供暖设计说明书.docx
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供暖设计说明书
《供热工程》
课程设计
学院:
能源与环境学院
专业:
建筑环境与设备工程
姓名:
指导老师:
中原工学院
2012年6月
摘要
供热工程设计是本专业学生学完《供热工程》后的一次综合训练,目的是理论与实践相结合,通过对系统的设计进一步掌握供热工程的专业知识,,深入理解负荷计算,散热器的计算,水力计算,系统选择,从而达到能结合实际工程机型系统计算的能力。
本次课程设计首先是选择北京一建筑物,然后根据该地的气象资料特征。
计算该建筑物热负荷,合理选择确定该建筑物的供暖系统方案。
以及散热设备的选择与计算。
并根据该供暖方案对该系统进行水力计算以及系统的阻力平衡。
绘制该建筑物的平面图.剖面图.供暖系统图。
考虑该地区气象特征以及建筑物的特点。
根据当地节能;环保要求。
选择最合理的热水供暖系统。
进行该系统的设计计算。
关键词:
热负荷;散热设备;水力计算
1.设计说明
1.1设计简述
将自然界的能源直接或间接地转化为热能,以满足人们需要的科学技术,称为供热工程。
供热工程又分为供暖工程和集中供热,
供暖工程是以保持一定的室内温度,以创造适宜的生活条件或工作条件为主要任务,集中供热是集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒,由一个或多个热源通过热网向城市、镇或其中某些区域热用户供应热能的方式。
生活中常见的是集中供热工程,目前已成为现代化城镇的重要基础设施之一,是城镇公共事业的重要组成部分。
集中供热系统包括热源、热网和用户三部分。
热源主要是热电站和区域锅炉房(工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉,民用区域锅炉房一般采用热水锅炉)。
本次课程设计是运用供热工程的技术知识对某一建筑物进行设计计算,以及散热设备的选择与计算,合理的选择供暖系统以及管路的水力计算。
本次设计的热源为城市热力管网,供回水温度为95—70C;采暖外线在建筑物南侧。
2.热负荷计算
2.1建筑物概述
供热系统计算主要包括以下步骤:
1.建筑物室内热负荷的计算2.确定供暖系统的设计方案以及热媒形式,散热器的选型3.散热器的计算与布置4.绘制系统轴测图,对管段分段并标注管长,各个散热器的热负荷大小5.进行系统的水力计算,并平衡各管段的阻力,一般异程式不大于15%,同程式不大于10%。
本次课程设计的建筑物选择郑北京的某一小型住宅楼,层高3层,层高为3米。
具体的参数见图表2-1.根据以上步骤的要求,对该住宅楼进行合理的供暖系统设计与水力计算。
已知:
维护结构的条件如下
外墙:
一砖半厚(240mm),内墙抹灰。
K=2.08w/m·℃D=5.06
外窗:
铝制推拉窗带密封条,K=6.4w/m·℃
门:
单层木门K=4.65w/m·℃。
顶部:
厚50mm防腐木屑k=0.93w/m·℃D=1.53
地面:
不保温地面k值按划分地带计算。
北京市室外的气象资料:
供暖室内的计算温度t=18℃
供暖室外的计算温度tw=-9℃
冬季室外平均风速Vpj=2.8m/s
2.2热负荷计算
一.一层基本耗热量计算
(1)首先,将采暖房间编号,如1,2等计入表2-1中,在把采暖房间的名称如卧室,客厅等计入到第2栏内。
(2)维护结构朝向及名称如北外墙,南外墙,计入第3栏中。
维护结构的传热面积等依次记录。
(3)房间的热负荷Q主要包括以下几部分:
Q=Q1+Q2+Q3
式中:
Q1——围护结构耗热量;
Q2——冷风渗透耗热量;
Q3——冷风侵入耗热量。
围护结构的基本耗热量:
式中:
K——围护结构的传热系数,W/㎡·K;
F——围护结构的计算面积,㎡;
——冬季室内空气的计算温度,℃;
——冬季室外空气的计算温度,℃;
α——围护结构的温差修正系数;是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气时,围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少的修正,其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。
地面各地段的传热系数见表
地带名称
地面传热系数
地带名称
地面传热系数
第一地带
0.47
第二地带
0.23
第三地带
0.12
第四地带
0.07
维护结构明细栏
门窗名称
洞口尺寸
备注
C1
1200*1800
金属框单层玻璃待商亮,高500
C2
2000*1800
C3
1800*1800
C4
1.5*1800
M1
1800*2000
单层木门
M2
1500*2000
M3
1200*2000
M4
1500*1800
带玻璃的推拉门
底层101房间的维护结构耗热量计算:
Q1=
北外墙:
q=1.0×2.08×(18+9)×5.9×1=333w
西外墙:
q2=1.0×2.08×(18+9)×3.6×0.95=192w
东外墙:
q2=1.0×2.08×(18+9)×14.4×0.95=767w
北外窗:
q3=1.0×6.4×(18+9)×2.16×100=373w
地面Ⅰ:
q4=1.0×0.47×(18+9)×13.98×1=177w
地面Ⅱ:
q5=1.0×0.23×(18+9)×1.55×1=9w
围护结构耗热量Q1=q1+q2+q3+q4+q5=1875W
(4)维护结构耗热量的修正
按照暖通规范的规定,维护结构的耗热量修正应考虑朝向修正、风力附加和高度附加三个方面。
上面公式已修正.
