呼和浩特某三层办公楼供暖设计.docx

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呼和浩特某三层办公楼供暖设计

一、XX大学课程设计（论文）任务书1

二、工程概况2

三、设计依据2

3.1设计参数2

3.1.1室外气象参数2

3.1.2室内设计参数2

3.2围护结构的选取及计算3

3.2.1围护结构的选取3

3.2.2传热系数计算3

3.3最小热阻校核4

四、负荷计算6

4.1房间围护结构基本耗热量计算6

4.2附加耗热修正7

4.2.1朝向修正7

4.2.2风力附加率8

4.2.3高度附加率8

4.2.4冷风侵入附加率8

4.3举例计算8

五、散热器的选型及安装形式10

5.1散热器的选择10

5.2散热器的布置10

5.3散热器的安装尺寸10

5.4散热器的计算11

5.4.1散热器平均温度tpj的计算11

5.4.2散热器片数的计算11

六．管路布置及水力计算13

6.1管路布置13

6.2水力计算14

6.2.1绘制计算环路图14

6.2.2确定主、次计算环路、立管的阻力及管径14

6.2.3阻力平衡18

七、设计小结19

八、参考资料19

一、XX大学课程设计（论文）任务书

院（系）：

建筑工程与力学学院基层教学单位：

建筑环境与设备工程

学号

0701********

学生姓名

专业（班级）

07建环2班

设计题目

呼和浩特某三层办公楼供暖设计

设

计

技

术

参

数

1.层高：

一层3.6m二层3.6m三层3.6m

2.屋顶：

K=0.35W/（m2℃）

3.外墙：

K=0.31W/（m2℃）4.内墙：

K=1.7W/（m2℃）

5.外窗：

K=1.7W/（m2℃）W/m2

设

计

要

求

1、说明书按燕山大学《课程设计说明书》规范撰写；

2、图纸有系统图.平面图；

4、图纸用A3纸打印；

工

作

量

1、计算：

房间热负荷的计算、水力计算；

2、选择：

管径；

3、绘图：

采用CAD绘图；

工

作

计

划

第一天：

布置设计任务

第二～五天：

结合说明书编写绘制完成系统图

第六～九天：

结合说明书编写绘制完成平面图

参

考

资

料

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社,2003

[2]贺平，孙刚.供热工程.中国建筑工业出版社,2007

[3]李岱森简明供热设计手册.中国建筑工业出版社,2003

[4]路亚俊，马最良.暖通空调.中国建筑工业出版社,2003

指导教师签字

基层教学单位主任签字

二、工程概况

本工程为呼号浩特市一栋三层办公楼，其中地上一层有值班室、配电室和办公室等功能用途的房间，二层主体为办公室，附带有会议室等，三层为休息厅和活动室等，建筑总供暖面积约1212.9平方米。

系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差为70KPa.该工程采用接外热网机械循环单管上供下回式热水供暖系统，楼梯间独立立管供热。

三、设计依据

3.1设计参数

3.1.1室外气象参数

采暖室外计算（干球）温度为tw=-19℃，冬季大气压力100.15KPa，冬季室外最多风向平均风速4.5m/s，冬季室外平均风速为vw=1.6m/s，冬季日照率为69%，冬季要风向为NW。

