采暖课程设计计算说明书

采

暖

课

程

设

计

说

明

书

院系：建筑工程学院

专业：建筑环境与设备工程

班级：12-01

姓名：杨明明

学号：0147

课程设计任务书

专业建筑环境与能源应用工程学号 12-01-47 姓名杨明明

一、课程设计的主要任务

本课程设计是为某一民用住宅设计一套采暖系统，建筑物的平面图见附录1。

二、原始资料及技术参数

1.建筑物所在地点：郑州市

2.冬季供暖室外计算温度: t w′ = -5℃

冬季室外平均风速:

υ

=s

w

冬季主导风向: 西、西北

3.土建条件：详见建筑图

1）外墙类型（自外至内）：内墙面刮腻子（20mm）+kp1空心砖（200mm）+15mm喷涂硬泡聚氨酯+20mm聚苯颗粒保温+20mm聚合物砂浆加强面层+20mm外涂材料装饰。K=（）；

2）内墙类型：20 mm水泥砂浆+175 mm砖墙+ 20mm水泥砂浆，K=（）；

3）屋面类型：70mm双面彩钢板聚笨保温夹心板，K60=（m2·K）；

4）楼板材料：7mm五夹板+370mm热流向下（水平、倾斜）60mm以上+80mm钢筋混凝土+25mm水泥砂浆+25mm大理石，K= W/（）；

5）外窗类型：PVC框+Low-E中空玻璃6+12A+6遮阳型，传热系数 W/（）自身遮阳系数，内遮阳系数；

6）外门系列：节能外门，传热系数 W/（）；

7）内门系列：木框夹板门，传热系数 W/（）；

8）玻璃幕墙：6钢+9A+6钢，12mm平板玻璃+12mm热流水平+12mm平板玻璃K=（）。

9）另外卫生间门窗玻璃均采用磨砂玻璃。

三、主要设计内容和要求

1、供暖热负荷计算；

2、散热器选择计算；

3、管道系统水力平衡计算；

4、供暖附件或装置的选择计算；

四、对课程设计的成果要求

1、施工图设计，主要包括：设计总说明及设备材料表、供暖系统平面图、供暖系统图、大样图等；

2、设计计算说明书一份

五、主要参考文献

1.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

2.《公共建筑节能设计标准》GB50189－2005

3.《室内空气质量标准》GB/T18883-2002

4.《暖通空调》陆亚俊马最良等主编，中国建工出版社

5.暖通空调制图标准（GB/T50114-2001）

6.通风与空调工程施工质量验收规范（GB50243-2002）

六、课程设计时间：

2015年6月15日至2015年7月05日

指导教师：李春艳袁培

教研室主任：胡张保

目录

1.设计题目 (5)

2．设计原始资料 (5)

3．热负荷计算 (3)

4．采暖系统布置 (17)

5．散热器选择的计算 (17)

6.管道的布置 (23)

7.采暖系统水力计算 (26)

8．参考文献 (30)

一．设计题目

1.设计题目：郑州市一居住户型采暖设计。

二．设计原始资料

设计题目

本工程为个人户型，其中主要房间为卧室。楼层标高3米，本工程以95℃/70℃低温热水作为采暖热媒，为本楼层设计供暖系统。

设计依据

任务书 <<采暖课程设计与指导>>，附录等

规范及标准

1贺平，孙刚. 供热工程（第四版）. 北京：中国建筑工业出版社，2009.

2陆耀庆. 实用供热空调设计手册（第二版）. 北京：中国建筑工业出版社，2007.

3中华人民共和国建设部. GB50019-2003. 中华人民共和国国家标准－采暖通风与空气调节设计规范. 北京：中国计划出版社，2004.

4李岱森. 简明供热设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，1998.

5中华人民共和国建设部. GB/T 50114-2001. 中华人民共和国国家标准－暖通空调制图标准.

北京：中国计划出版社，2002.

