供暖设计工程说明计划书.docx
《供暖设计工程说明计划书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《供暖设计工程说明计划书.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
供暖设计工程说明计划书
供暖设计工程说明计划书
1设计任务书
1.1设计题目
北京市某三层办公楼供暖设计工程
1.2课程设计目的
本课程设计的目的是巩固所学理论，了解供暖系统的设计内容，并掌握其设计方法，希望通过设计、计算、分析和探讨能得到更多的体会和锻炼。
2设计内容
2.1建筑物的概述
本设计为北京市某一三层办公楼供暖设计工程，楼层共为三层。
首层层高为3.6米，二三层的层高为3.3米。
已知：
维护结构的条件如下
外墙：
一砖半厚（370mm），内墙抹灰。
内墙：
墙厚为220mm（20mm厚水泥砂浆+180厚砖墙+20mm厚水泥砂浆）
外窗：
单层木门玻璃窗，尺寸（宽×高）为2.4×2.4，窗型为带上亮（高0.5m），三扇两开窗。
门：
尺寸（宽×高）为1.5×2.7m，门型为无上亮的双扇门。
地面：
不保温地面k值按划分地带计算。
2.2供暖设计计算的主要步骤
供热系统计算主要包括以下步骤：
1、建筑物室内热负荷的计算；2、确定供暖系统的设计方案以及热媒形式，散热器的选型；3、散热器的计算与布置；4、绘制系统轴测图，对管段分段并标注管长，各个散热器的热负荷大小；5、进行系统的水力计算，并平衡各管段的阻力，一般异程式不大于15%，同程式不大于10%。
3气象资料
3.1室外计算参数
夏季室外计算干球温度33.2℃
夏季室外计算湿球温度26.4℃
夏季日平均计算干球温度28.6℃
最热月平均相对湿度78%
累年最低日平均温度-17.1℃
冬季室外采暖计算温度-9℃
冬季相对湿度45%
室外平均风速：
夏季1.9m/s冬季2.8m/s
大气压力：
夏季99.86kPa冬季102.04kPa
最低日平均温度-17.1℃
冬季冷风渗透量朝向修正系数：
东0.15，南0.15,西0.4,北1
东南0.1，西南0.15，东北0.5，西北1
朝向修正：
东-0.05，南-0.20，西-0.05，北0.05
东南-0.13，东北0.05，西南-0.13，西北0.05
地理位置：
北纬40°，经度116.47°，海拔31.2m
3.2室内设计参数
设计供暖时，民用建筑冬季室内计算温度应按下列规定采用：
1.寒冷地区和严寒地区主要房间应采用18℃～24℃；
2.夏热冬冷地区主要房间应采用16℃～22℃
3.辅助建筑物及辅助用室不应低于下列数值：
办公室、休息室—18℃
盥洗室、厕所—12℃
北京市属于寒冷地区，由《实用供热空调设计手册》中表4.1-1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：
表1-1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
办公室
18℃
走道
16℃
楼梯间
16℃
卫生间
16℃
4热源资料
本供暖系统采用热水供暖。
热水作为热媒与蒸汽相比，热水采暖的热能利用率高，无凝结水、蒸汽泄漏和二次蒸汽损失，可节约燃料20%～40%。
热水采暖系统可采用改变供水温度的质调节，既能减少热网损失，又能满足卫生要求。
热水热容量大，蓄热能力高，在水力工况和热力工况短时间失调时，不会引起供暖状况的大幅度波动，房间温度较稳定，舒适感好。
室外供热管网，供水温度95℃，回水温度70℃。
引入管处供水压力满足室内供暖要求。
系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差为10KPa.该工程采用接外热网机械循环垂直双管上供下回式热水供暖系统，同层水平双管热水采暖系统，楼梯间独立立管供热。
5室内供暖系统的设计热负荷计算
5.1确定各部分围护结构的传热系数K值
本层建筑面积545.3556m2，层高3.3m。
围护结构概况：
外墙：
一砖半厚（370mm），内墙抹灰。
内墙：
墙厚为220mm（20mm厚水泥砂浆+180厚砖墙+20mm厚水泥砂浆）
外窗：
外窗为双层透明中空玻璃，尺寸（宽×高）为2.4×2.4，窗型为带上亮（高0.5m），三扇两开窗。
门：
尺寸（宽×高）为1.5×2.7m，门型为无上亮的双扇门。
