供热工程课程设计办公楼的供暖设计

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1、摘要 本次暖通空调课程设计选择的是呼和浩特市某一二层办公楼的供暖设计。根据呼和浩特的气象资料特征和建筑物的土建结构，计算该建筑物热负荷，合理选择确定该办公楼的供暖系统方案，合理选择散热设备并进行计算。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。绘制该办公楼的供暖平面图、供暖系统图、供暖入口大样图。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；水力计算目录1.前言 12.热负荷计算 3 2.1建筑物的概述 3 2.2计算最小传热阻并校核 4 2.3热负荷的计算 43 供暖方案的确定以及散热器布置与选

2、择 12 3.1热媒的选择 12 3.2供暖形式的确定 12 3.3散热器的布置 123.4散热器选择 123.5散热器的计算 124.管路的水力计算 23 4.1绘制采暖系统图 23 4.2计算最不利环路的管径 235.总结 29 6.参考文献 30 2热负荷计算一、 设计题目开封市某教学楼阶梯教室楼热水供暖设计二、 原始资料1、 气象资料 冬季平均风速：3.4 m/s.风向：NE室外计算温度：-70c，查得此温度下的空气密度为1.3kg/m3 .室内计算温度:16 0c,空调机房和设备间取5 0c。tpmin=1.30c。2、 土建资料首层高度为5.4m ，二层高度为4.5 m.围护结构的

3、条件为：外墙：370 mm厚空心砖，双面抹灰。外墙传热系数为K=1.2 W（m2/k）.热阻R=0.834 m2k/w内墙：墙厚150mm空心砖，双面抹灰，K=2.48 W（m2/k）.外窗：单层金属窗，宽高 900mm900mm、1350mm900mm 、1350mm700mm 2598mm 700mm、1800mm 2400mm。K=6.4W（m2/k），通过每米外窗缝隙进入室内的冷空气L=1.24m3/(m h).外门：单层玻璃木门，1800mm2850mmK=4.8W（m2/k）。通过每米外门缝隙进入室内的冷空气L=2.48m3/(m h).地面：非保温地面。屋顶：170mm厚加气混凝

4、土块，K=1.18 W（m2/k）热阻R=0.76 m2k/w动力资料：热源：由外网引入（热媒：热水参数tg=950c th=700c三 、热负荷外墙最小传热阻校核：Twc=0.6tw+0.4tpmin=0.6（-7）+0.41.3=-3.68 0c最小传热阻计算公式Rmin=Rn（Tn- Twc）/Ty =0.53630.834 m2k/w 符合要求。（其中温差修正系数=1）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

5、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屋顶最小传热阻校核：Rmin=Rn（Tn- Twc）/Ty =0.35750.76 m2k/w。符合要求。一、房间101供热系统设计热负荷南外墙 F=63.99m2 ，查得a=1，南向xch=-20%，东向xch=-5%，西向xch=-5%，北向xch=10%，K=1.2 W（m2/k）Q1=（1+xch）=1.263.992380%=1413 W南外门：F=5.13m2，K=4.8 W（m2/k）,外门附加率xm=500%Q2=（1+xch+xm）=3284.8 W南外窗：Q3=6.48.642380%=10

6、17.5w东外墙：Q4=1.243.22395%=1133W东外窗：Q5=6.48.642395%=1208W西外墙：Q6=1.243.22395%=1133w西外窗：Q7=6.48.642395%=1208.2w冷风渗透量耗热量：Q=0.28LwCp (tn-tw)ln 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/hml门窗缝隙的计算长度，m; n渗透空气量的朝向修正系数;W冬季供暖室外计算温度下的空气密度，Kg/ 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：开封市的冷风朝向修正系数：南向n=0.2北向n

7、=0.65东向n=0.65西向n=1.0；查表可知：冬季室外平均风速Vpj=3.4m/s，单层窗的L=1.24m3/mh，门的L=2.48m3/mh南向外窗的总计算长度l=9.6m南外窗冷风：Q1=0.281.241.31239.60.22=39.9w南门冷风：Q2=0.282.481.312311.10.2=46w东窗冷风：Q3=0.281.241.31239.60.652=129.5w西窗冷风：Q4=0.281.241.31239.612=199.5W地面耗热：地带一：F=67.2m2，k=0.47 w（m2/k）地带二：F=43.2m2，k=0.23 w（m2/k）地带三：F=27.2m

8、2，k=0.0.12 w（m2/k）地带四：F=8.64m2，k=0.07w（m2/k）Q=kf(tn-tw)=0.4767.223+0.2343.223+27.20.1223+0.078.6423=1044w101房间供暖系统设计总热负荷Q=1017.5w+1133W+1208W+1133w+1208.2w+39.9w+46w+129.5w+199.5W+1044w=11857w考虑到高度附加率2%，所以Q101=12094w.104+105房间热负荷：北外墙：Q1=1.295.1523110%=2889W北外窗：Q1=6.48.6423110%=1399w北外门：Q2=4.84.2823（

