供熱工程課程設(shè)計計算闡明書 第1章 設(shè)計原始資料 1.1設(shè)計目 運用《供熱工程》課程所學(xué)到理論知識，對圖示建筑物進行供熱工程設(shè)計計算，并進行方案選取以鞏固所學(xué)理論知識和培養(yǎng)解決實際問題能力。 1.2設(shè)計題目 張家口市新區(qū)中學(xué)宿舍樓采暖設(shè)計 1.3設(shè)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(xué)學(xué)生宿舍樓，共5層。 （2）層高：該建筑物房間高度見圖紙。 （3）建筑構(gòu)造：所有為磚混構(gòu)造，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(nèi)門均為保溫木門。門窗構(gòu)造和尺寸見圖紙，其他未提條件見圖紙。 （4）設(shè)計熱媒：60℃/50℃ 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(shè)計規(guī)定及條件 整棟建筑物均采用供暖系統(tǒng)。室內(nèi)設(shè)計溫度規(guī)定取18℃。 第2章 供暖系統(tǒng)熱負荷計算 2.1設(shè)計氣象資料 2.1.1查出設(shè)計題目中建筑物所在地區(qū)有關(guān)氣象資料 查《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》、《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》（如下簡稱《供熱手冊》）等其她規(guī)范及手冊，得出如下設(shè)計參數(shù)： 1、冬季供暖室外計算溫度擬定 采暖室外計算溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證5天日平均溫度，重要用于計算采暖設(shè)計熱負荷。查得張家口市冬季供暖室外計算溫度為-12℃。 2、冬季室外平均風速 冬季室外平均風速應(yīng)采用累年最冷3個月各月平均風速平均值，“累年最冷3個月”，系指累年逐月平均氣溫最低3個月，重要用來計算風力附加耗熱量和冷風滲入耗熱量。查得張家口市冬季室外平均風速為3.6。 3、冬季主導(dǎo)風向 冬季“主導(dǎo)風向”即為“雖多風向”，采用是累年最冷3個月平均頻率最高風向，風向頻率指在一種觀測周期內(nèi)，某風向浮現(xiàn)次數(shù)占總數(shù)百分數(shù)，重要用來計算冷風滲入耗熱量。用四個字母ESWN分別表達東南西北四個方向，其他方位用這四個字母組合表達風吹向，即風從外面刮來方向。當風速不大于0. 3米／秒時，用字母c來表達，參見《供熱手冊》，張家口主導(dǎo)風向為WN，即西北風。 2.2圍護構(gòu)造熱工性能 2.2.1圍護構(gòu)造傳熱系數(shù)K值 傳熱系數(shù)K值可用下式計算： 式中 ： ——圍護構(gòu)造傳熱阻，/； 、——圍護構(gòu)造內(nèi)表面、外表面換熱系數(shù)，； 、——圍護構(gòu)造內(nèi)表面、外表面?zhèn)鳠嶙瑁?； ——圍護構(gòu)造各層厚度，； ——圍護構(gòu)造各層材料導(dǎo)熱系數(shù)，； ——由單層或多層材料構(gòu)成圍護構(gòu)造各材料層熱阻，/。 2.2.2 建筑各維護構(gòu)造K值計算 1、計算外墻K值 外墻采用聚苯板外保溫，外墻厚為370mm,λ=0.81，保溫材料厚為60mm， λ=0.028，=0.115，=0.04，則： 2、計算屋頂K值 屋頂材料為鋼筋混凝土，厚度為140mm，λ=1.740，保溫材料為聚苯乙烯泡沫塑料板，厚度為60mm，λ=0.042，則： 3、計算地面K值 地面為加保溫地面，各地帶熱阻值，可按下式算： 式中： ——貼土保溫地面熱阻，； ——非保溫地面熱阻，； ——保溫層厚度，m ——保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，； 則：第一地帶 第二地帶 第三地帶 第四地帶 4、其她維護構(gòu)造K值計算 由采暖通風規(guī)范查得固定鋁合金落地窗K=6.4，定制鋁合金玻門 K=6.4，已知塑鋼中空玻璃窗K=2.4。 綜上所述，外墻k為0.363 W/(·℃)；屋頂加保溫材料,K為0.382 W/(·℃)；地面加保溫材料，第一地帶K為0.280W/(·℃)，第二地帶K為0.175 W/(·℃)，第三地帶K為0.100W/(·℃)，第四地帶K為0.064W/(·℃)；塑鋼中空玻璃K為2.4 W/(·℃)；固定鋁合金落地窗K為6.4 W/(·℃);定制鋁合金玻璃門K為6.4 W/(·℃)。 