内门为单层木门。
外墙的传热系数K：
1.45W/（m2·℃）
内墙的传热系数K：
2.5W/（m2·℃）
楼板的传热系数K：
9.09W/（m2·℃）
外窗的传热系数K：
3.49W/（m2·℃）
内门的传热系数K：
2.91W/（m2·℃）
外门的传热系数K：
6.5W/（m2·℃）
维护结构各传热系数列表1-2如下：
表1-2
维护结构
外墙
内墙
楼板
外窗
内门
外门
传热系数W/（m2·℃）
1.45
2.5
9.09
3.49
2.91
6.5
5.2校核外墙低限传热热阻
建筑外墙的校核，北京市供暖室外计算温度tw=-9℃，外墙导热系数为1.45W/（m2·℃）
（5-1）
=4.04<6
其传热热阻为
（5-2）
由《供热工程》一书可知，该维护结构为类型Ⅲ，则围护结构冬季室外计算温度
tw.e=0.3tw+0.7tp.min=0.3
（-9）+0.7
（-17.1）=-14.67℃（5-3）
查《供热工程》一书附录得△ty=6℃，得
（5-4）
＜
；满足《暖通规范》规定
5.3列表计算各房间的基本耗热量
5.3.1围护结构的基本耗热量
冬季维护结构的基本耗热的计算方法按稳定传热法计算，其计算公式为：
（5-5）
式中
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。
详见《实用供热空调设计手册》。
由上式可计算出各房间的围护结构的基本耗热量（计算过程和结果见表附录一），从而可求出各房间围护结构的基本耗热量。
5.3.2围护结构的基本耗热量修正
Q1′=Q′j.j×（1+χch+χf+χx）×（1+χf.g）（5-6）
式中：
Q1′--附加耗热量；
χch--朝向附加率（或称朝向修正系数）；
χf--风力附加率（或称风力修正系数）；
χf.g--高度附加；
χx--外门附加；
《暖通规范》规定：
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。
《暖通规范》规定：
民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于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）耗热量的总和上。
《暖通规范》规定：
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%。
有围护结构的基本耗热量计算公式以及耗热量修正公式可以求出各房间的维护结构基本总耗热量如表1-3所示
表1-3
房间编号
房间名称
围护结构耗热量Q
W
301
办公室
2074.90
302
办公室
1275.36
303
办公室
1275.36
304
会议室
2550.04
305
办公室
1275.36
306
办公室
1275.36
307
办公室
1275.36
308
办公室
1905.22
309
办公室
1152.19
310
办公室
1152.19
311
办公室
1152.19
312
办公室
2304.39
313
办公室
1152.19
314
办公室
1152.19
315
办公室
1152.19
316
办公室
1830.09
F3
楼梯
1180.89
W3
卫生间
1921.20
L3
走道
2791.09
5.4围护结构的附加耗热量
5.4.1冷风渗透耗热量
在工程设计中，也常按房间换气次数来估算该房间的冷风渗透耗热量。
计算公式为：
（5-7）
式中
——冷风渗透耗热量（W）；
——房间的换气次数，次/h，可按表1-4选用；
——房间的内部体积；
——供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3；
——冷空气的定压比热，Cp=1KJ/（kg·℃）；
0.278——单位换算系数，1KJ/h=0.278W。
表1-4
房间具有外窗、外门的暴露面数目
1面
2面
≥3面
房间换气次数
（次/h）
1/4～2/3
1/2～1
1～3/2
各房间冷风渗透耗热量如表1-5所示：
表1-5
房间编号
房间名称
房间内部体积
房间换气次数
室内外计算温差
供暖室外计算温度下的空气密度
冷空气的定压比热
房间冷风渗透耗热量
301
办公室
72.07
1/3
27
1.336
1
240.91
302
办公室
