筑物供暖面积热指标表示各类建筑物在室内外温差为1C时，每1卅建筑

面积的供暖设计热负荷。

各建筑物供暖面积热指标推荐值见表2.1

供暖面积热指标（W/tf）

表2.1

建筑

物类

型

住宅

居住

区综

合

学校

办公

医院

托幼

旅馆

商店

食堂餐

厅

影剧院

展览馆

大礼堂

体育馆

采节措

未取能施

58~64

60~67

60~80

65~80

60~70

65~80

115~140

95~115

115'165

采取

节能

措施

40~45

45~55

50~70

55~70

50~60

55~70

100~130

80~105

100~150

注：

1、表中数值适用于我国东北、华北、西北地区;

2、热指标中已包括约5%勺热网热损失。

b体积热指标法

Qh=qvvw（tn-twn）x10-3

式中：

Qh---建筑物的供暖设计热负荷，KW

qv---建筑物供暖体积热指标，W/（卅「C）;

vw---采暖建筑物的外围体积，m3

建筑物供暖体积热指标表示各类建筑物在室内外温差为1C时，每1m3建

筑外围体积的供暖设计热负荷。

它的大小取决于建筑物的围护结构及外形尺寸，围护结构的传热系数越大、采光率越大、外围体积越小、长宽比越大，体积热指标就越大。

各类建筑物工软体积热指标可查阅有关设计手册。

2.2围护结构的基本耗热量、附加耗热量、冷风渗透耗热量的计算

3散热器选型

3.1散热器选择原则

承压能力应满足系统的工作压力。

当选用钢制、铝制、铜制散热器时，为降

低内腐蚀应对水质提出要求（含氧量小于O.1mg/L般钢制PH=10~12铝制

PH=5~8.5;铜制PH=7.5~10）的连续供暖系统不宜采用铝合金散热器。

3.2散热器的选择

在这个设计中，根据散热器的选用原则及其他多方面因素，选用四柱813（带腿）散热器。

这种散热器金属热强度及传热系数高，外型美观，易于清除积灰，容易组成所需的面积，便于落地和靠墙安装。

其性能参数参看表3.1:

表3.1

型号

散热面积

水容量

重量

工作压力

四柱813

0.28m/片

1.41/片

8Kg/片

0.5MPa

传热系数计算公式K=2.503△t9.293W/m「C

热水传媒当△t=64.5C时的K值为7.87W/m•C

3.3散热器的计算

3.3.1散热面积的计算

散热器的散热面积F按下列计算

F=Q•p1•p2•p3/k（tpj-tn）m

式中：

Q散热器的散热量，W

tpj——散热器热媒平均温度，C

tn——供暖室内计算温度，C

K——散热器的传热系数，W/m•C

P1——散热器组装片数修正系数

P2散热器连接形式修正系数

P3——散热器安装形式修正系数

式中：

tsg——散热器进水温度tsh——散热器回水温度

散热器组装片数修正系数P1（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B2（其值选取按照《供热工程》附录2-4）。

散热器安装形式修正系数B3（其值选取按照《供热工程》附录2-5）o

332散热器片数及长度的确定

在确定所需的散热器面积后，先假定B1=1，可按n=F/f计算。

式中：

f—每片或每1m长的散热器散热面积

次系统的f=0.28,暖通规范规定，柱型散热器面积可比计算面积小0.1m（片数n取整数）

不过铸铁散热器的组装片数四柱一般不宜超过50片。

3.4散热器的布置

散热器安装在外墙的窗台下。

4供热系统设计

4.1供热系统介绍

供暖就是用人工方法向室内供给热量，使室内保持一定的温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。

供暖系统由热源（热媒制备）、热循环系统（管网或热媒输送）及散热设备（热媒利用）三个主要部分组成。

4.1.1基本原理

供暖系统的基本工作原理：

低温热媒在热源中被加热，吸收热量后，变为高温热媒（高温水或蒸汽），经输送管道送往室内，通过散热设备放出热量，使室内温度升高；散热后温度降低，变成低温热媒（低温水），再通过回收管道返回热源，进行循环使用。