6JGJ00026-2010 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准

7JGJ00173-2009 供热计量技术规程

.设计气象资料根据建筑物所在城市：郑州

查《实用供热空调设计手册》，以下简称《供热手册》及《供热工程》。

查出当地的气象资料如下

室内设计温度见表如下：

房间功能厨房卧室室餐厅客厅卫生间室内设计温度(℃)1518181822

土建资料

本工程，层高3米：建筑物的平、立、剖面图

维护结构传热系数按下表选取，再乘以90%的修正值。

4）其他资料

热源：换热站

热媒：热水

热媒参数：95℃/70℃

建筑物周围环境：城市内、无遮挡

三．热负荷计算

3.1 围护结构的耗热量

3.1.1 围护结构耗热量包含的内容

围护结构耗热量包含内容： ①围护结构温差传热量； ②缝隙渗入冷空气的耗热量； ③外门开启冷风侵入量；

上述代数和，分为基本耗热量和附加耗热量。 计算公式如下：

'''''

123

j Q Q Q Q Q =+++ （2-1）

式中：

j

Q ——围护结构的基本耗热量，W ；

1Q ——围护结构的附加(修正)耗热量，W ； 2Q ——冷风渗透耗热量，W ；

3Q ——冷风侵入耗热量，W ；

Q

——供暖总耗热量，W 。

3.2 围护结构的基本耗热量

围护结构的基本耗热量按（2-2）式计算

'()j n w n

Q K F t t α=- （2-2）

式中：

j

Q ——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，2

m ；

K ——j 部分围护结构的基本传热系数，

2()W

m C ?o ；

n

t ——冬季室内计算温度，C o ；

w n

t ——冬季室内计算温度，C o

；

α——围护结构的温差修正系数，无量纲,见表2-4；

α

F 的确定：

a 、外墙高度，本层地面到上层地面（中间层）（底层，由地面下表面到上层地面；顶层，平屋顶到屋顶外表面）。

斜屋面：到门顶的保温层表面。

长：外表面到外表面，外表面到中心线，中心线到中心线。 b 、门、窗按净空尺寸。

c 、地面、屋顶面积，地面和门顶按内廓尺寸，平屋顶，按外廓。

d 、地下室，位于室外地面以下的外墙，按地面

围护结构的附加耗热量

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，石家庄市的朝向修正率为： 东： -5％； 西： -5％； 南： -20％； 北： 0％；

屋顶：-20%

将垂直外围护结构（门、窗、外墙及屋顶的垂直部分）的基本耗热量乘以朝向修正率，得到该维护结构的朝向修正耗热量：j ch ch Q X Q .=；之后把c h Q 加减到基本耗热量上。 2. 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、方法：《规范》规定，对六层以下的按缝隙法。

n t t C Ll Q wn n p w i )(278.0.

-=ρ （2-4） 式中：

Q ——渗入冷空气耗热量W ；

——换算系数，1KJ/h =；

L ——门窗缝隙渗入室内的冷空气量m 3

/(h ·m )，据冬季室外平均风速；查的为 m 3/(h ·m )

l ——门窗可开启部分缝隙长度m ；

w ρ——室外空气密度kg/m 3；石家庄为 g/m 3

p C ——空气压质量比热 1KJ/(kg ·℃)；

n ——冷风渗适量的朝向修正系数； 东：n= 西：n= 南：n= 北：n=

2. 1. 5 外门冷风侵入耗热量

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。

外门附加率的确定方法为：

对短时间开启，无热风幕的外门附加率值如下表：

外门附加率x 值

计算公式为：

31..'"jm Q N Q =

式中：'1..j m Q ——外门的基本耗热量。

N —— 考虑冷风侵入的外门附加率，按上表计算。

3.2 负荷计算表如下

3.3计算热指标：

1,间的负荷面积热指标计算公式：

Q

（2-5）式中：

X

F

X——面积热指标；

F——建筑物面积；

2,物总的供暖热负荷及采暖热指标

根据本建筑物的特点知: 建筑面积F=

所以供暖面积热指标，按式（2-5）：

X=36399/=m2

其它房间的热负荷计算结果见附录表中。

民用建筑的面积热指标

按照规范规定住宅的热负荷指标为50~70W/m2 .

四，采暖系统的选择与确定

系统形式的选择与确定

1.系统采用机械循环下供下回,异程系统的形式；

户内采用双管同侧上进下出的形式。

2.在建筑物入口处设建筑热力入口装置；

在每户入口设户内采暖系统入户装置；

每户的第一个散热器安装温控阀；

每个散热器有空气排除装置。

3.户内管道埋设与地板内，散热器采用暗装形式。

注：1.水平供水干管敷设坡度不应小于。坡度应与水流方向相反，以利排气。

2.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。

考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁柱型散热器。结合室内负荷，选择铸铁M132散热器。结合室内负荷，散热片主要参数如下，散热面积，水容量片，重量7Kg/片，工作压力。多数散热器安装在窗台下的墙龛内，距窗台底80mm ，表面喷银粉。

