供热工程设计说明书未完待续.docx
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供热工程设计说明书未完待续
某宿舍楼楼层采暖系统
目录
1前言2
1.1设计方案2
2设计依据3
2.1参考资料3
2.2设计要求3
2.3设计的原始资料3
2.3.1气象资料3
2.3.2土建资料4
2.3.3.根据任务书中给出的热源条件,确定系统入口位置和热媒参数。
4
3供暖热负荷计算4
3.1进行房间编号(注意各层编号竖向统一,编号用三位数字,首位数表示层数)。
4
3.2一层围护结构的传热系数(以101室为为例)5
3.3101房间设计热负荷计算步骤:
5
3.3.1围护结构传热耗热量Q1’的计算5
3.3.2冷风渗透耗热量按下式计算:
6
3.3一层各房间设计热负荷计算详表(见附录1-8)7
3.4宿舍楼供暖负荷统计详表如下7
3.5二层和三层宿舍楼各房间热负荷计算详表(见附录9-22)7
3.6二层和三层宿舍楼供暖负荷统计详表如下8
4散热器的选型及安装形式9
4.1散热器的选择9
4.2散热器的布置9
4.3散热器的安装尺寸应保证9
4.4散热器的计算10
5管路布置12
6水力计算12
6.1选择最不利环路12
6.2确定最不利环路各管段的管径d12
6.3确定长度压力损失ΔPy=Rl13
6.4确定局部阻力损失Z13
6.5求各管段的压力损失13
6.6求环路总压力损失13
6.7计算富裕压力13
6.8其他最不利环路的水力计算(方法步骤同最不利1)15
7设计小结19
1前言
1.1设计方案
本设计为河南省郑州市某大学某宿舍楼一栋三层的的建筑室内供热采暖设计系统,这三层的主体为宿舍,附带有楼梯间、门厅、卫生间、盥洗室。
建筑总供暖面积约1841.805平方米。
系统与室外管网连接,其引入口处供回水压差为10KPa.该工程采用热源为城市集中供热,采暖外线在建筑物北侧,供回水温度为95℃/70℃低温热水。
供回水方式采用机械循环上供下回式热水供暖系统,散热器的连接形式为单管串联顺流式,楼层间独立立管供热。
2设计依据
2.1参考资料
2.1.1、供热工程课程设计指导书;
2.1.2、供热工程课程设计任务书。
2.2设计要求
《供热工程》教材;
《采暖通风和空气调节设计规范》;
《供暖通风设计手册》;
《实用供热空调设计手册》……
2.3设计的原始资料
2.3.1气象资料
根据设计任务书中给出的建筑物所在地区,查出该地区的有关气象参数,本设计所在地是河南省郑州市,其冬季基本气象参数见下表:
表2.1郑州市的冬季气象基本参数表
室外采暖计算温度(℃)
-5
室外空调计算温度(℃)
7
室外平均风速(m/s)
3.4
最多方向平均风速(m/s)
4.3
最冷月平均相对湿度(%)
60
冬季日照率
大于35%
大气压力(bar)
1012.8
注:
一般地,室内设计温度:
宿舍和值班室取18℃,门厅、走廊、楼梯间、卫生间和盥洗室取16℃
2.3.2土建资料
根据土建图纸,找出建筑物的建筑特点(建筑物的方位、层数)和各部位的建筑构造与热工特征,外墙、屋顶、地面门窗构造)。
2.3.3.根据任务书中给出的热源条件,确定系统入口位置和热媒参数。
根据已知给定的供热管外网的供应位置和已知的建筑平面图,选定在宿舍楼108房间地层下的供水立管为接入点。
热媒参数任务书中已给定。
(供回水温度为95℃/70℃低温热水)
3供暖热负荷计算
对于本居民楼的热负荷计算只考虑围护结构传热的耗热量和冷风渗透引起的耗热量,人员、灯光等得热作为有利因素暂不考虑在热负荷计算当中。
3.1进行房间编号(注意各层编号竖向统一,编号用三位数字,首位数表示层数)。
该建筑一层平面图中包括101-126等房间,主要是宿舍和四间卫生间。
编号如平面图。
二层与三层同一层。
3.2一层围护结构的传热系数(以101室为为例)
已查得101室围护结构条件:
外墙:
一砖半厚(370mm)墙体,内面抹灰砖墙,K=1.57W/m2*℃,对于热惰性的取值,应综合考虑实用性与经济性,在这里我们取第II种类型的墙体(中型质墙4.1---6.0)D=5.1
外窗:
单层铝合金框玻璃窗;尺寸为1.5m*1.5m窗型为三扇两开窗。
可开启部分的缝隙总长9m。
K=6.4
门:
尺寸1.5*2,修正系数取0.7,K=4.65
内墙:
一砖厚(240mm)墙体,内面抹灰砖墙,K=2.08
靠近走廊墙以及临室的隔墙,由于两侧温差小于5℃,可不予考虑。
屋面:
屋面由概况中对应的材料布置,一般平顶屋面采用绝热性能较好的隔热材料,厚度也相应的比一般维护墙体较厚,故取值为K=0.45W/m2*℃.