(5)冷风渗透耗热量计算
采用缝隙法计算冷风渗透耗热量Q2
公式如下:
Q2=0.278VρwCp(tn-tw′)
式中:
V=Lln
L—每米门窗缝隙渗入室内的空气量,按当地冬季平均风速,m3/h·m
l—门窗缝隙的计算长度,m
n—渗透空气量的朝向修正系数,
ρw—冬季供暖室外计算温度下的空气密度,1.34Kg/m3;
Cp—冷空气的定压比热,C=1KJ/Kg·℃;
tn—冬季室内空气的计算温度,℃;
tw′—冬季室外空气的计算温度,℃。
查表可知:
北京市的冷风朝向修正系数:
北向n=1.0,南向n=0.15。
查表可知:
冬季室外平均风速Vpj=2.8m/s,金属密封玻璃窗的L=0.9*0.5m3/m·h
北向外窗的总计算长度l=(1.2+1.5)*2=5.4米
总的冷风渗透量:
V=Lln=0.45*5.4*1=2.43m3/h
冷风渗透耗热量
Q2=0.278VρwCp(tn-tw′)=0.278×2.43×1.34×1.0×27=24w
(6)冷风侵入耗热量计算
Q3=N
w
式中
—外门基本耗热量,
N—考虑冷风侵入的外门附加率,
由于该房间没有外门故冷风侵入耗热量为零。
(7)综上可得Q=Q1+Q2+Q3=1875w
以此可算出其它房间的热负荷,如下表所示
房
间
编
号
房
间
名
称
围护结构
传热
系数
室内计
算温度
供暖室
外计算
温度
室内外
计算
温度差
温差
修正
系数
基本
耗
热量
耗热量修正
围护结
构耗热量
冷风渗透耗热量
冷风入侵耗热量
房间总耗热量
朝向
风向
1+xcn+xf
修正后耗热量
高度修正
名称及方向
面积计算
面积
K
tn
tw′
tn-tw′
α
Q′1.j
Xcn
Xf
Q
Xg
Q′1
Q′2
Q′3
Q′
㎡
W/(㎡.℃)
℃
℃
℃
W
%
%
%
W
%
W
W
W
W
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
101
厨房
北外墙
2.7*3-1.2*1.8
5.9
2.08
18
-9
27
1
333
0
0
100
333
0
1851
24
0
1875
西外墙
1.2*3
3.6
2.08
202
-5
95
192
东外墙
4.8*3
14.4
2.08
808
-5
95
767
北外窗
1.2*1.8
2.16
6.4
373
0
100
373
地面1
2*4.68+1.02*2.46+0.8*2.46
13.98
0.47
177
0
100
177
地面2
2.68*0.58*
1.55
0.23
9
0
100
9
102
餐厅
东外墙
3.4*3
10.2
2.08
572
-5
95
544
0
630
0
0
630
地面1
2*3.4
6.8
0.47
86
0
100
86
103
卫生间
东
外
墙
1.3*3
3.9
2.08
219
-5
0
95
208
0
208
0
0
208
房
间
编
号
房
间
名
称
围护结构
传热
系数
室内计
算温度
供暖室
外计算
温度
室内外
计算
温度差
温差
修正
系数
基本
耗
热量
耗热量修正
围护结
构耗热量
冷风渗透耗热量
冷风入侵耗热量
房间总耗热量
朝向
风向
1+xcn+xf
修正后耗热量
高度修正
名称及方向
面积计算
面积
K
tn
tw′
tn-tw′
α
Q′1.j
Xcn
Xf
Q
Xg
Q′1
Q′2
Q′3
Q′
㎡
W/(㎡.℃)
℃
℃
℃
W
%
%
%
W
%
W
W
W
W
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
104
卧室
东外墙
3.7*3
11.1
2.08
18
-9
27
1
623
-5
0
95
592
0
1651
4
0
1619
南外墙
4.2*3-1.8*1.8
8.36
6.4
469
-15
85
399
南外窗
1.5*1.8
2.7
0.47
466
-15
85
396
地面1
2*3.7+2*4.08
15.6
0.23
198
0
100
198
地面2
2.76*1.76
4.8
2.08
30
0
100
30
105
卧室
南外墙
3.6*3-1.5*1.8
8.1
2.085
454
-15
85
385
641
0
107
748
南外门
1.5*1.8
2.7
2.68
195
-15
85
165
地面1
2*3.6
7.2
0.47
91
0
100
91
106
卧
室
南外墙
3.6*3-1.5*1.8
8.1
2.08
454
-15
85
385
641
4
0
645
南外门
1.5*1.8
2.7
6.4
195
-15
85
165
地面1
2*3.6
7.2
0.47
91