2.3房間熱負荷計算 2.3.1供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷 1、供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷普通分為如下幾某些進行計算： 式中 ： ——圍護構(gòu)造基本耗熱量，W； ——圍護構(gòu)造附加(修正)耗熱量，W； ——冷風滲入耗熱量，W； ——冷風侵入耗熱量，W； ——供暖總耗熱量，W。 本建筑物規(guī)定室內(nèi)計算溫度為18℃。 2、圍護構(gòu)造基本耗熱量按下式計算： W 式中： K——圍護構(gòu)造傳熱系數(shù)，W/(·℃)； F——圍護構(gòu)造面積，； ——圍護構(gòu)造溫差修正系數(shù)； ——冬季室內(nèi)計算溫度，℃； ——供暖室外計算溫度，℃。 3、圍護構(gòu)造修正耗熱量 (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構(gòu)造傳熱損失修正。 本建筑設(shè)計計算采用朝向修正耗熱量修正率為： 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構(gòu)造耗熱量影響而附加耗熱量。在計算圍護構(gòu)造基本耗熱量時，外表面換熱系數(shù)是相應(yīng)風速約為4 計算值。由《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》查得張家口冬季室外平均風速為3.6 ，不大于4 ，因此本建筑設(shè)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）高度附加率，當房間高度不不大于4m時，每高出1m應(yīng)附加2%，但總附加率不應(yīng)不不大于15%。本建筑層高為3.2m，因此高度附加耗熱量為0。樓梯間高度附加耗熱量取15%。 綜上所述，建筑物或房間在室外供暖計算溫度下，通過維護構(gòu)造總耗熱量， 可用下式計算： 式中： ——朝向修正率，%； ——風力附加率，%，≥0； ——高度附加率，%，15%≥≥0。 2.3.2 冷風滲入耗熱量 在風壓和熱壓作用下，室外冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內(nèi)，被加熱后逸出。當未對采暖房間門、窗縫隙采用密封辦法時，冷空氣就會通過門、窗縫隙滲入到室內(nèi)，把這某些冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所消耗熱量，稱為冷風滲入耗熱量。 在各類建筑物特別是工業(yè)建筑耗熱量中，冷風滲入耗熱量所占比例是相稱大，有時高達30％左右，因此門窗縫隙滲入冷空氣耗熱量計算顯得尤為重要。 依照既有資料，《暖通規(guī)范》中給出了用縫隙法計算民用建筑及生產(chǎn)輔助建筑物冷風滲入耗熱量和用百分率附加法計算工業(yè)建筑冷風滲入耗熱量。 1、多層建筑滲入冷空氣量，當無有關(guān)數(shù)據(jù)時，可按如下公式計算： 式中： ——每米門窗縫隙滲入室內(nèi)空氣量； ——門窗縫隙計算長度； ——滲入空氣量朝向修正系數(shù)。 擬定門、窗縫隙滲入空氣量V后，冷風滲入耗熱量，可按下式計算： 式中： V——經(jīng)門窗縫隙滲入室內(nèi)總空氣量，； ——供暖室外計算溫度下空氣密度，； ——冷空氣定壓比熱，； 0.278——單位換算系數(shù)，。 2、計算出房間冷風滲入量與否所有計入，應(yīng)考慮下列因素： (2)當房間有相對兩面外圍護物時，僅計入較大一面縫隙； (3)當房間有三面外圍護物時，僅計入風量較大兩面縫隙； (4)當房問有四周外圍護物時，則計入較多風向1/2外圍護物范疇內(nèi)外門、窗縫隙。 3、計算建筑物耗熱量時，為了簡化計算，可作下列近似解決： (1)與相鄰房間溫差不大于5℃時，不計算耗熱量； (2)伸縮縫或沉降縫墻按外墻基本耗熱量30％計算； (3)內(nèi)門傳熱系數(shù)按隔墻傳熱系數(shù)考慮。 2.3.3 冷風侵入耗熱量 在冬季受風壓和熱壓作用下，冷空氣由啟動外門侵入室內(nèi)。把這某些冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗熱量稱為侵入耗熱量。 