供熱計算說明書

1、供熱工程課程設計計算說明書 第 1 章 設計原始資料 1.1 設計目的 運用供熱工程 課程所學到的理論知識， 對圖示建筑物進行供熱工程設計計算， 并進行方案選擇以鞏固所學理論知識和培養(yǎng)解決實際問題能力。 1.2 設計題目 張家口市新區(qū)中學宿舍樓采暖設計 1.3 設計原始資料 1、建筑概況 ： （1）該建筑物為張家口市新區(qū)中學學生宿舍樓，共 5 層。 （2）層高：該建筑物房間高度見圖紙。 （ 3）建筑結構：全部為磚混結構，外墻均為 37 墻，外墻加聚苯板保溫。外窗為塑 鋼窗，單、雙層普通玻璃。外門為鋁合金玻璃門，內門均為保溫木門。門窗結構和尺 寸見圖紙，其它未提條件見圖紙。 （4）設計熱媒：60

2、C /50 C 機械循環(huán)單管順流異程式熱水系統(tǒng)。 （ 5）宿舍居室每室 4 人，按單床布置，總建筑面積為 3169.10 平方米，其中 1-5 層建筑面積均為 633.82 平方米 ， 檐口高度為 17.25 米。 2、設計要求及條件 整棟建筑物均采用供暖系統(tǒng)。室內設計溫度要求取 18C。 第 2 章 供暖系統(tǒng)熱負荷計算 2.1 設計氣象資料 2.1.1 查出設計題目中建筑物所在地區(qū)的相關氣象資料 查采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范 、實用供熱空調設計手冊 （以下簡稱供熱 手冊）等其他規(guī)范及手冊，得出以下設計參數(shù)： 1 、冬季供暖室外計算溫度的確定 采暖室外計算溫度，應采用歷年平均不保證5天的日平均

3、溫度，主要用于計算采 暖設計熱負荷。查得張家口市冬季供暖室外計算溫度為-12 C。 2、冬季室外平均風速 冬季室外平均風速應采用累年最冷 3個月各月平均風速的平均值，“累年最冷3個 月”，系指累年逐月平均氣溫最低的3個月，主要用來計算風力附加耗熱量和冷風滲透 耗熱量。查得張家口市冬季室外平均風速為 3.6 m/s。 3、冬季主導風向 冬季“主導風向”即為“雖多風向”，采用的是累年最冷3個月平均頻率最高的風 向，風向的頻率指在一個觀測周期內，某風向出現(xiàn)的次數(shù)占總數(shù)的百分數(shù)，主要用來 計算冷風滲透耗熱量。用四個字母ESW分別表示東南西北四個方向，其它方位用這四 個字母組合表示風的吹向，即風從外面刮

4、來的方向。當風速小于0. 3米/秒時，用字 母c來表示，參見供熱手冊，張家口主導風向為 WN即西北風。 2.2圍護結構熱工性能 2.2.1圍護結構的傳熱系數(shù)K值 傳熱系數(shù)K值可用下式計算： 1 1 1 2 o _ K W/(m G) R0 1 i 1Rn Rj Rw n i w 式中： R)圍護結構的傳熱阻，m2 G/W ; n、 w圍護結構的內表面、外表面的換熱系數(shù)， W/(m2 oG); Rn、Rw圍護結構的內表面、外表面的傳熱阻，m2 oG/W ; i圍護結構各層的厚度，m ; i圍護結構各層材料的導熱系數(shù)， W/(m oG); Rj由單層或多層材料組成的圍護結構各材料層的熱阻，m2 o

5、G/W 2.2.2建筑各維護結構K值計算 1、計算外墻的K值 外墻采用聚苯板外保溫，外墻厚為 370mm入=0.81，保溫材料厚為60mm 入=0.028 , Rn =0.115 , Rw=0.04，則: 0.115 0.37 081 0.06 0.028 0.04 0.363W/(m2 oG) 2、計算屋頂?shù)腒值 屋頂材料為鋼筋混凝土，厚度為 140mm入=1.740，保溫材料為聚苯乙烯泡沫塑 料板，厚度為60mm入=0.042，貝 RnRjRw 0.115 0.14 1.74 0.382W/(m2 0.1 0.042 G) 0.04 1 K Rd 1 1 1 i 1RnRiRw n i w

