西安别墅单体课程设计.docx

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西安别墅单体课程设计

暖通空调课程设计

设计题目西安别墅课程设计

班级

学生姓名

学号

日期

指导教师

2015年06月

目录

绪论……...………………...………………

1.设计条件……………………………………

2.系统方案确定…………………………………

3.负荷计算………………………………………..

4.暖气设备的选择计算………………………….

5.水管的水力计算……………………………….

6.结论……………………………………………

参考文献

绪论

1.1设计目的

建筑是人们生活和工作的场所，而建筑内的环境对人的寿命、工作效率、产品质量等起着极为重要的作用。

同时，由于多年来城市化工业化进程的不断加深，伴随着能源的大量开采及不合理利用，导致能源紧缺的问题日益严重。

为了响应国家节能减排的号召，设计良好的与低能耗运行的中央空调系统已成为普遍的需求，也对减少经济支出、保护地球的生态环境有着积极的意义。

而课程设计是把理论知识应用于实践工程的绝佳的锻炼机会。

在课程设计中不仅要求我们熟练掌握暖通空调科目所学的理论知识外，还要熟习和掌握国家有关的建设方针政策，综合运用所学的基础理论和专业知识，联系实际来解决工程设计问题。

通过这次设计，明确设计程序，设计内容及各设计阶段的目的要求和各工种间的必要配合。

但这次设计的任务是艰巨的，无论从建筑面积、还是建筑高度来讲，都是一次全新的挑战，全面综合考验了自我设计的能力。

通过这次设计，我能对专业知识进行更有效的应用，把知识与实践结合起来，在设计中发现问题、解决问题，获得一定的实际设计能力，为以后学习和工作打下良好的基础。

第一章设计条件

1.1工程概况

本工程为陕西省西安市某别墅，总面积为。

共两层，层高为。

要求对其别墅内各个房间进行暖管布置。

暖气开放时间：

全天。

1.2设计参考规范及标准

1.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019—2003）。

2．民用建筑热工设计规范（GB50176—93）。

3.民用建筑节能设计标准（JGJ26—95）。

4.新建集中供暖住宅分户计量设计技术规程（DBJ01—605—2000）。

5．住宅设计规范（GB50096—1999）。

6．业主对本工程的有关意见及要求。

1.3设计内容

本工程设计范围为建筑物冬季采暖系统设计。

1．4设计采用气象数据

1.室外设计参数

2.室内设计参数

温度℃

20

暖气运行时间h

24

湿度%

48

人员密度

风速m3/h

1.7

新风量

备注：

室内压力高于室外大气压

1.5围护结构的热工性能

（1）外墙厚120mm

结构：

给出结构构成图

（2）屋顶

结构：

给出结构构成图

（查《暖通空调》）

（3）玻璃窗

结构：

双层窗，3mm厚的普通玻璃（普通或吸热），金属窗框，80％玻璃

传热系数：

2.72W/（m2K）

內遮阳设施：

深绿布帘Ci=0.65

外遮阳设施：

无

（查《暖通空调》）

（4）内墙

结构：

内墙为120mm砖墙，内外粉刷

传热系数：

2.37W/（m2K）

（查《简明空调手册》）

围护结构热工参数

结构类型

类型

传热系数

外墙

1砖墙，2泡沫混凝土，3木丝板，4白灰粉刷。

厚度120mmII型墙

0.9

外窗

双层普通玻璃（3mm）

2.72

外门

单层木门

4.65

内墙

内外抹面（各20mm）加一砖黏土实心砖（120mm）

总厚度160mm

2.37

屋顶

沥青膨胀珍珠岩保温屋面厚度125mm

0.48

1.6室内照明

照明密度或灯安装功率：

20W/m2或8.4kW

开灯时间：

8小时，连续运行

（查《简明空调手册》）

第二章采暖系统方案确定

1.本建筑采暖热源来源于小区换热站，热水供回设计温度为85-60摄氏度。

采暖系统为一个地上系统，设一组下供下回采暖立管，分别设于一个管井内。

住宅室内采暖系统采用每一个房间一个水平双管同程式系统，该系统流过每组散热器的水温基本均衡。

采暖管径小，系统容易平衡，并且各房间温度易调节。

住宅每组散热器均设温控阀和手动放气阀各一个。

室内采暖管道采用PP-R管沿墙暗敷，设于楼板垫层内（垫层厚50mm）.管道管径均为d25*3.5（PP-R管）。

管理和维修比较方便，使用寿命长，初投资和运行费用比较低。

第三章负荷计算

一．1.供暖建筑物围护结构基本耗热量的计算是根据稳定传热理论进行的，即在计算的时间内，室内、外空气温度及有关参数均不随时间变化。

显然这只能是一种假设，实际中是不可能实现的，但由于不稳定传热的计算比较复杂，工程设计中常常以稳定传热来代替不稳定传热进行计算，这样虽然有一定误差，但可大大简化计算。

