室内供热设计.docx
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室内供热设计
河南城建学院
供热工程课程设计
系别：
建筑环境与设备工程
班级：
0724081
姓名：
丁卫国
学号：
072408110
指导老师：
卢春焕王靖虞婷婷李奉翠
时间：
2011.05.30——06.03
目录
1.设计原始资料
2.供热热负荷计算
2.1气象资料
2.2热负荷的计算
3．供暖方案的确定以及散热器布置与选择
3.1热媒的选择
3.2供暖形式的确定
3.3散热器的布置
3.4散热器选择
3.5散热器的计算
4.管路的水力计算
4.1绘制采暖系统图
4.2计算最不利环路的管径
5.总结
6.参考文献
一设计原始资料
1.1设计题目:
天津市某公司家属楼供暖系统设计
1.2设计原始资料：
1.地点：
天津市
2.室外气象参数：
天津市冬季采暖室外计算温度为-9℃。
冬季室外风速3.1m/s。
3.设计热媒：
供回水温度为95-------70℃机械循环热水系统，热源为城市集中供热；
4.土建资料：
1）建筑概况：
该建筑位于天津市，设计层数为三层，层高3m，系一般居民住宅楼。
2）围护结构：
该建筑物外墙为24mm砖墙，外抹灰（K=2.08W/m2.℃），内墙为双面抹灰24墙（K=1.72W/m2.℃），外窗为单层木框，有两种规格：
（宽×高）1.5m×2.0m和1.8m×2.0m。
前者可开启部分缝隙总长为11.0m，后者可开启部分缝隙总长为13.0m。
外门及内门均为单层木制门，可开启部分缝隙总厂为11.0m。
地面为不保温地面，K值按划分地带计算。
二供热系统热负荷计算
2.1设计气象资料
查出设计题目中建筑物所在地区的相关气象资料
查《实用供热空调设计手册》得到天津市室外气象参数如下：
采暖室外计算温度：
-9℃。
极端最低和最高温度：
-22.9℃、39.7℃.
冬季大气压力：
102.66kPa。
冬季平均风速：
3.1m/s。
冬季日照率：
62％。
2.2.1计算房间的采暖热负荷
（1）将房间编号（见CAD平面图）；
（2）根据房间的不同用途，来确定房间的室内计算温度；
查《供热手册》得到冬季室内计算温度如下：
卧室及客厅18℃
厨房10℃
卫生间15℃
（3）计算或查出有关围护结构的传热系数；
查出有关围护结构传热系数K值如下
外墙K=2.08）W/（m2.℃）
内墙K=1.72）W/（m2.℃）
外窗K=5.82）W/（m2.℃）
外门K=4.65W/（m2.℃）
内门K=2.91W/（m2.℃）
屋顶K=0.93W/（m2.℃）
（4）确定温差修正系数
；围护结构的温差正系数
序号
围护结构特征
1
外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等
1.00
2
闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等
0.90
3
与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1~6层建筑）
0.60
4
与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7~30层建筑）
0.50
5
非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时
0.75
6
非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时
0.60
7
非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时
0.40
8
与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙
0.70
9
与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙
0.40
10
伸缩缝墙、沉降缝墙
0.30
摘自《供热与通风设计手册》
（5）计算出各部分围护结构的基本耗热量；
（6）计算出房间的热负荷
2.2.2供暖系统的设计热负荷按下式计算：
式中：
——围护结构的基本耗热量，W；
——围护结构的附加（修正）耗热量，W；
——冷风渗透耗热量，W；
——冷风侵入耗热量，W；
——供暖总耗热量，W。
1.围护结构基本耗热量
为了正确地计算出围护结构的基本耗热量，按房间的一定顺序编号，便于计算时查找，例如：
一层的第一个房间为101，它上面的二层对应房间为201等。
按照下式计算：
W
式中：
K——围护结构的传热系数，W/（
·℃）；
F——围护结构的面积，
；
——围护结构的温差修正系数；
——冬季室内计算温度，℃；
——供暖室外计算温度，℃。
2.附加耗热量
（1）朝向修正耗热量
朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射而对外围护结构传热损失的修正。
不同朝向的围护结构所得的太阳辐射热是不同的。
朝向修正率按《暖通设计规范》规定的数值选用如下：
东：
-5％；
西：
-5％；
南：
-15％；
北：
5％;
（2）风力附加耗热量
风力附加是考虑室外风速变化而对外围结构传热耗热量的修正。
《设计规范》规定：
在一般情况下，不必考虑风力附加，只对建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附加5％～10％。
（3）高度附加耗热量
