供熱課程設計--某辦公樓采暖系統(tǒng)設計.docx

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1、燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書目 錄一、設計題目與原始條件二、方案設計 三、熱負荷的計算1.傳熱系數(shù)的計算2.以某房間為例計算采暖熱負荷 3.其它房間熱負荷：四、地板采暖盤管的選擇和計算1.散熱器的選擇2.散熱器的計算 五、水力計算1、系統(tǒng)管路水力計算的基本公式2、沿程阻力損失3、局部阻力損失4、加熱管的水力計算六、設計總結(jié)七、參考文獻一、 設計題目與原始條件：1、設計題目：北京市某辦公樓采暖系統(tǒng)設計 2、原始條件地點：北京市 土建資料：建筑物的平、立面圖 其它資料 熱源：獨立鍋爐房 資用壓力：70kpa 供回水溫度：60/50 建筑物周圍環(huán)境：市內(nèi)，無遮擋 3、氣象資料：北京市采

2、暖室外計算溫度t0 取-9 冬季室外平均風速v0 取2.7m/s 冬季最多風向 NNW 平均風速 4.5m/s 頻率 14% 日照率 57% 【1】P187 4、設計參數(shù)： 室內(nèi)計算溫度 門廳 16 辦公室 20 會議、接待 18 多功能廳 18 走道、洗手間 16二、方案設計三、熱負荷的計算1.傳熱系數(shù)的計算（1）墻體的傳熱系數(shù)墻體實用鋼筋混凝土，雙面抹灰，250mm，保溫層：苯板，墻體60mm，屋頂，100mm。構造層次：墻體：熱阻值R0=0.36(m2K)/W, K0=2.78 W/(m2K)，熱惰性指標D=3.09，墻體類型：三類。保溫層：苯板根據(jù)采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范GB5001

3、9-2003規(guī)定，圍護結(jié)構的最小熱阻 應按下式確定 R0.min=（tR-tOW）tRn （1）其中 R0min最小總熱阻， (m2K)/W；tR冬季室內(nèi)計算溫度，18；tOW冬季室外計算溫度，-14；溫差修正系數(shù)1；Rn圍護結(jié)構內(nèi)表面換熱熱阻，0.36 (m2K)/Wt室內(nèi)空氣溫度與圍護結(jié)構內(nèi)表面的允許溫差6.0。因此,外墻最小熱阻為 R0.min= (18+14)60.36=1.92 (m2K)/W （2）外墻的熱阻值R0=0.36(m2K)/W1.92(m2K)/W,不滿足要求，需要加保溫層。按經(jīng)驗數(shù)值：墻體加60mm厚的苯板，R1=0.06/0.03=2 (m2K)/W因此墻體R=R1

4、+R0=2.36(m2K)/W1.92(m2K)/W，滿足要求。（2）門、窗戶的傳熱系數(shù)門窗的傳熱系數(shù)如下表所示：門高（mm）寬(mm)類型傳熱系數(shù)M-134001800塑鋼門2.7M-227 001500木 門2.2M-327001000木 門2.2M-42700900木 門2.2M-527005400塑鋼門2.7C-125001200塑鋼窗3.2C-225002700塑鋼窗3.2C-321001200塑鋼窗3.2C-421002700塑鋼窗3.2C-520001200塑鋼窗3.2C-621001500塑鋼窗3.2C-721001800塑鋼窗3.2C-8110002100塑鋼窗3.2C-91

5、10006900玻璃幕墻3.2C-1025001500塑鋼窗3.2C-1125001800塑鋼窗3.2C-1221001800塑鋼窗3.2C-1325001800塑鋼窗3.2表13）屋面的傳熱系數(shù)查閱參考文獻2可得屋面的熱工指標，如下表所示。 屋面保溫材料類型苯板1000.333.33表2查參考文獻1得，計算最小總熱阻。代入數(shù)據(jù)計算得：R2=0.1/0.03=3.33(m2K)/W （3）屋頂?shù)目偀嶙瑁篟=R2+R0=3.66(m2K)/W，所以，滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求。2.以某房間為例計算采暖熱負荷一層房間耗熱量計算表房間編號圍護結(jié)構傳熱系數(shù)室內(nèi)外計算溫差溫差修整系數(shù)基本耗熱量耗熱量修正冷風滲透耗

