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1、热课程设计说明书前言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。目 录一设计原始资料3二最小传热阻校核4三热负荷计算6四采暖系统的选择与确定11五散热器的选择1216七管道的水力计算1720十参考文献15一、原始资料1设计题目本工程为呼和浩特市某宿舍
2、楼，整个建筑物为4层，建筑面积约平米，建筑占地面积约平米，建筑总高米。一四层层高为3.2米，二三层层高为。一层设有大厅，每层都带有水房。热源由城市热网提供，供回水温度为：95、70，引入口管径为DN50，供回水压差为30kPa。根据建筑物所在城市呼和浩特市，查实用供热空调设计手册， 查出当地的气象资料如下省份内蒙古设计用室外气象参数单位呼和浩特常年大气压Kp采暖室外计算温度-19冬季室外平均风速m/s16冬季最多风向WN 冬季日照百分率69冬季最多风向的平均速度m/s设计计算用采暖期日数日171最大冻土深度m累年最低日平均温度室内设计参数见表如下：房间名称冬季干球温度/相对湿度/%风速m/s宿
3、舍1850水房、走廊、楼梯间、门厅1650根据设计资料，有：（1）.外墙采用250mm厚钢筋混凝土 (=w/mK， w/m)，外保温采用50mm厚可挥发性聚苯乙烯板7 w/mk， w/m)，表面用20mm混合砂浆（( w/m w/m）。（2）.内墙采用空心砖厚240mm(=w/mK， w/m)，保温采用可挥发性聚苯乙烯板厚60 mm(=w/mK， w/m)，表面用混合砂浆厚20mm(=w/mK， w/m)。（3）.屋面做法从上到下依次为：30mm厚二毡三油防水层(=w/mK， w/m)、40mm厚水泥砂浆找平层(=w/mK， w/m)、200mm厚加气混凝土(=w/mK，w/m)、70mm厚沥
4、青油隔气层(=w/mK， w/m)、200mm厚钢筋混凝土现浇板(=w/mK，w/m)。（4）.地板做法从上到下依次为：40mm厚混合砂浆(=w/mK， w/m)、30mm厚可挥发性聚苯乙烯板(=w/mK， w/m)、120mm厚钢筋混凝土现浇板(=w/mK，w/m)（5）.外门（M-1）：双层木门，（宽高）为2.4m，上亮双层玻璃且上亮不可开启；内门（M-2）：单层木门，0.92.1m无上亮。4m，四扇。（6）.窗户：所有窗户为上亮均不可开启的双层钢框玻璃双开窗，上亮子为400mm；水房的窗户（C-3）为15001500mm，走廊楼道的窗户（C-2）为15001100 mm，其余的外窗（C-
5、1）为18001500mm。二、最小传热阻校核1围护结构计算参数(1).外墙查供热工程表2.3和表2.4，外墙内表面换热系数an w/m,外墙外表面换热系数aw=23 w/m根据供热工程式（2.7）=传热系数K=w/m。Si热惰性指标D可根据公式=将以上数据代入得：D=(2).内墙同上可求得传热系数K=0.515 w/m，热惰性指标D=。(3).屋面 w/m，热惰性指标D=7.69。(4).地板根据供热工程此地面为保温地面，由式（2.10）R0=R0+有第一地带：R0=2.91 K0 w/m第二地带：R0=5.06 K0 w/m第三地带：R0=9.36 K0 w/m第四地带：R0=14.96
6、K07 w/m(5). 查使用供热空调设计手册第二版，有外门（M-1）K0 w/m ，缝隙长度L=内门（M-2）K0=2.91 w/m , 缝隙长度L=6m大厅门（M-3） w/m , 缝隙长度L=16m(6).窗户查使用供热空调设计手册第二版有 K0=3.7w/mC-1缝隙长度L= C-2缝隙长度L=m C-3缝隙长度L=2 校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求为验证围护结构的热阻满足最小传热阻的要求，本设计先计算出不同围护结构类型下，对应不同室内计温度的最小传热阻，再根据围护的结构来计算需求多少厚度的保温层才能满足需要。（1）. 外墙最小传热热阻校核该外墙属于型围护结构，围护结构冬季