在稳定传热的条件下，房间各围护结构基本耗热量的计算公式为：

Qj=KF（tn-tw）a

式中，Qj—围护结构的基本耗热量，W

K—围护结构的传热系数，W/（m2.℃）

F—围护结构的传热面积，m2

tn—冬季供暖室内计算温度，℃

tw—围护结构的温差修正系数。

1.传热系数通过查《暖通空调手册》可得

2.朝向附加耗热量

朝向附加耗热量就是考虑建筑物受太阳辐射的因素，对围护结构基本耗热量进行的修正。

按《规范》的规定，朝向修正率的数值可在下列范围内选用：

北、东北、西北0%-10%；

东、西-5%；

东南、西南-10%~-15%

南-15%~-30%

3.风力附加耗热量就是考虑了室外风速变化对外围护结构基本耗热量的修正。

4.高度附加耗热量就是考虑房屋层高对围护结构传热耗热量的影响。

5.冬季，在风压和热压作用下，会有大量的冷空气从室外或相邻房间、其他生产跨间等通过开启的门或孔洞侵入室内，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，其中加热由外门侵入的冷空气量耗热量称为外门冷风侵入耗热量。

冷风侵入耗热量可按下式计算：

Q=0.278CppwVw（tn-tl）

VW—由室外或相邻房间、其他生产跨间侵入室内的冷空气量，m3/h

Pw—冷空气的密度，当冷空气由室外侵入时，即为室外空气的密度，kg/m3;

Tl—冷空气的温度，当冷空气由室外侵入时，即为冬季供暖室外计算温度，℃；

其他符号同前。

二.一楼别墅围护结构耗热量

房间号

房间名称

围

护

结

构

传热系数

室内计算温度

室

外

计

算

温

度

室内外计算温度差

温

差

修

正

系

数

基

本

耗

热

量

朝

向

附

加

风

力

附

加

外

门

开

启

附

加

高度附加

围护结构耗热量

101

朝向及名称

面积计算

面积m2

K/[W/（m2K）]

