供热工程课程设计说明书某宾馆供暖设计.docx
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供热工程课程设计说明书某宾馆供暖设计
供热工程课程设计说明书
题目：
某宾馆供暖设计
院（系）：
建筑与交通工程学院
专业：
建筑环境与设备工程专业
学生姓名：
余勇翼
学号：
1201520127
指导教师：
郑文亨
2015年09月04日
1工程概况
本工程为齐齐哈尔某宾馆一栋四层的集面门套房为一体的建筑，其中地上一层有面门，服务间等的房间，二、三、四层主体为套房，附带有服务间、会议室、公共洗手间。
三层为宿舍和活动室，建筑总供暖面积约1523平方米。
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下供下回式热水供暖系统，楼梯间独立立管供热。
2设计依据
2.1设计说明书
（1）概述：
建筑物所处地址及地形特征
（2）土建资料：
见建筑图（包括建筑设计的平、立、剖面图，外围护结构，如门、窗等的材料构造及尺寸等）熟悉建筑物特点和对供暖设计的要求，了解建筑尺寸、门窗形式和各房间的用途。
（3）气象资料：
确定室内外空气温度、风力参数（冬季主导风向及平均风速）等
（4）热源资料：
供暖系统热媒种类及参数。
（5）只设计室内部分，给出各层房间编号
（6）确定各部分围护结构的传热系数K值。
（7）校核外墙及顶棚的低限传热热阻。
（8）列表计算各房间的基本耗热量和附加耗热量。
（9）计算冷风渗透及冷风侵入耗热量。
（10）求出建筑物的总耗热量并汇总成表。
（11）选定散热器型号。
（12）确定散热器内热媒的平均温度
（13）求散热器的传热系数K值。
（14）确定各房间所需要的散热面积及散热片数。
（15）根据建筑物的用途和特点，供暖系统本身的技术和经济拟定合理的供暖系统的形式。
（16）确定供暖系统引入口的位置。
（17）绘制供暖系统轴侧草图，并对各立管编号。
（18）确定最不利环路进行最不利环路的水力计算。
（19）按同样的方法对最近环路或相邻环路进行水力计算。
（20）检查各环路之间压差的不平衡百分数，调整个别管径，使其不平衡率在规定的允许范围内。
（21）确定供暖系统所需要的作用压头。
（22）选择计算各种阀门、放气装置、补偿器、支架等。
（23）附采暖系统的设备及材料明细表
（24）附设计说明及施工说明
（25）进行供暖系统的工程概算。
（如有能力，可以进行这部分工作）
（26）论述设计特点，存在的不足之处。
2.2设计图纸
2.2.1采暖平面图
（1）图上应表示如下内容：
（2）热源引入口的位置及系统划分编号
（3）管道布置
（4）散热器平面位置和片数
（5）立管的位置及编号
（6）固定支架的位置、伸缩器的位置及大小
（7）膨胀水箱，集气罐的位置
（8）地沟内管道布置方式
2.2.2采暖系统图
（1）图上应表示如下内容：
（2）散热器的片数
（3）各管段管径
（4）引画各种详图号
（5）管道坡度、水平干管标高
（6）固定支架伸缩器的位置
（7）立管编号
2.2.3图纸目录及规范及标准
目录应包括：
（1）设计题目名称
（2）设计指导教师
（3）班级、姓名、日期及成绩
（4）图号及图名
（5）详细名称、图号、张数及图纸规格。
规范及标准
[1].《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003。
[2].《通风与空气调节制图标准》GJ114-88。
2.3设计参数
2.3.1室外气象参数
采暖室外计算（干球）温度为tw=-26℃，最低日平均温度为tp.min=-37.5℃；冬季大气压力100.15KPa，冬季室外最多风向平均风速4.7m/s，冬季室外平均风速为vw=3.8m/s，冬季日照率为59%，冬季主要风向为南风、西南风。
由《采暖通风与空气调节设计规范》可得，齐齐哈尔地处东经126.37度，北纬45.41度，海拔高度171.7m，冬季大气压力100.15kpa，供暖室外计算干球温度为-26℃，最低日平均温度为tp.min=-33℃，冬季室外平均风速3.2m/s，最多风向为南风和西南风，平均风速为3.5m/s，供暖天数为175天。