7、室外计算温度tw,e=0.3w+0.7=0.3(-19)+0.7(-)=4，最小传热热阻为Ro,min=aRn 式中：Ro,min围护结构的最小传热阻，/W；tw,e冬季围护结构室外计算温度，；采暖室内设计温度，；根据舒适性确定的室内温度与围护结构内表面的温差，这里取6；Rn围护结构内表面换热系数，W/（）；围护结构的温差修正系数。将上述参数代入得，Ro,min=/W外墙实际传热热阻为Ro=/W/W所以外墙满足保温要求。（2）校核屋面最小传热热阻根据供热工程式（2.21）类型，tw,e=tw则最小传热阻=a Rn=1.0（18+19）顶棚的实际传热阻为,满足要求。三、供暖系统的设计热负荷供暖热
8、负荷是设计中最基本的数据。它是系统散热设备计算、管道水力计算的最基本依据，同时影响锅炉等主要设备的选择，关系着供暖系统方案的选择、进而影响系统的造价、运行管理费用以及使用效果。1 .热负荷组成（1）.修正耗热量（朝向、风力、高度影响的修正）；(2). 围护结构、基本耗热量（屋顶、墙、地板和窗耗热量）；(3). 冷风渗透耗热量；(4). 冷风侵入耗热量；2.热负荷计算基本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，由供热工程第二章得下列公式1）围护结构的基本耗热量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；
9、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：北朝向：10%；东、西朝向：5%；南向：20%。（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 本设计中建筑层高都都低于4m, 因此在本设计中高度附加可以忽略。（4）冷风渗透耗热量8Vw 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；w供暖室外计算温度下的空气密度，本设计取1.38kg/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
10、算V=式中：L h每米每小时缝隙入室内的空气量；门窗缝隙的计算长度，m；n渗透空气量的朝向修正系数。3）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，M-1取附加率取65%，M-3为主要通道，取附加率500%。3.各层热负荷计算供暖室外计算温度tw=-19，冬季日照率为69%35%；由知基本耗热量各朝向修正系数。这里取北朝向10%，东、西朝向-5%，南朝向-20%；由实用供热空调设计手册有冷风渗透朝向修正，北向0.7，东向0
11、.1，西向0.7，南向0.2。因为内墙、楼板之间的传热温差在2之内，低于5，不考虑内墙、楼板耗热量。对各宿舍进行编号如平面图所示。以101号宿舍为例进行热负荷计算（1）.外围护结构热负荷计算北外窗面积为F=1.81.5=m2朝向修正系数取10%，则北外窗的基本耗热量修正后为：W=m2朝向修正系数取10%，则北外墙的基本耗热量修正后为：W西外墙面积为3.2=2朝向修正系数是-5%，则西外墙的基本耗热量修正后为：W地面的基本耗热量：地面面积为F=23.6+25.5=m2则地面基本耗热量为：W地面3.5=m2，则地面基本耗热量为：W(2)、w=ms，北外窗缝隙长度l=，v=s时Lh=冷风渗透耗热量为
12、：W（3）、101号宿舍的总热负荷为：1466W以此可算出其它房间的热负荷，如下表所示:一层热负荷计算房间名称及方向面积传热系数室内计算温度供暖室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数基本耗热量朝向修正后耗热量冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量房间总耗热量m2W/m2W%WWWW101、108北外窗18-1937110406,5901446北外墙110西外墙1-5地面18.20.344123023165地面560.19810102-107北外窗18-19371100921外北墙110地面10地面019810地面10109、116西外墙18-19371-501250南外窗1-20南外墙1-20地面0.