如此不断循环，从而不断将热量从热源送到室内，以补充室内的热量损耗，使室内保持一定的温度。

4.1.2系统组成

供暖系统由热源、热媒输送管道和散热设备组成。

热源：

制取具有压力、温度等参数的蒸汽或热水的设备。

热媒输送管道：

把热量从热源输送到热用户的管道系统。

散热设备：

把热量传送给室内空气的设备。

4.1.3设备构成

（1）供暖系统所涉及的设备设施很多，其中主要包括：

热力系统：

包括水处理设备、分水定压系统、循环系统。

烟风系统：

包括鼓风机、引风机、烟道、风道、除油器等。

运煤除灰系统：

包括煤的破碎、筛分、输送、提升、除灰、排渣设备等。

（2）

（2）室外供热热网

室外供热管网的敷设方式主要有架空敷设和埋地敷设，埋地敷设比较常见，埋地敷设又分为通风地沟、半通风地沟、不通风地沟、直接埋地几种敷设方式，其中涉及的主要设备设施有供回水管道、各类阀件、伸缩器、支架、法兰垫、管道地沟及屋顶膨胀水箱等。

（3）室内供暖系统

室内供暖系统主要是指室内的供回水管道、管路上的排气阀、伸缩器阀件、散热设备及室内地沟等。

4.1.4特点

水为热媒的供暖系统的优点：

其室温比较稳定，卫生条件好；可集中调节水温，便于根据室外温度变化情况调节散热量；系统使用的寿命长，一般可使用25年。

热水为热媒的供暖系统的缺点：

采用低温热水作为热媒时，管材与散热器的耗散较多，初期投资较大；当建筑物较高时，系统的静水压力大，散热器容易产生超压现象；水的热惰性大，房间升温、降温速度较慢；热水排放不彻底时，容易发生冻裂事故。

热水供暖系统按其作用压力的不同，可分为重力循环热水供暖系统和机械循环热水供暖系统两种，机械循环热水供暖系统是用管道将锅炉、水泵和用户的散热器连接起来组成一个供暖系统。

在供暖系统中，各个散热器与管道的连接方式称为散热系统的形式。

热水供暖系统中散热系统的形式可分为垂直式和水平式两大类。

（1）垂直式

指将垂直位置相同的各个散热器用立管进行连接的方式。

它按散热器与立管的连接方式又可分为单管系统和双管系统两种；按供、回水干管的布置位置和供水方向的不同也可分为上供下回、下供下回和下供上回等几种方式。

（2）水平式

指将同一水平位置（同一楼层）的各个散热器用一根水平管道进行连接的方式。

它可分为顺序式和跨越式两种方式。

顺序式的优点是结构较简单，造价低，但各散热器不能单独调节；跨越式中各散热器可独立调节，但造价较高，且传热系数较低。

水平式系统与垂直式系统相比具有如下优点。

1构造简单，经济性好。

2管路简单，无穿过各楼层的立管，施工方便。

3水平管可以敷设在顶棚或地沟内，便于隐蔽。

4便于进行分层管理和调节。

但水平式系统的排气方式要比垂直式系统复杂些，它需要在散热器上设置冷风阀分散排气，或在同层散热器上串接一根空气管集中排气。

4.2供热系统散热器布置平面图

参看附录1供暖一楼（标注）

附录2供暖二楼（标注）

附录3供暖三楼（标注）

附录4供暖三层（标注）

4.3供热系统施工注意事项

（1）严格按图纸和施工规范进行系统的安装；

（2）平行管道的标高和坡度要达到图纸要求，锅炉的安装标高和散热器的安装标高以及坡度要符合图纸的要求；

（3）要保证管路系统顺利的排尽空气，水平管道尽量减少上下返弯，防止形成

空气塞影响正常运行；

（4）自然循环系统的压头较小，要尽量减小系统的阻力。

5系统的水力计算

5.1供热系统水力计算原理

（1）水力计算基本公式

设计热水供暖系统，为了使系统中各管段的水流量符合设计要求，以保证流

进各散热器的水流量符合要求，就要进行管路的水力计算。

当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件（如阀门、弯头、三通、散热器等）时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。