tn/℃

Tw/℃

tn-tw

℃

α

QJb/w

Qfj1/%

Qfj2/%

Qfj3/%

Qfj4/%

Q1/W

家庭活动室

南外窗

1*1.5*0.2

3

2.72

20

-15

35

1.0

285.6

0

0

0

0

285.6

南外墙

4.5*3-3

10.5

0.9

330.75

0

0

330.75

东外墙

（1．2+1.2+3.3）*3

17.1

0.9

538.65

-5

0

511．72

北外墙

4．5*3

13.5

0.9

425.25

0

0

425.25

102

起居室

南外窗

1*1.5*2

3

2.72

285.6

0

0

285.6

南外墙

（2.4+3.6）*3-3

15

0.9

472.5

0

0

472.5

西外墙

5.7*3

17.1

0.9

538.65

-5

0

511.72

东外墙

5.7*3-4.32*2

8.46

0.9

266.49

-5

0

253.17

东外门

2.4*（0.9+0.9）

4.32

4.65

703.08

-5

65

1102.08

东外窗

2.4*（0.9+0.9）

4.32

2.72

411.264

-5

0

390.70

顶棚

（2.4+3.6）*5.7

34.2

0.48

574.56

0

0

574.56

103

设备间

北外墙

2.1*3

6.3

0.9

198.45

0

0

198.45

西外墙

1．2*3

3.6

0.9

113.4

0

0

113.4

东外墙

1.2*3-1.26

2.34

0.9

73.7

-5

0

70.02

东外门

2.1*0.6

1.26

4.65

5.859

-5

65

9.18

104

厨房

北外窗

1.8*1.5

2.7

4.65

257.04

0

0

257.04

北外墙

4,5*3

10.8

0.9

340.2

0

0

257.04

105

餐厅

北外窗

1.8*1.8

3.24

2.72

308.448

0

0

308.448

北外墙

3*（2.4+3.6）-3.24

14.76

0.9

464.94

0

0

464.94

西外墙

（3.3+1.2）*3

13.5

0.9

425.25

-5

0

403.99

106

过道

西外墙

1.2*3*3

10.8

0.9

340.2

-5

0

323.19

南外墙

4.5*3-2.88-4.32+2.1*3

12.6

0.9

396.9

0

0

369.9

顶棚

1.5*2.4

3.6

0.48

60.48

0

0

60.48

由一层别墅计算可得将二楼简化计算

房间名称

名称及朝向

围护结构耗热量/W

房间名称

名称及朝向

围护结构耗热量/W

主卧室

南外窗

289.408

卫生间2

北外墙

181.44

南外墙

372.015

北外窗

205.632

东外窗

6i8.81

顶棚

133.056

东外墙

468.81

卧室2

北外墙

272.16

北外墙

467.775

北外窗

308.448

西外门

428.59

东外墙

444.39

西外墙

28.728

顶棚

133.056

顶棚

544.32

楼道间

南外墙

459.27

卫生间1

东外墙

124.74

南外门

676.714

北外墙

218.295

南外窗

257.04

西外墙

96.957

西外墙

266.63

西外窗

65.117

东外墙

148.13

顶棚

158.76

顶棚

244.944

卧室1

北外墙

382.725

过道

南外窗

285.6

北外窗

257.04

南外墙

591.97

顶棚

315.605

顶棚

240.173

3.冷风侵入耗热量

根据《供暖通风与空气调节》（吴萱编）

由表1-7得室外平均风速=2m/s迎风面每米长门、窗缝隙渗入的冷空气量VLm3/（h.m）

门窗种类

空气量m3/（h.m）

单层木窗

2.5

门

5.0

表1-8得各地区的冷风渗入量修正值

地点

东

西

南

北

西宁

0.45

0.3

0.3

1.0

Pw=1.35kg/m3,Cp=1.0KJ/（kg.℃）室内外温度差=30℃

房间名称

朝向及名称

窗、门的缝隙长度m

冷风渗透耗热量W

首层：

家庭活动室

南外窗

10

98.55

起居室

南外窗

10

98.55

东外门

16.8

496.692

东外窗

16.8

248.346

设备间

东外门

5.4

159.651

厨房

北外窗

13.2

433.62

餐厅

北外窗

14.4

473.04

过道

南外门

14.4

283.824

南外窗

13.2

130.086

二层：

主卧室

南外窗

16.48

162.4104

东外窗

21.68

320.485

西外门

5.8

114.318

卫生间1

西外窗

3.6

35.478

卧室1

北外窗

13.2

433.62

卫生间2

北外窗

12

394.2