地面:
不保温地面,K值按划分地带计算。
3.3101房间设计热负荷计算步骤:
3.3.1围护结构传热耗热量Q1’的计算
围护结构稳定传热时,基本耗热量可按下式计算[1]:
式中
K—围护结构的传热系数(W/㎡·0C);
F—围护结构的面积(㎡);
tn—冬季室内计算温度(0C);
—供暖室外计算温度(0C);
α—围护结构的温差修正系数。
详见《实用供热空调设计手册》表3.1.4。
将已查得的数据代入上式,即得维护结构的总耗热量Q1’=,其全部计算列于附录1中。
考虑到维护结构中的附加耗热量:
《暖通规范》规定:
宜按下列规定的数值,选用不同朝向的修正率
北、东北、西北0~10%;东南、西南-10%~-15%;
东、西-5%;南-15%~-30%。
选用上面朝向修正率时。
应考虑当地冬季日照率小于35%的地区,东南、西南和南向修正率,宜采用-10%~0%,东西向可不修正。
《暖通规范》规定:
民用建筑和工业辅助建筑物(楼梯间除外)的高度附加率,当房间高度大于4m时,每高出1m应附加2%,但总的附加率不应大于15%。
应注意:
高度附加率,应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加(修正)耗热量的总和上。
由于该设计建筑层高只有3m,故不需要考虑高度附加率。
《暖通规范》规定:
在一般情况下,不必考虑风力附加。
只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物,以及城镇、厂区内特别突出的建筑物,才考虑垂直外围护结构附加5%~10%。
综上所述,在实际的采暖附加耗热量计算过程中,仅仅考虑朝向修正系数。
3.3.2冷风渗透耗热量按下式计算:
根据公式
式中Q2——冷风渗透耗热量(W);
V——经门、窗隙入室内的总空气量,m3/h;
ρw——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,Cp=1KJ/(kg·℃);
0.278——单位换算系数,1KJ/h=0.278W。
在工程设计中,六层或六层以下的建筑物计算冷空气的渗入量时主要考虑风压的作用,忽略热压的影响。
而超过六层的多层和高层建筑物,则应综合考虑风压及热压的共同影响。
本设计楼层为三层,不需要考虑风压的作用.
101房间为宿舍,室内计算温度为18℃,郑州市冬季室外计算温度为-5℃。
表3.1郑州市的冷风朝向修正系数n
地点
东
南
西
北
郑州市
0.15
0.3
0.7
0.9
注:
此表取自《供热工程》附录1-5
由附录1-5,郑州市的冷风朝向修正系数,北向0.9.对有一面或相邻两面外墙的房间,全部计入其门、窗可开启部分的冷风渗透量。
由前面的数据,在冬季室外平均风速
,单层推拉铝窗窗每米缝隙的冷风渗透量L=1.24m3/(h·m).北向的一个窗户的缝隙总长度为=9m.总的冷风渗透量V等于
=1.24×9×0.9=10.044m3/h
冷风渗透量
等于(空气状态参数表得,-5℃时
=1.30kg/m3)
=0.278×10.044×1.30×1.01×23=84.323W.
