供热课程设计计算说明书.docx
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供热课程设计计算说明书
《供热工程》课程设计
学院：
市政与环境工程学院
专业：
建筑环境与设备工程
班级：
学生姓名：
学生学号：
指导老师：
市政学院建筑环境与设备教研室印制
二○一三年五月
目录
第1章绪论1
1.1设计目的1
1.2工程概述1
1.3设计任务1
第2章设计依据2
2.1主要参考资料2
2.2设计范围2
2.3设计参数2
2.3.1室外设计参数2
2.3.2室内设计参数3
2.4设计原始资料3
2.4.1土建资料3
2.4.2建筑结构3
2.5动力与能源资料3
2.6其他资料4
2.7朝向修正率4
第3章供暖系统的设计热负荷5
3.1热负荷组成5
3.2主要计算公式5
3.3热负荷计算6
第4章热水供暖系统设计方案比较与确定7
4.1循环动力7
4.2供、回水方式7
4.3供、回水管布置方式7
4.4工程方案确定7
第5章地热盘管及楼梯间散热器的选型及安装形式8
5.1楼梯间散热器的选择8
5.2楼梯间散热器的布置8
5.3楼梯间散热器的安装8
5.4楼梯间散热器的计算8
5.5地热盘管的选择布置及安装9
5.6地热盘管的计算9
第6章热水供暖系统水力计算10
6.1确定最不利管路、最有利环路原理图10
6.2系统水力计算10
6.2.1最不利环路计算10
6.2.2最利环路及水力失调度计算10
参考文献11
附表1，2，3，4，512
第1章绪论
1.1设计目的
本课程的目的是培养学生运用所学的暖通空调、流体输配管网课程的理论和技术知识解决实际问题，进一步提高运算、制图和使用资料的能力。
通过设计，了解室内采暖系统的设计内容、程序和基本原则，巩固所学理论知识，培养利用这些知识解决实际问题的能力，逐步树立正确的设计观点。
采暖课程设计是建筑环境与设备专业培养学生解决实际问题能力的一个重要的教学实践环节，在建筑环境与设备专业的教学计划中占有重要的地位和作用。
1.2工程概述
1.本工程为沈阳市世纪花园某栋住宅楼，整个建筑物为6层，六层上有阁楼。
每层层高为2.8米，每户三室两厅两卫。
热源由城市热网提供，供回水温度为：
50℃、40℃，引入口管径为DN80，供回水压差为35000Pa。
1.3设计任务
本设计为整栋住宅楼冬季热水供暖工程。
设计主要内容为：
（一）设计准备（收集和熟悉有关规范、标准并确定室内外设计参数）
（二）采暖设计热负荷及热指标的计算
（三）散热设备选择计算
（四）布置管道和附属设备选择，绘制设计草图
（五）管道水力计算
（六）平面布置图、系统原理图等绘制
（七）设备材料表、设计及施工说明的编制
第2章设计依据
2.1主要参考资料
1.王宇清，刘春泽.供热工程，机械工业出版社，2005
2.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019—2003），北京：
中国建筑工业出版社，2003
3.刘建龙主编.建筑设备工程制图与CAD技术，北京：
中国化学工业出版社2009
4.刘建龙.供热工程课程设计指导书，2008
5.陆耀庆.供热通风设计手册，北京：
中国建筑工业出版社，1987
6.李贷森.简明供热设计手册，北京：
中国建筑工业出版社，1998
7.城市热力网设计规范CJJ34-2002，北京：
中国建筑工业出版社，2003
8.城市供热管网工程施工及验收规范CJJ-28-89，北京：
中国建筑工业出版社1989
9.采暖通风与空气调节制图标准（GBJ114-1988），北京：
中国建筑工业出版社，1989
2.2设计范围
本次设计任务为整栋住宅楼冬季采暖系统设计。
采暖日期为11月1日到3月31。
本采暖设计，已经给出热媒，并由城市热网提供。
故本设计不做热力系统机房和室外管网等的设计。
2.3设计参数
2.3.1室外设计参数
根据建筑物所在的地区是黑龙江省哈尔滨市，查附录3[1]，将哈尔滨市冬季室外气象参数列在表2.1中：
表2.1冬季室外气象参数表
地理位置
大气压力（Kpa）
室外平均风速（m/s）
冬季采暖室外计算干球温度/℃
冬季室外计算相对湿度/%
沈阳
102.08
3.2
-20
64
2.3.2室内设计参数
根据设计建筑类型，查表附录[1]，确定室内设计参数如下表:
表2.2室内设计参数
房间
名称
冬季
室内温度/℃
相对湿度/%
风速m/s
