河北建筑工程学院供热工程课程设计.doc

河北建筑工程学院供热工程课程设计

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2020年4月19日
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河北建筑工程学院
课程设计

课程名称： 供 热 工 程
系 别： 城 市 建 设 系
专 业： 建筑环境与设备工程
班 级： 建 环 09* 班
学 号：
学生姓名：
指导教师： 马 * 雷*
职 称： 副 教 授

06月 22日

河北建筑工程学院 设计计算说明书

课程名称： 供 热 工 程
系 别： 城 市 建 设 系
专 业： 建筑环境与设备工程
班 级： 建 环 09* 班
学 号：
学生姓名：
指导教师： 马 * *
职 称： 副 教 授

06月 22日

供热课程设计计算说明书
第1章 设计原始资料
1.1设计题目
张家口市新区中学宿舍楼采暖设计
1.2设计原始资料
冬季供暖室外计算温度为-15℃
设计热媒：95℃/70℃ 机械循环单管顺流异程式热水系统
宿舍居室每室4人，按单床布置，总建筑面积：3169.10平方米，其中：1-5层建筑面积均为：633.82平方米 ，建筑层数及高度：宿舍楼共五层 檐口高度为17.25米。结构形式：砖混结构。
第2章 供暖系统热负荷计算
2.1设计气象资料
2.1.1查出设计题目中建筑物所在地区的相关气象资料
查《实用供热空调设计手册》，以下简称《供热手册》及《供热工程》。
1、冬季室外计算温度的确定。
采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度，主要用于计算采暖设计热负荷。
2、冬季室外平均风速(v。)
冬季室外平均风速应采用累年最冷3个月各月平均风速的平均值，“累年最冷3个月”，系指累年逐月平均气温最低的3个月，主要用来计算风力附加耗热量和冷风渗透耗热量。
3、冬季主导风向
冬季“主导风向”即为“虽多风向”，采用的是累年最冷3个月平均频率最高的风向，风向的频率指在一个观测周期内，某风向出现的次数占总数的百分数，主要用来计算冷风渗透耗热量。用四个字母ESWN分别表示东南西北四个方向，其它方位用这四个字母组合表示风的吹向，即风从外面刮来的方向。当风速小于0. 3米／秒时，用字母c来表示，参见《供热手册》，张家口主导风向为WN，即西北风。
2.2围护结构热工性能
外墙采用聚苯板外保温，k为0.49 W/(·℃)，地面加保温材料，第一地带K为0.28 W/(·℃)，第二地带K为0.17 W/(·℃)，第三地带K为0.10W/(·℃)，第四地带K为0.06W/(·℃)，屋顶加保温材料,K为0.38 W/(·℃)，塑钢中空玻璃K为2.4 W/(·℃)，铝合金玻璃门K为6.5 W/(·℃).
2.3房间热负荷计算
2.3.1供暖系统的设计热负荷
利用下式计算：

——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。
本建筑物要求室内计算温度为18℃。
供暖设计热负荷按照下式计算：
W
式中：K——围护结构的传热系数，W/(·℃)；
F——围护结构的面积，；
——围护结构的温差修正系数；
——冬季室内计算温度，℃；
——供暖室外计算温度，℃。
(1)朝向修正耗热量
朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射而对外围护结构传热损失的修正
朝向修正耗热量的修正率为：
东： -5％； 西： -5％； 南： -20％； 北： 0。
（2）风力附加耗热量
本建筑物风力附加耗热量为0。
(3)高度附加耗热量
本建筑物中高度附加耗热量为0。
2.3.2 冷风渗透耗热量
在风压和热压的作用下，室外的冷空气经过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。当未对采暖房间的门、窗缝隙采取密封措施时，冷空气就会经过门、窗缝隙渗入到室内，把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。
在各类建筑物特别是工业建筑的耗热量中，冷风渗透耗热量所占比例是相当大的，有时高达30％左右，因此门窗缝隙渗透冷空气耗热量的计算显得尤为重要。
根据现有的资料，《暖通规范》中给出了用缝隙法计算民用建筑及生产辅助建筑物的冷风渗透耗热量和用百分率附加法计算工业建筑的冷风渗透耗热量。
1、多层建筑的渗透冷空气量，当无相关数据时，可按以下公式计算：
V＝Lln 式中 L-每米门窗缝隙渗入室内的空气量 l-门窗缝隙的计算长度
n渗透空气量的朝向修正系数
2、计算出的房间冷风渗透量是否全部计入，应考虑下列因素；
(1)当房间仅有一面或相邻两面外围护物时，全部计入其外门、窗缝隙；
(2)当房间有相对两面外围护物时，仅计入较大的一面缝隙；
(3)当房间有三面外围护物时，仅计入风量较大的两面缝隙；
(4)当房问有四面外围护物时，则计入较多风向的1/2外围护物范围内的外门、窗缝隙。
3、计算建筑物耗热量时，为了简化计算，可作下列近似处理：
(1)与相邻房间温差小于5℃时，不计算耗热量；
(2)伸缩缝或沉降缝墙按外墙基本耗热量的30％计算；
(3)内门的传热系数按隔墙的传热系数考虑；
2.3.3 冷风侵入耗热量
在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的外门侵入室内。把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为侵入耗热量。
按照下列公式计算：
式中：——外门的基本耗热量，W；
——冷风侵入耗热量，W；
N ——考虑冷风侵入的外门附加率。
外门附加率N值：

外门布置状况
附加率
一道门
65n%
两道门（又门斗）
80n%
三道门
60n%
供暖建筑和生产厂房的主要出口
500%
注：n---建筑物本层以上的楼层数（包括本层）。
热负荷计算详见表格（附表一）