房间功能和参数相同的,只计算一个房间。
3.3一层各房间设计热负荷计算详表(见附录1-8)
3.4宿舍楼供暖负荷统计详表如下
表3.2一层宿舍楼供暖负荷统计
房间
编号
用途
总采暖负荷W
101
男卫生间
2559.3
103,111
值班室
2254.3
104-110
宿舍
1241.5
113
女卫生间
2671.9
114
女盥洗室
2484.8
116,124
值班室
2042.9
117-123
宿舍
1060.7
126
男盥洗室
2441.9
一层总负荷
34867.7
3.5二层和三层宿舍楼各房间热负荷计算详表(见附录9-22)
注:
第二层不需要考虑地面的热阻负荷,第三层需要考虑屋顶对各房间产生的热负荷.房顶的传热系数,在前面已给出,一般取K=0.5左右,这里我们取0.45.
3.6二层和三层宿舍楼供暖负荷统计详表如下
表3.3二层宿舍楼供暖负荷统计
房间
编号
用途
总采暖负荷W
201
男卫生间
2407.6
203,211
值班室
2028
204-210
宿舍
1128.2
213
女卫生间
2470.5
214
女盥洗室
2313.3
215-225
宿舍
957.5
226
男盥洗室
2235.3
一层总负荷
31912.6
表3.4三层宿舍楼供暖负荷统计
房间
编号
用途
总采暖负荷W
301
男卫生间
2620.2
303,311
宿舍
2232.9
304-310
宿舍
1333.1
313
女卫生间
2893
314
女盥洗室
2534.4
315-325
宿舍
1162.4
326
男盥洗室
2447.9
一层总负荷
37079.4
4散热器的选型及安装形式
4.1散热器的选择
考虑到散热器耐用性和经济性,本工程选用灰口铸铁四柱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;散出同样热量时金属耗量少,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。
“暖通规范”规定:
安装热量表和恒温阀的热水供暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的散热器,应采取可靠的质量控制措施;所以要选用内腔干净无砂,外表喷塑或烤漆的灰铸铁散热器。
具体性能及参数如下表[2]:
表4.1铸铁散热器参数
型号
散热面积
水容量
重量
工作压力
传热系数k
四柱760型
0.235m
1.16L
6.6kg
0.5mpa
8.49w/m
·℃
4.2散热器的布置
散热器布置在外墙窗台下,这样能迅速加热室外渗入的冷空气,阻挡沿外墙下降的冷气流,改善外窗、外墙对人体冷辐射的影响,使室温均匀。
为防止散热器冻裂,两道外门之间,门斗及开启频繁的外门附近不宜设置散热器;散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽内。
本设计采用明装法.
4.3散热器的安装尺寸应保证
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。
4.4散热器的计算
我们选定立管1为例:
已知:
Q1=Q1’=1162.4WQ2=Q2’=957.5WQ3=Q3’=1060.7W
例如t1(三层和二层之间)=tg-2*1162.4/Qz(tg-th)=85.9℃
同理可得t2(二层和一层之间)=78.3℃
我们选定120房间为例,进行换热器的片数计算:
tpj=(95+85.9)/2=90.45℃,
=5℃,Δt=
=90.45-18=72.45℃
查[2]附录2-1,对四柱760型,不能超过25片。
查教材附录2-1
=8.969w/m
·℃
修正系数:
散热器组装片数修正系数,先假定β1=1.0;
散热器连接形式修正系数,查教材附录2-4,β2=1.0004;
散热器安装形式修正系数,查教材附录2-5,β3=1.03;(取A=80mm.)。
根据下式
F′=Q/(K·Δt)β1β2β3=1162.4/(8.969×72.45)×1×1.004×1.03=1.85
四柱760型散热器每片散热面积为0.235m2,计算片数n′为:
n′=F′/f=1.85/0.235=8片
查附录2-3,当散热器片数为6~10片时,β1=1.0,
因此,实际所需散热器面积为:
F=F′×β1=2.15×1=1.85m2
实际采用片数n为:
n=F/f=8片
取整数,应采用四柱760型散热器9片。
其他房间的散热器计算结果见下表:
(为保证散热器的散热效果,每组散热器的片数大于10的控制在11-20范围内)。
表4.2各房间散热器计算表
名称编号
房间耗热量(w)
Tg
Th
tpj
tn
△t
K
F’
nˊ
n
305-310
1333.1
95
86
90.5
18
72.5