卧室
18
50
≤0.2
楼梯间
12
50
≤0.2
卫生间
25
50
≤0.2
厨房
15
50
≤0.2
2.4设计原始资料
2.4.1土建资料
本工程为沈阳市世纪花园住宅楼，整个建筑物为6层，6层上有阁楼，建筑面积约5750平米，建筑占地面积约820平米，建筑总高20米。
每户三室两厅两卫。
2.4.2建筑结构
墙体均选用加气砼砌块：
地上外墙为350厚，内墙为200厚。
外墙外保温采用50厚挤塑聚苯乙烯板。
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水泥砂浆保护层；80厚挤塑聚苯乙烯板；高分子防水卷材两道；
20厚1:
3水泥砂浆找平层；钢筋混凝土屋面板。
外窗：
双层塑钢窗；窗高1500mm。
内门：
单层木门。
2.5动力与能源资料
1.热源：
城市热网
2.热媒：
热水参数tg=50℃th=40℃
3.热力入口位置：
系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差P=35000Pa
2.6其他资料
1.人数：
按照相关设计手册确定。
2.照明、设备：
按照相关设计手册确定。
3.采暖设备要求
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。
该设计中采暖设备选用散热器供暖。
对散热器的要求主要有以下几点：
1）热工性能方面的要求，散热器的传热系数值越高，说明其散热性能越好。
提高散热器的散热量，增大散热器传热系数的方法，可以采用增加外壁散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向外辐射强度等途径。
2）经济方面的要求，散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低越好。
3）安装使用和工艺方面的要求，散热器应具有一定机械强度和承压能力；散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间，散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。
4）卫生美观方面的要求，散热器要外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间的观感。
5）使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。
2.7朝向修正率
北朝向：
0%；
东、西朝向：
－5%；
南向：
－20%。
第3章供暖系统的设计热负荷
供暖热负荷是设计中最基本的数据。
它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。
3.1热负荷组成
1、基本耗热量（屋顶、墙、地板和窗耗热量）；
2、围护结构修正耗热量（朝向、风力、高度影响的修正）；
3、冷风渗透耗热量；
4、冷风侵入耗热量；
3.2主要计算公式
由于冬季室外温度的波动幅度远小于室内外的温差，因此在围护结构的基本耗热量计算中采用日平均温差的稳态计算法，
1.围护结构的基本耗热量
（3.4）
式中
——围护结构的基本耗热量形成的热负荷（W）；
——围护结构的温差修正系数；
——围护结构面积（㎡）；
——围护结构的传热系数[W/（㎡·℃）]；
——冬季采暖室内计算温度（℃）；
——冬季采暖室外计算温度（℃）。
2.围护结构的附加耗热量
围护结构的附加耗热量按其占基本耗热量的百分率确定。
1）朝向修正率参考本设计2.7节；
2）风力附加率本设计不必要考虑风力附加；
3）围护结构的高度附加本设计中高度附加可以忽略。
3.冷风渗透耗热量
=0.28Vρw
（3.5）
式中：
——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，本设计取1.415kg/m3；
——冷空气的定压比热，
=1KJ/（kg·℃）。
经门、窗隙入室内的总空气量按下式计算
V=
（3.6）
式中：
Lh——每米每小时缝隙入室内的空气量；
——门窗缝隙的计算长度，m；
——渗透空气量的朝向修正系数。
Lh=（0.3h0.4）bα（0.5ρwν02）b（3.7）
式中：
h——计算门窗中心标高，m；
ν0——冬季室外最大风向的平均风速，m/s；