3.1.2室内设计参数

室内设计温度由《实用供热空调设计手册》中可以查得本设计所用到的民用建筑供暖室内计算温度，整理后列于下表中：

不同房间供暖室内计算温度

房间用途

计算温度

房间用途

计算温度

房间用途

计算温度

办公室

18℃

活动室

18℃

厕所

16℃

楼梯间

16℃

浴室

25℃

工具间

16℃

厨房

12℃

储藏室

16℃

值班室

18℃

档案室

16℃

微机室

16℃

走廊

16℃

门厅

16℃

会议室

16℃

休息厅

16℃

3.2围护结构的选取及计算

3.2.1围护结构的选取

围护结构概况：

墙体：

墙体均选用粘土空心砖砌体，地上外墙为370mm厚，内墙为240mm厚。

外墙外保温采用100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料，内表面20mm白灰粉刷。

屋面：

屋面主体层为现浇钢筋混凝土面板70mm厚，保温层为沥青膨胀珍珠岩200mm厚。

外窗：

单框双玻带纱塑钢窗。

内门：

单层木门。

外门：

A型—60系列平开门，加中空玻璃。

3.2.2传热系数计算

外墙：

组分详细参数见下

聚苯乙烯：

厚度δ=100mm，干密度ρ=30kg/m3，导热系数λ=0.042w/（m·℃），蓄热系数S=0.36，热阻R=2.38（㎡·℃）/w。

粘土空心砖砌体：

厚度δ=370mm导热系数λ=0.58w/（m·℃），蓄热系数S=0.36，热阻R=0.64（㎡·℃）/w。

石灰水泥砂浆：

厚度δ=20mm导热系数λ=0.87w/（m·℃）蓄热系数S=10.57，热阻R=0.023（㎡·℃）/w。

热惰性指标计算：

公式:

D=D1+D2+……+DN

=R1S1+R2S2+……+RNSN

其中：

RN……各层材料热阻（㎡·℃）/w

SN……各层材料蓄热系数

故外墙D=6.17，属于Ⅱ类围护结构。

传热系数计算：

公式：

K=1÷（1/h1+RN+1/h2）

其中：

h1……外表面传热系数，22.362w/（㎡·℃）

h2……内表面传热系数，8.72w/（㎡·℃）

RN……各层材料热阻，（㎡·℃）/w

故外墙K=0.31W/m2·℃。

其余结构传热系数：

窗户K=1.7W/m2·℃[4]

外门K=2.5W/m2·℃[4]

内墙K=1.72W/m2·℃[1]

屋面K=0.35W/m2·℃[3]

3.3最小热阻校核

其中：

R0mim——最小总热阻，m2•K/W;

tR──冬季室内计算温度，℃；

tW——冬季室外计算温度，℃；

α——温差修正系数；

Rn——围护结构内表面换热热阻，m2•K/W

[⊿t]——室内空气温度与围护结构内表面的允许温差，℃。

以101房间为例计算：

已知外墙K=0.31W/m2·℃，故R101=3.23（㎡·℃）/w

α=1[1][Δt]=6℃[1]Rn=0.11[1]

tR=18℃tw=-19℃

故R0min=0.72（㎡·℃）/wR101>R0min合适

其余房间见下表

外墙

房间编号

101

102

103

104-1

104-2

105-1

105-2

105-3

106

107

最小热阻

[△t]

0.11

tn-tw

R0min

0.72

0.68

0.61

0.72

0.68

计算热阻

3.23

是否合格

是

房间编号

108

109

110

走-1

楼梯

201

202

203

204

205-1

最小热阻

[△t]

0.11

tn-tw

R0min

0.72

0.68

0.72

0.68

计算热阻

3.23

是否合格

是

房间编号

205-2

205-3

206

207

208

209

210

走-2

301

302

最小热阻

[△t]

0.11

tn-tw

R0min

0.84

0.68

0.72

0.68

0.72

计算热阻

3.23

是否合格

是

房间编号

303

304

305-1

305-2

305-3

306

307

308

309

310

最小热阻

[△t]

0.11

tn-tw

R0min

0.68

0.84

0.68

0.72

0.68

计算热阻

3.23

是否合格

是

屋面

房间编号

301

302

303

304

305-1

305-2

305-3

最小热阻

[△t]

4.5

0.11

tn-tw

R0min

0.95

0.90

1.12

0.90

计算热阻

1.35

是否合格

是

房间编号

306

307

308

309

310

走-3

最小热阻

[△t]

4.5

0.11

tn-tw

R0min

0.90

0.95

0.90

计算热阻

1.35

是否合格

是

四、负荷计算

4.1房间围护结构基本耗热量计算

围护结构稳定传热时，基本耗热量可按下式计算：

[3]