6、熱量冷風侵入耗熱量房間總耗熱量朝向風向修整后耗熱量高度修正名稱及方向面積計算面積Ktn-twQ1jxcnxf1+xcn+xfQxgQ2Q3Q高寬W/()W%W%WWW1南外墻4.28.6536.330.42251381.47-0.2099.8380.701.24*0.278*1*25*0.5*4.2*58.980南外窗2.51.2+1.2+2.712.7521637.5-0.299.8636.23東外墻4.27.531.50.421330.75-0.0599.95330.58西外墻4.27.531.50.421330.75-0.0599.95330.58地面4.6*2+4.05*217.30.

7、471203.280100203.28地面5.45*210.90.23162.68010062.68地面2.6*2+4.05*213.30.12139.9010039.9地面1.35*2.6+2.1*6.6517.480.07130.58010030.582014.532014.531067.4103081.94表33.全部房間的熱負荷房間號房間名稱負擔的熱負荷（W）101辦公室3081.94102辦公室1128.46103辦公室1128.46104辦公室8183.17105辦公室1073106辦公室2668.97107辦公室1073108辦公室1047.7109貯存室597.55一層走廊44

8、01.95一層大廳4348.27一層衛(wèi)生間738.43201辦公室2469.42202辦公室869.5203辦公室869.5204辦公室869.5205辦公室860.3206辦公室4237.7207休息室930接待大廳3774.4二層衛(wèi)生間576.37走廊、大廳上空7731.69301辦公室2469.42302辦公室869.5303辦公室869.5304辦公室869.5305辦公室1870.2306辦公室869.5307辦公室869.5308辦公室860.3309辦公室3390.16310休息室847.54311會議室3774.4312休息室1047.7三層走廊3963.55三層衛(wèi)生間576.

9、37401辦公室2469.42402辦公室869.5403辦公室869.5404辦公室869.5405辦公室1870.2406辦公室869.5407辦公室869.5408辦公室860.3409辦公室4238.2410活動室3774.4411休息室1047.7四層走廊3963.55四層衛(wèi)生間576.37活動室活動室4950.92501辦公室1034.2502辦公室1034.2503辦公室1034.2504辦公室1034.2505辦公室1034.2506辦公室1021507辦公室4998.86508辦公室913.114509辦公室2632.422510辦公室912.724五層走廊5923.45五層

10、衛(wèi)生間701.65表4求和得：總負荷為126179.2W，總面積為3705.4m2經(jīng)計算，該建筑的面積熱指標為：qf=126179.23705.4=34.05 W/m2 。四、地板采暖盤管的選擇和計算1地板輻射采暖構造本設計采用熱水作為熱煤，根據(jù)各房間的單位面積耗熱量，采用瓷磚、復合木地板類地面。技術參數(shù)如下： 地面材料：瓷磚 供回水溫度：供60；回，50。 管材：耐高溫聚乙烯(PE-RT)圖1 地板輻射采暖構造1、聚苯乙烯保溫板 2、耐高溫聚乙烯管 3、地面層4、水泥沙將找平層 5、細石混凝土 6、聚苯乙烯保溫板 8、樓板 2、采暖盤管的布置影響塑料埋管鋪設方式的主要因素是塑料埋管的最小彎曲

