天津市某宿舍楼供热课程设计说明

摘要:本次课程设计首先是选择某地一建筑物，然后根据该地的气象资料特征。计算该建筑物热负荷，合理选择确定该建筑物的供暖系统方案。以及散热设备的选择与计算。并根据该供暖方案对该系统进行水力计算以及系统的阻力平衡。绘制该建筑物的平面图.供暖系统图。考虑该地区气象特征以及建筑物的特点。根据当地节能；环保要求。选择最合理的热水供暖系统。进行该系统的设计计算。关键词：热负荷；散热设备；水力计算目录目录......................................................................1第1章概述................................................................1第2章设计依据............................................................2第3章供暖热负荷计算.......................................................5第4章热水供暖系统设计方案比较与确定.....................................11第5章散热器的选型及安装形式.............................................13第7章辅助设备的选择.....................................................20设计总结...................................................................22参考文献...................................................................23第1章概述1.1设计目的本课程的目的是培养学生运用所学的供热工程、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。1.2工程概述本工程为天津市雅苑小区3号楼2单元，共四层，建筑层高为3.3米，供水温度为tg=95℃，回水温度为th=70℃。室外供热管网为地沟热敷设，管道中心标高-1.5米，与A轴线平行，距A轴线5米1.3设计任务本设计为整栋建筑冬季热水供暖工程。设计主要内容为：（一）设计准备（收集和熟悉有关规范、标准并确定室内外设计参数）（二）采暖设计热负荷及热指标的计算（三）散热设备选择计算（四）布置管道和附属设备选择，绘制设计草图（五）管道水力计算（六）平面布置图、系统原理图等绘制（七）设备材料表、设计及施工说明的编制第2章设计依据2.1设计参数2.1.1室内外设计参数1、室外气象参数查《空调工程》附录表A-2：供暖室外计算(干球)温度为tw=-9℃，极端最低温度为tn.min=-13.1℃；冬季室外平均风速为3.1m/s。2、室内设计温度本设计所有房间都将供暖。楼梯间热负荷对应散热器将布置在走廊。室内设计温度由《实用供热空调设计手册》表4.1-1选取，将数值列入下表2.1。表2.1不同房间供暖计算温度房间用途室内计算温度℃室外计算温度℃室内外温差℃卧室18-927起居室1827书房1827厨房18272.1.2采暖设备要求和特殊要求供暖工程中应用最广泛的散热设备是对流散热器，故本设计中选用散热器供暖。散热器的选择应符合以下要求：1、热工性能散热器的传热系数K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，可以采用增大散热器单位体积的散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器表面空气流动速度和表面发射度（黑度）及其对房间的角系数等途径。2、经济性能散热器传给房间的单位热量所需金属量越少，成本越低。散热器的金属热强度q是评价散热器经济性能的重要指标，对于同一材质散热器，q越大经济型越好，对各种不同材质的散热器，其经济性能评价标准宜采用散热器单位散热量的成本来衡量。3、安装使用方便散热器应具有一定的机械强度和较高的承压能力；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、卫生美观散热器要外表光滑，不积灰和易于清扫，易与建筑装饰相协调。5、使用寿命长散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。2.2围护结构传热阻的校核2.2.1土建资料墙体：平面建筑见平面图，均为37墙，外墙外表面抹20mm厚的水泥砂浆，内墙双面抹20mm厚的石灰砂浆。门：外门：单层钢门，厚3米，其余都为单层木门，门高2米，宽度具体见建筑平面图。顶棚的传热系数为K=0.93W/M2*C,热惰性性指标1.53窗：均为单层铝合金，高度均为1.5米，宽度见平面图，窗台离地面高度为0，9米。建筑高度：3.3米，共6层2.3围护结构的传热系数2.2.1土建资料墙体：平面建筑见平面图，均为37墙，外墙外表面抹20mm厚的水泥砂浆，内墙双面抹20mm厚的石灰砂浆。取：K=1.57W/M2*C门：外门：单层钢门，厚3米，K=6.4W/M2*C其余都为单层木门，门高2米，K=2.91W/M2*C宽度具体见建筑平面图。顶棚的传热系数为K=0.93W/M2*C,热惰性性指标1.53窗：均为单层铝合金，高度均为1.5米，K=6.4W/M2*C宽度见平面图，窗台离地面高度为0，9米。建筑高度：3.3米，共6层2.4方案比较我国当前的供暖体制普遍存在一些问题，比如供暖品质差、效率低，能源消耗大，用户不能自行调节室温，供暖单位和用户都缺乏节能的积极性等特点。因此国家提出进行供暖体制改革，其核心内容是供暖市场化、商品化。计量供暖是供热市场化、商品化的技术基础。国家鼓励发展供暖系统温度调控和分户热量计量技术与装置，只有按实际供暖量计量收费，才能调动用暖和供暖双方的节能积极性。