供热工程设计说明书.docx
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供热工程设计说明书
第一章概述.1
1.1设计目的.1
1.2设计任务.1
1.3工程概况.1
第二章设计依据.2
2.1设计依据.2
2.2设计范围.2
2.3冬季室内外设计参数.2
2.4建筑参数.2
2.5动力参数.2
第三章热负荷计算.3
3.1围护结构的耗热量3
3.1.1围护结构的基本耗热量3
3.1.2围护结构附加耗热量3
3.2冷风渗透耗热量4
3.3房间热负荷计算：
5
3.3.1休息室101热负荷计算5
第四章方案确定.7
4.1热水供暖的方式.7
4.1.1供回水方式选择7
4.1.2供回水敷设方式的选择7
4.1.3热媒流经路程的选择7
4.2工程方案确定.7
第五章散热器的选型及安装形式.8
5.1散热器的选择8
5.2散热器的布置.8
5.3散热器的安装.8
5.4散热器的计算.9
第六章热水供暖系统水力计算.11
6.1供暖系统的确定.11
6.2设计计算公式.11
第七章管道保温及其附件.16
7.1管道的选择16
7.2附件的选择16
7.3保温措施16
参考资料17
致谢18
第一章概述
1.1设计目的
本课程为《供热工程》，它是建筑环境与设备工程专业的重要学科。
通过课程设计等实践性教学环节，掌握建筑物供暖系统和集中供热系统的工程设计原理和方法，以及运行管理的基本知识。
培养我们的设计思想和严谨的态度，让我们对建筑采暖有了进一步的认识，同时进一步加强ACS、CAD等相关软件的运用。
1.2设计任务
本设计为长春市某二层多媒体教室热水供暖设计，设计包括采暖设计热负荷及热指标的计算、散热设备选择计算、管道水力计算，掌握布置管道和附属设备选择的方法，供暖系统的确定方案以及施工图的绘制并确保施工图的可实施性。
本设计采用散热器采暖方案。
1.3工程概况
2
整个建筑物共有两层，建筑面积为1564.08m2，建筑总高12.25m。
一层与二层的建筑布局完全相同，每层各有两间大阶梯教室，两间休息厅、四间门厅、两间公共厕所和两个楼梯间。
第二章设计依据
2.1设计依据
1.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
2.《简明供热设计手册》
2.2设计范围
工程地点：
长春市供暖区域：
教室、休息室、门厅
2.3冬季室内外设计参数
该建筑位于长春，由文献【5】得到该地区的有关气象资料如下：
表2.1长春市冬季室外设计参数
地点
采暖室外计算
温度
冬季最多风向平均风速
冬季主导风向
长春
-23°C
5.1m/s
西南
表2.2室内计算温度（C）
教室
休息室
门厅
18
18
18
2.4建筑参数
外墙厚150mm，内墙240mm。
窗都是绿色塑钢窗，门都是弹簧门。
门窗标准尺寸参考图纸。
门和窗以及墙的传热系数由图纸提供。
2.5动力参数
热源：
城市热网
热媒：
热水
热水参数：
tg=95℃th=70℃。
热力入口位置：
一层北面走廊中央
供回水管管径：
DN70压差P=20000Pa
第三章热负荷计算
对于民用建筑，热负荷主要考虑围护结构传热耗热量和冷风渗透耗热量
3.1围护结构的耗热量
围护结构的耗热量由围护结构基本耗热量和围护结构附加耗热量组成
3.1.1围护结构的基本耗热量
由文献【3】可知，维护结构的基本耗热量按一维稳态传热过程计算，假定室内外空气温度和其他影响传热过程的因素都不随时间变化，可按下式计算：
q‘=KF（tn-t'w）（3-1）
式中q‘——围护结构基本耗热量（W）；
K——维护结构的传热系数[W/（㎡·K）]；
F——维护结构的传热面积（㎡）；
tn——供暖室内计算温度（℃）；
t'w——供暖室外计算温度（℃）；
——围护结构的温度修正系数
对于保温性能差，且容易与室外空气流通的情况，非供暖房间或空间的空气温度th更接近于室外空气温度，则值更接近于1.