0
0
100
91
房
间
编
号
房
间
名
称
围护结构
传热
系数
室内计
算温度
供暖室
外计算
温度
室内外
计算
温度差
温差
修正
系数
基本
耗
热量
耗热量修正
围护结
构耗热量
冷风渗透耗热量
冷风入侵耗热量
房间总耗热量
朝向
风向
1+xcn+xf
修正后耗热量
高度修正
名称及方向
面积计算
面积
K
tn
tw′
tn-tw′
α
Q′1.j
Xcn
Xf
Q
Xg
Q′1
Q′2
Q′3
Q′
㎡
W/(㎡.℃)
℃
℃
℃
W
%
%
%
W
%
W
W
W
W
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
107
客
厅
西外墙
8.2*3-1.8*2
2.1
2.08
18
-9
27
1
1179
-5
0
95
1120
0
3209
31
279
3519
西外门
1.8*2
3.6
4.65
452
-5
95
429
地面1
2*4.88+2*7.96
25.68
0.47
326
0
100
326
地面2
2*2+2*2.88
9.76
0.23
61
0
100
61
地面3
0.88*4.08
3.59
0.12
11
0
100
11
北外墙
5*3-2*1.8
11.4
2.08
640
0
100
640
北外窗
2*1.8
3.6
6.4
622
0
100
622
108
卫生间
北外墙
2.4*3-1.2*1.8
5.04
2.08
283
0
100
283
926
24
0
950
北外窗
1.2*1.8
2.16
6.4
373
0
100
373
地面1
2*2.4
4.8
2.08
270
0
100
270
房
间
编
号
围护结构
传热
系数
室内计
算温度
供暖室
外计算
温度
室内外
计算
温度差
温差
修正
系数
基本
耗
热量
耗热量修正
围护结
构耗热量
冷风渗透耗热量
冷风入侵耗热量
房间总耗热量
朝向
风向
1+xcn+xf
修正后耗热量
高度修正
名称及方向
面积计算
面积
K
tn
tw′
tn-tw′
α
Q′1.j
Xcn
Xf
Q
Xg
Q′1
Q′2
Q′3
Q′
㎡
W/(㎡.℃)
℃
℃
℃
W
%
%
%
W
%
W
W
W
W
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
109
厨房
北外墙
2.7*3-1.2*1.8
5.9
2.08
18
-9
27
1
333
0
0
100
333
0
963
24
0
987
东外墙
1.2*3
3.6
2.08
202
-5
95
192
北外窗
1.2*1.8
2.16
6.4
373
0
100
373
地面1
2*2.58
5.16
0.47
65
0
100
65
112
卧室
南外墙
4.2*3-1.8*1.8
8.36
2.08
469
-15
85
399
902
4
0
906
南外窗
1.5*1.8
2.7
6.4
466
-15
85
396
地面1
2*4.2
8.4
0.47
107
0
100
107
房间号
1
1
3
1
1
4
1
1
5
1
1
6
1
1
7
1
2
0
1
2
1
1
2
2
1
2
3
1
2
4
1
2
5
1
2
6
1
2
7
1
2
8
1
2
9
1
3
0
1
3
1
1
3
2
热负荷
748
645
3519
950
987
906
748
645
3519
950
1875
630
208
906
748
645
3519
950
二楼的热负荷只需一楼热负荷减去地面,三楼的只需要二楼的加上顶棚的的列简表
房间号
201
202
203
204
205
206
207
208
209
212
213
214
215
216
217
热负荷
1689
544
208
1391
657
554
3121
680
922
799
657
554
3121
680
922
房间号
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
热负荷
799
657
554
3121
680
1689
544
208
1391
657
554
3121
680
房间号
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
热负荷
1982
935
267
1807
1063
960
4000
875
1215
391
59
1215
1063
960
4000
875
1215
房间号
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
热负荷
59
59
1215
1063