66.33
1/3
27
221.72
303
办公室
66.33
1/3
27
221.72
304
会议室
132.56
3/4
27
996.99
305
办公室
66.33
1/3
27
221.72
306
办公室
66.33
1/3
27
221.72
307
办公室
66.33
1/3
27
221.72
308
办公室
72.07
1/3
27
240.91
309
办公室
66.33
1/3
27
221.72
310
办公室
66.33
1/3
27
221.72
311
办公室
66.33
1/3
27
221.72
312
办公室
132.66
3/4
27
997.74
313
办公室
66.33
1/3
27
221.72
314
办公室
66.33
1/3
27
221.72
315
办公室
66.33
1/3
27
221.72
316
办公室
72.07
1/3
27
240.91
F3
楼梯
66.33
1/3
25
205.30
W3
卫生间
72.07
1/3
25
223.07
L3
走道
271.10
3/4
25
1887.92
5.4.2冷风侵入量
外门基本耗热量的计算：
Q’3=NQ1.j.m（5-8）
N——考虑冷风侵入的外门附加率。
按《供热工程》表9.1采用
Q1.j.m——外门的基本耗热量，W。
外门附加率可通过表1-6查找。
表1-6
外门布置状况
附加率
外门布置状况
附加率
一道门
65n%
三道门
60n%
两道门（有斗门）
80n%
公共建筑和生产厂房主要出入口
500%
冷风侵入耗热量：
Q’3=NQ1.j.m=0.65×1×658.125=427.78W（5-9）
5.5建筑物第三层各房间总耗热量
由求出的护结构修正后的基本耗热量和附加耗热量可以求出建筑物各个房间的总得耗热量，计算过程和结果可查附录一，由表附录一可知建筑物第三层各房间总的耗热量如表1-7所示：
表1-7
房间编号
房间名称
房间总耗热量Q
W
301
办公室
2315.81
302
办公室
1497.08
303
办公室
1497.08
304
会议室
3547.03
305
办公室
1497.08
306
办公室
1497.08
307
办公室
1497.08
308
办公室
2146.13
309
办公室
1373.91
310
办公室
1373.91
311
办公室
1373.91
312
办公室
3302.13
313
办公室
1373.91
314
办公室
1373.91
315
办公室
1373.91
316
办公室
2071.00
F3
楼梯
1386.19
W3
卫生间
2144.27
L3
走道
5106.79
6选定散热器型号及相关计算
6.1散热器的选择
铸铁散热器与钢制散热器相比，铸铁散热器不易被腐蚀，使用寿命较长，且本设计中人流量比较大，适度较大，不宜选用钢制散热器，所以选择铸铁散热器。
在铸铁散热器中选择型号为四柱813型（TZ4-6-5）。
该散热器重量较轻，每片的水容量较大，不同蒸汽表压力下的传热系数叫的，且外形美观易清除积灰，容易组成所需面积。
其规格如表1-8所示。
表1-8铸铁散热器四柱760型规格
型号
散热器面积（m2/片）
水容量（L/片）
重量（Kg/片）
工作压力（Mpa）
传热系数计算公式W/（㎡·0C）
热水热媒△t=64.50C时K值W/（㎡·0C）
不同蒸汽表压力（MPa）下的K值W/（㎡·0C）
0.03
0.07
≧0.1
TZ4-6-5（四柱760型）
0.235
1.16
6.6
0.5
K=2.503△t0.298
8.49
9.31
9.55
9.69
6.2散热器的布置
①散热器一般安装在外墙的窗台下；
②为防止冻裂散热器，两道外门之间不准设置散热器；
③在楼梯间或其他有冻裂危险的场所，其散热器应由单独的立、支管供热，不得装设调节阀；
④散热器采用明装；
⑤四柱760型的组装片数不宜超过25片
⑥散热器的安装尺寸应保证：
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。
⑦散热器安装在壁龛内。
6.3散热器内热媒平均温度
在热水供暖系统中，tpj为散热器进出口水温的算术平均值
tpj=（tsg+tsh）/2℃（6-1）
式中tsg——散热器进水温度，℃，tsh——散热器出水温度，℃
