供热工程课程设计

供热工程课程设计设计题目：天津某办公楼供热系统设计班级：建筑节能姓名：学号：指导老师：日期：目录1.工程概况及设计依据................................................31.1工程概况......................................................31.2设计计算参数..................................................32.供热热负荷计算....................................................42.1围护结构基本耗热量计算........................................42.2围护结构附加耗热量............................................42.3门窗缝隙渗入冷空气的耗热量....................................52.4以一层101会议室进行举例计算..................................62.5其他房间热负荷计算............................................93.采暖系统的选择及管道布置.........................................163.1热水供暖系统分类.............................................163.2机械循环系统与重力循环系统的主要区别.........................163.3选择及布置...................................................163.4膨胀水箱的计算...............................................174.散热器的选择及安装...............................................174.1散热器的选择.................................................174.2散热器的安装.................................................174.3散热器的计算.................................................175.系统水力计算.....................................................205.1水力计算方法.................................................205.2水力计算举例.................................................205.3其他管路水力计算.............................................215.4水力平衡校核.................................................266.个人总结.........................................................31参考文献附录施工图一、工程概况及设计依据1.1工程概况该项目是位于天津市（属于寒冷地区）的一座三层办公楼，包括会议室、办公室、值班室、阅览室、厕所等功能房间。一层建筑层高4.2m，二三层层高3.3m。1.2设计计算参数1.2.1气象资料：冬季采暖室内计算温度办公室为20℃，会议室18℃，走廊、楼梯间、卫生间为16℃冬季室外计算温度-9℃冬季室外平均风速6.0m/s1.2.2围护结构：1）外墙：保温外墙（37墙），传热系数为K=0.60W/（m2·K）2）内墙：两面抹灰一砖墙（37墙），传热系数为K=1.53W/（m2·K）；一楼卫生间隔墙：两面抹灰一砖墙（24墙），传热系数为K=2.03W/（m2·K）；3）外窗：双层铝合金推拉窗，传热系数为K＝3.0W/（m2·K）4）门：双层木门；K＝2.0W/（m2·K）5）屋顶：保温屋顶，传热系数K＝0.55W/（m2·K）；6）地面为不保温地面，K值按地带决定。其中第一地带传热系数K1=0.465W/（m2·K）；第二地带传热系数K2=0.233W/（m2·K）；第三地带传热系数K3=0.116W/（m2·K）；第四地带传热系数K4=0.07W/（m2·K）；1.2.3热源：室外供热管网，采用机械循环上供下回的方式供水，供水温度75℃，回水温度50℃，引入管处供水压力满足室内供暖要求。二、供热热负荷计算《规范》中所规定的“围护结构的耗热量”实质上是围护结构的温差传热量、加热由于外门短时间开启而侵入的冷空气的耗热量以及一部分太阳辐射热量的代数和。为了简化计算，《规范》规定，围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量两部分。2.1围护结构的基本耗热量计算公式如下：Q=KA(tR-to,w)αQ——围护结构的基本耗热量，W；K——围护结构的传热系数，W/（m2·K）；A——围护结构的面积，m²；tR——冬季室内计算温度，℃；to,w——供暖室外计算温度，℃；α—围护结构的温差修正系数。整个建筑的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和，算出基本耗热量后再进行朝向和高度修正（因风速较小，风力修正忽略不计），2.2围护结构附加耗热量2.2.1朝向修正率不同朝向的围护结构，收到的太阳辐射是不同的；同时，不同的朝向，风的速度和频率也不同。因此，《规范》规定对不同的垂直外围护结构进行修正，其修正率为：北、东北、西北朝向：0—10%东、西朝向：-5%东南、西南朝向：-10%—-15%南向-15%—-30%选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小。冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向的修正率宜采用-10%-0%，其他朝向可不修正。2.2.2风力附加率在《规范》中明确规定：在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物，垂直外围护结构热负荷附加5%-10%。该办公楼不计算风力附加。2.2.3外门附加率为加热开启外门时侵入的冷空气，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上按下表查出的相应的附加率。阳台门不应考虑外门附加率。外门附加率（%）建筑物性质附加率公共建筑或生产厂房的主要出入口500民用建筑或工厂的辅助建筑物，当其楼层为n时有两个门斗的三层外门60n有门斗的双层外门80n无门斗的单层外门65n2.2.4高度附加率由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量增大。因此规定：当民用建筑和工业企业辅助建筑的房间净高超过4m时，每增加1m，附加率为2%，但最大附加率不得超过15%，该办公楼房间净高均不超过4m，高度附加0%。2.3门窗缝隙渗入冷空气的耗热量由于缝隙宽度不一，风向、风速和频率不一，因此由门窗缝隙渗入的冷空气量很难准确计算。规范推荐，对于多层和高层民用建筑，可按下式计算门窗缝隙渗入冷空气的耗热量：Qi=0.278LρaoCp(tR-to.h)Qi——为加热门窗缝隙渗入的冷空气耗热量，W；L——渗透冷空气量，m³/h，可按《规范》附录D中给出的公式计算，对多层建筑可按换气次数（下表）计算；ρao——采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m³；Cp——空气定压比热，Cp=1.0kJ/（kg.℃）；to.h——采暖室外计算温度，℃。换气次数房间类型一面有外窗房间两面有外窗的房间三面有外窗的房间门厅换气次数（h-1）0.50.5-11.0-1.52.0为计算简便，该办公楼各房间的冷风渗入耗热量均采用换气次数为0.5时进行计算。2.4下面以一层101会议室进行举例计算2.4.1北外墙耗热量计算：公式：Q=KA(tR-to,w)α1）K值的确定，根据《公共建筑节能设计标准》规定，天津市属于寒冷地区，外墙设置保温，传热系数取0.6W/（m2·K）。2）北外墙面积A=3.6×4×4.2-2.1×1.75×4=45.78m²3）温差修正系数α=1.04）冬季室内采暖设计温度18℃，室外设计温度-9℃5）故北外墙基本耗热量为：Q=0.60×45.78×27×1.0=741.64W6）北向朝向修正取5%，风力修正0%，高度附加0%，所以北外墙的耗热量就是：Q′=741.64×（1+5%）=778.72W2.4.2北外窗耗热量计算：公式：Q=KA(tR-to,w)α1）K值的确定，根据《公共建筑节能设计标准》规定，天津市属于寒冷地区，外窗传热系数取3.0W/（m2·K）。2）北外窗面积A=2.1×1.75×4=14.7m²3）温差修正系数α=1.04）冬季室内采暖设计温度18℃，室外设计温度-9℃5）故北外窗基本耗热量为：Q=3.0×14.7×27×1.0=1190.7W6）北向朝向修正取5%，风力修正0%，高度附加0%，所以北外墙的耗热量就是：Q′=1190.7×（1+5%）=1250.24W2.4.3东外墙耗热量计算：公式：Q=KA(tR-to,w)α1）K值的确定，根据《公共建筑节能设计标准》规定，天津市属于寒冷地区，外墙设置保温，传热系数取0.6W/（m2·K）。2）东外墙面积A=10.8×4.2=45.36m²3）温差修正系数α=1.04）冬季室内采暖设计温度18℃，室外设计温度-9℃5）故东外墙基本耗热量为：Q=0.60×45.36×27×1.0=734.8W6）东向朝向修正取-5%，风力修正0%，高度附加0%，所以北外墙的耗热量就是：Q′=734.8×（1-5%）=698.06W2.4.4南外墙耗热量计算：公式：Q=KA(tR-to,w)α1）K值的确定，根据《公共建筑节能设计标准》规定，天津市属于寒冷地区，外墙设置保温，传热系数取0.6W/（m2·K）。2）南外墙面积A=（3.6×3+1.2）×4.2-3×1.75×2=39.9m²3）温差修正系数α=1.04）冬季室内采暖设计温度18℃，室外设计温度-9℃5）故南外墙基本耗热量为：Q=0.60×39.9×27×1.0=646.38W6）南向朝向修正取-15%，风力修正0%，高度附加0%，所以北外墙的耗热量就是：Q′=734.8×（1-15%）=549.42W2.4.5南外门耗热量计算：公式：Q=KA(tR-to,w)α1）K值的确定，根据《公共建筑节能设计标准》规定，天津市属于寒冷地区，外门传热系数取2.0W/（m2·K）。2）南外门面积A=1.8×2.1=3.78m²3）温差修正系数α=1.04）冬季室内采暖设计温度18℃，室外设计温度-9℃5）故南外门基本耗热量为：Q=2.0×3.78×27×1.0=204.12W6）南向朝向修正取-15%，风力修正0%，高度附加0%，外门附加取500%，所以南外门的耗热量就是：Q′=204.12×（1-15%+500%）=1194.1W2.4.6西外墙耗热量计算：公式：Q=KA(tR-to,w)α1）K值的确定，根据《公共建筑节能设计标准》规定，天津市属于寒冷地区，外墙设置保温，传热系数取0.60W/（m2·K）。2）西外墙面积A=2.41×4.2=10.122m²3）温差修正系数α=1.04）冬季室内采暖设计温度18℃，室外设计温度-9℃5）故西外墙基本耗热量为：Q=0.60×10.122×27×1.0=163.98W6）西向朝向修正取-5%，风力修正0%，高度附加0%，所以南外门的耗热量就是：Q′=163.98×（1-5%）=150.86W2.4.7不保温地面耗热量计算：不保温地面分为四种类型，各类型宽度为2m，外墙墙角处面积需要计算两次。各类型地面传热系数如下表所示：地面类型Ⅰ型地面Ⅱ型地面Ⅲ型地面Ⅳ型地面传热系数（W/（m2·K））0.4650.2330.1160.00