民用建筑（楼梯间除外）的高度附加率，房间高度大于4m时，每高出lm应附加2％，但总的附加率不应大于15％。
同时，高度附加率应附加于围护结构的基本耗热量和其他附加耗热量上。
（4）冷风渗透耗热量
在风压和热压的作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。
当未对采暖房间的门、窗缝隙采取密封措施时，冷空气就会通过门、窗缝隙渗入到室内，把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。
按缝隙法计算公式如下：
Q2′=0.278VρwCp（tw-tnˊ）W
式中
w—采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•℃）;
V—经门窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h
V=Lιηm3/h
（5）冷风侵入耗热量
在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的外门侵入室内。
把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为侵入耗热量。
可根据外门耗热量乘以下表的百分数的简便方法计算
式中：
——外门的基本耗热量，W；
——冷风侵入耗热量，W；
N——考虑冷风侵入的外门附加
。
外门附加率N值
外门布置状况
附加率
一道门
65n%
两道门（又门斗）
80n%
三道门
60n%
供暖建筑和生产厂房的主要出口
500%
2.3供暖负荷计算
在本设计的供暖负荷计算中，这里以101房间的负荷计算为例，其计算方法和围护结构及气象条件见2.1、2.2节。
101房间供暖设计热负荷计算步骤：
1.冷风渗透量Q2＇的计算
根据《供热设计规范》，天津市的冷风朝向修正系数：
东向n=0.2,西向n=0.4，南向n=0.15，北向n=1.0。
查得在冬季室外风速为3.1m/s的情况下，每米门、窗缝隙渗入的空气量L=3.1m3/（m•h）,101房间南向1个窗户缝隙总长为11m,则总渗入室内的空气量为
V=Lιη
=3.1×11×0.15=5.12m3/h。
总的冷风渗透耗热量Q2＇为
Q2＇=0.278VρwCp（tw-tnˊ）
=0.278×5.12×1.34×（18+9）=53.28W
2.维护结构传热耗热量Q1ˊ的计算
全部计算列于下表中，维护结构总传热耗热量Q1ˊ=1761.33W。
101房间供暖设计热负荷为
Q=Q1ˊ+Q2＇+Q3ˊ=1761.38+53.28+0=1814.61W
注•其他各房间的的供热负荷计算见附表1.
3供暖方案的确定以及散热器布置与选择
3.1热媒的选择
本题选择热水供暖系统，供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃。
3.2供暖形式的确定
本题采用水平跨越式分户计量采暖系统，其与传统采暖形式的主要区别在于户内散热器具有可调性。
3.3散热器的布置
该题散热器安装在窗台下面，这样沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气流比较暖和舒适。
3.4散热器的选择
散热器的选择及安装
建筑性质
适合选用的散热器
居住建筑
柱形、闭合串片、板式、扁管式、辐射对流式
公用建筑
柱形、闭合串片、板式、扁管式、屏壁型、辐射对流式
工业企业辅助建筑
柱形、翼型、辐射对流式
散发小量粉尘的车间及仓库
柱形、辐射对流式
散发大量粉尘的车间及仓库
柱形、光面排管
3.5散热器的计算
根据上表散热器的选择，同时又表2-13所计算热负荷的大小，室内安装二柱（M132型）或四柱760型散热器。
1）散热面积的计算
所需散热器传热面积F按下式计算：
F=Q
/K（
—
）
式中
—房间供暖所需的散热器散热面积，m2；
—房间供暖热负荷，W；
—散热器的传热系数，W/（m.℃）；
—散热器热媒的算术平均温度，℃；
—供暖室内计算温度，℃；
—散热器组装片数或散热器的长度修正系数
—散热器连接形式修正系数，
—散热器安装形式修正系数，
散热器组装片数修正系数
的选择
每组片数
<6
6~10
11~20
>20
0.95
1.00
1.05
1.10
注：
上表仅适用于各种柱式散热器，方翼型和圆翼型散热器不修正，其它散热器需要修正时，见产品说明。
散热器连接形式修正系数
的选择：
四柱813型与供水管道的连接选择同侧上进下出的连接方式，则
=1.0；
2）一层楼房的散热器计算
1.单元房已知双管系统，Q=1814.61w，tpj=（tg+th）/2=（95+70）/2=82.5
℃tn=18℃Δt=tpj-tn=64.5℃。
查供热工程附录（2-1）对M-132散热器
K=2.426Δt0.286=2.426×（64.5）0.286=7.99w/m2·℃
散热器组装形式修正系数
=1.0
散热器连接形式修正系数
=1.0
散热器安装形式修正系数
=1.02
根据公式求得：
F=Q
/K（
—
）=1814.617/（7.99*64.5）×1.0×1.0×1.02=3.59m2
N=F/f=3.59/0.24=15片当散热器片数为11-20片时，
=1.05
因此实际所需散热面积为：
F=
=3.59×1.05=3.77m2
实际采用的片数N=F/f=3.77/0.24=16片
其它各层各房间所需散热器片数见附表
4.管路的水力计算
4.1绘制管路的系统图
1.绘制管路的系统图（1-3）层。
并标上管段，管长，热负荷，并计算各管换的局部阻力系数。
2.