本设计中tpj=（90+75）/2=82.5℃
6.4散热器的传热系数K值
四柱760型的传热系数计算公式为：
K=2.503△t0.298（6-2）
式中△t——散热器热媒与室内空气的平均温差，℃（△t=tpj-tn）。
6.5确定各房间所需要的散热面积及散热片数
6.5.1散热器散热面积F可按下式计算
F=Q/（K△t）β1β2β3㎡（6-3）
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，查教材附录2-4，β2=1.0；
散热器安装形式修正系数，查教材附录2-5，β3=1.06；（取A=100mm.）。
6.5.2散热器片数的计算
散热器的片数按下式计算，按式（1-2）确定所需散热面积后（由于每组片数或总长度未定，先按β1=1计算），可按下式计算所需散热器的总片数或总长度。
n=F/f（6-4）
f——每片或每米的散热器面积，m2/片或m2/m，
然后根据每组片数或总长度乘以修正系数β1，最后确定散热器面积。
四柱760型散热器每片散热各房间散热器面积、片数、散热器个数如表1-9所示：
表1-9
房间编号
房间名称
散热器面积
散热器片数
散热器个数
301
办公室
4.612324
21
1
302
办公室
2.981689
14
1
303
办公室
2.981689
14
1
304
会议室
7.400921
32
2
305
办公室
2.978891
14
1
306
办公室
2.978891
14
1
307
办公室
2.978891
14
1
308
办公室
4.274381
19
1
309
办公室
2.736379
13
1
310
办公室
2.736379
13
1
311
办公室
2.736379
13
1
312
办公室
6.889918
30
2
313
办公室
2.736379
13
1
314
办公室
2.736379
13
1
315
办公室
2.736379
13
1
316
办公室
4.124753
19
1
F3
楼梯
2.653602
12
1
W3
卫生间
4.10481
19
1
L3
走道
10.24153
46
2
7供暖系统的选择以及布置
7.1确定供暖系统的形式
由于本办公楼只有三层，故采用下供下回式，同程式系统，这样可以起到节省能耗，保证每层每个房间的供热效果。
7.2确定供暖系统入口的位置
布置两根立管分别为L11、L12，装设在通道。
可见图所示。
7.3绘制供暖系统的系统图，并对各立管编号
如系统图所示。
8管路的水力计算及附件的选择
8.1水力计算方法及步骤
8.1.1基本原理
（1）当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其管壁间的摩擦，就要能量损失，称为沿程损失；当流体流过管道的一些附件时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要产生能量损失，称为局部损失。
因此热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：
△P=△Py+△Pj=Rl+△PjPa（8-1）
式中：
△P——计算管段的压力损失，Pa；
△Py——计算管段的沿程损失，Pa；
△Pj——计算管段的局部损失，Pa；
R——每米管段的沿程损失，Pa/m；
L——管段长度，m。
（2）室内热水供暖系统的水流量G与热媒流速v的关系式为：
v=4×G/（3600×3.14×ρ×d2）=G/（2826×ρ×d2）（8-2）
8.1.2、计算方法
（1）、可按照基本原理进行计算；
（2）、在实际工程中，为了简化计算，采用当量“当量局部阻力计算法”和“当量长度计算法”进行管路的水力计算。
为了熟悉基本原理，本次设计采用基本原理进行计算。
8.1.3计算步骤
（1）、在系统轴测图上进行管段编号，并标注各管段的热负荷和管长。
（2）、首先计算通过最远立管L1的的环路，确定出供水干管各管段、立管L1和回水总干管的管径及其压力损失。
本设计采用推荐的平均比摩阻Rp.j大致为60～120Pa/m来确定环路各管段的管径。
首先根据公式:
G=0.86Q/（tg-th）（8-3）
确定各各管段的流量。
根据G和选用的Rp.j值，查设计手册，将查出的各管段d、R、v值列入水力计算表格中。
最后算出环路的总压力损失∑（△Py+△Pj）1，2，15～24，14=13215KPa。