室内设计温度由《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2.1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
房间用途
计算温度
门面
18℃
会议室
18℃
楼梯间
16℃
套房
20℃
消防监控室
18℃
电梯
16℃
服务间
18℃
公共洗手间
16℃
走道
16℃
2.3.2采暖设备要求和特殊要求
散热器要求散热性能好，金属热强度大，承压能力高，价格便宜，经久耐用，使用寿命长。
2.3.3围护结构的传热系数
围护结构概况：
外墙采用EPS板。
屋面：
屋面防水等级为Ⅱ级，做法从上到下依次为：
40厚C20细石混凝土（内配4@200双向）、20厚1：
2.5水泥沙浆保护层；80厚挤塑聚苯乙烯板；高分子防水卷材两道；20厚1：
3水泥沙浆找平层；钢筋混凝土屋面板。
外窗：
双层塑钢窗（双层透明中空玻璃）；窗高2米。
内门：
单层木门。
内墙为轻制龙骨结构，厚度为240毫米，对应天正暖通内墙编号第652号,输入对应的材料厚度可得：
内墙的传热系数为：
K=0.89W/m2*℃;
屋面由概况中对应的材料布置,对应天正暖通屋顶界面,输入对应的材料和厚度可得：
屋面的传热系数为：
K=0.49W/m2*℃;
门对应天正暖通内、外门界面,可查得：
内门的传热系数为：
K=3.5W/m2*℃。
外墙的结构是加气混凝土空心砌块，厚度为240毫米，外墙外保温采用85厚EPS板，对应天正暖通外墙编号第732号，输入对应的材料厚度可得：
外墙的传热系数为：
K=0.24W/m2*℃;
外窗由于天正暖通里没有收集双层塑钢窗的参数,查找《实用供热空调设计手册》表3.1-13可得：
外窗的传热系数为：
K=2.4W/m2*℃;
将上述计算结果整理得：
屋面、外墙、内墙、门，屋面的传热系数分别为：
表2.1围护结构的传热系数
围护结构
外墙
内墙
外窗
门
屋面
传热系数W/m2*℃
0.24
0.89
2.4
3.5
0.49
3供暖热负荷计算
对于本宾馆的热负荷计算只考虑围护结构传热的耗热量和冷风渗透引起的耗热量，人员、灯光等得热作为有利因素暂不考虑在热负荷计算当中。
3.1房间围护结构传热耗热量计算
围护结构稳定传热时，基本耗热量可按下式计算[1]：
（3.1）
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》表3.1.4。
冷风渗透耗热量按下式计算[2]：
（3.2）
式中
Q2——冷风渗透耗热量（W）；
V——经门、窗隙入室内的总空气量，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。
外门冷风侵入耗热量按下式计算[1]：
由于流入的冷空气V
不易确定，根据经验总结，冷风侵入耗热量可采用外门基本耗热量乘以表3.1的百分数的简便方法进行计算：
式中
为外门耗热量。
如下表
表3.1外门附加率N值
外门布置状况
附加率
一道门
65n%
两道门
80n%
三道门
60n%
公共建筑和生产厂房的主要入口
500%
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。
1.《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。
2.《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%。
下面以040房间为例计算房间的热负荷；
040房间为服务间，室内计算温度为18℃，齐齐哈尔冬季室外计算温度为-26℃，齐齐哈尔冬季日照率为59%。
表3.2齐齐哈尔市的冷风朝向修正系数n
地点
东
南
西
北
齐齐哈尔
0.2
1.0
0.7
0.3
由附录7，齐齐哈尔市的冷风朝向修正系数，对有相对两面外墙的房间，按最不利的一面外墙计算冷风渗透量。
由前面的数据，在冬季室外平均风速
，双层塑钢窗每米缝隙的冷风渗透量L=2.0m3/（h·m）.东向的窗户的缝隙总长度为6.8m.总的冷风渗透量V等于
=2×6.8×0.2=2.72m3/h
冷风渗透量
等于
=0.278×2.72×1.4×1.01×44=49W.