13、34410地面5.60.19810110、112、113、115南外窗18-19371-20295700673南外墙1-20地面14地面0.19810地面540.10710111、114南外窗18-19371-201222南外墙1-20地面10地面0.19810地面10水房北外窗16-19251100653北外墙110地面10地面0.19810地面0.10710大厅南外门16-19351-206857南外墙14-20地面10地面10.19810地面0.10710走廊东/西外窗16-19351-5097469东/西外墙1-5地面11010101地面10地面103146地面579610楼道北外门1
14、6-1935110北外墙5.28110地面60.3441地面60.19810地面10如上同理三四层房间耗热量可求得如下表房间耗热量表首层二层三层四层房间编号房间名称房间总耗热量W房间编号房间名称房间总耗热量W房间编号房间名称房间总耗热量W101、108宿舍14662201、208、301、308宿舍11454401、408宿舍15522102-107宿舍9212202-207、302-307宿舍73312402-407宿舍11146109、116宿舍12502209、218、309、318宿舍9052409、418宿舍13062110、112、113、115宿舍6734210、212-215、
15、217、310、312-315、317宿舍49212410、412-415、417宿舍8666111、114宿舍12222211、216、311、316宿舍8714411、416宿舍14992水房6532水房4162水房8042大厅6857楼道4382楼道7732楼道11782走廊648走廊2252走廊975各层总热负荷统计如下表热负荷统计表层数首层二层三层四层负荷小计(W)23904165771657726000总热负荷(W)83058四、热水供暖系统设计方案比较与确定供暖系统常用的热媒有水、蒸汽和空气。热水供暖系统的热能利用率较高，散热设备不易腐蚀，系统蓄热能力高，同时易于实现供水温度的集
16、中调节，供热半径大，因此在居住建筑和公共建筑以及工业企业厂房中得到广泛应用。1 .热水采暖系统形式的选择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。按系统循环动力的不同，可分为重力循环系统和机械循环系统。（1）、靠水的密度差进行循环的系统，称重力循环系统。供暖系统型式表序号形式名称适用范围特点1单管上供下回式作用半径不超过50m的多层建筑升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗电能水力稳定性好可缩小锅炉中心与散热器中心距离2双管上供下回式作用半径不超过50m的三层（10m）以下建筑升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、不消耗
17、电能易产生垂直失调室温可调节3单户式单户单层建筑一般锅炉与散热器在同一平面，故散热器安装至少提高到300400mm高度尽量缩小配管长度减少阻力（2） 靠机械（水泵）力进行循环的系统，称机械循环系统。机械循环热水供暖系统常用的几种型式： 表3-2供暖系统型式表序号型式名称适用范围特点1双管上供下回式室温有调节要求的四层以下建筑常用的双管系统做法排气方便室温可调节易产生垂直失调2双管下供下回式室温有调节要求且顶层不能敷设干管时的四层以下建筑缓和了上供下回式系统的垂直失调象安装供回水干管需设置地沟室内无供水干管，顶层房间美观排气不便3双管中供式顶层供水干管无法敷设或边施工边使用的建筑可解决一般供水干
18、管挡窗问题解决垂直失调比上供下回有利3、对楼层扩建有利，排气不利4双管下供上回式热媒为高温水，室温有调节要求的四层以下建筑解决垂直失调有利排气方便，能适应高温水热媒，可降低散热器表面温度3、降低散热器传热系数，浪费散热器5垂直单管顺流式一般多层建筑常用的一般单管系统做法2、水力稳定性好，排气方便，安装构造简单6垂直单管双线式顶层无法敷设供水干管的多层建筑当热媒为高温水时可降低散热器表面温度2、排气阀的安装必须正确7垂直单管下供上回式热媒为高温水的多层建筑降低散热器的表面温度2、降低散热器传热量、浪费散热器8垂直单管上供中回式不易设置地沟的多层建筑节约地沟造价，系统泄水不方便2、影响室内底层房屋
19、美观，排气不便 9垂直单管三通阀跨越式多层建筑和高层建筑1、可解决建筑层数过多垂直失调的问题10单双管式八层建筑以上避免垂直失调现象产生可解决散热器立管管径过大的问题克服单管系统不能调节的问题11水平单管串联式单层建筑或不能敷设立管的多层建筑常用的水平串联系统，经济、美观、安装简便散热器接口处易漏水，排气不便12水平单管跨越式单层建筑串联散热器组数过多时入口设换热装置造价高13分层式高温水热源1、入口设换热装置造价高14双水箱分层式低温水热源管理较复杂，采用开式水箱，空气进入系统，易腐蚀管道注：1.无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便压力平衡。 2.水平供水干管敷设坡度不应小于0.00