其中：

K……围护结构的传热系数（W/㎡·0C）；

F……围护结构的面积（㎡）；

tn……冬季室内计算温度（0C）；

……供暖室外计算温度（0C）；

α—围护结构的温差修正系数。

冷风渗透耗热量按换气次数法计算:

[3]

其中：

Q……冷风渗透耗热量，W；

Vf……房间体积，m3/h；

ρw……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，Cp=1KJ/（kg·℃）；

0.278……单位换算系数，1KJ/h=0.278W；

nk……房间的换气次数，次/h。

[3]

房间具有外门外窗的暴露面数

1面

2面

3面

房间换气次数nk

1/4–-2/3

1/2---1

1---3/2

地面传热按地带法计算（不保温）：

[3]p18

地带

R0min（㎡·℃/w）

K（W/m2·℃）

第1地带

2.15

0.47

第2地带

4.30

0.23

第3地带

8.60

0.12

第4地带

14.20

0.07

4.2附加耗热修正[5]

4.2.1朝向修正

宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率

北、东北、西北0~10%；东南、西南-10%~-15%；

东、西-5%；南-15%~-30%。

选用上面朝向修正率时。

应考虑当地冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-10%~0%，东西向可不修正。

4.2.2风力附加率

在一般情况下，不必考虑风力附加。

只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围护结构附加5%~10%。

考虑本建筑位于市区中心，故不进行风力修证。

4.2.3高度附加率

根据规定，当民用建筑和工业企业辅助建筑的房间净高超过4m时，每增加1m，附加率增加2%，但最大附加率不超过15%。

应注意：

高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和之上。

4.2.4冷风侵入附加率

冷风侵入耗热量按经验公式确定，对于短时间开启的外门，采用外门基本耗热量乘以下列百分数来计算。

当楼的总层数为n时：

一道门:

65n%

二道门（有门斗）:

80n%

三道门（有两门斗）:

60n%

公共建筑主要出入口:

500%

4.3举例计算

下面以103房间为例计算房间的热负荷

根据公式，选取温差修正α=1，tn=16℃，tw=-19℃

外墙K=0.31W/m2·℃

南外墙：

F=20.8㎡，朝向修正Xch=-20%，风向修正Xf=0，高度修正Xg=0，故Q1=180.89W

西外墙:

F=23.3㎡，朝向修正Xch=-5%，风向修正Xf=0，高度修正Xg=0，故Q2=240.47W

东外墙:

F=3.0㎡，朝向修正Xch=-5%，风向修正Xf=0，高度修正Xg=0，故Q3=31.13W

外窗K=1.7W/m2·℃

南外窗：

F=6.5㎡，朝向修正Xch=-20%，风向修正Xf=0，高度修正Xg=0，故Q4=308.45W

地面：

第一地带：

F=26.6㎡，K=0.47W/m2·℃，故Q5=438.23W

第一地带：

F=14.6㎡，K=0.23W/m2·℃，故Q6=117.85W

第一地带：

F=6.6㎡，K=0.12W/m2·℃，故Q7=27.89W

第一地带：

F=0.4㎡，K=0.01W/m2·℃，故Q8=0.12W

冷风侵入耗热量：

由于本房间无外门，故Q10=0W

冷风渗透耗热量：

Vf=159m3,ρw=1.2kg/m3Cp=1nk=0.25次/h,故Q11=542.7W

所以总耗热量Q=Q1+……+Q11=1890W

房间耗热表单位：

房间号

负荷

房间号

负荷

房间号

负荷

房间号

负荷

房间号

负荷

房间号

负荷

房间号

负荷

101

709

105-2

177

110

3693

204

1323

208

469

304

1772

308

714

102

648

105-3

762

走-1

3414

205-1

417

209

530

305-1

601

309

778

103

1888

106

1119

楼梯

5179

205-2

398

走-2

2041

305-2

427

走-3

2765

104-1

829

107

720

201

2630

205-3

409

301

767

305-3

557

310

1142

104-2

926

108

660

202

1802

206

779

302

702

306

1083

105-1

768

109

802

203

2382

207

632

303

3188

307

935

总耗热量Q=47984w,热指标=47984÷1221.9=39w/㎡，满足节能标准.