前者称为沿程损失，后者称为局部损失。

因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：

△P=APy+△Pi=Rl+△PiPa〔4—1〕

式中：

AP—

—计算管段的压力损失，

Pa；

A

py

――计算管段的沿程损失，

Pa；

A

Pi

――计算管段的局部损失，

Pa；

R

-―每米管长的沿程损失，

Pa/m；

L

管段长度，m。

在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。

任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。

每米管长的沿程损失（比摩阻），可用流体力学的达西.维斯巴赫公式进行计算。

在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。

任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。

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5.2供热系统水力计算的任务与方法

5.2.1水力计算的任务：

1按已知系统各管段的流量和循环作用压力，确定各管段的管径。

常用于工程设计。

2按已知系统各管段的流量和管径，确定系统所需的循环作用压力，常用于校核计算。

3按已知系统各管段的管径和该管段的允许压力降，确定该管段的水流量。

校核计算，不等温降。

第二种情况的水力计算，常用于校核计算。

根据最不利循环环路各管段改变后的流量和已知各管段的管径，利用水力计算图表，确定该循环环路个管段的压力损失以及系统必需的循环作用压力，并检查循环水泵的扬程是否满足要求。

第三种情况下的水力计算，是根据管段的管径d和该管段的允许压力降，来确定通过该管段的流量。

对已有的热水供暖系统，在管段已知作用压头下，校核各管段通过的水流量的能力，以及热水供暖系统采用的所谓“不等温降”水力计算方法，就是按此方法进行计算的。

5.2.2等温降水力计算的方法

（1）平均比摩阻Rpj法

（2）推荐的平均比摩阻Rpj法（60〜120Pa/m）

实际设计过程中，为了平衡各并联环路的压力损失，往往需要提高循环环路各分支管段的比摩阻和流速，但流速过大会使管道产生噪声，所以规范规定：

最大允许的水流流速不应大于下列数值。

民用建筑1.2m/s1.5m/s

生产厂房的辅助建筑2.0m/s

生产厂房3.0m/s

整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10%勺附加值，以此确定系统必需的循环作用压力。

5.3供热系统水力计算的过程

最不利管路水力计算见表5.1

表5.1

最不利管路水力计算

管段

管径

d（mm）

管长

l（m）

流量

G（kg/h）

流速

v（m/s）

平均比摩阻

R（Pa/m）

沿程阻力损失

Py（Pa）

局部阻力损失

Pj（m）（当量长度法）

1

25

4.556

102.113

0.06

2.45

11.162

2

25

3.593

144.054

0.07

4.09

14.695

3

25

3.617

185.995

0.09

6.44

23.293

4

32

3.982:

227.936

0.07

2.70

10.751

5

32

3.926:

269.877

0.08

3.34

13.113

6

32

8.760:

311.818

0.08

4.05

35.478

7

20

4.907

75.545

0.06

4.88

23.946

0.88

8

25

3.512

114.763

0.06

3.10

10.887

1.01

9

25

3.643

153.981

0.08

5.20

18.944

0.83

10

32

3.482

193.199

0.06

1.95

6.790

1.41

11

32

3.711:

232.417

0.07

2.70

10.020

1.16

12

32

3.564:

271.635

0.08

3.57

12.723

1.16

13

32

14.421

310.853

0.11

6.85

98.784

2.02

14

50

12.417

622.671

0.09

2.69

33.402

1.43

15

50

3.380■

734.168

0.10

3.13

10.579

1.71

16

50

3.732■

779.788

0.10

3.28

12.241

1.71

17

50

3.711（

825.408

0.12

4.27

15.846

1.71

18

50

3.638（

871.028

0.12

4.27

15.534

1.71

19

50

3.4801

916.648

0.13

5.19

18.061

1.71

20

50

3.8631

962.268

0.13

5.19

20.049

1.71

21

50

3.532

1007.888

0.13

5.69

20.097

1.71

22

50

6.300

1097.428

0.14

6.20

39.060

1.71

23

70

10.320

2194.856

0.17

6.47

66.770

2.69

6制热设备和水泵的选型

6.1循环水泵选型

6.1.1泵选择的目的与原则循环水泵在供暖系统中所占比例，无论是容量还是设备数量都是很大的，运行中的问题也比较多。

因此，正确选择、合理使用和管理，确保正常供暖和提高经济效益是十分重要的。

选择的原则是：

设备在系统中能够安全、高效、经济地运行。

选择的内容主要是确定它的型式、台数、规格、转速以及与之配套的电动机功率。

选择时应具体考虑以下几个原则：

1所选的循环泵应满足系统中所需的最大流量和扬程，同时要使循环水泵的最佳工况点，尽可能接近系统实际的工作点，且能长期在高效区运行，以提高循环水泵长期运行的经济性。

2力求选择结构简单、体积小、重量轻、效率相对比较高的循环水泵。

3力求运行时安全可靠、平稳、振动小、噪音低、抗汽蚀性能好。

4选择适用于流量变化大而扬程变化不大的水泵，即G-H特性曲线趋于

平坦的水泵。

6.1.2泵选型条件

（1）输送介质的物理化学性能输送介质的物理化学性能直接影响泵的性能、材料和结构，是选型时需要考虑的重要因素。

｛介质名称、介质特性（腐蚀性、磨蚀性、毒性等）、固体颗粒含量及颗粒大小、密度、黏度、汽化压力、气体含量、是否结晶等｝

（2）工艺参数（选型重要依据）

流量Q:

工艺装置生产中，要求泵输送的介质量，工艺人员一般应给出正常、最小和最大流量。

泵数据表是上往往只给出泵的正常和额定流量。

选泵时，要求额定流量不小于装置的最大流量或取正常流量的1.1〜1.15倍。

扬程H:

工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。

一般要求泵的额定扬程为装置所需扬程的1.05〜1.1倍。

进口压力Ps和出口压力Pd:

进、指泵进出接管法兰处的压力，进出口压力的大小影响到壳体的耐压和轴封的要求。

温度T:

泵进口介质温度，一般应给出工艺过程中泵进口介质的正常、最低和最高温度。

装置汽蚀余量NPSHa有效汽蚀余量

操作状态:

操作状态分连续操作和间歇操作两种。

6.1.3泵选型依据应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等流量是选泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个装置的的生产能力和输送能力。

如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。

选择泵时，以最大流量为依据，兼顾正常流量，在没有最大流量时，通常可取正常流量的1。

1倍作为最大流量。

装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性能数据，一般要用放大5%—10%余量后扬程来选型。

液体性质，包括液体介质名称，物理性质，化学性质和其它性质，物理性质有温度c密度d,粘度u,介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效气蚀余量计算和合适泵的类型：

化学性质，主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性,是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。

装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向,吸如侧最低液面,排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等,以便进行系梳扬程计算和汽蚀余量的校核。

操作条件的内容很多，如液体的操作T饱和蒸汽力P、吸入侧压力P（绝对）、排出侧容器压力PZ海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是定的还是可移的。

6.1.3泵选型依据泵的类型应根据装置的工艺参数、输送介质的物理和化学性质、操作周期和泵的结构特性等因素合理选择。

离心泵具有结构简单，输液无脉动，流量调节简单等优点，因此除以下情况外，应尽可能选用离心泵。

（1）有计量要求时，选用计量泵。

（2）扬程要求很高，流量很小无合适小流量高扬程离心泵可选时，可选用往复泵；如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵。

（3）扬程很低，流量很大时，可选用轴流泵和混流泵。

（4）介质黏度较大（＞650〜1000mm2/s）时，可考虑选用转子泵，如：

螺杆泵或往复泵；黏度特别大时，可选用特殊设计的高黏度螺杆泵和高黏度往复泵。

（5）介质含气量〉5%流量较小且黏度＜37.4mm2/s时，可选用旋涡泵。

如允许流量有脉动，可选用往复泵。

（6）对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的泵，如：

自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、自吸式容积泵。

6.1.4泵型号的确定