冷風侵入耗熱量按照下列公式計算： 式中： ——外門基本耗熱量，W； ——冷風侵入耗熱量，W； N ——考慮冷風侵入外門附加率。 外門附加率N值： 外門布置狀況 附加率 一道門 65n% 兩道門（又門斗） 80n% 三道門 60n% 供暖建筑和生產(chǎn)廠房重要出口 500% 注：n---建筑物外門所在樓層以上樓層數(shù)（涉及本層）。 本建筑物一樓北側(cè)門只在有危險發(fā)生時候打開，處在常關(guān)狀態(tài)，因此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一半。 熱負荷計算詳見表格（附表一） 第3章 散熱器選取及計算 3.1管道布置 本建筑物為五層學(xué)生宿舍樓，供暖系統(tǒng)形式采用上供下回式，由于學(xué)生宿舍樓為公共建筑，因此采用垂直式單管順流形式，綜合考慮經(jīng)濟技術(shù)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散熱器選取及計算 3.2.1散熱器選用 本建筑物中選用四柱813型散熱器，散熱器連接形式為同側(cè)上進下出。查表可知四柱813型散熱器每片散熱面積為0.28 /片，其傳熱系數(shù)計算公式為： 式中 ——散熱器熱媒平均溫度與室內(nèi)計算溫度差值。 3.2.2散熱器散熱面積計算 1、散熱器散熱面積按下式公式計算： 式中： ——散熱器散熱面積，； ——散熱器散熱量， W； ——散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，℃； ——供暖室內(nèi)計算溫度，℃；， ——散熱器傳熱系數(shù)，； ——散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)； ——散熱器組連接形式修正系數(shù)； ——散熱器組安裝形式修正系數(shù)； ——散熱器所在樓層數(shù)修正。 計算散熱器面積時，先取=1.00，算出F后，求出總片數(shù)，然后再依照每組片數(shù)選用，依照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)，再依照實際狀況進行分組。 取值如下： 散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù) 每組片數(shù) <6 6～10 10～20 >20 0.95 1 1.05 1.1 2、散熱器內(nèi)熱媒平均溫度擬定 在熱水供暖系統(tǒng)中，散熱器進出口水溫算術(shù)平均值按下式計算： ℃ 式中： ——散熱器進水溫度，℃； ——散熱器出水溫度，℃。 闡明： （1）本課程設(shè)計在計算時，不考慮管道散熱引起溫降。 （2）設(shè)計中，為簡化計算，散熱器熱負荷中不扣除管道散熱量。 （3）對于單管熱水供暖系統(tǒng)，由于每組散熱器進、出口水溫沿流動方向下降，因此每組散熱器進、出口水溫必要按公式逐個計算。 3、散熱器片數(shù)計算 散熱器片數(shù)計算可按下列環(huán)節(jié)進行： （1）運用散熱器散熱面積公式求出房間內(nèi)所需總散熱面積； （2）得出所需散熱器總片數(shù)； （3）擬定房間內(nèi)散熱器組數(shù)m； （4）將總片數(shù)n提成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，即得到修正后每組散熱器片數(shù)，可依照下述原則進行取舍：對于柱型散熱器，散熱面積減少不得超過0.1㎡。 對于本建筑，由于散熱器采用同側(cè)上進下出式，故=1。 選用A=80mm， 則=1.03。本建筑共五層，查得為：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）。 3．3輔助設(shè)備選取 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)中空氣排除，普通應(yīng)設(shè)于系統(tǒng)末端最高處，并使干管逆流，水流與空氣泡浮升方向一致。 （2）自動排氣閥排氣口，普通亦接DNl5mm排氣管，防止排氣直接吹向平頂或側(cè)墻，損壞建筑外裝修，排氣管上不應(yīng)設(shè)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))原故，散熱器中空氣不能順利排除，可在散熱器上裝設(shè)手動放風閥。 