9、110%+500%）=2882.3w南外门：Q3=4.84.2823(80%+500%）=2737.4w南外墙：Q4=1.215.62380%=344.4W东内墙：tn=5 0cQ5=2.481143.34=1183W冷风渗透量耗热量：北窗冷风：Q6=0.281.241.31239.60.652=129.5w南北门冷风：Q7=0.282.481.312310.5（0.65+0.2）=851w地面：Q8=0.4735.423+0.2335.423+14.20.1223 =610w104+105房间总热负荷：Q=2889+1399+2882.3+2737.4+344.4+1183+129.5+85

10、1+610=13025.6w考虑高度附加率2%，Q=13286w以此可算出其它房间的热负荷，如下表所示:一层热负荷计算房间名称及方向面积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朝向修正后耗热量高度修正冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量房间总耗热量m2W/m2%W%WWW101南外墙63.991.216-7231-2014132415012094南外门5.134.84803284.8南外窗8.646.4-201017.5东外墙43.21.2-51133东外窗8.646.4-51208西外墙43.21.2-51133西外窗8.646.4-51208地面167.20.4701044

11、地面243.20.23地面327.20.12地面48.640.07104+105南外墙15.61216-7内墙为523和111-203442981013286南外门4.284.84802737.4北外墙95.151.2102889北外门4.284.85102882北外窗8.646.4101399东内墙43.342.4801183地面135.40.470610地面235.40.23地面314.20.12厕所和过道北外墙311.216-723110941233505138北外窗7.86.4101263东外墙391.2-51023东外窗1.86.4-5252南外墙371.2-20817南外门1.84

12、.8480288西外墙12.71.2-5333西外窗0.816.4-5120地面152.60.470745地面230.350.23地面35.760.12108西外墙43.21.216-7231-511332350010734西外窗8.646.4-51208南外墙641.2-51413南外窗8.646.4-201017.4南外门5.134.84803285东外墙21.61.2-5566东外窗4.326.4-5642地面157.60.470863地面233.60.23地面317.60.12地面48.640.07109+110北外墙52.631.216-72311015982323.3011672北

13、外窗8.646.41101399北外门5.134.81103455西内墙8.22.4810224南外门5.134.814803285南外墙15.61.21-20344.4地面152.20.471 0815地面240.20.23地面313.80.12二层热负荷计算房间名称及方向面积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朝向修正后耗热量高度修正冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量房间总耗热量m2W/m2%W%WWW201+204+205北外墙371.216-72311011230773020873.4北外窗8.646.4101399南外墙74.11.2-201636南外窗21.6

14、6.4-202544东外墙581.2-51521东外窗12.966.4-51812东外门5.134.84953370西外墙28.41.2-5745西外窗8.646.4-51208屋顶225.81.180.905515.4厕所和过道北外墙28.41.216-7231-20862019309544北外窗4.056.41-20656南外窗32.46.43815东外墙16.21.2-5425东外窗1.86.4-5252屋顶123.121.18103341207+208+209北外墙11.531.216-7231103500577017519北外窗4.326.4110700西外墙17.81.2-5162

15、6西外窗12.966.4-51812西外门5.134.84953370南外墙74.11.2-201636南外窗21.66.4-202544东外墙2.611.2-568屋顶1981.180.904836供暖方案的确定以及散热器布置与选择热媒的选择本题选择热水供暖系统，供水温度tg=85，回水温度th=60。供暖形式的确定本题采用重力循环等温异程式双管上供下回式供暖系统，每组散热器供水管上有一截止阀。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 散热器的选择及安装建

16、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M132型散热器。 1 ） 散热面积的计算所需散热器传热面积F按下式计算：F=Q/k(tpj -tn)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

17、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200.951.001.051.10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； 2）一层楼房的散热器计算101房间：已知双管系统，Q=12094w，tpj =(tg+th)/2=(95+70)/2=82.5 tn=16 t=tpj-tn=66.5。查供热工程附录（2-1） 对M-132散热器 K=2.426t0.286=2.426（66.5）0.286=8

18、.06w/m2散热器组装形式修正系数=1.0散热器连接形式修正系数=1.0散热器安装形式修正系数=1.05根据公式求得：F=Q/k(tpj -tn)=12094/(8.0666.5) 1.01.01.05=23.7 m2n=F/f=23.7/0.24=98.75片 当散热器片数大于20片时，=1.1因此实际所需散热面积为：实际采用的片数 n=1.198.75=108.6，取109片，共分为六组。同理可算得其他房间片数104+105房间：Q=13286 w ，n=119.2片，取119片，共分厕所和过道： Q=5138w108房间： Q=10734w，可得 n= 片房间109+110：Q=116

19、72 w同理可得 n= 15片201+204+205房间： Q=20873.4w同理可得 n= 11片厕所和过道： Q=9544w同理可得 n= 19片207+208+209房间： Q=17519w同理可得 n= 9片各层房间散热器片数的计算如下表所示： 一层散热器计算表房间编号热负荷温差KnWW/(m)11554.3764.57.991.0511.02131421697.891.05141531042.2919942185.731.05181951697.891.05141561554.371.05131472185.731.05181981042.29199 二层散热器计算表房间编号热负荷

