郑州某宿舍楼采暖供热工程设计说明书.docx

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郑州某宿舍楼采暖供热工程设计说明书

郑州某宿舍楼采暖供热工程设计说明书

（一）地址：

郑州

（二）原始参数资料：

1、设计题目：

郑州某宿舍楼采暖设计

2、气象资料：

郑州冬季供暖室外计算温度tw′=-5℃

冬季室外平均风速υw=3.4m/s

冬季主导风向西、西北

由暖通空调设计规范可知中国民用建筑室内计算温度的范围为16℃-24℃，所以可得图中各房间的计算温度为：

18℃

注：

内走廊、楼梯等公共区域不采暖。

3、围护结构：

1）外墙：

内抹灰一砖半墙（37墙）；

2）内墙：

两面抹灰一砖墙（24墙）；

3）外窗：

双层铝合金推拉窗；

4）门：

双层木门；

5）屋顶：

保温屋顶，传热系数K＝1.14W/（m2·℃）；

6）地面为不保温地面，K值按地带决定。

7）层高：

3.0m，窗台距室内地坪1m，窗户高度均为1.5m。

4、热源：

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。

5、建筑条件图3张。

（三）设计计算：

1、供暖热负荷计算；

2、散热器选择计算；

3、管道系统水力平衡计算；

4、供暖附件或装置的选择计算；

（四）制图：

1、施工图设计，主要包括：

设计总说明及设备材料表、供暖系统平面图、供暖系统图、大样图等；

2、设计计算说明书一份

（五）主要参考资料

1、采暖通风与空气调节设计规范（GB50019－2003）

2、《实用供热空调设计手册》建工版

第2章方案比较

该宿舍楼供热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：

1.美观，房间内的管路数减少，可集中进行隐藏处理。

2.在下部布置供水干管，管路直接散热给室内，无效热损失小。

3.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。

4.排除系统的空气比较困难

5.综合考虑楼层，采用上供下回式热水供暖系统。

第3章供暖热负荷计算

对于本居民楼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外围护结构的基本耗热量计算

公式如下：

——围护结构的基本耗热量，W；

K——围护结构的传热系数，

F——围护结构的面积

tn——冬季室内计算温度

——供暖室外计算温度

—围护结构的温差修正系数

整个建筑的基本耗热量

等于它的围护结构各部分基本耗热量

的总和:

W

算出基本耗热量后再进行朝向和高度修正（因风速较小，风力修正忽略不计），

3.2门窗的冷风渗透耗热量计算

采用缝隙法计算：

缝隙长度l=3×（窗高-上亮）+2×窗宽=3×（1.5-0.5）+2×窗宽；

门窗渗入空气量V=L×l×n

L——每米门窗渗入室内的空气量，

l——门窗缝隙的计算长度，

n——渗透空气量的朝向修正系数

确定门窗缝隙渗入空气量V后，冷风渗透耗热量

按下式计算

W

式中V—经门窗缝隙渗入室人的总空气量，查附表——7然后采用插值法计算。

——供暖室外计算温度下的空气密度

——冷空气的定压比热

0.278——单位换算系数

《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%。

3.3下面以101房间为例计算房间的热负荷

101房间为宿舍，室内计算温度为18℃，郑州冬季室外计算温度为-5℃，郑州冬季日照率为60%。

表3.1郑州市的冷风朝向修正系数n

地点

东

南

西

北

郑州

0.65

0.2

1

0.65

郑州市的冷风朝向修正系数，北向0.65，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

，推拉铝窗每米缝隙的冷风渗透量L=1.24m3/（h·m）.北向的窗户的缝隙总长度为1.5×5=7.5m.总的冷风渗透量V等于

=1.24×7.5=9.3m3/h

冷风渗透量

等于

=0.278×9.3×1.4×1×（18+5）=83.25W.

