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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date哈工大供热课程设计计算说明书哈工大供热课程设计计算说明书目 录目 录1第1章 绪 论11.1 设计目的11.2 工程概述11.3 设计内容11.3.1 学生宿舍室内采暖工程设计11.3.2 室外供热管网设计21.3.3 锅炉房工艺设计3第2章 设计依据42.1 主要参考资料42.2 设计范围42.3 设计参数42.3.1 室外设计参数42.3.2 室内设计参数52.4
2、 设计原始资料52.4.1 土建资料52.4.2 建筑结构52.4.3 燃煤资料52.4.4 水质资料52.4.5 其他资料62.4.6 朝向修正率6第3章 学生宿舍供暖系统的设计热负荷73.1 热负荷组成73.2 负荷计算73.2.1 围护结构计算参数73.2.2 校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求83.2.3 主要计算公式93.3 各层热负荷计算103.4 各房间负荷计算结果汇总如下表所示19第4章 热水供暖系统设计方案比较与确定204.1 循环动力204.2 供、回水方式204.3 系统敷设方式204.4 供、回水管布置方式214.5 工程方案确定21第5章 散热器的选型及安装形
3、式225.1散热器的选择225.2 散热器的布置225.3 散热器的安装225.4 散热器的计算235.4.1 各立管中间温度确定235.4.2 散热器篇数确定25第6章 热水供暖系统水力计算326.1 系统原理图326.2 系统水力计算326.2.1 选择最不利环路336.2.2 确定最不利环路各管段的管径336.3 绘制系统管路水压图366.3.1 确定沿程压力损失366.3.2确定局部阻力损失366.3.3求各管段的压力损失376.3.4 求环路总压力损失386.2.5计算富裕压力38第7章 室外供热管网设计397.1 学校各建筑物热负荷及屋顶标高确定397.2 学校供热管网布置407.
4、3 供热管网水利计算417.2.1 第一部分水利计算417.2.2 第二部分水利计算437.4 室外管网各用户水利计算457.5 系统定压方式选择及水压图467.5.1 系统的定压方式467.5.2 系统的连接方式467.5.3 水压图绘制477.5.4 管道的敷设与保温487.5.5 集中供热调节48第8章 锅炉房工艺部分508.1 热负荷计算及锅炉机组的选择508.1.1 全学校的热负荷的计算508.2 给水以及水处理设备的选择508.2.1 锅炉循环水量计算508.2.2循环水泵的扬程的计算518.3 定压及水处理设备的选择518.3.1、膨胀容积的计算518.3.2 定压装置及补水泵的
5、选择528.3.3 软化水设备及软化水箱的选择528.3.4 其他528.4 水气系统主要管道管径的确定528.4.1 循环水主干管管径的确定528.5 燃气及排烟系统538.5.1 燃气及天然气泄露报警装置538.5.2 烟囱548.6 排污系统548.7 热工控制和测量仪器548.8 锅炉房的布置548.9 锅炉房主要设备表55参考文献56设计总结57-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。根据所学基础理论和专业知识，结合实际工程，按照工程设计规范、标准、设计图集和有关参考
6、资料，在老师的指导下，独立完成建筑所要求的工程设计，并通过设计过程，使自己比较系统的掌握暖通设计原则、方法、步骤，了解相关专业的相互配合，培养自己分析问题和解决问题的能力，为今后的毕业设计打下良好的基础。同时液位将来从事建筑环境与设备工程专业设计工作、验收调试、运行管理和有关应用科学的研究及技术开发等工作，奠定可靠的基础。1.2 工程概述本工程为北京市XXX学校室外供热管网设计、学生宿舍采暖设计和锅炉房工艺设计三部分组成。学校分为教学区和生活区两个区域。生活区包括教师宿舍、学生宿舍、食堂和浴室，在采暖期间全天供热。教学区包括教学楼、图书馆、体育馆、大礼堂和行政办公等建筑。教学区晚上十点以后停止
7、供热、维持值班温度。根据全校总平面图，按图中各建筑物的使用功能、建筑面积、高度等，完成能满足全校各建筑物热负荷的供热管网设计。根据学生宿舍建筑图，完成学生宿舍采暖设计。根据全校各建筑总热负荷，完成锅炉房工艺设计。全校地势平坦，地下水位较低。1.3 设计内容本工程设计由学校室外供热管网设计、学生宿舍采暖设计和锅炉房工艺设计三部分组成。1.3.1 学生宿舍室内采暖工程设计1、 设计热负荷的计算：室内采暖设计热负荷按照热负荷计算方法进行围护结构的耗热量计算，其设计参数的选取和负荷计算方法；2、 根据国家政策、规范，结合实际情况确定系统形式和采暖形式或者根据指导老师的要求进行确定；3、 根据房间负荷和