五、散热器的选型及安装形式

5.1散热器的选择

考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁四柱640型，高度为640mm它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；散出同样热量时金属耗量少，易消除积灰，外形也比较美观；每片散热器的面积少，易组成所需散热面积。

“暖通规范”规定：

安装热量表和恒温阀的热水供暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的散热器，应采取可靠的质量控制措施；所以要选用内腔干净无砂，外表喷塑或烤漆的灰铸铁散热器。

具体性能及参数如下表

铸铁散热器参数[1]

型号

散热面积

水容量

重量

工作压力

传热系数k

四柱640型

0.2m

0.72L

3.5kg/片

0.5mpa

3.663Δt0.16

w/m

·℃

5.2散热器的布置

散热器布置在外墙窗台下，这样能迅速加热室外渗入的冷空气，阻挡沿外墙下降的冷气流，改善外窗、外墙对人体冷辐射的影响，使室温均匀。

为防止散热器冻裂，两道外门之间，门斗及开启频繁的外门附近不宜设置散热器；散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽内，本建筑全明装。

5.3散热器的安装尺寸

底部距地面不小于60mm，通常取150mm；顶部距窗台板不小于50mm；背部与墙面净距不小于25mm，本建筑中散热器置地放置。

5.4散热器的计算

5.4.1散热器平均温度tpj的计算

5.4.2散热器片数的计算

公式F=Q/（K•Δt）β1β2β3

其中：

Q……房间热负荷，W；

K……传热系数，W/m•℃

Δt……散热器内热媒与室内温差，℃

β1……散热器组装片数修正系数

β2……散热器连接形式修正系数

β3……散热器安装形式修正系数

以101房间为力计算：

房间热负荷Q=709W，供水温度为tg=78.93℃，th=70℃，tpj=（78.93+70）/2=74.46℃,tn=18℃,Δt=74.46-18=56.46℃

故K=6.98w/m•℃

修正系数：

散热器组装片数修正系数，先假定β1=1.0；

散热器连接形式修正系数，由于是同侧上进下出，β2=1.0；

散热器安装形式修正系数，明装，β3=1.02。

故F=Q/（K•Δt）β1β2β3=1.8㎡四柱640型散热器每片散热面积为a=0.20m2，计算片数n′为：

n′=F/a=8.89片

当散热器片数为6～10片时，β1=1，

实际采用片数n为：

n=n′×β1=8.89片

取整数，应采用四柱640型散热器9片。

其他房间的散热器计算结果见附表：

所在立管编号

房间号

负担的热负荷

进水温度

出水温度

平均温度

传热温差

传热系数

散热面积

计算片数

修正系数

修正后取整片数

组装片数

连接方式

安装形式

片数

△t

N=A/a

β1

β2

β3

℃

W/（㎡·℃）

㎡

楼梯

5179

95.00

70.00

82.50

66.50

7.17

10.86

54.31

59.7

走-1

569

80.23

70.00

75.12

59.12

7.04

1.37

6.84

6.8

走-2

569

87.57

80.23

83.90

67.90

7.19

1.16

5.82

5.5

走-3

553

95.00

87.57

91.29

75.29

7.31

1.00

5.02

4.8

105-1

768

80.75

70.00

75.38

59.38

7.04

1.84

9.19

9.2

205-1

417

86.58

80.75

83.67

67.67

7.19

0.86

4.28

4.1

305-1

417

95.00

86.58

90.79

74.79

7.31

1.10

5.50

5.2

105-2

177

74.43

70.00

72.21

56.21

6.98

0.45

2.26

2.1

205-2

398

84.36

74.43

79.39

54.39

6.94

0.79

3.95

3.7

305-2

427

95.00

84.36

89.68

64.68

7.14

0.92

4.62

4.4

105-3

762

81.03

70.00

75.52

59.52

7.04

1.82

9.09

9.1

205-3

409

86.94

81.03

83.99

67.99

7.19

0.84

4.18

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