五．散热器的计算

5.1 散热器的计算

本设计采用M--132型散热器。 (1)、散热器散热面积的计算

散热面积的计算可按《供热手册》\的计算公式进行计算。散热器内热媒平均温度t 的确定。本设计在计算时，不考虑管道散热引起的温降。对于双管热水供暖系统，为系统计算供、回水温度之和的一半，而且对所有散热器都相同。 (2)、散热器片数的计算

散热器片数的计算可按下列步骤进行：

1) 利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积(由于每组片未定，故先按1计算)； 2) 得出所需散热器总片数或总长度H ； 3) 确定房间内散热器的组数m ；

4) 将总片数n 分成m 组，得出每组片数n`，若均分则n`=n ／m(片／组)；

5) 对每组片数n`进行片数修正，乘以b ，即得到修正后的每组散热器片数，可根据下述原则进行取舍；

6) 对柱型及长翼型散热器，散热面积的减少不得超过 2

m ； 7) 对圆翼型散热器散热面积的减少不得超过计算面积的10﹪。

5.1.1 散热器数量的计算

确定了供暖设计热负荷、供暖系统的形式和散热器的类型后，就可进行散热器的计算，确定供暖房间所需散热器的面积和片数。

5.1.2 散热器的散热

供暖房间的散热器向房间供应热量以补偿房间的热损失，根据热平衡原理，散热器 的散热量应等于房间的供暖设计热负荷。

散热器散热面积的计算公式为：

123

p j n

Q

F K (t t )βββ=-

式中：

F ——散热器的散热面积（m2）； Q ——散热器的散热量（W ）；

K ——散热器的传热系数[W/(m2·℃)]； p j

t ——散热器内热媒平均温度（℃）；

n t ——供暖室内计算温度（℃）； 1β——散热器组装片数修正系数；

2β——散热器连接形式修正系数； 3β——散热器安装形式修正系数；

片数修正系统的范围乘以1β对应的值，其范围如下：

另外，还规定了每组散热器片数的最大值，对此系统的M-132型散热器每组片数不超过20片。

1、 散热器的传热系数K

2、

散热器的传热系数K 表示当散热器内热媒平均温度tpj 与室内空气温度tn 的差为1℃时，每平方米散热面积单位时间放出的热量，单位为W/（m2·℃）。选用散热器时希望散热器的传热系数越大越好。

通过实验方法可得到散热器传热系数公式为

()b

n p j K a t t =+

式中：

K ——在实验条件下，散热器的传热系数，2/()W

m C ?o

； a 、b ——由实验确定的系数，取决于散热器的类型和安装方式；

从上式可以看出散热器内热媒平均温度与室内空气温差n t 越大，散热器的传热系数K 值就越大，传热量就越多。

2、散热器内热媒平均温度1

p t

散热器内热媒平均温度

p j

t 应根据热媒种类（热水或蒸汽）和系统形式确定。

1）热水供暖系统

2j c pj (t t )t +=

式中：

p j

t ——散热器内热媒平均温度（℃）；

j t

——散热器的进水温度（℃）；

c t ——散热器的出水温度（℃）；

对于单管热水供暖系统，各组散热器是串联关系，所以各组散热器的进出口水温不同，应

用以下公式计算：22i n o u t r

m i n p

Q t c M (t t )t α=-

+= 式中：

m t ——散热器内热媒平均温度（℃）；

i n t ——散热器的进水温度（℃）； o u t t ——散热器的出水温度（℃）；

r Q ——散热器热负荷（W ）； α——散热器的进流系数； c ——水的比热；

p M ——立管流量，Kg/s ；

散热器的布置

布置散热器应注意以下规定

l 、散热器宜安装在外墙窗台下，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，改善外窗对人体冷辐射的影响，使室温均匀。当安装或布置管道有困难时，也可靠内墙安装。如设在窗台下时，医院、托幼、学校、老弱病残者住宅中，散热器的长度不应小于窗宽度的75％；商店橱窗下的散热器应按窗的全长布置，内部装修要求较高的民用建筑可暗装。

2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。在陋习建或其它有冻结危险的场合，应由单独的立，支管供热，且不得装设调解阀。

3、散热器在布置时，不能与室内卫生设备、工艺设备、电气设备冲突。暖气壁龛应比散热器的实际宽度多350～400毫米。台下的高度应能满足散热器的安装要求，非置地式散热器顶部离窗台板下面高度应≥50毫米，底部距地面不小于60mm ，通常为150mm 毫米，背部与墙面净距不小于25mm 。