α——外门窗缝隙渗风系数，有表1-8[1]查得0.5。
b——门窗缝隙渗风指数，取0.67；
4.冷风侵入耗热量
开启外门时侵入的冷空气需要加热到室内温度，对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘以相应的附加率：
=N
（3.8）
式中：
——外门基本耗热量，W;
N——考虑冷风侵入的外门附加率。
本设计中只有首层有外门，后门取附加率取65%，前门为主要通道，取附加率500%。
3.3热负荷计算
见计算书书末附表1，附表2，附表3
第4章热水供暖系统设计方案比较与确定
热水采暖系统形式的选择，应根据建筑物的具体条件，考虑功能可靠、经济，便于管理、维修等因素，采用适当的采暖形式。
4.1循环动力
根据设计资料中给出动力与能源资料为城市热网提供热媒（热水参数tg=50℃，th=40℃）且系统与室外管网连接，其引入口处供回水压差P=35000Pa。
故可确定本设计为机械循环系统。
4.2供、回水方式
供、回水方式可分为单管式和双管式。
双管热水供暖系统：
因供回水支管均可装调节阀，系统调节管理较为方便，故易被人们接受，但双管热水供暖系统由于自然循环压头作用，容易引起垂直失调现象，故多用于四层以下的建筑。
按其供水干管的位置不同，可分为上供下回、中供下回、下供下回、上供上回等系统。
本设计采用上供下回式系统
单管热水供暖系统：
构造简单，节省管材，造价低，而且可减轻垂直失调现象，故五到六层建筑中宜采用单管式采暖系统，不过一个垂直单管采暖系统所连接的层数不宜超过十二层。
层数过多会使立管管径过大，下部水温过低，散热器面积过大不好布置，为了提高下层散热器的水温可设成带闭合管的单管垂直式采暖系统。
本工程为住宅楼分户热计量，又总建筑为六层加阁楼，由上述比较及分析可以确定本工程采用双管热水供暖系统。
4.3供、回水管布置方式
供、回水管布置方式可分为同程式和异程式
异程式系统布置简单、节省管材，但各立管的压力损失难以平衡，会出现严重的水力失调现象。
而同程式系统可消除式减轻水力失调现象，故有条件时宜采用同程式系统。
本设计采用同程式系统。
根据建筑特点，本工程采用环状同程式系统，即在底层设一根总的回水同程管。
4.4工程方案确定
综合上述分析，本工程热水供暖系统采用机械循环、同程下供下回式系统。
第5章地热盘管及楼梯间散热器的选型及安装形式
5.1楼梯间热器的选择
选铸铁四柱640型，它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；金属热强度大，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。
其中K=3.663
，
为散热器热水热媒进出口温度的平均值与室内空气温度的差值：
=（40+50）/2-tn
5.2楼梯间散热器的布置
考虑到传热效果，本设计散热片安装形式为异侧的上进下出。
本设散热器布置见平面图。
散热器片数参见表。
5.3楼梯间散热器的安装
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。
5.4楼梯间散热器的计算
楼梯间散热器计算表
住户标号
层数
房间耗热量
tpj
tn
Δt
K
F
n
N
W
℃
℃
℃
W/（㎡·℃）
㎡
片
片
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
楼梯间
2
717.27
45
12
33
6.41
3.36
16.8
17
3
537.95
45
33
6.41
2.52
12.6
13
4
358.63
45
33
6.41
1.68
8.4
8
5
179.32
45
33
6.41
0.84
4.2
4
楼梯间散热器的水力计算表
散热器管径
管段号
Q/W
G/（kg/h）
DN/mm
1
2
3
5
1
1793.17
152.42
20
2
1075.9
91.45
20
3
537.95
45.73
20
4
179.32
15.24
20
5.5地热盘管的选择、布置及安装
采用地面辐射采暖，地热采暖管道采用PERT耐热聚乙烯塑料管，管材公称外径为20mm，s6.3系列，首层绝热层为30mm厚苯板，标准层为20mm厚苯板。
采暖管道间距为300-100mm之间，每环管道长不超过120m。
分集水器环路为7，延围护结构外墙敷设的加热管居外墙内表面70mm，其余按设计尺寸敷设。