8、安装条件，进行散热器的选型计算；4、 确定系统最不利环路，进行水系统的水力计算；5、 根据热负荷、水力计算结果和已经确定的设计方案，选择循环水泵以及满足系统要求的附属设备等等；6、 设计方案按照施工图的标准进行绘制，要求绘制2张折合成1号图的工作量（计算机绘图），设计图纸要求内容布置合理，尺寸线应完整、闭合，图文全部采用工程字体，图例及绘图方法执行国家有关绘图规范；7、 设计按照设计规范要求，结合工程实际的需要，考虑消防等问题，在选择系统和设备时，还应综合考虑当地环保、节能的具体要求；8、 进行有关方案对比，得出对比结论。1.3.2 室外供热管网设计1、 热负荷计算，根据建筑物的围护结构及外形
9、设计，选择合理的体积热指标法或面积热指标法进行设计概算（本例中已给出各建筑物的热负荷）；2、 管网布置根据总平面图合理布置管网走向，选择合理路线；3、 水力计算，在管网的水力计算中计算最不利环路，以及最不利环路和其他环路的平衡计算，同时考虑管网的水力稳定性；4、 根据实际情况选择合适管网的定压方式，确定用户与外网的连接方式；5、 水压图绘制；6、 水泵选择计算（如果采用水泵定压，应进行定压水泵选择计算），根据室外供热管网调节方式选择合理的水泵组合。满足不同工况的需求。7、 根据设计方案和运行情况，制定集中供热调节方式。选择质调节、量调节或者综合调节。8、 图纸要求（1） 管网平面布置总图一张（
10、2号图）途中应附有图例，并标出选定的管径、坡度和管道进的位置；（2） 水压图一张（2号图）图中应有最不利环路管道的水压图和最不利环路管道的展开图。包括管道皮杜和管道标高等等。9、 其他（1） 在管网中直管段的补偿器按每40米管长一个确定，尽量利用自然补偿；（2） 管道的敷设建议采用地沟管敷设或者地下直埋方式，管道的敷设和管道的机械强度计算可略；（3） 管道保温和管道保温计算略。1.3.3 锅炉房工艺设计1、 锅炉房型号及台数选择（可选择燃油、燃气、燃煤锅炉中的一种）；2、 水处理设备选择；3、 给水设备和砖窑管道的选择和计算；4、 送、引风机校核计算；5、 锅炉房工艺布置，确定锅炉在锅炉房内的
11、位置布置和辅助设备的位置布置，以及蒸汽管道、供水管、风管等的布置；6、 图纸要求：（1） 系统图纸一张（1号图纸），图中应有图例，并标出设备编号及选定管径，管子断开处和流向不易判断处标明介质流向；（2） 平面布置图一张（1号图纸），图中应包括设备及附件之间的相对位置、设备及附件的编号，并附有明细表。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，20052、 采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003），北京：中国建筑工业出版社，20033、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20094、刘建龙. 供热工程课程设
12、计指导书，20085、 陆耀庆. 供热通风设计手册，北京：中国建筑工业出版社，19876、李贷森. 简明供热设计手册，北京：中国建筑工业出版社，19987、城市热力网设计规范CJJ34-2002，北京：中国建筑工业出版社，20038、 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19899、 采暖通风与空气调节制图标准（GBJ 114-1988），北京：中国建筑工业出版社，198910、宋孝春.建筑工程设计标志深度实例规范暖通空调，北京：中国建筑工业出版社，200311、锅炉房设计规范GB50041-92，北京：中国计划出版社，199312、建筑设备施工安装通用图
13、集91B5-锅炉房工程，北京：华北标办，19932.2 设计范围本次设计任务为北京市某学校学生宿舍室内采暖工程设计、室外供热管网设计和锅炉房工艺设计三部分组成。根据设计要求设计采暖期为126天。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北京市，查实用供热设计手册表3.1-3，将北京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/%北京市100.152.8-9502.3.2 室内设计参数根据设计建筑类型，查采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003相关要求，确
14、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干球温度/相对湿度/%风速m/s宿舍、楼梯间、门厅18500.2卫生间、盥洗室、走廊16500.22.4 设计原始资料2.4.1 土建资料本工程为北京市某学校综合采暖工程，土建资料包括：总平面图、学生公寓建筑平面图和立面图。图中包括建筑尺寸、维护结构及门窗做法、建筑层高、建筑用途等。2.4.2 建筑结构学生宿舍为250mm厚的加气混凝土，内外各有20mm厚的水泥砂浆；内墙为轻质龙骨结构；外窗为双层透明中空玻璃。高度为1800mm，大门高度为2200mm；屋顶为20mm厚水泥砂浆，150mm厚混凝土，两层沥青油毡；地面为不保温地面；2.4.