11、半徑。而滿足彎曲半徑的同時也要使地板輻射供暖的熱效率達到最大。因此，為了不使地板表面溫度過高而造成人腳部太熱而表現(xiàn)的不舒適，最理想的狀況是板表面溫度均勻一致。同時也要考慮施工問題。對于雙回形布置，經(jīng)過版面中心點的任何一個剖面，埋管是高溫低溫管相間隔布置，存在“零熱面”和“均化”效應，從而使這種布置方式的板面溫度場比較均勻，是鋪設彎曲度數(shù)大部分為90彎，故鋪設簡單也沒有埋管相交問題。首層地面、衛(wèi)生間及廚房必須設防水層。采暖地面構造層與外墻接觸部分用聚苯乙烯保溫板作保溫處理。3、散熱器的選擇（1）散熱器的選型原則散熱器的選型和布置要遵循如下的原則2： 散熱器的選型要遵循傳熱性能好、安全可靠、美觀、

12、緊湊、便于清掃、使用壽命不低于供暖系統(tǒng)所選用的PE-RT管的壽命的原則。 散熱器的布置要確保室內(nèi)溫度分布均勻，要與衛(wèi)生間的設施相協(xié)調(diào)。 散熱器的布置應盡可能縮短戶內(nèi)管系的長度。 適用于衛(wèi)生間的潮濕環(huán)境。根據(jù)規(guī)范，散熱器距地面的高度為1520cm,離外墻100mm。4、散熱器的計算首先根據(jù)公式計算出各管段的流量G=0.86Q（tg- tg） kgh （4）式中 Q 管段的熱負荷，W； tg系統(tǒng)的設計供水溫度，； th 系統(tǒng)的設計回水溫度，。確定管徑的公式：=S(t1-t2) （5）式中： 導熱系數(shù)， W/m；S形狀因子； t1 盤管溫度， ； t2地板表面溫度， ； （6） 式中： l管長， m

13、； H埋深，mm； D管徑，mm； 管間距，mm；導熱系數(shù) ： W/m 構造層：瓷磚地板層 =10mm =1.1 W/m水泥沙將找平層 =20mm =0.93 W/m細石混凝土層 =40mm =1.51 W/m Wm （7）五、水力計算 1、系統(tǒng)管路水力計算的基本公式熱媒（流體）在管道內(nèi)流動是，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，就有損失能量，這種為沿程損失（沿程摩擦阻力）；而當流體通過管道的一些附件時，如閥門、彎頭、三通、散熱器等，由于流體流動方向或速度的改變，產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，也有損失能量，這種為局部損失（局部阻力）。因此熱水供暖系統(tǒng)中，計算管段的總壓力損失，可用下式表示： Pa （8）計

14、算管段的壓力損失，Pa；計算管段的沿程損失，Pa；計算管段的局部損失，Pa/m；L管段長度，m。2、沿程阻力損失在管路的水力計算中，把管路中水流量和管徑都沒有改變的一段管子，稱為一個計算管段。任何一個熱水供暖系統(tǒng)都是由許多串聯(lián)和并聯(lián)的計算管段組成。流體沿直線管段流動時，所引起的能量損失，稱為沿程損失。為計算方便，都是先計算出每米管長的沿程損失（也稱為比摩阻）。其值可用流體力學中的達西圍斯巴赫公式進行計算：R=2v2d Pa/m （9） 管段的摩擦阻力系數(shù)；d 管道內(nèi)徑，m；熱媒在管道內(nèi)的流速，m/s；熱媒的密度，kg/m。3、局部阻力損失如前所述，管段的局部損失主要是因流體流過管道中的一些局部

15、附件（如閥門、彎頭、三通、散熱器等）而一起的一種能量損失。 由于盤管彎頭眾多，角度不固定，因此局部阻力折算成0.3倍的沿程阻力，那么總阻力就是1.3倍的沿程阻力。4、加熱管的水力計算本計算過程選用供水溫度為60，回水溫度為50，溫差為10 ，供回水的平均性參數(shù)知：水的密度p =98573kgm3，比熱c=4.19kJ(kgk)，水的運動粘滯系數(shù)v 溫度為55 。以40作為水的定性溫度查取水的物=05165x10-6ms。為了便于排除管內(nèi)的空氣，加熱管內(nèi)的熱水流速不應小于025ms，同時，加熱管內(nèi)流速宜控制在025-05ms之間，每一個環(huán)路的阻力不宜超過3x104Pa。采暖系統(tǒng)的阻力由沿程阻力和