一个环路一根管材，地下部分无接头。
采暖地面的细石混凝土中，加入防止龟裂的添加剂，当采暖面积超过40㎡，应设置伸缩缝。
当地面短边长度小于等于6m时，延长边方向每隔7m设一道伸缩缝，其宽度为5mm，缝中填充弹性膨胀膏。
进出卫生间的管道不得破坏防水层。
5.4地热盘管的计算
一层典型房间盘管计算表
住户标号
房间标号
房间名称
房间耗热量
L
d
DN
F
q
W
mm
mm
mm
㎡
w/㎡
1
2
3
4
5
6
7
9
10
一单元A
102
卧室
852.38
46.2
300
20
13.86
61.5
101
厨房
444.87
32.07
300
20
9.62
46.24
103
卫生间
360.01
26.1
300
20
7.83
45.98
104
卧室
1121.71
49.5
300
20
14.85
75.53
105
书房
1209.98
57.6
150
20
8.64
140.05
106
起居室
705.66
166.7
300
20
50
14.11
二—六层典型房间盘管计算表
住户标号
房间标号
房间名称
房间耗热量
L
d
DN
F
q
W
mm
mm
mm
㎡
w/㎡
1
2
3
4
5
6
7
9
10
一单元A
202
卧室
544.33
46.2
300
20
13.86
39.27
201
厨房
394.26
32.07
300
20
9.62
40.98
203
卫生间
232.58
26.1
300
20
7.83
29.7
204
卧室
946.65
49.5
300
20
14.85
63.75
205
书房
1147.96
43.2
200
20
8.64
132.87
206
起居室
450.93
166.7
300
20
50
9.02
阁楼典型房间盘管计算表
住户标号
房间标号
房间名称
房间耗热量
L
d
DN
F
q
W
mm
mm
mm
㎡
w/㎡
1
2
3
4
6
7
8
9
10
一单元A
602
卧室
408.94
46.2
300
20
13.86
29.5
601
起居室
942.58
138
300
20
41.4
22.77
603
卫生间
409.06
20.3
300
20
6.09
67.17
604
卧室
420.47
53.53
300
20
16.06
26.18
605
卧室
403.06
34.4
300
20
10.32
39.06
注：
每个房间的盘管长度在实际施工过程中选取，但一盘不超过120m
第6章热水供暖系统水力计算
根据设计资料热力接口位置及设计方案，本设计热水供暖系统为双管式系统。
6.1确定最不利管路，最利环路原理图
根据以上分析，可画出系统图，确定最不利环路。
6.2系统水力计算
设计供回水温度为50/40℃。
对室内热水供暖系统管路，速度为
=0.025m/s，
=0.05m/s。
本设计热水供暖系统中，管段中的流速通常都在
和
之间。
6.2.1最不利环路计算
这个环路经过管段1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20。
计算表格见附表4。
6.2.2最利环路及水力失调度计算
这个环路经过管段21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39。
计算表格见附表5。
参考文献
1.王宇清，刘春泽.供热工程，机械工业出版社，2005
2.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019—2003），北京：
中国建筑工业出版社，2003
3.刘建龙主编.建筑设备工程制图与CAD技术，北京：
中国化学工业出版社2009
4.刘建龙.供热工程课程设计指导书，2008
5.陆耀庆.供热通风设计手册，北京：
中国建筑工业出版社，1987
6.李贷森.简明供热设计手册，北京：
中国建筑工业出版社，1998
7.城市热力网设计规范CJJ34-2002，北京：
中国建筑工业出版社，2003
8.城市供热管网工程施工及验收规范CJJ-28-89，北京：
中国建筑工业出版社1989
9.采暖通风与空气调节制图标准（GBJ114-1988），北京：
中国建筑工业出版社，1989
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