下图为一个住户的室内系统图：
局部阻力系数计算表
管段号
局部阻力
个数
∑ξ
1
90°弯头
闸阀
3
1
7.5
2、4、6、8、10、12
直流三通
2
2
3
90°弯头
2
4
5、9、11
-
-
-
7
90°弯头
2
4
13
90°弯头
闸阀
5
1
11．5
3.查表分别计算求出跨越管支路与散热器支路阻力数。
Sk=A（λl/d+∑ξ）=1.03*1000（2.6*1.2+2）=5273.6Pa/（kg/h）2
Ss=A（λl/d+∑ξ）=1.03*1000（2.6*1.4+12.5）=16624.2Pa/（kg/h）2
4．求的分流系数
常用管径的分流系数α
散热器管径
跨越管管径
DN15
DN20
DN25
DN32
DN15
0.360
-
-
-
DN20
0.211
0.345
-
-
DN25
0.133
0.226
-
-
DN32
0.075
0.132
0.201
-
DN40
0.057
0.101
0.257
0.249
说明：
表格中的数据在计算时未将散热器的局部阻力计算在内。
4.计算各管段的管径。
5.水平管1、3、5、7、9、11、13的流量为
G=0.86∑Q/（tg-th）=0.86*9600/（95-70）=330kg/h
跨越管的管段2、4、6、8、10、12的流量为
Gk=（1-0.36）G=211kg/h
从而确定各管段的管径和阻力，并求得水平管得总阻力。
各房间的水力计算见附表
整个系统的水力计算的方法和步骤：
（1）确定立管和水平干管的管径
1.将各管段进行编号，注明各管段的热负荷和管长，并计算管管段的局部阻力系数。
2．确定各管段的管径，流量。
按照平均比摩阻的选取原则，查表的管径、流量。
该系统局部阻力系数计算表
管段号
局部阻力
个数
∑ξ
管段号
局部阻力
个数
∑ξ
2、10
调节阀
分流三通
1
1
9
1.5
17
直流四通
闸阀
合流三通
1
1
1
2
0.5
3
10.5
5.5
11、12、3、4、15、16、7、8
直流四通
1
2
18
直流三通
1
1
2
1
5、6、13、14
-
-
-
19
90°弯头
2
1
9
直流三通
90°弯头
闸阀
1
1
1
2
1
0.5
2
3.5
计算结果见附表
（2）不平衡率的计算
1.一层一单元用户的阻力损失为△P1=13123.3Pa
重力循环自然附加压力为
=2△ρ×g×△h/3=
（977.8-961.92）×9.8×1.5=155.7Pa
一单元一层用户的资用压力为
△P’1=△P1-
=12967.6Pa
2.与一单元一层用户并联的管段3、8及二层用户的压力损失为
∑（△Py-△Pj）+△P2=290.6+290.6+11092.6=1163.8Pa
一单元二层用户的重力循环自然附加压力为
并联环路中，一单元二层用户相对于一层增加的的自然附加压力为
=2△ρ×g×△h/3=
（977.8-961.92）×9.8×4.5=467.2Pa
并联环路中，一单元二层用户相对于一层增加的的自然附加压力为
△Pz1、2=Pz2-Pz1=467.2-155.7=311.4Pa
它的资用压力为△P2’=△P1’+△Pz1、2=12967.6+311.4=13279Pa
不平衡率为
X21={△P2’-[∑（△Py-△Pj）+△P2]}/△P2’=（13279-11673.8）/13279=12.1%
3.同理计算三层相对于一层用户的相对不平衡率，一单元各层用户相对于一层用户的不平衡率列表所示，如下：
项目
楼层序号
各层相对于一层用户并联节点增加的自然附加压力（Pa）
与一层用户并联的各层用户的资用压力（Pa）
与一层用户并联的各层用户的供回水立管压力损失（Pa）
与一层用户并联的各层用户的供回水立管及户内的总损失