20、温差KnWW/(m)11312.6964.57.991.0511.02111121435.011.0512123908.9318841989.511.05161751435.011.05121261312.691.05111171989.511.0516178908.93188 4 .管路的水力计算4.1 绘制管路的系统图1.绘制管路的系统图（1-3）层。并标上管段，管长，以及热负荷大小。2.确定最不利环路，本系统采用异层式系统，取最远的立管为最不利环路。图见附录。4.2 计算最不利环路的管径本设计采用 重力循环系统. (1) 选择最不利环路，并标管径；(2) 根据推荐比摩阻确定环路管径，流速

21、，以及平均比摩阻的大小。(3) 计算各管段的压力损失py；(4) 确定局部阻力损失pj；(5) 求各管段的压力损失p=py+pj；(6) 求环路的总压力损失p；(7) 平衡各管段的阻力；(8) 将计算结果记入下列的表中。水力计算表管段号QWGKg/hLmdmmVm/sRPa/mpy=R Lpdpjp123456789101112立管一层散热器（最不利环路 ） 作用压力p =764.41pa11698582200.0452.214.42250.9924.7529.172963833210320.084.9449.4043.8915.5664.9731926466318400.148.81158.

22、585.59.6453.02211.6438528132527700.102.5268.0464.9229.5297.565192646635400.148.8144.053.59.6433.7477.796963833219320.0894.9493.8643.8915.56109.42760002063.3250.18.2427.1944.9219.6846.87832521123.3250.0522.759.0841.335.3215.12L=87.6m （py+pj）=652.49pa系统作用压力富裕率X=(764.41-652.49)/764.41=14.64%10%入口处的剩余循环

23、作用压力，用阀门截流。立管二层散热器 作用压力p =1278.88pa963862203.3150.32144.52476.92550.38251.90728.82101435492150.078.9217.84312.1474.7392.57（py+pj）=821.39pa不平衡率X=(546.81-821.39)/546.81=-35%-15%(管径最小应调节立管阀门) 立管三层散热器 作用压力p =1793.22pa1136381253.3150.1849.57163.58515.9479.70243.28121914662150.09615.330.6314.53140.56171.1

24、6（py+pj）(9-12)=1143.26pa不平衡率X=(1119.97-1143.26)/546.81=-2.07%15%立管一层散热器环路 资用压力p =265.54pa1396293310.5320.0940922.4633.9911.9614.42141042362150.0553.266.52271.4940.1946.711532281113.3200.188.8129.07415.9463.7691.831661272113.3250.118.6228.4545.9523.8152.261796263313.3320.094.9216.2433.9911.9628.2不平衡率

25、X=(265.54-234.42)/265.54=-11.7%-15%立管二层散热器资用压力 作用压力p =1278.88pa1864162213.3150.33145478.5553.58267.8746619909312150.042.735.46310.792.367.82（py+pj）=754.2pa不平衡率X=(654.01-754.2)/654.1=-14%-15%(管径最小应调节立管阀门) 注：由于系统左右两区对称，故两区水力计算数据相同，不再列出，且系统图也不再标注。局部阻力系数统计表管段号局部阻力个数1散热器乙字弯截止阀分流三通合流四通22111252弯头直流四通闸阀乙字弯1

26、11143直流三通弯头闸阀1215.54弯头闸阀锅炉52165弯头闸阀旁流三通3113.06弯头直流三通2147直流四通括弯1148直流四通括弯1149直流四通括弯11510弯头乙字弯分合流四通截止阀散热器221113111 直流四通括弯11512弯头乙字弯分流四通合流四通截止阀散热器2211113113旁流三通闸阀乙字弯111314 乙字弯截止阀散热器分流三通合流四通211112715直流四通括弯11416 直流四通括弯11417 旁流三通乙字弯闸阀111318 直流四通括弯11519 弯头乙字弯分合流四通截止阀散热器221113121弯头乙字弯分流四通合流四通2211315.总结在生活和生

27、产过程中，会有很多的地方须设计供暖，因供暖的存在，使得在生活上的舒适性得道提高，而且生产会有很大的提高，供热工程在很多方面都有所涉及。所以在以后的生活.生产中要加以重视。 合理的选择供暖系统是计算的关键，以及根据室内的热负荷大小计算散热器的片数，正确的选择散热器的型号。根据所选择的供暖系统以及供暖方式来合理的进行管路的水力计算，算出管段的各管径的大小，然后进行管道的阻力计算，以及平衡管段的阻力，这一系统让我对供热工程系统的设计以及水力计算有了全面的了解。 通过课程设计达到对供热工程这门课的知识的深化得目的，把课程内容贯穿，是它更加系统化，逻辑化，加强了这门课的认识以及对本专业的深刻的理解。6参考文献 1 贺平 孙刚 供热工程M. 中国建筑工业出版社，2003.6 2 建筑工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册.北京.中国建筑工业出版社，2002 .2 3 李德英 供热工程 中国建筑工业出版社，2003 4 采暖通风设计手册 中国建筑工业出版社,1998 5 采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003 中国计划出版社