本设计中楼梯间为非供暖区域，与室外空气流通较多，其温度更接近于室外温度，故=1
3.1.2围护结构附加耗热量
（1）朝向修正耗热量在本设计中，需要供热的房间只有南北两面受到日射影响。
由文献【3】可知，
故朝向修正率为：
南面的xch=-15%；北面的xch=2%
（2）外门附加耗热量
由文献【3】可知，外门附加耗热量可以采用外门的基本耗热量乘以相应的附加率来计算。
二层为阳台门，不用考虑外门附加。
第一层的每间门厅暴露于室外的是两道门，故外门附加率xm=80%
（3）间歇附加
本建筑为阶梯教室楼，不用全天维持设计室温，故采用间歇供暖设计。
由文献【3】
可知，其间歇附加率取20%。
其附加于围护结构的基本耗热量。
3.2冷风渗透耗热量
由文献【3】可知，通过每米门缝进入室内的理论空气量为：
L0（wv20/2）b式中—外门缝隙渗透参数
w—冬季室外计算温度下空气密度
v0—冬季最多风向平均风速
b—门窗缝隙渗风指数
实际渗入室内的冷空气体积为：
V=lL0n由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量按下式计算
Q2=0.28Vcpw（tn-tw）
（3-4）
式中Q‘2—
—冷风渗透耗热量（W）；
cp—
—冷空气的定压比热容，取1Kj/（kg*K）；
w—
—供暖室外计算温度下的空气密度
（kg/m3）；
V—
—渗透冷空气量（m3/h）；
0.28——单位换算系数
表3-1维护结构传热系数
维护结构
K（w/m2?
C）
外墙
0.45
外窗
2.91
外大门
2.33
内墙
2.01
内门
2.91
吊顶
1.39
一层地板
0.66
楼梯
3.26
3.3房间热负荷计算
考虑到门厅有三侧有门，冷风渗透和冷风侵入两比较大，而且人停留时间比较短，所
以不考虑装散热器，所以此处的热负荷不计。
3.3.1休息室101热负荷计算
西墙的基本耗热量：
q西=KF（tn-t'w）=0.45（6.64.2）（18+23）=511.4W
北墙的基本耗热量：
q北=KF（tn-t'w）=105.4W
北面的门的基本耗热量：
q门=KF（tn-t'w）=2.333.1（18+23）=296.7W
一二层门厅温度相同，无换热，故不考虑楼板换热。
休息室与教室相邻，且设计温度相同，故无相对换热。
围护结构附加耗热量：
朝向修正耗热量：
q北,=（105.4+296.7）2%=8.04W
q南,=（105.4+296.7）（-15%）=-59.6W
外门附加耗热量：
q，门=80%296.72=474.7W
间歇附加耗热量：
q间=20%{（8.04-59.6+105.4+296.7）2+511.4}=260.8W
休息室101的围护结构耗热量为：
q围=1574.2W冷风渗透耗热量：
通过每米门缝进入室内的理论空气量为：
L0（wv20/2）b=1.987m3/（m?
h）
冷风渗透量V=L0nl=1.9870.359=6.26m3
冷风渗透耗热量Q‘2=0.28Vcpw（tn-t'w）=0.286.261.38（18+23）=99.2w
房间编号
热负荷（w）
休息室101
1673.4
休息室102
1673.4
休息室201
2157.5
休息室202
2157.5
教室101
9451.8
教室102
9451.8
教室201
15623.4
教室202
15623.4
第四章方案确定
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，本设计采
用热水采暖系统。
由于引入口处供回水压差为P=20000Pa，满足二层楼静水压力,故可直接
引用，无需加压水泵。
4.1热水供暖的方式
4.1.1供回水方式选择
供、回水方式可分为单管式和双管式【3】。
本建筑只有两层，双管式和单管式都可以满足条件。
双管式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，故采用双管式。
4.1.2供回水敷设方式的选择系统敷设方式可分为垂直式和水平式系统[3]。
本工程有两层，无需考虑分区，一层和二层散热器通过立管连接，便于施工，故采用垂直式系统。
4.1.3热媒流经路程的选择
供、回水管布置方式可分为同程式和异程式[1]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。
同程式系统各立管环路的总长度相等，偏于调节，水力工况较好。
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。
4.2工程方案确定
综合上述分析，本工程热水供暖系统采用垂直双管、同程式系统。
第五章散热器的选型及安装形式
5.1散热器的选择
由文献【3】可知，所选型号为TZ4-5-5（四柱640型）。
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。
具体性能及参数见【3】附录，如下表
5.1：
表5.1散热器规格及传热系数
型号
散热面积
水容量
质量
工作压力
传热系数
TZ4-5-5（四柱
640型）
0.20m2/片
1.03L/片
5.7kg/片
0.5MPa
7.13w/m2?