15、3 燃煤资料 Cy=58.38% Hy=4.05% Sy=0.77% Oy=5.81% Ny=0.85% Ay=24.61% Wy=5.53% Vy=38.45%Qdwy =21845kJ/kg2.4.4 水质资料表2.3 水质资料 总硬度永久硬度暂时硬度总碱度溶解固形物pH4.5 me/L2.1 me/L2.4 me/L2.5 me/L460 me/L8.02.4.5 其他资料根据当地的资源情况，优先考虑新能源的应用。2.4.6 朝向修正率北朝向： 10%；东、西朝向： 5%；南向： 20%。第3章 学生宿舍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
16、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 负荷计算3.2.1 围护结构计算参数1、 外墙根据设计资料，250mm厚加气混凝土(=700 kg/m3、=0.22 w/mK、c=1.05kJ/（kg. )，内外各20mm厚水泥砂浆(=1800 kg/m3、=0.93 w/mK、c=1.05kJ/kg)。根据公式： （3.1）将数据带入上式中得：K=0.75W/( m) （3.2） （3.3）见上述数据代入式（3.2
17、）中可得D=4.4.2、 外窗根据设计资料，外窗均为双层中空木窗，尺寸（宽高）均为为1.51.8m ，查附录1-4，传热系数K=2.7 W/(m)3、 门根据设计资料，外门均为单层门，查附录表1-4得，K=2.91 W/(m)4、 屋顶根据设计原始资料，屋顶为20mm厚水泥砂浆(=1800 kg/m3、=0.93 w/mK、c=1.05kJ/kg)+150mm厚混凝土(=2500 kg/m3、=1.74 w/mK、c=0.92kJ/kg)+两层沥青油毡(=600 kg/m3、=0.17 w/mK、c=1.47kJ/kg)。将上述数据代入式(3-1)中可得：K=1.67 W/( m)5、 地面非
18、保温地面，主要分为三个地带，查教材表1-5表3-1 非保温地面传热系数和热阻地带( m/W) W/( m)第一地带2.150.47第二地带4.300.23第三地带8.600.12第四地带14.20.07图3-1 地面传热地带的划分 3.2.2 校核围护结构传热热阻是否满足最小传热阻要求1、 校核外墙最小热阻由外墙维护结构计算参数中内容可知D=4.4，查教材表1-13可知该围护结构属于II型围护结构。围护结构冬季室外计算温度w=0.6w+0.4=0.6(-9)+0.4(-12)=-10.2按公式(1-15)1计算最小传热阻Ro,min=aRn （3.3）式中：Ro,min围护结构的最小传热阻，/
19、W；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，/W外墙实际传热热阻为/W0.54/W，满足要求。3.2.3 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
20、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2.4.6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 本设计中建筑虽然有三层，一层高为3.3m，总高度只有13.2，因此在本设计中高度附加可以忽略。3. 冷风渗透耗热量=0.28Vw (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；w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：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
21、量的朝向修正系数。 Lh=(0.3h0.4)b(0.5w02)b (3.7)式中：h 计算门窗中心标高，m；0冬季室外最大风向的平均风速，m/s；外门窗缝隙渗风系数，由表1-8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。本设计中只有首层门厅有外门，外门取附加率取80*1%。3.3 各层热负荷计算供暖室外计算温度tw=-9，由2.4.6知各朝向修正系数。因为内墙、楼板之间的传热温差在只有2之内，
22、低于5，不考虑内墙、楼板耗热量。负荷计算过程与结果如下列各表所示：表3-2 首层热负荷计算房间编号房间名称名称及方向面积计算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耗热量修正每米缝隙冷风渗透量冷风朝向修正系数缝隙总长度房间渗入冷风量采暖室外温度下空气密度冷风侵入耗热量房间总耗热量朝向修正修正后热负荷面积公式面积ktntwtQjxcn1+xcnQ1LnlVQ2Qm2w/m2. W%Wm3/hmm3/h/m3WW123789101112131415161718192021222324101男生卫生间北外墙3.3*3.3-1.8*1.58.190.7516-9251
23、153.56250100153.56251300.858438北外窗1.8*1.52.73.4916-9251235.5750100235.5752.88113.238.0161.34357.5834381西外墙6*3.319.80.7516-9251371.25-595352.6875地面2*6+2*1.314.60.4716-9251171.550100171.55地面II4*1.35.20.2316-925129.9010029.9地面III0000-90001000求总943.275102楼梯间北外墙3.3*3.3-1.8*1.58.190.7518-9271165.847501001
24、65.8475956.7406131北外窗1.8*1.52.73.4918-9271254.4210100254.4212.88113.238.0161.34386.1901131地面2*3.36.60.4718-927183.754010083.754地面2*3.3+2*0.780.2318-927149.68010049.68地面III2*2.65.20.1218-927116.848010016.848求总570.5505113女生卫生间北外墙3.9*3.3-1.8*1.510.170.7516-9251190.68750100190.68751365.883438北外窗1.8*1.52
25、.73.4916-9251235.5750100235.5752.88113.238.0161.34357.5834381东外墙3.3*619.80.7516-9251371.25-595352.6875地面2*3.9+2*415.80.4716-9251185.650100185.65地面4*1.97.60.2316-925143.7010043.7地面III00000010000求总1008.3112楼梯间北外墙3.3*3.3-1.8*1.58.190.7518-9271165.84750100165.8475953.1766131北外窗1.8*1.52.73.4918-9271254.4
26、210100254.4212.88113.238.0161.34386.1901131地面2*3.36.60.4718-927183.754010083.754地面2*3.3+2*0.16.80.2318-927142.228010042.228地面III2*3.26.40.1218-927120.736010020.736求总566.9865103-111宿舍北外墙3.3*3.3-1.8*1.58.190.7518-9271165.84750100165.8475952.5826131北外窗1.8*1.52.73.4918-9271254.4210100254.4212.88113.238.