960
4000
875
1982
935
267
1807
1063
960
4000
875
三楼热负荷
3.供热系统的确定及散热器的计算
3.1热媒的选择
本题选择热水供暖系统,热源为城市热力管网,供水温度tg=95℃,回水温度th=70℃。
3.2供暖形式的确定
为与实际相结合,设计采用分户计量,户内的水平系统采用双管同程系统,系统的立管采用双管异程,之所以这样设计主要是出于现实的利用比较广泛,又因为热源为城市热力管网因此提供的动压,足够大,不用考虑不平衡率,但相应的造价比较高,管材耗量大,但供暖充足。
3.3散热器的布置
该题散热器安装在窗台下面,这样沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响,使流经室内的空气流比较暖和舒适。
3.4散热器的选择
建筑性质
适合选用的散热器
居住建筑
柱形、闭合串片、板式、扁管式、辐射对流式
公用建筑
柱形、闭合串片、板式、扁管式、屏壁型、辐射对流式
工业企业辅助建筑
柱形、翼型、辐射对流式
散发小量粉尘的车间及仓库
柱形、辐射对流式
散发大量粉尘的车间及仓库
柱形、光面排管
3.5散热器的计算
根据上表散热器的选择,同时又表2-13所计算热负荷的大小,室内安装二柱(M132型)。
1)散热面积的计算
所需散热器传热面积F按下式计算:
式中
—房间供暖所需的散热器散热面积,m2;
—房间供暖热负荷,W;
—散热器的传热系数,W/(m.℃);
—散热器热媒的算术平均温度,℃;
—供暖室内计算温度,℃;
—散热器组装片数或散热器的长度修正系数
—散热器连接形式修正系数,
—散热器安装形式修正系数,
散热器组装片数修正系数
的选择
每组片数
<6
6~10
11~20
>20
0.95
1.00
1.05
1.10
注:
上表仅适用于各种柱式散热器,方翼型和圆翼型散热器不修正,其它散热器需要修正时,见产品说明。
散热器连接形式修正系数
的选择:
四柱813型与供水管道的连接选择同侧上进下出的连接方式,则
=1.0;
101房间散热器的计算:
K=2.426Δt0.286=2.426×(56)0.286=0.001979
=1875/0.001979*25=3..71m2
其中假定散热器组装片修正系数为1.0
其中假定散热器连接形式修正系数为1.0
其中假定散热器安装形式修正系数为1.0
N=F/f=3.896/0.24=16.23m2
由于供回水温度不变所以其他的散热器计算可借助exl表格计算见下表:
房间编号
k
Q
Β1
F
f
n
101
0.001979
1875
3.711019
1.05
3.89657
0.24
16.23571
102
0.001979
630
1.246902
1
1.246902
0.24
5.195426
103
0.001979
208
0.411676
1
0.411676
0.24
1.715315
104
0.001979
1619
3.204341
1.05
3.364558
0.24
14.01899
105
0.001979
748
1.480449
1
1.480449
0.24
6.168538
106
0.001979
645
1.27659
1
1.27659
0.24
5.319127
107
0.001979
3519
6.96484
1.05
7.313082
0.24
30.47117
108
0.001979
950
1.88025
1
1.88025
0.24
7.834373
109
0.001979
987
1.95348
1
1.95348
0.24
8.139501
112
0.001979
1619
3.204341
1.05
3.364558
0.24
14.01899
201
0.001979
1689
3.342886
1.05
3.51003
0.24
14.62512
202
0.001979
544
1.07669
1
1.07669
0.24
4.486209
203
0.001979
208
0.411676
1
0.411676
0.24
1.715315
204
0.001979
1319
2.610578
1.05
2.741107
0.24
11.42128
205
0.001979
657
1.300341
1
1.300341
0.24
5.418087
206
0.001979
554
1.096482
1
1.096482
0.24
4.568676
207
0.001979
3121
6.177114
1.05
6.48597
0.24
27.024
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