6、 1 14 / 13 3、計算地面的K值 地面為加保溫地面，各地帶的熱阻值，可按下式算: n m2 G/W R0R0- i 1 i 式中： R0貼土保溫地面的熱阻， m2 oG/W ; R0非保溫地面的熱阻，m2 oG/W ; i保溫層的厚度，m i 保溫材料的導熱系數(shù)， W/(m oG); 則：第一地帶R0 R0 n 2.15 i 1 i 0.06 0.042 2 0.280m oG /W 第二地帶 R。 R0 n 丄 4.30 i 1 i 0.06 0.042 2 0.175m oG/W 第三地帶 R0 R0 n 8.60 i 1 i 0.06 0.100m2 oG/W 0.042 第四地

7、帶r0 R0 n 丄 14.2 i 1 i 0.06 0.064m2 oG/W 0.042 4、其他維護結構K值的計算 由采暖通風規(guī)范查得固定鋁合金落地窗的K=6.4W/(m2 oG)，定制鋁合金玻門的 K=6.4W/(m2 oG)，已知塑鋼中空玻璃窗的 K=2.4W/(m2 oG)。 2 2 綜上所述，外墻的k為0.363 W/(mC );屋頂加保溫材料,K為0.382 W/(mC )； 2 2 地面加保溫材料，第一地帶K為0.280W/( m C),第二地帶K為0.175 W/(m C ), 2 2 第三地帶K為0.100W/(m C )，第四地帶K為0.064W/( m C );塑鋼中空

8、玻璃 K 2 2 為2.4W/( m C );固定鋁合金落地窗 K為6.4 W/( m C );定制鋁合金玻璃門K 2 為 6.4 W/( m C )。 2.3房間熱負荷計算 2.3.1供暖系統(tǒng)的設計熱負荷 1、供暖系統(tǒng)的設計熱負荷一般分為以下幾部分進行計算： Q Qi j Qi x Q2 Q3 式中： I Ql j 圍護結構的基本耗熱量，W I Qix圍護結構的附加(修正)耗熱量，w I Q2 冷風滲透耗熱量，W I Q3 冷風侵入耗熱量，w Q 供暖總耗熱量， W。 本建筑物要求室內計算溫度為18C。 2、圍護結構的基本耗熱量按下式計算： Q KF (tn tw )a W 式中： 2 K圍

9、護結構的傳熱系數(shù)， W/(m C ); 2 F 圍護結構的面積，m ; a 圍護結構的溫差修正系數(shù)； tn冬季室內計算溫度，C； tw 供暖室外計算溫度，C。 3、圍護結構的修正耗熱量 (1) 朝向修正耗熱量 朝向修正耗熱量是考慮建筑物受太陽照射而對外圍護結構傳熱損失的修正。 本建筑設計計算采用的朝向修正耗熱量的修正率為： 東：-5 %; 西：-5 %; 南：-20 %; 北：5% (2) 風力附加耗熱量 風力附加耗熱量是考慮室外風速變化而對維護結構耗熱量的影響而附加的耗熱 量。在計算圍護結構基本耗熱量時，外表面換熱系數(shù) w是對應風速約為4 m/s的計 算值。由采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范 查得

10、張家口冬季室外平均風速為 3.6 m/s， 小于4 m/s，所以本建筑設計計算風力附加耗熱量為 0。 (3) 高度附加耗熱量 暖通規(guī)范規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物(樓梯間除外)的高度附加率， 當房間高度大于4m時，每高出1m應附加2%但總的附加率不應大于15%本建筑層 高為3.2m，所以高度附加耗熱量為0。樓梯間的高度附加耗熱量取15% 綜上所述，建筑物或房間在室外供暖計算溫度下，通過維護結構的總耗熱量Q1 ， 可用下式計算： Q1 Q1j Q1x (1 xg)KF(tn tw)(1 xch xf )W 式中： xch 朝向修正率， %； Xf風力附加率，% Xf 0; Xg高度附加率，%

11、15% Xg 0。 2.3.2 冷風滲透耗熱量 Q2 在風壓和熱壓的作用下，室外的冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內，被加熱后逸 出。當未對采暖房間的門、窗縫隙采取密封措施時，冷空氣就會通過門、窗縫隙滲入 到室內，把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內溫度所消耗的熱量，稱為冷風滲透耗 熱量。 在各類建筑物特別是工業(yè)建筑的耗熱量中， 冷風滲透耗熱量所占比例是相當大的， 有時高達 30左右，所以門窗縫隙滲透冷空氣耗熱量的計算顯得尤為重要。 根據(jù)現(xiàn)有的資料，暖通規(guī)范 中給出了用縫隙法計算民用建筑及生產輔助建筑物 的冷風滲透耗熱量和用百分率附加法計算工業(yè)建筑的冷風滲透耗熱量。 1 、多層建筑的滲透冷空氣量，當