底层地面选用天正暖通中的保温防潮地面，传热系数为1.7W/（㎡℃）。
由于楼梯和电梯间的围护结构比较难以计算，现采用公式进行估算[1]，
（3.3）
式中
----建筑物供暖体积热指标，查表4.1-16可得
=0.41W/（㎡℃）。
a------修正系数，查表4.1-18可得a=1.08;
----室内平均计算空气温度。
由前面计算可得
=16℃。
V-----房间外体积。
所以，楼梯间011：
W。
楼梯间012、031、14：
W。
电梯间042：
W。
详细计算见下面表格。
3.2房间围护结构传热耗热量计算详表
4散热器的选型及安装形式
4.1散热器的选择
根据各房间的面积（架空大的可按体积计算）计算出采暖房间的采暖负荷Q，计算方法可参考采暖负荷计算方法；
由采暖房间的采暖负荷Q计算出散热片的散热面积F，计算公式如下：
F=Q/[K.（tpj-ta）]
式中：
F——散热器的计算散热面积（m2）；
Q——采暖房间的采暖负荷（w）；
K——散热片的单位面积散热量，产品样本提供（w/m2.℃）；
tpj——散热器内热媒平均温度（℃），tpj=（Tin+Tout）/2，Tin为散热片设计进水
温度，Tout为散热片设计出水温度；ta——室内设计温度（℃），一般设计为16-20℃；
由换热面积F结合散热片单片换热面积F1便可确定散热片数量；注释：
以上计算方法未对散热器片数（长度）、连接方式、安装形式等修正以及房间内明装不保温管道散热修正等，实际设计时应对其进行适当修正，具体修正方法参照相关资料；
（2）散热器传热系数应取设计工况下的计算值，在非设计工况下运行时应对散热系数进行指数修正，国内散热器传热系数指数修正计算公式为：
K=a×（dt）b
其中dt为散热器内热媒平均温度与室内设计温度之差，dt=tpj-ta；
a、b为系数与指数，为实验数据，由散热器技术资料提供。
国内散热器按国家标准GB/T13754设计tin（进水温度）为95℃，tout（出水温度）为70℃，ta（室内平均温度）为18℃，dt=（tin+tout）/2-ta=64.5℃，
散热器选型应满足采暖系统工作压力和系统承压要求，且应符合现行国家或行业标准； 2）在开式采暖系统中不宜采用钢制散热器（包括钢制柱式、板式、扁管散热器）；（开始系统腐蚀很严重）
在设置分户热计量装置和设置散热器温控阀的采暖系统中，采用铸铁散热器时，散热器内腔应清洁，无残砂；
铝制散热器内表面应进行防腐处理，且采暖水的PH值不应大于10，水质较硬的地区不宜使用铝制散热器；
采用铝制散热器、铜铝复合型散热器，应采取措施防止电化腐蚀；（会发生金属电子转移，建议使用橡胶垫片，或者管道用聚乙烯管道）
环境湿度高的房间（如浴室、泳池）不宜采用钢制散热器；（造成严重的腐蚀） 7）散热器一般应明装，暗装时应留有足够的空气流通通道，并且方便维修；
片式组对柱型散热器每组散热器片数不宜过多，铸铁柱型散热器每组片数不宜超过25片，组装长度不宜超过1500mm； 9）有外窗房间的散热器宜布置在窗下
考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用钢制散热器HH10-A（B）双柱，其具有重量轻、承压高、外形美观、生产能耗小等明显优势，但它对供热系统（水质）要求很严格，在不安全的系统中会出现腐蚀现象。
表4.1钢制散热器参数
型号
散热面积
水容量
重量
工作压力
HH10-A（B）双柱
0.9-1.2m
1.7L
6.4kg
1.0mpa
4.2散热器的布置
除了需要考虑系统的因素, 在安装散热器时还要注意选择合适的散热器安装位置. 实践证明：
散热器放置在房间的窗下是一种好的选择。
因为房间中窗户的温度最低，下降气流大多发生在窗户附近。
如果在窗下安装合适大小的散热器，可以阻止冷辐射及冷空气环流，并且当人靠近寒冷的窗户时，不会明显感觉到有冷气流侵入。
特别是对于现在比较流行的落地窗和大飘窗的房间，在窗下安装矮长的散热器不仅增强热舒适性，更能够有效节能，减少供暖的运行费用。
如果采用窄而高的散热器安装在侧墙，通过清华大学对散热器位置对热量分布影响的仿真试验可知，其温度分布不均匀，且会产生下降冷气流，降低舒适度。