8.971
1.990
8
8
301
2620.2
95
86.4
90.7
16
74.7
9.051
3.77
16
17
303
2232.9
95
86.3
90.65
18
72.65
8.977
3.33
14
15
304
1333.1
95
86.3
90.65
18
72.65
8.977
1.99
8
8
311
2232.9
95
86.4
90.7
18
72.7
8.978
3.33
14
15
313
2893
95
86
90.5
16
74.5
9.044
4.17
18
19
314
2534.4
95
86.4
90.7
16
74.7
9.051
3.64
15
16
315
1162.4
95
85.7
90.35
18
72.35
8.965
1.74
7
7
316
1162.4
95
85.7
90.35
18
72.35
8.965
1.74
7
7
317-322
1162.4
95
85.9
90.45
18
72.45
8.969
1.85
8
8
323
1162.4
95
87.1
91.05
18
73.05
8.991
1.72
7
7
324
1162.4
95
87.1
91.05
18
73.05
8.991
1.72
7
7
325
1162.4
95
85.2
90.1
18
72.1
8.956
1.75
7
7
326
2447.9
95
85.2
90.1
18
72.1
8.956
3.68
16
16
205-210
1128.2
86
78.4
82.2
18
64.2
8.652
1.97
8
8
201
2047.6
86.4
78.4
82.4
16
66.4
8.739
3.43
15
15
203
2028
86.3
78.6
82.45
18
64.45
8.662
3.53
15
16
204
1128.2
86.3
78.6
82.45
18
64.45
8.662
1.963
8
8
211
2028
86.4
78.7
82.55
18
64.55
8.666
3.52
15
16
213
2470.5
86
78.3
82.15
16
66.15
8.729
4.15
18
19
214
2313.3
86.4
78.5
82.45
16
66.45
8.741
3.87
16
17
215
957.5
85.7
78.1
81.9
18
63.9
8.640
1.68
7
7
216
957.5
85.7
78.1
81.9
18
63.9
8.640
1.68
7
7
217-222
957.5
85.9
78.3
82.1
18
64.1
8.648
1.68
7
7
223
957.5
87.1
78.3
82.7
18
64.7
8.672
1.66
7
7
224
957.5
87.1
78.3
82.7
18
64.7
8.672
1.66
7
7
225
957.5
85.2
76.6
80.9
18
62.9
8.599
1.72
7
7
226
2235.3
85.2
76.6
80.9
16
64.9
8.680
3.85
16
17
105-110
1241.5
78.4
70
74.2
18
56.2
8.315
2.58
11
12
101
2559.3
78.4
70
74.2
16
58.2
8.402
5.08
19
20
103
2254.3
78.6
70
74.3
18
56.3
8.320
4.67
19
20
104
1241.5
78.6
70
74.3
18
56.3
8.320
2.57
11
11
111
2254.3
78.7
70
74.35
18
56.35
8.322
4.67
19
20
113
2671.9
78.3
70
74.15
16
58.15
8.400
5.31
19
20
114
2484.8
78.5
70
74.25
16
58.25
8.405
4.93
19
20
116
2042.9
78.1
70
74.05
18
56.05
8.309
4.26
18
19
117-122
1060.7
78.3
70
74.15
18
56.15
8.313
2.21
9
9
123
1060.3
80.6
70
75.3
18
57.3
8.364
2.15
9
9
124
2042.9
80.6
70
75.3
18
57.3
8.364
4.14
18
18
126
2441.9
76.6
70
73.3
16
57.3
8.364
4.95
19
20
5管路布置
本设计采用机械循环上供下回,单管立式串联形式,供水点位置在120房间地沟中,即一层回水循环环路敷设在地沟中(地层下面),顶层供水循环,在楼层设置高位水箱定压,调节管路中循环流量,和系统的排气.