16、局部阻力組成，局部阻力又由管路局部阻力和設備阻力(如分水器、集水器阻力)組成。由于加熱管的彎曲半徑較大(6Dw)，對局部阻力可按沿程阻力的附加方法進行處理，經(jīng)過總結(jié)，總阻力為1.3沿程阻力。 5、最不利環(huán)路：距離供水干管最遠的一條環(huán)路，即東側(cè)五層分水器上帶的最長的盤管。總阻力計算如下： 選擇五層分水器上最長的一根盤管116米。根據(jù)公式（9），得出沿程阻力，再由局部阻力是沿程阻力的0.3倍，得出盤管的總阻力。PZ=Py+Pp=P1+P2+P3+P9+P10+P11+P12+P21+P22+P23+P24+P30+P32+1.3P管=26206+1.3*25000=58706Pa 6、水利平衡校核

17、最不利管段一樓東側(cè)區(qū)域環(huán)路和五樓東側(cè)區(qū)域環(huán)路兩個環(huán)路間的水力平衡： 不平衡率=（P1-P2）P1100 =（58706-35698）58706=39.215%超出允許的不平衡百分率。調(diào)節(jié)散熱器對應環(huán)路的分水器的流量平衡閥，大部分的壓力損失靠它消耗掉，少部分靠散熱器上的流量平衡閥節(jié)流掉，由于集水器各支路上有流量計，當把閥門調(diào)到流量計顯示需要的流量值時就停止調(diào)閥。校核中部區(qū)域一層和五層兩個環(huán)路間的水力平衡： 不平衡率=（P1-P2）P1100 =（45266-33538）45266=2515同理，超出允許的不平衡百分率。調(diào)節(jié)散熱器對應環(huán)路的分水器的流量平衡閥，大部分的壓力損失靠它消耗掉，少部分靠散

18、熱器上的流量平衡閥節(jié)流掉，由于集水器各支路上有流量計，當把閥門調(diào)到流量計顯示需要的流量值時就停止調(diào)閥。校核中部區(qū)域立管和東側(cè)最不利環(huán)路區(qū)域立管兩個并聯(lián)環(huán)路間的水力平衡： 不平衡率=（P1-P2）P1100 =（58706-49266）58706=14.615 在允許范圍內(nèi)。六、設計總結(jié)到此，為期兩周的課程設計就要結(jié)束了。這是對我們在課堂上學到的知識的一次全面檢驗，在設計的過程中我受益匪淺，使我在課堂學到的知識得以系統(tǒng)化，也讓我體會到了書本的理論知識與工程實際之間的聯(lián)系和差別。我對低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的設計有了理性的認識。這次設計是對大學所學集中供熱采暖知識的一次擴展運用。在這次設計過程中我

19、有很多感觸，也遇到了很多問題。比如一開始的熱負荷計算中，圍護結(jié)構傳熱系數(shù)的計算，面積的丈量，修正率的選擇，滲透得熱量的計算等。我是用地盤管采暖設計的散熱器，所以跟同學交流的機會不是太多，但是通過跟老師溝通，從網(wǎng)上查資料，學習到了很多新的知識，初步學習了天正軟件的使用。在以后的學習過程當中要注重發(fā)散思維的培養(yǎng)，多與老師交流問題。還有就是做事態(tài)度方面，對待工程實際問題一定要嚴謹，不能想當然，遇到問題一定要沉著冷靜，這樣才能沉住氣去思考問題，給大腦獨立思考的空間，學會自己去獨立思考問題不能總是讓別人告訴我們怎么做，我們要自己決定應該怎樣做，只有這樣我們的獨立能力有所提高。同時要學會與同學協(xié)作，跟同學