3、疏水器 疏水器選型應(yīng)依照系統(tǒng)壓力、溫度、流量等狀況擬定。 4、補償器 為了防止供熱管道升溫時，由于熱伸長或溫度應(yīng)力熱引起管道變形或破壞，需要在管道上設(shè)立補償器，以補償管道熱伸長，從而減小管壁應(yīng)力和作用在閥件或支架構(gòu)造上作用力。本系統(tǒng)采用自然補償器。 第4章 管道水力計算 4.1繪制系統(tǒng)圖 依照暖氣片組裝片數(shù)最大值將其分為幾組后，擬定總立管數(shù)，繪制系統(tǒng)圖，標明各段干管負荷數(shù)，以及每組暖氣片片數(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、計算環(huán)節(jié)如下： （1）在軸測圖上進行管段編號、立管編號，并注明各管段熱負荷和管長。（各管段編號詳見附表6、附表7） （2）選取最不利環(huán)路。 （3）擬定最不利環(huán)路各管段管徑 a、依照各管段熱負荷，求出各管段流量，計算公式如下： 式中： ——管段熱負荷，W； ——系統(tǒng)設(shè)計供水溫度，； ——系統(tǒng)設(shè)計回水溫度， 。 b、平均比摩阻大體選用60～120Pa/m。 c、依照各管段流量和平均比摩阻查表得出各管段管徑、流速、平均比摩阻。 （4）擬定最不利環(huán)路沿程阻力損失。 （5）擬定局部阻力損失 a、擬定局部阻力系數(shù) 依照系統(tǒng)圖中管路實際狀況，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，最后算出各管段總局部阻力系數(shù)。 b、依照各管段流速計算出動壓頭值。 c、依照公式求出局部阻力損失。 （6）求各管段壓力損失 （7）求環(huán)路總壓力損失，即 （8）擬定立管Ⅷ各管段管徑 a、立管Ⅷ與最不利環(huán)路管段10、11并聯(lián)，依照并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡原理，立管Ⅷ資用壓力，可由下式擬定： 式中 ——最不利環(huán)路管段10、11沿程阻力損失； ——最不利環(huán)路管段10、11局部阻力損失。 b、立管Ⅷ平均比摩阻可按下式計算： 式中： ——立管Ⅷ資用壓力 ——通過立管Ⅷ環(huán)路總長度。 c、依照立管Ⅷ平均比摩阻和流量，選立管Ⅷ立、支管管徑、流速、平均比摩阻。 d、計算不平衡率，不平衡率應(yīng)在15%以內(nèi)。 （9）其她立管管徑擬定同立管Ⅷ；支路2各管段管徑計算同支路1。 第5章 總結(jié) 通過供熱工程課程設(shè)計，對專業(yè)知識進一步鞏固和加深，對實際工程有了更深理解。 本設(shè)計為張家口新區(qū)中學(xué)宿舍樓供暖系統(tǒng)，其內(nèi)容涉及、熱負荷計算、散熱器計算及水力計算、系統(tǒng)選取、CAD繪圖等幾某些。 本設(shè)計重要是依照建筑物特點和設(shè)計任務(wù)指引書來完畢，又以經(jīng)濟、可靠、美觀為原則來實現(xiàn)和突出本設(shè)計特點。 供暖系統(tǒng)設(shè)計與方案選取是本設(shè)計重點，在設(shè)計中重要參閱了《供熱工程》及有關(guān)設(shè)計手冊中關(guān)于例題來完畢，計算得出關(guān)于數(shù)據(jù)為繪圖提供了基本條件參數(shù)。在計算機繪圖過程中，使用是中華人民共和國建筑科學(xué)研究院工程部開發(fā)研制 AUTOCAD繪圖軟件以和天正暖通繪圖軟件及鴻業(yè)水力計算系統(tǒng)。在繪圖過程中，通過從中不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，既鞏固了理論學(xué)習，又使理論聯(lián)系實際，在實踐中較好地運用和發(fā)展，真正做到學(xué)以致用；對CAD運用更加純熟，對本專業(yè)有了更深一步結(jié)識。 同步感謝馬教師對咱們耐心指引，為咱們答疑解難，給咱們解說了許多實際工程中應(yīng)注意問題，使咱們設(shè)計順利進行，讓咱們掌握了更多專業(yè)知識。 參 考 文 獻 【1】 陸耀慶.供暖通風設(shè)計手冊.中華人民共和國建筑工業(yè)出版社，1987 【2】賀平等.供熱工程.第四版.中華人民共和國建筑工業(yè)出版社， 【3】《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》. 2022年11月19日