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。
(见图纸)
6水力计算
画出系统图,该系统由多个支路组成。
首先计算最远的立管环路,图上小圆圈内的数字表示管段号,热负荷对应前面计算所得的值,管段长度与图示长度一一对应。
《实用供热空调设计手册》中5.5.1与5.5.2规定:
1、管网干管管径,不应小于50mm,通往各单体建筑物的管径对热水管道来讲不宜小于32mm。
2、基础数据的确定:
(1)、热力网管道内壁当量粗糙度,热水管道可采用0.0002m;
(2)、热水热力网支干线、支线应按允许压力降确定管径,但供热介质流速不应大于3.5m/s。
6.1选择最不利环路
最不利环路是通过三层西侧126宿舍的散热器(2441.9w)的环路。
这个环路从散热器经过管段1、2、a、3、4、5、6、7、8、9、10、11、b、12
6.2确定最不利环路各管段的管径d
(1)根据各管段的热负荷,求出各管段的流量,计算公式如下:
G=3600Q/4.187×103(tg'-th')=0.86Q/(tg'-th')kg/h
式中Q—管段的热负荷,W;
tg'—系统的设计供水温度,℃;
th'—系统的设计回水温度,℃。
(2)求单位长度平均比摩尔阻
根据经验得,在平均比摩阻60-120Pa/m之间取值,查教材附录4-1表,确定管道的公称直径,流速,实际比摩阻,以及其他参数。
将查出的d、R、v和G值列入表6.1中。
6.3确定长度压力损失ΔPy=Rl
将每一管段R与l相乘,列入水力计算表中。
6.4确定局部阻力损失Z
(1)确定局部阻力系数ξ根据系统图中管路的实际情况,列出各管段阻力名称。
利用教材中附录4-2,将其阻力系数记于表中,最后将各管段的总局部阻力系数列入表6.1中第9栏中。
注意:
在统计局部阻力时,对于三通和四通管件的局部阻力系数,应列在流量较小的管段上。
(2)利用教材中附录表4-3,根据管段流速v,可查出动压头ΔPd,列入表6.1中的第10栏。
又根据ΔPj=ΔPd·∑ξ,将求出的ΔPj值列入表7中的第11栏中。
6.5求各管段的压力损失
ΔP=ΔPj+ΔPy。
将表6.1中的第8栏与第11栏相加列入表6.1第12栏中。
6.6求环路总压力损失
即∑(ΔPj+ΔPy)
6.7计算富裕压力
考虑由于施工的具体情况,可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。
因此,要求考虑系统应有10%以上的富裕度。
Δ%=[ΔPI1'-∑(ΔPj+ΔPy)a~b]/ΔPI1'×100%
式中Δ%——系统作用压力的富裕率;
ΔPI1'——通过最不利环路的作用压力,Pa;
∑(ΔPj+ΔPy)a~b——通过最不利环路的压力损失,Pa。
最不利1的具体计算见下表。
表6.1水力计算表
管
段
号
Q
W
G
kg/h
L
m
D
mm
V
m/s
R
Pa/m
ΔPy
=Rl
Pa
局部阻力数
ΔPd
Pa
局部
阻力
损失
Pa
总阻力损失
Pa
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
通过立管ⅳ的环路
1
103860
3573
14.75
50
0.44
48.2
710.95
2.5
96.8
193.6
904.55
2
49287.2
1696
7.8
40
0.36
48.2
375.96
0
64.8
0
375.96
a
29311
1008
1
32
0.28
38.2
38.2
3.5
39.2
137.2
175
3
22950
789
6.6
25
0.38
102.8
678.5
0.5
72.2
36.1
714.6
4
16588
570
6.6
25
0.28
53.4
352.4
0
39.2
0
352.4
5
9245
318
8.9
20
0.24
55.7
495.73
2
57.6
115.2
610
6
5635
154
5.6
15
0.22
70.87
396.9
4
48.4
193.6
590.5
7
2442
154
5.1
15
0.22
70.87
361.4
4
48.4
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