由于这只计算了系统的一半，对另一半的系统也应计算最不利环路的阻力，并将不平衡率控制在15%内，入口的剩余循环压力，用调节阀节流消耗掉。
（3）、用同样的方法，计算通过最近立管L17的环路，从而确定出立管L17、回水管各管段的管径及压力损失。
（4）、求并联环路立管L1和其他立管的压力损失不平衡率，使其不平衡率在15%以内。
（5）、根据水力计算结果，利用节点压力平衡原理，表示出系统的总压力损失及各立管的资用压力值。
注意：
如果个别立管供、回水节点间的资用压力过小或过大，则会使下一步选用该立管的管径过粗或过细，设计很不合理。
此时，应调整第一、二步骤的水力计算，适当改变个别供、回水干管的管段直径，使易于选择各立管的管径并满足并联环路不平衡率的要求。
（6）、确定其它立管管径。
根据各立管的资用压力和立管各管段的流量选用合适的立管管径。
（7）、求各立管的不平衡率。
根据各立管的资用压力和立管的计算压力损失，求各立管的不平衡率。
不平衡率应在15%以内，若不平衡率过大，则应调整管径使之平衡。
8.2水力计算表
（1）L1立管一层用户的算是为△PⅠ=1200pa
（2）重力循环自然附加压力为：
PZⅠ=2/3△p*g*△h=2/3（977.81-961.92）×9.8×1.5=155.7pa（8-4）
（3）L1立管第一层用户的资用压力为
△PⅠ‘=△P-PZⅠ=1200-155.7=1044.3pa（8-5）
（4）与L1立管一层用户并联的管段6.14及而曾用户的压力损失为
∑（△Py+△Pj）6.14+△PⅡ=464×2=283=1211pa（8-6）
（5）L1二层用户的重力循环自然附加压力为：
PZⅡ=2/3△p*g*△h=2/3（977.81-961.92）×9.8×14.8=498.288pa（8-7）
（6）并联环路中，二层用户相对于一层增加的自然附加压力
△PzⅡ。
Ⅰ=PZⅡ-△PⅠ=498.288-155.7=342.588（8-8）
（7）它的资用压力为
△PⅡ‘=△PⅠ‘+△PzⅡ。
Ⅰ=1044。
3+342。
588=1386.888pa（8-9）
（8）不平衡率
（8-10）
根据以上步骤，对其管路进行水力平衡计算，计算结果见EXcle表格，其中局部阻力系数见Excel表格。
8.3供暖系统附件
（1）排气装置:
集气罐
在机械循环的下供下回系统中，集气罐应设在系统供水干管末端的最高处。
在运行时，定期手动打开阀门将热水中分离出来并狙击在集气罐内的空气排除。
根据系统选用立式，直径为100mm。
（2）散热器温控阀
自动控制散热器热量的设备，温控阀控温范围在13~28℃之间，控温误差为±1℃。
（3）阀门
管道阀门均按工艺要求采用闸阀、截止阀、止回阀等。
截止阀和闸阀主要起开闭管路的作用，由于其调节性能不好，不适用于调节流量。
（4）管道支架
管道上必须配置必要的支、吊、托架，吊杆应在位移相反方向，按位移值之半倾斜安装热补偿装置，不得安装固定支架。
支架安装数量及规范见施工说明。
9施工方法
9.1安装准备
6.1.1认真熟悉图纸，配合土建施工进度，预留孔洞。
6.1.2按设计图纸画出管路的位置、管径、变径、预留口、坡向，卡架位置等施工草图，包括干管的起点末端和拐弯，节点预留口、坐标位置等。
9.2干管、立管及散热器的安装
9.2.1干管安装
（1）按施工草图，进行管段的预加工，包括：
断管、套丝、管件、调直、核对好尺寸，按环路分组编号，码放整齐。
（2）安装支架，按设计要求或规定间距安装。
吊卡安装时先把吊架按坡向，顺序依次穿在型钢上，吊环按间距位置套在管上，再把管抬起穿上螺栓拧紧螺帽，将管固定。
安装托架上预留管道时，先把管固定在托架上，把第一节管装好U型卡，然后安装第二节管，以后各节均按此进行。
（3）干管安装应从进户口或分支路点开始，安装前要检查管腔并清理干净。
在丝扣处抹铅油缠麻，直至拧至松紧合适，要求丝扣外露2～3扣，清理麻头，依此方法安装完毕。
（4）管道安装完，检查坐标、标高、预留口位置是否准确，然后找直，用水平尺核对坡度，调整合格后上好U型卡，最后焊牢固定卡的止动板。
（5）安装完毕的管道穿结构处洞口应堵管，预留口应加好临时管堵。
9.2.2立管安装
（1）核对各层预留孔洞位置是否垂直，吊线装卡子，将预制好的管道按编号顺序运到安装地点。
（2）安装阀门先卸下阀门盖，有钢套
升级会员 