12、無相關數(shù)據(jù)時，可按以下公式計算： 3 V Ll n(m3 /h) 式中： L 每米門窗縫隙滲入室內的空氣量； l 門窗縫隙的計算長度； n 滲透空氣量的朝向修正系數(shù)。 確定門、窗縫隙滲入空氣量 V后，冷風滲透耗熱量Q2，可按下式計算： Q2 0.278V wcp(tn tw)W 式中： V 經門窗縫隙滲入室內的總空氣量， m3 /h； w 供暖室外計算溫度下的空氣密度，kg/m3 ； Cp 冷空氣的定壓比熱，Cp 1kJ/(kg oG)； 0.278 單位換算系數(shù)， 1kJ /h 0.278W 。 2、計算出的房間冷風滲透量是否全部計入，應考慮下列因素： 當房間有相對兩面外圍護物時，僅計入較大

13、的一面縫隙； (3) 當房間有三面外圍護物時，僅計入風量較大的兩面縫隙； 當房問有四面外圍護物時，則計入較多風向的1/2外圍護物范圍內的外門、窗 縫隙。 3、計算建筑物耗熱量時，為了簡化計算，可作下列近似處理： (1) 與相鄰房間溫差小于5C時，不計算耗熱量； (2) 伸縮縫或沉降縫墻按外墻基本耗熱量的 30 %計算； (3) 內門的傳熱系數(shù)按隔墻的傳熱系數(shù)考慮。 2.3.3 冷風侵入耗熱量Q3 在冬季受風壓和熱壓作用下，冷空氣由開啟的外門侵入室內。把這部分冷空氣加 熱到室內溫度所消耗的熱量稱為侵入耗熱量。 冷風侵入耗熱量按照下列公式計算： Q3 NQ1 j m 式中： I Ql jm 外門的

14、基本耗熱量， W I Q3 冷風侵入耗熱量，W N考慮冷風侵入的外門附加率。 外門附加率N值： 外門布置狀況 附加率 一道門 65 n% 兩道門(又門斗) 80 n% 三道門 60 n% 供暖建筑和生產廠房的主要出口 500% 注：n-建筑物外門所在樓層以上的樓層數(shù)(包括本層)。 本建筑物一樓北側的門只在有危險發(fā)生的時候打開，處于常關狀態(tài)，所以其冷風 侵入耗熱量為0。冬季，大廳掛門簾，冷風侵入量為計算值的一半 熱負荷計算詳見表格(附表一) 第3章散熱器的選擇及計算 3.1管道布置 本建筑物為五層學生宿舍樓，供暖系統(tǒng)形式采用上供下回式，由于學生宿舍樓為 公共建筑，所以采用垂直式單管順流形式，綜合

15、考慮經濟技術等因素，本建筑采用機 械循環(huán)單管順流異程式系統(tǒng)供暖。 3.2散熱器的選擇及計算 3.2.1散熱器的選用 本建筑物中選用四柱813型散熱器，散熱器連接形式為同側上進下出。查表可知 四柱813型散熱器每片的散熱面積為0.28 m2/片，其傳熱系數(shù)的計算公式為： K 2.237 t0.302W/(m2 G) 式中 t散熱器的熱媒平均溫度與室內計算溫度的差值。 3.2.2散熱器散熱面積的計算 1、散熱器的散熱面積按下式公式計算： Q K (t pj tn ) 1234 m2 式中： 2 F 散熱器散熱面積，m ； Q 散熱器的散熱量，W; tpj 散熱器內熱媒平均溫度，c； tn供暖室內計

16、算溫度，c；， K 散熱器的傳熱系數(shù)，W/m2 C； 1 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)； 2 散熱器組連接形式修正系數(shù)； 3散熱器組安裝形式修正系數(shù)； 4散熱器所在樓層數(shù)的修正。 計算散熱器面積時，先取1=1.00，算出F后，求出總片數(shù)，然后再根據(jù)每組的片 數(shù)選取i，根據(jù)i對散熱面積進行修正，求出實際散熱面積，最后求出實際所需散熱 器片數(shù)，再根據(jù)實際情況進行分組。 i的取值如下： 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù) 每組片數(shù) 20 1 0.95 1 1.05 1.1 2、散熱器內熱媒平均溫度的確定 在熱水供暖系統(tǒng)中，散熱器進出口水溫的算術平均值按下式計算: tpj (tsg tsh) 式中: tsg 散熱器進水

