22供热工程课程设计

1一设计任务北京市水暖器材厂办公楼采暖工程设计。（采用上供下回单管系统）本楼为三层砖混结构建筑物，层高m6.3。窗户为单层钢窗，窗高1800mm,窗台高为900mm,5mm厚普通玻璃。墙体为2400mm厚砖墙，墙内、外表面为20mm厚水泥砂浆。屋面构造类型详见《暖通空调》362P序号2（100mm厚沥青膨胀珍珠岩）。不保温地面。建筑图详见附图。室内空气设计温度：办公室、会议室、接待室为C18；内走道、厕所为C15。采暖管道由办公楼北面引入。建筑平面图详见附图。2二设计参数和原始资料根据建筑物所在城市北京市，查《实用供热空调设计手册》，以下简称《供热手册》及《供热工程》，查得以下设计参数。2.1气候设计参数采暖室外计算(干球)温度冬季大气压力冬季室外最多风向平均风速冬季室外平均风速C-7.5twa102573P4.5m/s7m/s.2冬季日照率冬季主要风向办公室、会议室、接待室内走道、厕所57%北、西北风18℃15℃表2.1气候设计参数2.2土建设计参数外墙：墙体为240mm厚砖墙，墙内、外表面为20mm厚水泥砂浆。查得外墙传热系数）（CWK2m/03.2。外窗：单层钢窗，5mm厚普通玻璃。查得）（CWK2m/4.6。屋面：选用100mm厚沥青膨胀珍珠岩。查得）（CWK2m/20.1。外门：选用双层中空旋转玻璃门。查的）（CWK2m/0.2。地面：不保温地面。K值按地带划分计算地面各地段的传热系数见表：地带名称地面传热系数地带名称地面传热系数第一地带0.47第二地带0.23第三地带0.12第四地带0.07表2.2各地段的传热系数三热负荷计算33.1围护结构的耗热量3.1.1围护结构耗热量包含的内容冬季供暖系统的热负荷，应根据建筑物下列耗散和获得的热量确定：（1）围护结构的耗热量1Q1；（2）加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量2Q；（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量3Q；（4）通风耗热量6Q（5）热管道及其他热表面的散热量8Q；对于一般民用或工业辅助建筑，供暧设计热负荷的计算可简化为：）（WQQQQQ8621（3-1）3.1.2围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量按（3-2）式计算'()jnwnQKFtt（3-2）式中：'jQ——j部分围护结构的基本耗热量，W；F——j部分围护结构的基本传热面积，2m；K——j部分围护结构的基本传热系数，2()WmC；nt——冬季室内计算温度，C；wnt——冬季室外计算温度，C；——围护结构的温差修正系数，无量纲,见表2-1；序号围护结构特征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.002闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.90表3.1围护结构的温差正系数4注：走廊采暖为15℃，各房间采暖为18℃，温差小于5摄氏度，所以我们忽略各个房间之间的传热影响，例如办公110、210、310与楼梯之间的传热和办公101、201、302与走廊之间的传热等。3.1.3围护结构的附加耗热量⑴风力附加。《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)规定：建筑在不避风的高地、河边、河岸、旷野上的建筑物，以及城镇厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附加%10%5。因北京冬季平均风速仅2.7m/s，且可避风，所以不考虑风力附加。（2）朝向修正耗热量产生原因：太阳辐射对建筑物得失热量的影响,《规范》规定对不同朝向的垂直围护结构进行修正.修正方法：朝向修正耗热量的修正率可根据不同地区进行选取，北京的朝向修正率为：东西南北-5％-5％-15％0％（3）外门附加产生原因：冬季，在风压和热压的作用下，大量从室外或相邻房间通过外门、孔洞侵入室内的冷空气被加热成室温所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量可采用外门附加的方法计算。对短时间开启，无热风幕的外门附加率值如下表：外门布置状况附加率一道门65%两道门（有门斗）80%三道门60%供暖建筑和生产厂房的主要出口50%表3-2外门附加率wmx值5⑷高度附加。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%。因本建筑房屋高度仅3.6m，所以不考虑高度附加。⑸楼层修正。在建筑物中常常发生上热下冷的现象，尤其是上供下回式系统更为严重。为了克服这种现象，使各楼层室内温度基本一致，可采用楼层修正系数1f。和高度附加一样，楼层修正也是加在基本耗热量和其他耗热量的总和上。层数层次1233+100-5表3-3上供下回式楼层修正3.1.4门窗缝隙渗入冷空气的耗热量1、产生原因：因风压与热质作用室外空气经门窗缝隙进入室内。2、由于缺乏足够的门、窗缝隙数据，对于民用建筑的规格计算可用换气次数法。计算公式如下：）（）（WNCVQSPt-t278.0wnwkn（3-3）式中:C──空气比热，本设计中约CJCkg/KJ003.1;w──室外空气密度，C5.7-的条件下为31.33kg/m；nV──房间的内部体积，3m；kN──房间的换气次数，/h次。房间具有外窗、外门的暴露面数目１面２面３面房间换气次数Nk（次／ｈ）1/4～1/21/2～11～3/2表3-4冷风渗入量折算为房间的换气次数kN在后续热负荷计算中，本人均选取中值进行计算。