20、3。坡度应与水流方向相反，以利排气。考虑到本工程的实际规模和施工的方便性，本工程热水供暖系统采用机械循环、垂直单管、异程上供下回式系统。散热片安装形式为同侧的上供下回。单独设置设备间，设计供回水温度为95/70。根据建筑的结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组。（见图3.回水干管的坡度不应小于0.003，坡度应与水流方向相同。五、 散热器的选型及安装形式1散热器的要求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）
21、、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.散热器的选择选铸铁四柱760型，高度为760mm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
22、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。具体性能及参数见附录101，如下表：表5.1 散热器规格及传热系数型号散热面积水容量重量工作压力TZ4-6-5(四柱760型)/片/片/片其中，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：=（95+70）/2-tn3. 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，及开启频繁的外门附近不宜设置散热器。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
23、装设调节阀；（3）、散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽内，布置简单，本设计采用明装；（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；贮藏室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同邻居串联连接；（5）、铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：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。本设散热器布置见平面图。散热器片数参见下表。4. 散热器的安装与墙面净距不小于25mm。5. 散热器的计算（1）、各层散热器管路上的
24、水温及传热系数计算房间编号房间总耗热量/WQiQ(Qi/Q)(tg-th)ti/t平均tntK楼梯4层773773282716楼梯3层4381211282716楼梯2层4381649282716楼梯1层11782827282716401、40226662666880918301、30218784544880918201、20218786422880918101、10223878809880918走廊4层22522252452316走廊3层6482900452316走廊2层6483548452316走廊1层9754523452316409、41021722172688918309、3101397
25、3569688918209、21013974966688918109、11019236889688918411、41223652365973218311、31213633728973218211、21213535081973218111、大厅西46519732973218/16413、41417321732780218313、3149842716780218213、2149843700780218大厅东、11241027802780218/16415、41623652365698618315、31613633728698618215、21613635091698618113、114189569
26、86698618417、41821722172688918317、31813973569688918217、21813974966688918115、11619236889688918407、40826662666880918307、30818784544880918207、20818786422880918107、10823878809880918楼梯4层773773282716楼梯3层4381211282716楼梯2层4381649282716楼梯1层11782827282716水房4层1918191857901640618水房3层1149306757901630618水房2层114942
27、1657901620618水房1层1574579057901610618405、40422282228700218305、30414663694700218205、20414665160700218105、10418427002700218水房4层1918191857901640318水房3层1149306757901630318水房2层1149421657901620318水房1层1574579057901610318（2）、以101宿舍为例：热负荷Q=1466W，= ，K= w/m，修正系数：散热器组装片数修正系数，先假定；散热器连接形式修正系数，查供热工程，；散热器安装形式修正系数，查，