27、0161.34386.1901131地面2*3.36.60.4718-927183.754010083.754地面2*3.36.60.2318-927140.986010040.986地面III2*3.36.60.1218-927121.384010021.384求总566.3925114女盥洗室南外墙3.9*3.3-1.8*1.510.170.7516-9251190.6875-2080152.55976.6850157南外窗1.8*1.52.73.4916-9251235.575-2080188.462.880.1513.25.70241.3453.63751571东外墙6*3.319.8
28、0.7516-9251371.25-595352.6875地面2*3.9+2*415.80.4716-9251185.650100185.65地面4*1.97.60.2316-925143.7010043.7地面III00000010000求总923.0475115门厅南外墙3.3*3.3-2.2*1.57.590.7518-9271153.6975-2080122.958858.78144大门2.2*1.53.32.9118-9271259.281-2080207.4248381.68064地面2*3.36.60.4718-927183.754010083.754地面II2*3.3+2*0.
29、16.80.2318-927142.228010042.228地面III2*3.26.40.1218-927120.736010020.736总和477.1008116、124值班室南外墙3.3*3.3-1.8*1.58.191.0818-9271238.8204-2080191.05632564.820037南外窗1.8*1.52.72.9118-9271212.139-2080169.71122.880.1513.25.70241.3457.92851697地面2*3.36.60.4718-927183.754010083.754地面2*3.36.60.2318-927140.986010
30、040.986地面2*3.36.60.1218-927121.384010021.384求总506.89152117-123宿舍南外墙3.3*3.3-1.8*1.58.190.7518-9271165.8475-2080132.678518.883317南外窗1.8*1.52.73.4918-9271254.421-2080203.53682.880.1513.25.70241.3457.92851697地面2*3.36.60.4718-927183.754010083.754地面2*3.36.60.2318-927140.986010040.986地面III2*3.36.60.1218-92
31、7121.384010021.384求总460.9548125门厅南外墙3.3*3.3-2.2*1.57.590.7518-9271153.6975-2080122.958865.19664大门2.2*1.53.32.9118-9271259.281-2080207.4248384.53184地面2*3.36.60.4718-927183.754010083.754地面II2*3.3+2*0.780.2318-927149.68010049.68地面III2*2.65.20.1218-927116.848010016.848总和480.6648126男盥洗室南外墙3.3*3.3-1.8*1.5
32、8.190.7516-9251153.5625-2080122.85919.0850157南外窗1.8*1.52.73.4916-9251235.575-2080188.462.880.1513.25.70241.3453.63751571西外墙6*3.319.80.7516-9251371.25-595352.6875地面2*6+2*1.314.60.4716-9251171.550100171.55地面4*1.35.20.2316-925129.9010029.9地面III00000000000求总865.4475127过道东外墙2.4*3.37.920.7516-9251148.5-59
33、5141.0751275.628391东外门1.8*1.52.72.9116-9251196.425-595186.603752.880.1513.25.70241.3453.63751571西外墙2.4*3.37.920.7516-9251148.5-595141.075西外门1.8*1.52.72.9116-9251196.425-595186.603752.880.413.215.20641.34143.0333752地面2*2.4*29.60.4716-9251112.80100112.8地面2*2.4*29.60.2316-925155.2010055.2地面III43.5*2.4-2*4*2.485.20.1216-9251255.60100255.6求和1078.9575表3-3 2-3层热负荷计算房间编号房间名称名称