例如办公楼101的冷风渗透耗热量为：1386.66W7.5181.33/21/21/43.67.27.261.0030.278）（）（）（63.1.5供暖管道散入房间的热量供暖管道管径较粗时，散入室内的热量是很可观的，因此应该在供暖设计热负荷中扣除。通常只计算水平干管的散热量，立管和连接散热器的支管因管径小均不必扣除其散热量。)(q8WLQ（3-4）式中：8Q—供暖管道散入房间的热量，W；qg—每米长不保温供暖管道的散热量，W/m，可查资料得出；L—室内不保温管道长度，m；—考虑散热量的有效利用率。沿顶棚下的水平管道为0.5，沿地面上的水平管道为1.0。表3-5不同管径管道每米长传热系数若选用D40管径，以办公101为例：一层回水水温取70度，管道传热系数取1.91，则管道散热量为：1386.66W18-701.067.2(1.91）（）若实际管径大于D40，最低热负荷仍成立，可通过调节阀控制。3.2房间维护结构传热耗热量计算详表（见如下）789101112表3-6房间热负荷汇总四供热系统选择考虑到本工程为三层办公建筑，根据实际规模和施工的方便性;本设计采用热水作为水媒;采用机械循环上供下回顺流同程式;散热片安装形式为同侧的上供下回;设计供回水温度为C70/95;回水干管的坡度不应小于0.003，坡度应与水流方向相同。五散热器及系统部件的选择计算5.1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。外表喷塑或烤漆。具体性能及参数如下表：型号散热面积水容量重量工作压力传热系数k四柱760型0.235m21.16L6.6kg0.5mpa8.49w/m2·℃表5.1铸铁散热器参数135.2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；散热器安装在墙面上，上加盖板。5.3散热器的安装尺寸应保证底部距地面不小于60mm，通常取80mm；顶部距盖板取40mm；背部与墙面净距不小于25mm。5.4散热器的计算以下以办公101、201、301所在立管为例计算：（1）计算立管管段的水温iTC86.07670-9576.3386336883.273276.3386-95T1C77.20170-9576.3386336883.2732336876.3386-95T2（2）计算各组散热器的热煤平均温度pjiTCTT601.73270201.7721Th2piCTT639.812201.77076.8622T21piCTT538.90295076.8623Tg1pi（3）计算散热器的传热系数K对四柱760型，不能超过25片。传热系数0.293T503.2K(3-5)14根据式（3-5）可求得：)m/(124.818601.73*503.2293..01CWK）（)m/(452.818639.81*503.2293..02CWK）（)m/(782.818538.90*503.2293..03CWK）（（4）计算散热面积先假设片数修正系数05.11，查附表得同侧上进下出连接形式修正系数12，查附表得散热器形式修正系数05.13，可得：2321n1pj111m67.605.1105.118601.73124.883.2732t-t）（）（KQF2321n2pj22204m9.605.1105.118639.81425.800.3368t-t）（）（KQF2321n3pj333m86.505.1105.118538.90782.897.3827t-t）（）（KQF（5）计算散热器片数n可得办公101散热器片数为：片383.28235.067.6n1片，因此28nm1.0m09.0235.0383.0122两个窗户下分别各安装14片。同理：办公201散热器片数为：片379.29235.0049.6n2片，因此〈》29nm1.0089m.0235.0379.0222两个窗户下分别各安装14、15片。办公301散热器片数为：片936.24235.086.5n3片，因此25nm1.0m22.0235.0936.0122两个窗户下分别安装12片和13片。其他房间的散热器计算结果见下表：151617185.5膨胀水箱的选择胀水箱的作用是容纳水受热膨胀而增加的体积。在机械循环热水供暖系统中，膨胀水箱连接在回水干管循环水泵入口前，可以恒定循环水泵入口压力，保证供暖系统压力稳定。膨胀水箱的容积可按下式计算：cmaxpVTV（5.1）式中：pV——膨胀水箱的有效容积（信号管到溢流管之间的容积）,L;——水的膨胀系数，-100060C。;CV——系统内的水容量，L;maxT——系统内水受热和冷却时水温的最大波动值，一般以C20水温算起；在CC/7095低温水供暖系统中，CT7520-95max，则cp045.0VV（5.2）查表可知：四柱760型供暖系统设备供给1KW热量的水容量是8.0L，本建筑总采暖负荷为73.5183KW73518.37W，可求的膨胀水箱有效容积为30.02647m26.47L。根据《全通通用建筑设计图集》选用如下型号膨胀水箱：表5-2可选用膨胀水箱型号19根据上表可选择圆形2号，公称容积30.3m，有效容积30.33m，内径800mm，高度800mm。5.6排气装置的选择在热水采暖系统中，积存的空气若得不到及时排除，就会破坏系统内热水的正常循环，因此必须及时排除空气。系统在充水之前为空气所充满，充水时，空气经膨胀水箱或集气装置排出系统，充水由回水干管进入系统，缓慢上升，直到空气排净，水充满整个系统为止。在机械循环上供下回式热水采暖系统中，集气罐通常设置在系统各分支环路的供水干管的末端最高处。供水干管应向集气罐方向设上升坡度以使管中水流方向与空气气泡的浮升方向一致，有利于空气汇集到集气罐的上部。系统运行时，定期打开阀门将热水中分离出来并聚集在集气罐内的空气排除。规格型号1234D/mm100150200250H（L）/mm300300320430质量/Kg4.396.9513.7629.29表5-3集气罐规格尺