28、供热工程，；根据式F=Q/（Kt）=1.01.01.021466/（8.11）= （4.1）四柱760型散热器每片散热面积为0.235 m2，计算片数n为：n= F/f=/0.235=14.1611查表，当散热器片数为1020片时，5。/0.235=， 0.1。所以，应采用一组15片的四柱760型散热器。（2）、各房间的散热器计算结果列于表中。表5.2 各房间的散热器计算房间编号tK房间总耗热量/W123Ffn实际1Fn取整后n楼梯4层73.65 8.82 773 1.00 1.00 1.02 1.214 0.235 5.16 0.95 1.15 4.91 5 楼梯3层70.23 8.70 4
29、38 1.00 1.00 1.02 0.731 0.235 3.11 0.95 0.69 2.96 3 楼梯2层66.35 8.56 438 1.00 1.00 1.02 0.787 0.235 3.35 0.95 0.75 3.18 3 楼梯1层59.21 8.28 1178 1.00 1.00 1.02 2.452 0.235 10.44 1.00 2.45 10.44 10 401.00 73.22 8.81 1552 1.00 1.00 1.02 2.455 0.235 10.45 1.05 2.58 10.97 11 301.00 66.77 8.57 1145 1.00 1.00
30、1.02 2.041 0.235 8.68 1.00 2.04 8.68 9 201.00 61.44 8.37 1145 1.00 1.00 1.02 2.272 0.235 9.67 1.00 2.27 9.67 10 101.00 55.39 8.11 1466 1.00 1.00 1.02 3.327 0.235 14.16 1.05 3.49 14.87 15 402.00 73.22 8.81 1114 1.00 1.00 1.02 1.762 0.235 7.50 1.00 1.76 7.50 8 302.00 66.77 8.57 733 1.00 1.00 1.02 1.30
31、6 0.235 5.56 0.95 1.24 5.28 5 202.00 61.44 8.37 733 1.00 1.00 1.02 1.455 0.235 6.19 1.00 1.45 6.19 6 102.00 55.39 8.11 921 1.00 1.00 1.02 2.090 0.235 8.89 1.00 2.09 8.89 9 走廊4层72.78 8.79 2252 1.00 1.00 1.02 3.591 0.235 15.28 1.05 3.77 16.04 16 走廊3层64.76 8.50 648 1.00 1.00 1.02 1.201 0.235 5.11 0.95
32、1.14 4.86 5 走廊2层61.18 8.35 648 1.00 1.00 1.02 1.293 0.235 5.50 0.95 1.23 5.23 5 走廊1层56.69 8.17 975 1.00 1.00 1.02 2.147 0.235 9.14 1.00 2.15 9.14 9 409.00 73.06 8.80 1306 1.00 1.00 1.02 2.072 0.235 8.82 1.00 2.07 8.82 9 309.00 66.58 8.56 905 1.00 1.00 1.02 1.619 0.235 6.89 1.00 1.62 6.89 7 209.00 61
33、.51 8.37 905 1.00 1.00 1.02 1.793 0.235 7.63 1.00 1.79 7.63 8 109.00 55.49 8.12 1250 1.00 1.00 1.02 2.830 0.235 12.04 1.05 2.97 12.64 13 410.00 73.06 8.80 866 1.00 1.00 1.02 1.374 0.235 5.85 0.95 1.31 5.55 6 310.00 66.58 8.56 492 1.00 1.00 1.02 0.880 0.235 3.74 0.95 0.84 3.56 4 210.00 61.51 8.37 492
34、 1.00 1.00 1.02 0.975 0.235 4.15 0.95 0.93 3.94 4 110.00 55.49 8.12 673 1.00 1.00 1.02 1.524 0.235 6.48 1.00 1.52 6.48 7 411.00 73.96 8.83 1499 1.00 1.00 1.02 2.341 0.235 9.96 1.00 2.34 9.96 10 311.00 69.17 8.66 871 1.00 1.00 1.02 1.483 0.235 6.31 1.00 1.48 6.31 6 211.00 65.69 8.53 871 1.00 1.00 1.02 1.586 0.235 6.75 1.00 1.59 6.75 7 111.00 57.97 8.23 1222 1.00 1.00 1.02 2.613 0.235 11.12 1.05 2.74 11.67 12 4