4、在垂直单管或双管供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同临室串联连接。

5、公共建筑楼梯间的散热器，宜分配在底层或按一定比例分配在下部各层，住宅楼梯间一般可不设置散热器。把散热器布置在楼梯间的底层，可以利用热压作用，使加热了的空气自行上到楼梯间的上部补偿其耗热量。

6、在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层。 住宅建筑分户计量的散热器选用与布置还应注意：

（1）安装热量表和恒温阀的热水采暖系统宜选用铜铝或钢铝复合型、铝制或钢制内防腐型、钢管型等非铸铁类散热器，必须采用铸铁散热器时，应选用内腔无黏砂型铸铁散热器；

（2）采用热分配表计量时，所选用的散热器应具备安装热表的条件；

（3）采用分户热源或供暖热媒水水质有保证时，可选用铝制或钢制管形、板式等各种散热器；

（4）散热器的布置应确保室内温度分布均匀，并应可能缩短户内管道的产度；

（5）散热器罩会影响散热器的散热量和恒温阀及配表的工作，安装在装饰罩内的恒温阀必须采用外置传感器，传感器应设在能正确反映房间温度的位置。

六，管道的布置

6.1干管的布置

供回水干管设置在管道井中，每个用户都从干管上接出一个支管，而形成各自的独立环路以便于分户计量。

6.2支管的布置

本设计入户的支管均设置在户内垫层内，垫层的厚度不应小于50mm,本系统散热器支管的布置形式有供、回水支管同侧连接和供、回水支管异侧连接两种形式，且支管均保证为的坡度，以便于排出散热器内积存的空气，便于散热。

管道支架的安装

管道支架的安装，应符合下列的规定：

①位置应准确，埋设应平整牢固；

②与管道接触应紧密，固定应牢靠，对活动支架应采用U形卡环。

支架的数量和位置可根据设计要求确定，若设计上无具体要求时，可按下表的规定执行：

表3-5 支架间距的选择

7.采暖系统水力计算

水力计算

根据暖气片组装片数的最大值将其分为几组后，确定总的立管数，绘制系统图，标明各段干管的负荷数，以及每组暖气片的片数和负荷数，并对各个管段进行标注（见附录）。

本设计的计算过程同程式单管热水供暖系统管路的水力计算过程，在整个系统中每一个户内环路构成一个独立的系统分别计算，计算步骤如下：

（1）首先在系统图上，对各管段进行编号，并注明管段长度和热负荷。

（2）计算通过最远立管的环路的总阻力，根据所选值R （60～120Pa/m ），和每个管段的流量G 的值，查阅《供暖通风设计手册》中初选各管段的d 、R 、v 的值，算出通过各立管的环路的总阻力。流量G 的值可用以下公式计算得出：

)

''(86.0h g t t Q

G -=

（4-5）

式中： Q ——管段的热负荷，W ；

'

g t ——系统的设计供水温度，℃；

'h t ——系统的设计回水温度，℃。

（3）计算通过最近立管环路的总阻力，计算方法同上。

（4）求并联环路的压力损失不平衡率，使其不平衡率在±15%以内，以确定通过环路各管段的管径。

（5）根据水力计算的结果，求出系统的的总压力损失，及各立管的供、回水节点间的资用压力。

（6）根据立管的资用压力和立管的计算压力损失，求中间各并联立管的压力损失不平衡率，使其不平衡率在±15%以内，从而确定出各立管的管径。 水力计算中应注意的问题：

（l ）采暖系统水力计算必须遵守流体连续性定律，即对于管道节点(如三通、四通等处)热媒流入流量之和等于流出流量之和。

热媒的流速是影响系统的经济合理程度的因素之一。为了满足热媒流量要求，对于机械循环热水采暖系统，增大热水流速虽然可以缩小管径，节省管材，但流速过大，压力损失增加，会多消耗电能，甚至可能在管道配件(如三通、四通等)处产生抽力作用，破坏系统内热水正常流动，使管道发生振动．产生噪音。f 因此，《采暖规范》中规定：采暖管道中的热媒流速，应根据热水或蒸汽的资用压力、系统形式、防噪声要求等因素确定。