17、溫度，C； tsh 散熱器出水溫度，C 說明： (1) 本課程設計在計算時，不考慮管道散熱引起的溫降。 (2) 設計中，為簡化計算，散熱器的熱負荷中不扣除管道的散熱量。 (3) 對于單管熱水供暖系統(tǒng)，由于每組散熱器的進、出口水溫沿流動方向下降, 所以每組散熱器的進、出口水溫必須按公式逐一計算。 3、散熱器片數(shù)的計算 散熱器片數(shù)的計算可按下列步驟進行： （1）利用散熱器散熱面積公式求出房間內所需總散熱面積； （2）得出所需散熱器總片數(shù)； （3）確定房間內散熱器的組數(shù) m； （4）將總片數(shù)n分成m組，得出每組片數(shù)n ，若均分則n =n/m（片/組）； （5）對每組片數(shù)n 進行片數(shù)修正，即得到修正后

18、的每組散熱器片數(shù)，可根據(jù)下 述原則進行取舍：對于柱型散熱器，散熱面積的減少不得超過0.1 m20 對于本建筑，由于散熱器采用同側上進下出式，故 2 =1。 選取 A=80mm， 則 3 = 1 .03 。本建筑共五層，查得 4為：一層 1.05 二層 1.04 三層 、四層、五層 1.00 散熱器片數(shù)計算詳見表格（附表二） 。 33 輔助設備的選擇 1 、伸縮器 在熱媒輸送管道中，如蒸汽管、凝水管、熱水管及過熱水管等。 2、集氣罐和自動排氣閥 （ 1）集氣罐用于熱水采暖系統(tǒng)中的空氣排除， 一般應設于系統(tǒng)的末端最高處， 并 使干管逆流，水流與空氣泡浮升方向一致。 （2）自動排氣閥的排氣口，一般亦

19、接 DNI5mn排氣管，防止排氣直接吹向平頂或 側墻，損壞建筑外裝修，排氣管上不應設閥門，排氣管引向附近水池。 （3）由于采暖系統(tǒng) （如水平串聯(lián)系統(tǒng) ）的原故， 散熱器中的空氣不能順利排除， 可 在散熱器上裝設手動放風閥。 3、疏水器 疏水器的選型應根據(jù)系統(tǒng)的壓力、溫度、流量等情況確定。 4、補償器 為了防止供熱管道升溫時，由于熱伸長或溫度應力熱引起管道變形或破壞，需要 在管道上設置補償器，以補償管道的熱伸長，從而減小管壁的應力和作用在閥件或支 架結構上的作用力。本系統(tǒng)采用自然補償器。 第 4 章 管道的水力計算 4.1 繪制系統(tǒng)圖 根據(jù)暖氣片組裝片數(shù)的最大值將其分為幾組后，確定總的立管數(shù)，繪

20、制系統(tǒng)圖， 標明各段干管的負荷數(shù)，以及每組暖氣片的片數(shù)和負荷數(shù)，并對各個管段進行標注。 系統(tǒng)圖及標注見CAD圖 4.2 水力計算 1、本系統(tǒng)分兩個支路，先計算支路 1。 2、計算步驟如下： （1） 在軸測圖上進行管段編號、立管編號，并注明各管段的熱負荷和管長。（各 管段編號詳見附表 6、附表 7） （2）選擇最不利環(huán)路。 （3）確定最不利環(huán)路各管段管徑 a、根據(jù)各管段的熱負荷，求出各管段的流量，計算公式如下： G 0.86Q / （tg th） 式中： Q 管段的熱負荷， W； tg系統(tǒng)的設計供水溫度，G; th系統(tǒng)的設計回水溫度，G。 b、平均比摩阻大致選取 60120Pa/m c、根據(jù)各管

21、段的流量和平均比摩阻查表得出各管段的管徑、流速、平均比摩阻。 （4）確定最不利環(huán)路沿程阻力損失 Py Rl 。 （5）確定局部阻力損失 a、確定局部阻力系數(shù) 根據(jù)系統(tǒng)圖中管路的實際情況，列出各管段局部阻力管件名稱（見附表5），在查 得其阻力系數(shù)記于表中，最后算出各管段總的局部阻力系數(shù)。 b、根據(jù)各管段的流速計算出動壓頭Pd值。 c、根據(jù)公式 PjFd求出局部阻力損失 Pj (6)求各管段的壓力損失 P Py Pj (7)求環(huán)路總壓力損失，即 （Py P) (8)確定立管毗各管段的管徑 a、立管毗與最不利環(huán)路的管段 10、 11并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡的原理, 立管毗的資用壓力 Pj,可由下式確定: Pi =（匕Pj）10 11 式中Py 最不利環(huán)路管段10、11的沿程阻力損失; Pj 最不利環(huán)路管段10、11的局部阻力損失。 b、立管毗的平均比摩阻 PPj可按下式計算： p 0.5 Pf 也一r 式中： pw立管f的資用壓力 I通過立管f的環(huán)路總長度。 C、根據(jù)