卧室2

北外窗

7.2

236.52

楼道

南外门

13.2

260.172

南外窗

13.2

130.086

过道

南外窗

20

197.1

但对于开启时间不长的民用建筑来说，外门可开启部分的基本耗热量乘以65%n，即为表格中的Qf3。

4.房间供暖设计热负荷总计。

首层：

房间名称

家庭活动室

起居室

设备间

厨房

餐厅

过道

楼道

热负荷W

1678.8

3592.28

551.06

1030.86

1671.678

2091.47

255.15

二层：

房间名称

主卧

卫生间1

卧室1

卫生间2

卧室2

楼道

过道

热负荷W

3218.256

699.347

1388.99

914.328

1394.574

2442.986

1314.443

第四章暖气设备的选择计算

一．散热器选择是否恰当不仅会影响到供暖的效果，也会影响工程的造价，以及使用过程中的运行费用。

因此在选择散热器之前，首先应明确供暖系统对散热器的要求，了解其主要的性能指标。

对散热器的要求一般可以从热工性能、经济指标、制造、安装、使用及美观、卫生等方面考虑。

1散热器的选择

散热器均采用钢制柱式散热器，工作压力为1.2MP。

住宅部分散热器如采用暗装时，其外罩前板上下均应开孔，且孔口高度均不小于150mm，孔口应敞开。

2.采暖热水管道管材选择要求

工程设于楼板垫层内的采暖热水管道采用PP-R管，要求工作压力为2.0MPa。

PP-R管材使用等级为5级。

管道为热熔连接，管道连接方法按相关的规程,规定执行。

埋地PP-R管在连接散热器处用三通（热熔连接），PP-R短管接出地面后，再用工作压力为2.0MPa的明装热镀锌钢管。

若采用塑料管材，其使用等级为5级。

塑料管材的连接方式按相关规定规程进行。

（2）本工程DN<=25的采暖热水管以及管井内自采暖立管接出的入户采暖支管均采用镀锌钢管丝扣连接。

其余管道采用焊接钢管，DN〈=32为丝扣连接，DN〉32为焊接。

（3）管井内的Y型过滤器要求滤芯材料为不锈钢网，局部阻力系数不大于2.0。

公称压力为1.0MPa。

（4）采暖热力入口暗装详见98N1。

3.热表、温控阀的选择要求。

（1）每户设一个组合式热表，其技术要求如下：

公称流量0.6m/h。

当阻力为1mH2O时的流量>=0.4m/h。

热表为垂直安装，并配脉冲输出接口。

（2）每组散热器安装一个温控阀。

其中：

（a）当散热器不安装暖气罩时，温控阀为角型，配远控式温度传感器，由预设功能，规格为DN15.

（b）当散热器安装暖气罩时，温控阀为角型，配内置式温度传感器，由预设功能，规格为DN15。

（3）当确定散热器温控阀的供货厂商后，再确定这种阀门的具体型号。

5.采暖管道穿墙及穿楼板处均做钢管套；所有管道均应保证高点放气，低点泄水，非采暖季节满管保护。

所有采暖管道穿墙处的预埋钢套管或预留洞在土建施工时均密切配合。

6.系统试压。

采暖系统安装完毕后作整体试压，试验压力为0.8MPa。

7.其他注意事项

热量表应在系统冲洗及试压完毕后安装，图中及设计说明中未详事宜按建筑设备施工安装图集中的规定执行并符合施工验收规范的规定。

二．散热器的计算。

散热器的计算，是在供暖设计热负荷、供暖系统形式及散热器的选型确定之后进行的，它的主要任务是计算供暖房间在保持室温要求条件下散热器的散热面积，进而求得散热器的片数。

散热器散热面积可按下式计算，即

Q=F/[K（tpj-tn）]p1p2p3。

式中，F—散热器的散热面积，m2。

Q—散热器的散热里量，W

K—散热器的传热系数，W/（m2.℃）

Tpj—散热器内热媒平均温度℃

tn—室内供暖计算温度℃

p1—散热器的片数修正系数。

6-10片，p1=1.00

明装热水P2=1.0

标准状况敞开式安装p3=1.0

常用国产钢制散热器技术经济指标

散热器名称及型号

外形尺寸/mm

散热面积/（m2/片）

散热量/（W/片）

传热系数K/[W/（m2.℃）

工作压力

/10^5Pa

试验压力/10^5Pa

钢制柱式

640*120

0.17

100

9.07

8

12

通过查《供暖通风与空气调节》并计算得

首层热负荷：

10616.152W

二层热负荷：

11372.924W

总计：

21989.076W

首层面积：

187.662m2

二层面积：

113.632m2

总计：

301.294m2

供暖指标qf=Q/F

式中Q—建筑物的供暖热负荷，W

q1—单位面积供暖热指标，W/m2

F—建筑物总的建筑面积，m2

通过计算得供暖指标73W/m2

一层房间名称

暖气片数

数量/个

二层房间名称

暖气片数

数量/个

家庭活动室

6

3

卫生间1

8

1

起居室

10

4

卧室1

8

2

设备间

6

1

卫生间2

10

1

厨房

10

1

卧室2

8

2

餐厅

9

2

主卧

9

4

过道

8

3

楼道

9

3

楼道

6

1

过道

9

2

第五章热水供暖系统的水力计算

1.热水供暖系统管路水力计算的基本原理。

要保证供暖房间的设计温度，首先要保证进入各散热器的水段的管径及系统的压力损失。

各计算各管段的阻力可以用下式表示

△P=△Py+△Pj

式中，△P—计算管段的总阻力，Pa

△Py—计算管段的沿程阻力，Pa

△Pj—计算管段的局部阻力,Pa