另外，众所周知热空气是向上流动的，而散热器较高则使房间顶部热量集中，而人将无法真正感受到，即人所感觉到的实际温度（实感温度）低于设计温度，若要使实感提高则必须提高设计温度，这不仅是不必要的能源浪费，同时当政府进行计量收费后，这无疑还提高了用户的采暖费用。
所以，本次设计考虑将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。
4.3散热器的计算
查相关资料，对HH10-A（B）双柱，不能超过25片。
例如：
008房间（消防监控室），房间热负荷Q=1223W，供水温度为tg=95℃，th=70℃，
tpj=（95+70）/2=82.5℃,
=18℃,Δt=
=82.5-18=64.5℃
查教材附录2-1
=8.664w/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，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=1.03；（取A=80mm.）。
根据教材公式2-2
F′=Q/（K·Δt）β1β2β3=1223/（8.664×64.5）×1×1×1.03=2.12
四柱760型散热器每片散热面积为0.235m2，计算片数n′为：
n′=F′/f=2.12/0.235=9片
查教材附录2-3，当散热器片数为6～10片时，β1=1，
因此，实际所需散热器面积为：
F=F′×β1=2.12×1=2.12m2
实际采用片数n为：
n=F/f=9片
取整数，应采用HH10-A（B）双柱散热器9片。
其他房间的散热器计算结果见下表：
（为保证散热器的散热效果，每组散热器的片数大于10的控制在11-20范围内）。
表4.2各房间散热器计算表
名称编号
房间耗热量
tpj
tn
△t
K
Fˊ
nˊ
n
001面门
2351
82.5
18
64.5
8.664
4.333
19
20
002面门
2351
82.5
18
64.5
8.664
4.333
19
20
003面门
2351
82.5
18
64.5
8.664
4.333
19
20
004面门
2351
82.5
18
64.5
8.664
4.333
19
20
005面门
2374
82.5
18
64.5
8.664
4.376
19
20
006面门
2711
82.5
18
64.5
8.664
4.997
22
24
007面门
2655
82.5
18
64.5
8.664
4.650
21
33
008消防监控室
1223
82.5
18
64.5
8.664
2.254
10
10
009服务间
51
82.5
18
64.5
8.664
0.388
1
1
010房间
1093
82.5
18
64.5
8.664
2.015
9
9
011楼梯间
1741
82.5
16
66.5
8.743
3.084
14
14
012楼梯间
1451
82.5
16
66.5
8.743
2.571
11
12
013套房
758
82.5
20
62.5
8.583
1.455
7
7
014套房
626
82.5
20
62.5
8.583
1.202
6
6
015套房
626
82.5
20
62.5
8.583
1.202
6
6
016套房
626
82.5
20
62.5
8.583
1.202
6
6
017套房
626
82.5
20
62.5
8.583
1.202
6
6
018套房
769
82.5
20
62.5
8.583
1.477
7
7
019套房
2611
82.5
20
62.5
8.583
5.013
22
24
020公共洗手间
182
82.5
16
66.5
8.743
0.322
2
2
021套房
556
82.5
20
62.5
8.583
1.068
5
5
022套房
1073
82.5
20
62.5
8.583
2.060
9
9
023套房
626
82.5
20
62.5
8.583
2.060
6
6
024套房
626
82.5
20
62.5
8.583
2.060
6
6
025套房
626
82.5
20
62.5
8.583
2.060
6
6
026套房
626
82.5
20
62.5
8.583
2.060
6
6