第3章 散热器的选择及计算
3.1管道布置
系统采用上供下回单管顺流布置形式。分两个环路，分别用N1、N2表示。
3.2散热器的选用
本建筑物中采用四柱813型散热器。
3.3散热器的选择及计算
一、散热器散热面积的计算
散热面积的计算可按《供热手册》或《教材》中的计算公式进行计算。
1、散热器内热媒平均温度t的确定
(1)本课程设计在计算时，不考虑管道散热引起的温降。
（2）单管热水供暖系统，由于每组散热器的进、出口水温沿流动方向下降，因此每组散热器的进、出口水温必须按公式逐一分别计算。
2、散热面积的计算应该在布置完散热器和立管后进行。
3、设计中，为简化计算，散热器的热负荷中不扣除管道的散热量。
二、散热器片数的计算
散热器片数的计算可按下列步骤进行：
1、利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积(由于每组片未定，故先按1计算)；
2、得出所需散热器总片数；
3、确定房间内散热器的组数m；
4、将总片数n分成m组，得出每组片数n`，若均分则n`＝n／m(片／组)；
5、对每组片数n`进行片数修正，乘以b，即得到修正后的每组散热器片数，可根据下述原则进行取舍：对柱型散热器，散热面积的减少不得超过0.1㎡；
散热器数量的计算
1、计算公式

式中:——散热器散热面积，；
——散热器的散热量， W；
——散热器内热媒平均温度，℃；
——供暖室内计算温度，℃；，
——散热器的传热系数，；
——散热器组装片数修正系数；
——散热器组连接形式修正系数；
——散热器组安装形式修正系数。
由于系统采用的为同侧上进下出式，故＝1。
选取A＝80mm； ＝1.03。计算散热器面积时，先取＝1.00，但算出F后，求出总片数，然后再根据片数修正系统的范围乘以对应的值，其范围如下：
片数修正系数
每组片数
<6
6~10
10~20
>20

0.95
1
1.05
1.1
在热水供暖系统中，散热器进出口水温的算术平均值
℃
式中：——散热器进水温度，℃；
——散热器出水温度，℃。
散热器的计算说明：
（1.）根据建筑特点和散热器的布置原则及热负荷的分布情况而知，同一房间的散热器均匀分组，片数均分。
（2.）按散热器的计算实例的步骤，将整个建筑的散热器片数计算见（附表二）。
3．4辅助设备的选择
伸缩器
在热媒输送管道中，如蒸汽管、凝水管、热水管及过热水管等。
集气罐和自动排气阀
1集气罐用于热水采暖系统中的空气排除，一般应设于系统的末端最高处，并使干管逆流，水流与空气泡浮升方向一致。
2、自动排气阀的排气口，一般亦接DNl5mm排气管，防止排气直接吹向平顶或侧墙，损坏建筑外装修，排气管上不应设阀门，排气管引向附近水池。
3、由于采暖系统(如水平串联系统)的原故，散热器中的空气不能顺利排除叫，可在散热器上装设手动放风阀。
疏水器
疏水器的选型应根据系统的压力、温度、流量等情况确定。
补偿器
为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力热引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。
第4章 管道的水力计算
4.1绘制系统图
根据暖气片组装片数的最大值将其分为几组后，确定总的立管数，绘制系
统图，标明各段干管的负荷数，以及每组暖气片的片数和负荷数，并对各个管
段进行标注。
系统图及标注见CAD图
4.2水力计算
1、用最不利环路的方法
2、计算步骤如下：
（1）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。
（2）计算最不利环路的阻力损失，并确定各管段管径
注：平均比摩阻大致为60—120pa/m
（3）以最不利环路的总阻力损失为基准，在允许的不平衡率范围内确定最不利立管前面的供回水干管和其它立管的管径。
该工程用两个环路，设为N1、N2环路，水力计算表详见（附表三），包括N1回路，N2回路，局部阻力系数。
总结
该设计为张家口新区中学宿舍楼供暖系统设计，其内容包括供暖系统计算、热负荷计算、散热器计算及水力计算、系统的选择、计算机CAD绘图等几部分。
本设计内容是将热能从热源输送到建筑物内部的集中采暖系统，集中采暖系统是由管路系统、散热设备及其它辅助设备组成的，任务在于将热能按要求经济、合理地分配给各个采暖房间来满足对空气温度的要求。
本设计主要是根据建筑物的特点和设计任务指导书按要求来完成的，又根据如何经济、可靠、美观的原则来实现和突出本设计的特点的。
供暖系统的设计与方案选择是本设计的重点，在设计中主要参阅了《供热工程》及相关设计手册中有关例题来完成的，计算得出的有关数据为绘图提供了基本条件参数。
在计算机绘图过程中，使用的是中国建筑科学研究院工程部开发研制的 AUTOCAD 绘图软件以和天正暖通绘图软件及鸿业水力计算系统，在绘图过程中，我熟练的运用CAD软件，并从中不断地发现问题和解决问题，既巩固了理论的学习，又使理论联系实际，在实践中很好地运用和发展，真正的做到学有所成，学有所用。
参 考 文 献
[1] 陆耀庆.供暖通风设计手册.中国建筑工业出版社，1987
[2] 贺平、孙刚等.供热工程.第四版.中国建筑工业出版社，
[3] 采暖通风与空气调节设计规范.中国建筑工业出版社，
[4] 北京建筑设计研究院编，建筑设备专业技术措施.中国建筑工业出版社，
[5] 邵宗义.建筑供热采暖工程设计.机械工业出版社，
[6] 05系列建筑标准设计图集.中国建筑工业出版社，

2024年9月23日