C
5.2散热器的布置
1.散热器布置一般安装在外墙窗台下，这样沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适；
2.为防止散热器冻裂，两道外门之间，不准设置散热器。
在楼梯间或其它有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支供热，且不得装设调节阀；
3.本设计为阶梯教室，为了学生安全，应该明装并加防护罩；
4.在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接
5.铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：
二柱（M132型）—20片；柱型（四柱）—25片；长翼型—7片。
考虑到传热效果，本设计散热片安装形式为同侧的上进下出。
本设计散热器布置见平面图。
5.3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散热器的计算
以教室13为例：
热负荷Q=9451.8W，供水温度为tg=95℃，th=70℃，tn=18℃，2
由附录表可知：
K=7.13w/m2·℃
t=64.5℃
散热器组装片数修正系数，
先假定
1=1.0；
散热器连接形式修正系数，
查附录表
B-5，
2=1.0；
散热器安装形式修正系数，
查附录表
B-6，
3=1.19；
根据式（2-2）[3]
修正系数：
F/=K（tpjtn）123==24.4m2四柱640型散热器每片散热面积为
0.2m2，计算片数n′为：
n′=F′/f=24.4/0.2122片所以，将其分成10组，每组12.2片。
由文献【3】，查附录表B-4，当散热器片数为11～20片时，每组实际所需散热器片数为：
12.2×1.05=12.813片
1=1.05。
则
所以，应采用10组13片的四柱640型散热器
表5.2各房间的散热器计算
名称编号
房间耗热量
tpj
tn
t
K
F
n
N/片
一层
教室101
9451
82.5
18
64.5
7.13
24.31
130
10组13片
教室102
9451
82.5
18
64.5
7.13
24.31
130
10组13片
休息室101
1673
82.5
18
64.5
7.13
1.73
18
2组9片
休息室102
1673
82.5
18
64.5
7.13
1.73
18
2组9片
二层
教室201
15623
82.5
18
64.5
7.13
35.89
200
10组20片
教室202
15623
82.5
18
64.5
7.13
35.89
200
10组20片
休息室201
2157
82.5
18
64.5
7.13
3.13
20
2组10片
休息室202
2157
82.5
18
64.5
7.13
3.13
20
2组10片
第六章热水供暖系统水力计算
6.1供暖系统的确定
本设计中，供水系统由一根总立管引入，然后分配给两根立管分别负责东西部分的供水，所有散热器的回水经水平干管流入总回水立管，最后进入市政管网为上供下回双管制重力循环热水供暖系统。
6.2设计计算公式
总阻力：
PPyPjRLPj
（5-1）
比摩阻：
2
Rdg2
（5-2）
雷诺数：
Red
（5-3）
0.3164
Re0.25
摩擦阻力系数：
5-4）
水流量：
G0.86Q
tgth
式中：
P——计算管段的压力损失，Pa;
Py——计算管段的沿程损失，Pa；
5-5）
Pj——计算管段的局部损失，Pa；
R——每米管长的沿程损失，Pa/m；L——管段长度，m；
——摩擦阻力系数
d——管子内径，mm；
v——热煤在管中的流速，m/s；
——热煤密度，kg/m3；
热煤的运动粘滞系数，这里平均温度为83℃，取0.342106m2/s
该系统的计算系统图为：
图1.水力计算系统图
（1）选择最不利环路：
由图上可知：
最不利环路为通过最底层散热器（859.1W）从管段1—29的环路该工程东西两个区的水力工况近似相等，所以我们以西区（立管1）的环路为例
进行水力计算，东区的数据亦采用西区。
2）计算通过最不利环路散热器的作用压力pI=gH（Hg）+pf=9.81×1×（977.81-961.92）+350=506.8Pa
（3）确定最不利环路各管段的管径d
1）求最不利环路的平均比摩阻Rpj=0.5×506/124=2.04pa/m
2）选择最接近Rpj的管径
以管段1为例进行计算：
G=29.55kg/h,查表D-1，取管径为DN=15m，m得到R=2.64pa/m，v=0.04m/s
则管段1的沿程阻力为：
py=RL=2.64×3.28=8.65pa
局部阻力为：
pjpd0.79×2=1.58pa
管段1的总的损失为：
p1=8.65+14.22=22.87pa
现在将系统的水力计算结果列于下表：
表6.1最不利环路的水力计算表
W
m3/h
m
mm
m/s
pa/m
pa/m
pa
pa
pa
管段号
Q
G
L
DN
V
Rpj
R
py
pj
p
1
859
29.5
5
3.2
15
0.04
2.04
2.64
8.448
1.57
10.0
2
1718
59.1
3.2
20
0.05
2.04
2.93
9.3
2.46
11.8
3
2577
88.6
3.2
25
0.05
2.04
2.24
7.16
2.46
9.6
4
3436
118
3.2
25
0.07
2.04
2.66
8.5
4.81
13.3
5
4295
147
6.4
25
0.08
2.04
3.83
24.51
6.28
30.8
6
6024
190.