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/（㎡℃）。

一层房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

101

3029.25

107

1510.25

113

1510.25

119

1983

102

2878.25

108

1336.25

114

1336.25

120

1336.25

103

1983

109

1510.25

115

1510.25

121

2947.25

104

110

1336.25

116

1336.25

122

1809.25

105

1510.25

111

1510.25

117

1510.25

123

2766.25

106

1809.25

112

1336.25

118

1336.25

124

二层房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

201

2784.25

207

1300.25

213

1300.25

219

1773

202

2633.25

208

1126.25

214

1126.25

220

1126.25

203

1773

209

1300.25

215

1300.25

221

2724.25

204

1126.25

210

1126.25

216

1126.25

222

1126.25

205

1300.25

211

1300.25

217

1300.25

223

2543.25

206

1126.25

212

1126.25

218

1126.25

224

1126.25

三层房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

房间号

房间热负荷

301

3472.25

307

1862.25

313

1862.25

319

2335

302

3321.25

308

1688.25

314

1688.25

320

1688.25

303

2335

309

1862.25

315

1862.25

321

3342.25

304

1688.25

310

1688.25

316

1688.25

322

1688.25

305

1862.25

311

1862.25

317

1862.25

323

3161.25

306

1688.25

312

1688.25

318

1688.25

324

1688.25

第4章散热器的选型及安装形式

4.1散热器的选择

考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用M-134型，高度为600mm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。

4.2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。

4.3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。

4.4暖气片片数计算过程

散热器面积F按下式计算:

m2

Q—散热器的散热量，W

tpj—散热器内热媒平均温度，℃

tn--供暖室内计算温度，℃

K—散热器的传热系数,W/（m2.℃）

β1—散热器的组装片数修正

β2—散热器的连接形式修正

β3—散热器的安装形式修正

散热器中β1、β2、β3的选取以书后附表为据，

tpj=（tsg+tsh）/2

tsg—散热器进水温度

tsh—散热器回水温度

4.5以一层女厕所101为例说明暖气片的计算过程

101房间的总负荷为：

3029.25W，

由公式

可得，101房间入水温度78.15℃，出水温度70℃。

查附录2-1，对M-132型散热器

W/（m2.℃）

散热器组装片数修正系数，故先假定β1=1.00；

散热器连接形式修正系数，查附录2-4可知β2=1.00

散热器安装形式修正系数，查附录2-5可知β3=1.02

∴

m2

M-132型散热器，每散热面积为0.24m2

则n=F/f=6.9/0.24=28.7取n=29片

一层房间散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

101

29

107

14

113

14

119

18

102

27

108

12

114

12

120

12

103

18

109

14

115

14

121

27

104

110

12

116

12

122

17

105

14

111

14

117

14

123

26

106

17

112

12

118

12

124

二层房间散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

201

22

207

10

213

10

219

14

202

21

208

8

214

8

220

8

203

14

209

10

215

10

221

21

204

8

210

8

216

8

222

8

205

10

211

10

217

10

223

20

206

8

212

8

218

8

224

8

三层房间散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

房间号

散热器片数

301

24

307

13

313

13

319

16

302

23

308

12

314

12

320

12

303

16

309

13

315

13

321

23

304

12

310

12

316

12

322

12

305

13

311

13

317

13

323

21

306

12

312

12

318

12

324

12

第5章系统水利计算

5.1水力计算步骤

水利计算步骤：

画出系统图，求出通过各管段的流量，具体步骤如下：

1、在轴侧图上进行管段编号，立管编号并注明各管段的热负荷和管长。

2、确定最不利环路。

本系统为异程单管系统，一般取最远立管的环路作为最不利环路。

3、计算最不利环路各管段的管径：

（1）、虽然引入口处外网的供回水压差较大，但考虑到系统中各环路的压力损失易于平衡，设计采用推荐的平均的比摩阻Rpj大致为60～120Pa/m来确定最不利环路各管段的管径。