（2）采暖系统水算必须遵守并联环路压力损失平衡定律。

系统在运行中，构成并联环路的各分支环路的压力损失总是相等的，并且等于其分流点与合流点之间的压力总损失。在设计时只能尽量的选择在保证热媒设计流量的同时使各个并联环路的压力损失接近于平衡的管径。只要保证并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值在允许范围之内，则流量的变化是不大的。

（3）热水采暖系统最不利环路的单位长度沿程压力损失，除很小的系统外，一般以不超过60～120Pa ／m 为宜。

（4）供水干管末端和回水干管始端的管径不宜小于DN20，以利于排除空气，并小数显着的影响热水流量。

（5）采暖系统各并联环路，应设置关闭和调节装置。主要是为了系统的调节和检修创造必要的条件。

各用户水力计算：以一楼1用户为例：

(1) 根据各用户的热负荷计算其的流量，由

)

''(86.0h g t t Q G -=

=×5645÷（95-70）

=h

查附录8得当流量G=时，选公称内径DN16，用内差法计算流速v 及比摩阻Rm 如下 v=(194-175)/(200-175) ×（）+=s

（1） Rm=(194-175)/(200-175)×确定沿程阻力损失△Py ：△Py=Rl=×50=

（2） 确定局部阻力损失△Pj ：

ⅰ. 根据图中各用户的实际情况列出各用户的局部阻力管件名称（见附表），查《供热工程》附录4-2得到局部阻力系数列于附表中。一楼A1用户的局部阻力系数为ξ∑=。 ⅱ. 据流速查《供热工程》附录4-3查出动压头=；用户中Y 型过滤器阻力损失、温控

阀阻力损失及热量表阻力损失分别为3000Pa 、2000Pa 、20000Pa 则：

（3） △Pj=×+3000+2000+20000=

（4） 则一楼A1用户的总压力损失为：△Py+△Pj=

（5） 其他用户水力计算结果见附录，用户局部阻力系数见附表。 立管水力计算的示例：

（1） 水力计算：在系统图上对个管段进行编号，并注明各管段的热负荷和管长。 根据各管段的热负荷计算各管段的流量，以管段2为例进行计算：

)

''(86.0h g t t Q G -=

=×40765/（95-70）

=1402kg/h

查《供热工程》附录4-5取公称直径DN40用内差法同理计算可求出v=/m s ，R=/m s （2）确定沿程阻力损失△Py ：△Py=Rl=×= （3）确定局部阻力损失△Pj ：

ⅰ. 根据图中各管段的实际情况列出各管段的局部阻力管件名称（见表4-2），查《供热工程》附录4-2得到局部阻力系数列于表4-2中。管段1的局部阻力系数为ξ∑=。 ⅱ. 据流速查《供热工程》附录4-3查出动压头=500××=；则： （4） △Pj=×=

（5） 则管段2的压力损失为：△Py+△Pj=

（6） 其他水力计算结果见附录，管段局部阻力系数见附表。 不平衡率的计算：

热水采暖系统的并联环路各分支环路之间的计算压力损失允许差值查表。在进行系统水力计算时，系统并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值如果超过了允许差值，就必须调整一部分管道的管径，使之满足要求。

并联环路备分支环路之间的压力损失允许差值查手册。 表6-1并联环路各分支环路之间的压力损失允许差值

立管不平衡计算示例：（ 以一层用户为例计算其不平衡率）

一层与六层用户并联的各层用户的资用压力为 Pa ，与六层用户并联的各层用户的供回水管的压力损失为，与六层用户并联的各户和供回水立管压力损失总和为+=；

同理，六层的压力损失之和为； 不平衡率x=（）/×100%=%

各用户水力计算：(以一楼第一单元A1、A2用户为例) 一楼A 用户压力损失1P V = Pa; 一楼B 用户压力损失2P V =.。 不平衡率x=(1P V -

2P V )/1P V ×100%=%.

采暖系统水力计算书

八，参考文献

[1] 《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－87）北京：中国计划出版社. 2001

[2] 贺平，孙刚.《供热工程》. 北京：中国建筑工业出版社. 1993

[3] 陆耀庆主编. 《实用供热空调设计手册》. 北京：中国建筑工业出版社.1993

[4] 建设部工程质量安全监督与行业发展司. 中国建筑标准设计研究所. 《全国民用建筑

工程设计技术措施》暖通空调·动力. 北京：中国计划出版社. 2003

[5] 付祥钊王岳人等. 《流体输配管网》. 北京：中国建筑工业出版社. 2001