（Pa）
各层相对于一层用户的不平衡率X
2
311．4
13297
581.2
11673.8
12.1%
3
622.8
13608.4
756.88
15292.3
-12.4%
二单元各层用户相对于一层用户的不平衡率
项目
楼层序号
各层相对于一层用户并联节点增加的自然附加压力（Pa）
与一层用户并联的各层用户的资用压力（Pa）
与一层用户并联的各层用户的供回水立管压力损失（Pa）
与一层用户并联的各层用户的供回水立管及户内的总损失
（Pa）
各层相对于一层用户的不平衡率X
2
311．4
13148.4
580.4
11947.8
9.1%
3
622.8
1345．9.8
753.2
15379.2
-14.2%
4.二单元三层用户（最远端）相对于一单元一层用户的不平衡率
（1）经过一单元一层用户的管段2、一单元一层用户管段、管段9、18的阻力系数为△P2+△P1+△P9+△P18-△Pz1=932+13123.3+371.+274.7-155.7=14545.6Pa
（2）二单元三层用户的资用压力为
（1）的计算结果与该用户的自然附加压力的和，为14545.6+（622.8+155.7）=15324.1Pa
（3）经过二单元三层用户的管段18、管段10-12。
、二单元三层用户管段、管段15、17的阻力损失为：
△P18+△P（10-12）+△PⅢ+△P（15-17）=274.7+94.02+290.2+86.4+16425+86.4+290.2+93.58=15841.5Pa
（4）二单元三层用户相对于一单元一层有能用户的不平衡率为：
X4=（15324.1-15841.5）/15324.1×100%=-3.4%
5.总结
在生活和生产过程中，会有很多的地方须设计供暖，因供暖的存在，使得在生活上的舒适性得到提高，而且生产会有很大的提高，供热工程在很多方面都有所涉及。
所以在以后的生活.生产中要加以重视。
合理的选择供暖系统是计算的关键，以及根据室内的热负荷大小计算散热器的片数，正确的选择散热器的型号。
根据所选择的供暖系统以及供暖方式来合理的进行管路的水力计算，算出管段的各管径的大小，然后进行管道的阻力计算，以及平衡管段的阻力，这一系统让我对供热工程系统的设计以及水力计算有了全面的了解。
现在国家大力提倡节能，集中供热将会有很大的市场前景，并且建设和节能建筑和节能技术手段将获得快速发展，分户计量也会成为以后的趋势，因为这会大大刺激采暖居民的节能积极性，更加关注节能设备、节能技术、节能方法，
且集中供热对节能建筑发展也具有很好的促进作用。
那些保温性能好、热损失小的节能建筑，按耗热量的多少来收费的采暖方式，对居民来说将更具吸引力。
为此节能建筑的市场前景将非常广阔，将大大促进建筑节能技术和节能建筑的发展。
通过课程设计，查阅更多的资料，我们也能更好的把握国家政策的走向，明确以后的发展方向，这对我们以后的工作学习有着巨大的作用。
6．参考文献
[1]贺平孙刚《供热工程》[M].中国建筑工业出版社，2003.6
[2]建筑工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册.北京.中国建筑工业出版社，2002.2
[3]李德英《供热工程》中国建筑工业出版社，2003
[4]《采暖通风设计手册》中国建筑工业出版社,1998
[5]《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003中国计划出版社
[6]张治江《供热通风与空调工程设计资料大全》吉林科学技术出版社，1996
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