（2）、根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下：

G＝3600Q/4187*（tg′－th′）＝0.86Q/（tg′－th′）Kg/h

Q——管段的热负荷，W；

tg′——系统的设计供水温度，℃；

th′——系统的设计回水温度，℃。

（3）、根据平均比摩阻和各管段的流量查《供热工程》附录表4－1，选定合适的管径、流速和压降。

4、确定各管段的长度。

5、确定局部阻力损失。

6、求各管段的压力损失ΔP＝Δpy＋ΔPj;

7、求环路的总压力损失。

8、计算富裕压力值。

考虑到施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。

因此，要求系统应有10％以上的富裕度。

9、通过调节调节系统上的阀门和管径进行调节，把系统的不平衡率控制在15％的范围之内。

入口处的剩余循环压力，用调解阀节流消耗掉。

5.2系统水力计算实例

1.在系统图上，进行管段编号，并注明编号并注明各管段的热负荷和管长

2.确定最不利环路。

本系统为单管系统，一般取最远立管的环路作为最不利环路。

本例中的最不利环路为1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12。

3.计算最不利环路各管段的管径。

本例题中采用推荐的平均比摩阻大致为60-120pa/m，来确定最不利环路各管段的管径。

根据式G=3600Q/4.187×103（tg＇－th＇）=0.86Q/（tg＇－th＇）kg/h计算各管段的流量见表6.1第2栏。

式中Q—管段的热负荷，W；

tg＇—系统的设计供水温度，℃；

th＇—系统的设计回水温度，℃。

4.根据G，Rpj,查附录表4-1,选择最接近Rpj的管径。

将查出的d、R、v和G值列入表6.1中。

5.确定长度压力损失ΔPy=R×l，将每一管段R与l相乘，列入表6.1中第8栏。

6.确定局部阻力损失Z

（1）确定局部阻力系数ξ根据系统图中管路的实际情况，列出各管段阻力名称。

利用相关资料，将其阻力系数记于表中，最后将各管段的总局部阻力系数列入表6.1中第9栏中。

注意：

在统计局部阻力时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，应列在流量较小的管段上。

（2）利用附录表4-3，根据管段流速v，可查出动压头ΔPd，列入表6.1中的第10栏。

又根据ΔPj=ΔPd·∑ξ，将求出的ΔPj值列入表6.1中的第11栏中。

7.求各管段的压力损失

ΔP=ΔPj＋ΔPy。

将表6.1中的第8栏与第11栏相加列入表6.1第12栏中。

8.求环路总压力损失

即∑（ΔPj＋ΔPy）

表5.1一环路水力计算表

管

段

号

Q

W

G

kg/h

L

m

D

mm

V

m/s

R

Pa/m

ΔPy

=Rl

Pa

阻力数

ΔPd

Pa

局部

阻力

损失

Pa

总阻力损失

Pa

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

通过立管1的环路

1

118492

4076.12

14.76

50

0.34

54.14

799.11

2.5

56.83

142.075

941.185

2

55301

1902.35

8.22

40

0.43

71.42

587.07

3

90.90

272.7

859.77

3

30433

1046.9

2.76

32

0.30

41.93

115.73

1

44.25

44.25

159.98

4

23171

797.082

6.6

25

0.39

105.74

697.88

1

74.78

74.78

772.68

5

15909

547.27

6.6

25

0.28

53.38

352.31

1

38.54

38.54

390.85

6

8471

291.42

11.6

20

0.24

55.72

646.35

5.5

28.32

155.76

802.11

7

87.48

9.2

15

0.13

26.93

247.76

20

8.31

166.2

413.96

8

15909

547.27

6.6

25

0.28

53.38

352.31

1

38.54

38.54

390.85

9

23171

797.082

6.6

25

0.39

105.74

697.88

1

74.78

74.78

772.68

10

30433

1046.9

2.48

32

0.30

41.93

103.99

3.5

44.25

154.875

258.865

11

55301

1902.35

13.37

40

0.43

71.42

954.89

3.5

90.90

318.15

1273.04

12

118492

4076.12

0.26

50

0.34

54.14

14.08