027套房
769
82.5
20
62.5
8.583
1.202
7
7
028套房
654
82.5
20
62.5
8.583
1.256
6
6
029套房
808
82.5
20
62.5
8.583
1.551
7
7
030服务间
2003
82.5
20
62.5
8.583
3.846
17
18
031楼梯间
1451
82.5
16
66.5
8.743
2.570
11
12
032套房
1218
82.5
20
62.5
8.583
2.339
10
10
033套房
1274
82.5
20
62.5
8.583
2.446
11
11
034套房
1274
82.5
20
62.5
8.583
2.446
11
11
035套房
1274
82.5
20
62.5
8.583
2.446
11
11
036套房
1274
82.5
20
62.5
8.583
2.446
11
11
037套房
1366
82.5
20
62.5
8.583
2.623
12
12
038套房
1365
82.5
20
62.5
8.583
2.622
12
12
039套房
1423
82.5
20
62.5
8.583
2.732
12
13
040服务间
698
82.5
18
64.5
8.664
1.287
6
6
041楼梯间
1451
82.5
16
66.5
8.743
2.571
11
12
042电梯间
318
82.5
16
66.5
8.743
0.563
3
3
5水力计算
根据建筑物的用途和特点，供暖系统本身的技术和经济拟定合理的供暖系统的形式。
方案比较如下
这个系统作用范围比较大，上供下回和下供下回的比较中，后者具有如下特点：
美观，房间内的管路数减少，可集中进行隐藏处理。
在下部布置供水干管，管路直接散热给室内，无效热损失小。
在施工中，每安装好一层散热器即可供暖，给冬天施工带来很大方便。
排除系统的空气比较困难
考虑到本工程的实际规模和施工的方便性，本设计二、三和四楼采用机械循环双管制垂直式的下供下回系统，一楼采用机械循环双管制垂直式的上供下回系统。
散热片安装形式为异侧的下供下回。
供水立管之间为异程式，在各层分别设置回水水平同程管。
设计供回水温度为95/70℃。
根据建筑的结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组。
（见图纸）
5.1供暖系统的确定
供暖系统采用水平干管同程式，立管共用的下供下回异程式双管系统，
二、三、四楼西侧排管具体示意图如下图。
系统排气方式：
在顶层散热器上部设置排气阀排气。
图5.1供暖系统立面图（详见系统图）
5.2水力计算
画出系统图，该系统就一个支路。
首先计算最远的西侧的立管环路，图上小圆圈内的数字表示管段号，热负荷对应前面计算所得的值，管段长度与图示长度一一对应。
《实用供热空调设计手册》中5.5.1与5.5.2规定：
（1）管网干管管径，不应小于50mm，通往各单体建筑物的管径对热水管道来讲不宜小于32mm。
（2）基础数据的确定：
热力网管道内壁当量粗糙度，热水管道可采用0.0002m；
热水热力网支干线、支线应按允许压力降确定管径，但供热介质流速不应大于3.5m/s。
热水管道水力计算表见附录。
最长环路是经过四楼东南040服务间经过西侧套房等房间的散热器（698W）的环路。
5.2.1选择最不利环路
最不利环路是通过四楼东南040服务间经过西侧套房等房间的散热器（698W）的环路。
这个环路从散热器经过管段a、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、L。
5.2.2最不利环路的作用压力
根据已给条件：
ΔP=10KPa
5.2.3确定最不利环路各管段的管径
（1）求单位长度平均比摩尔阻
根据右式[1]Rpj=αΔP/∑ι.（5.1）
式中∑ι——最不利循环环路或分支环路的总长度，m；
根据对应图计量得∑ι=112.5m。
α——沿程损失占总压力损失的估计百分数；查[1]中附录4-6，得α=50%。
Rpj=αΔP/∑ι=0
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