计量供暖系统应首先能维持良好的运行状况，还应能按用户的需要调节室温，并对所耗热量进行可靠的计量，用户外出时还可暂时关闭室内系统。计量供热系统还便于供暖部门的维护和查表。第3章供暖热负荷计算对于本宿舍楼的热负荷计算只考虑围护结构传热耗热量、冷风渗透耗热量、外门冷风侵入耗热量。3.1负荷计算过程3.1.1围护结构的耗热量房间的热负荷Q主要包括以下几部分：Q=Q1+Q2+Q3式中：Q1——围护结构耗热量；Q2——冷风渗透耗热量；Q3——冷风侵入耗热量。1)、围护结构的基本耗热量建筑物围护结构的基本耗热量，按一维稳态传热过程计算，按《供热工程》公式2.3、2.4计算：attKFqwn)(K——围护结构的传热系数，W/㎡·K；F——围护结构的计算面积，㎡；nt——冬季室内空气的计算温度，℃；wt——冬季室外空气的计算温度，℃；α——围护结构的温差修正系数；整个供暖建筑或房间的基本耗热量jQ.1等于它的围护结构各部分基本耗热量q的总和:attKFqQwnj)(.1注:温差修正系数α=12)、围护结构附加（修正）耗热量实际耗热量会受到气象条件以及建筑情况等各种因素影响而有所增减，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护结构附加（修正）耗热量。主要包括朝向修正、风力附加、高度附加耗热量。（1）朝向修正耗热量朝向修正率chx的取值由《供热》知天津市朝向修正率朝向东、西南东南、西南北、东北、西北修正率chx-5%-20%-15%5%（2）风力附加耗热量该建筑处于天津市，冬季室外平均风速为3.1m/s。，按《暖通规范》，本设计不考虑风力附加。（3）高度附加耗热量《暖通规范》规定：民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率（楼梯间除外），当房间高度大于4m时才考虑高度附加。本工程首层、顶层层高为3.2m，其余楼层为3m，故本设计所有层耗热量附加0%。本设计需要考虑朝向修正耗热量。3.1.2冷风渗透耗热量在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门，窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。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。冷风渗透耗热量2Q可采用缝隙法进行计算，按下式计算。)(V278.02wnwpttcQL按下式计算nlL0VL—每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季平均风速，m3/h·ml—门窗缝隙的计算长度，mn—渗透空气量的朝向修正系数，ρw—冬季供暖室外计算温度下的空气密度，Kg/m3；Cp—冷空气的定压比热，C=1KJ/Kg·℃；tn—冬季室内空气的计算温度，℃；tw′—冬季室外空气的计算温度，℃。查表可知：天津市的冷风朝向修正系数n：查《供热工程》附表2.2可知：冬季室外平均风速Vpj=3.1m/s，单层钢门的L=2.6m3/m·h，单层铝合金川窗的L=1.89m3/m·h各房间冷风渗透耗热量如下表：2单元分三户，分户计算南向西南向西向西北向北向东北向东向东南向n=0.14n=0.18n=0.41n=1.00n=1.00n=0.41n=0.21n=0.11101户北外窗101户南外窗101户东外门102户北外窗102户南外窗102户北外门103户北外窗103户南外窗103户西外门每米门窗缝隙渗入室内的空气量L/m3/h·m1.891.892.61.891.892.61.891.892.6门窗缝隙的计算长度l/m15135.80265.814135.8渗透空气量的朝向修正系数n10.140.2110.14110.140.41室内外温差℃272727272727272727冷风渗透耗热量W765.4592.8785.50185.74407.16714.4292.87166.933.1.3冷风侵入耗热量在冬季受风压和热压的作用下，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冷风侵入耗热量3Q。外门的冷风侵入耗热量（阳台门不考虑外门附加）由《供热工程》知。冷风侵入耗热量3Q=0.65×外门基本耗热量大厅门为常开门，冷风侵入耗热量3Q=500%×外门基本耗热量3.2热负荷的计算（分户计算）以101户为例进行房间热负荷的计算。冬季室内计算温度tn=18℃；天津市供暖室外计算温度tw=-9℃。3.2.1围护结构参数1、北外墙传热系数K=1.57W/（m2·K），温差修正系数=1.0，朝向修正chx=5%。2、南外墙传热系数K=1.57W/（m2·K），温差修正系数=1.0，朝向修正chx=-20%。3、北外窗传热系数K=6.4W/（m2·K），温差修正系数=1.0，朝向修正chx=5%4、南外窗传热系数K=6.4W/（m2·K），温差修正系数=1.0，朝向修正chx=-20%。5、东外门传热系数K=6.4W/（m2·K），温差修正系数=1.0，朝向修正chx=-5%。6、地面传热系数K=0.346W/（m2·K），温差修正系数=1.0。7、顶棚传热系数K=0.93W/（m2·K），温差修正系数=1.0。3.2.2围护结构耗热量1、北外墙的传热耗热量whxttKFqgchwn94805.1*27*3.21*57.1*0.1)1)(1)((12、南外墙的传热耗热量WhxttKFqgchwn80.515%)201(*2721.1557.10.1)1)(1)((13、北外窗传热耗热量WhxttKFqgchwn72.1224%)51)(918(75.64.60.1)1)(1)((14、南外窗传热耗热量WhxttKFqgchwn76.725%)201)(918(25.54.60.1)1)(1)((15、东外门传热耗热量WhxttKFqgchwn48.295%)5