20、一起討論問題，往往能夠找到最佳方案。七、參考文獻1賀平，孫剛.供熱工程.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.2卜一德.地板采暖與分戶熱計量技術.中國建筑工業(yè)出版社，2007.3陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊.中國建筑工業(yè)出版社.1993.64國家建筑標準設計圖集：03K40403(05) K404低溫熱水地板輻射供 暖系統(tǒng)施工安裝。中國建筑標準設計研究所出版，2007.5王子介.低溫輻射供暖與輻射供冷.北京：機械工業(yè)出版社，2004.6李向東，于曉明主編.分戶熱計量采暖系統(tǒng)設計與安裝.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.7地面輻射供暖技術規(guī)程（JGJ142-2004、J365-2004）.北京：

21、中國建筑工業(yè)出版社，2004.8李永安,尚豐偉,焦明先.低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)設計，建筑熱能通分空調(diào)，2002（1）.9民用建筑節(jié)能設計標準（采暖居住建筑部分）（JGJ 26-95）.1995.10采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范（GB 50019-2003）.北京：中國計劃出版社，2003.11民用建筑熱工設計規(guī)范（GB 50176-93）.北京：中國計劃出版社，1993.附表1：管段號設計熱負荷地盤管計算熱負荷總散熱量流量管長管徑流速比摩阻沿程阻力損失局部阻力系數(shù)之和局部阻力損失總阻力損失Q（W）Q（W）Q（W）M（Kg/h）L（m）DN（mm）v（m/s）R（Pa/m）RL（Pa）Z（Pa）

22、H（Pa）1126179.2113561.28151415.047234.2610800.5263.12267179346289718.4680746.614107662.1525143.832.6700.3250.486179165339886.235897.5847863.442286.8121.6400.2944.2201811422160436460.7432814.66643752.8882090.4118400.2738.1141411181532538465.234618.6846158.242205.514.2400.39102.23662.3253619629102.7261

23、92.4334923.241668.553.6400.37101.41832.3145328719737.417763.6623684.881131.613.6200.3592.42631312023833810372.19334.8912446.52594.6673.6200.370.875233321084930832.627749.3436999.121767.744.2400.2550.623931974361023472.221124.9828166.641345.743.6200.234.236975283265291116114.214502.7819337.04923.8813

24、.6200.1520.11769513353104128754.27878.7810505.04501.9079.24200.110.21418647318911327933.225139.8833519.841601.54.2400.075.11982.51453431421303.119172.7925563.721221.383.6200.041.3830562.5149345491514673.7913206.41117608.548841.2983.6200.048.2147437082182168043.27238.889651.84461.1433.6200.085.846132

25、13674178043.27238.889651.84461.1433.6200.19.246132136741814673.7913206.41117608.548841.2983.6250.1212.842432726961921303.119172.7925563.721221.383.6200.1418.130562.5149345492027933.225139.8833519.841601.54.2400.1925.51982.5145343218754.27878.7810505.04501.9079.24200.2448.81418539418122216114.214502.

26、7819337.04923.8813.6200.2965.217694106828372323472.221124.9828166.641345.743.6200.3495.536974226659632430832.627749.3436999.121767.744.2400.39114.223931974362510372.19334.8912446.52594.6673.6200.27134.4752333210842619737.417763.6623684.881131.613.9200.29150.426313120238332729102.726192.4334923.24166

27、8.553.6400.3252.218321453282838465.234618.6846158.242205.513.6400.451.836622536192939886.235897.5847863.442857.0620500.5590.87651798443089718.4680746.614107662.1525143.862.6700.4882.2861951813136460.7432814.66643752.8882090.4118400.56112.41414199151332126179.2113561.28151415.047234.2610800.4955.626717934655833 共 14 頁 第 頁