3
4.4
32
0.07
2.04
1.95
8.58
4.81
13.4
7
6696
230
4.2
32
0.08
2.04
2.7
11.34
6.28
17.6
8
8556
294
5
40
0.07
2.04
2.06
10.3
4.81
15.1
9
9415
323
3.2
40
0.07
2.04
2.06
6.59
4.81
11.4
10
10274
353
3.2
40
0.08
2.04
2.06
6.59
6.28
12.9
11
11133
382
3.2
40
0.08
2.04
2.7
8.64
6.28
14.9
12
11992
412
3.2
40
0.09
2.04
3.46
11.64
7.95
19.6
13
1285
442
9
40
0.10
2.04
3.46
31.14
9.82
41.0
14
31930
1098
4
70
0.08
2.04
2.1
8.4
6.28
14.7
15
63336
2178
12
70
0.19
2.04
6.47
77
28
105
16
859
29.5
5
3.2
15
0.05
2.04
2.64
8.448
2.46
10.9
17
1718
59.1
3.2
20
0.05
2.04
2.93
9.3
2.46
11.8
18
2577
88.6
3.2
25
0.05
2.04
2.24
7.16
2.46
9.6
19
3436
118
3.2
25
0.07
2.04
2.66
8.5
4.81
13.3
20
4295
147
6.4
25
0.08
2.04
3.83
24.51
6.28
30.8
21
6024
190.
3
4.4
32
0.07
2.04
1.95
8.58
4.81
13.4
22
6696
230
4.2
32
0.08
2.04
2.7
11.34
6.28
17.6
23
8556
294
5
40
0.07
2.04
2.06
10.3
4.81
15.1
24
9415
323
3.2
40
0.07
2.04
2.06
6.59
4.81
11.4
25
10274
353
3.2
40
0.08
2.04
2.06
6.59
6.28
12.9
26
11133
382
3.2
40
0.08
2.04
2.7
8.64
6.28
14.9
27
11992
412
3.2
40
0.09
2.04
3.46
11.64
7.95
19.6
28
12851
442
9
40
0.10
2.04
3.46
31.14
9.82
41.0
29
63336
2178
12
70
0.19
2.04
6.47
77
28
105
最不利环路的损失为：
pp=450.84Pa
富裕率：
%506-450/506=11%>10%满,足条件。
表6.2其他管段的水力计算表
W
m3/h
m
mm
m/s
pa/m
pa/m
pa
pa
pa
管段号
Q
G
L
DN
V
R
30
18456
634.8
9
3.2
50
0.09
4.6
2.03
6.50
7.94
14.43
31
17135
589.4
4
3.2
50
0.08
4.6
1.79
5.73
6.84
12.57
32
15814
544.0
0
3.2
40
0.12
4.6
1.79
5.73
14.23
19.96
33
14493
498.5
6
3.2
40
0.11
4.6
1.64
5.25
11.95
17.20
34
13172
453.1
2
3.2
40
0.10
4.6
1.60
5.12
9.87
14.99
35
10530
362.2
3
3.2
40
0.08
4.6
1.55
4.96
6.31
11.27
36
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7
4
32
0.11
4.6
1.48
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37
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0
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32
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2
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