0.5

56.83

28.415

42.495

∑l=89.05∑（ΔPj＋ΔPy）1-12=7078.465

立管的资用压力为1216.07

13

7438

255.87

3.05

20

0.21

42.52

129.69

10

21.68

216.8

346.69

14

77.5

9.2

15

0.12

21.68

199.46

33

7.08

233.64

433.1

∑（ΔPj＋ΔPy）13-14=779.79

不平衡百分率X=（1216.07-779.79）/1216.07=35.88%＞15%（用立管阀门节流）

立管的资用压力为2015.86

15

7262

249.8

3.05

20

0.19

36.59

129.69

10

17.75

177.5

307.19

16

77.5

9.2

15

0.12

21.68

199.46

33

7.08

233.64

433.1

∑（ΔPj＋ΔPy）15-16=740.29

不平衡百分率X=（2015.86-740.29）/2015.86=63.28%＞15%（用立管阀门节流）

立管的资用压力为2756.15

15

7262

249.8

3.05

20

0.19

36.59

129.69

10

17.75

177.5

307.19

16

77.5

9.2

15

0.12

21.68

199.46

33

7.08

233.64

433.1

∑（ΔPj＋ΔPy）17-18=740.29

不平衡百分率X=（2756.15-740.29）/2756.15=73.14%＞15%（用立管阀门节流）

表5.2一环路局部阻力系数统计表

管段号

局部阻力

个数

阻力系数

9

直流三通

1

1

∑=1

1

直流三通

1

1

90度

1

1

10

合流三通

1

3

弯头

闸阀

1

0.5

闸阀

1

0.5

∑=3.5

11

闸阀

1

0.5

∑=2.5

2

分流三通

1

3

直流三通

2

3

∑=3

∑=3.5

3

直流三通

1

1

12

90度弯头

1

0.5

∑=0.5

∑=1

4

直流三通

1

1

13,15,17

90度弯头，闸阀

1，1

4

∑=1

分流三通

2

6

5

直流三通

1

1

∑=10

14

90度弯头

3

6

∑=1

乙字弯

6

9

散热器

3

6

6

90度弯头

2

4

分流合流三通

4

12

闸阀

1

0.5

∑=33

直流三通

1

1

16

90度弯头

3

6

∑=5.5

乙字弯

6

9

7

90度弯头

7

14

散热器

3

6

散热器

3

6

分流合流三通

4

12

∑=20

∑=33

8

直流三通

1

1

18

90度弯头

3

6

∑=1

乙字弯

6

9

散热器

3

6

分流合流三通

4

12

∑=33

5.3其他环路的水力计算

二环路水力计算

图5-2二环路计算草图

表5.3二区水力计算表

管

段

号

Q

W

G

kg/h

L

m

D

mm

V

m/s

R

Pa/m

ΔPy

=Rl

Pa

阻力数

ΔPd

Pa

局部

阻力

损失

Pa

总阻力损失

Pa

备注

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

通过立管1的环路

1

118492

4076.12

14.76

50

0.34

54.14

799.11

2.5

56.83

142.075

941.185

2

55301

1902.35

8.22

40

0.43

71.42

587.07

3

90.90

272.7

859.77

3

24868

855.46

3.3

25

0.44

132.72

437.98

1

95.18

95.18

533.16

4

17608

605.72

6.6

25

0.3

60.89

401.87

1

44.25

44.25

446.12

5

8834

303.89

17.28

20

0.24

55.72

962.84

4.5

28.32

127.44

1090.28

6

90.58

9.2

15

0.13

26.93

247.76

20

8.31

166.2

413.96

7

17608

605.72

6.6

25

0.3

60.89

401.87

1

44.25

166.2

413.96

8

24868

855.46

3.578

25

0.44

132.72

474.87

3.5

95.18

333.13

808

9

55301

1902.35

13.37

40

0.43

71.42

954.89

3.5

90.90

318.15

1273.04

1