供热工程设计说明书

目录

第一章概述 (1)

1.1 设计目的 (1)

1.2 设计任务 (1)

1.3 工程概况 (1)

第二章设计依据 (2)

2.1 设计依据 (2)

2.2 设计范围 (2)

2.3 冬季室内外设计参数 (2)

2.4 建筑参数 (2)

2.5 动力参数 (2)

第三章热负荷计算 (3)

3.1围护结构的耗热量 (3)

3.1.1围护结构的基本耗热量 (3)

3.1.2围护结构附加耗热量 (3)

3.2冷风渗透耗热量 (4)

3.3房间热负荷计算： (5)

3.3.1休息室101热负荷计算 (5)

第四章方案确定 (7)

4.1 热水供暖的方式 (7)

4.1.1供回水方式选择 (7)

4.1.2供回水敷设方式的选择 (7)

4.1.3热媒流经路程的选择 (7)

4.2 工程方案确定 (7)

第五章散热器的选型及安装形式 (8)

5.1散热器的选择 (8)

5.2 散热器的布置 (8)

5.3 散热器的安装 (8)

5.4 散热器的计算 (9)

第六章热水供暖系统水力计算 (11)

6.1 供暖系统的确定 (11)

6.2 设计计算公式 (11)

第七章管道保温及其附件 (16)

7.1管道的选择 (16)

7.2附件的选择 (16)

7.3保温措施 (16)

参考资料 (17)

致谢 (18)

第一章概述

1.1 设计目的

本课程为《供热工程》，它是建筑环境与设备工程专业的重要学科。通过课程设计等实践性教学环节，掌握建筑物供暖系统和集中供热系统的工程设计原理和方法，以及运行管理的基本知识。培养我们的设计思想和严谨的态度，让我们对建筑采暖有了进一步的认识，同时进一步加强ACS、CAD等相关软件的运用。

1.2 设计任务

本设计为长春市某二层多媒体教室热水供暖设计，设计包括采暖设计热负荷及热指标的计算、散热设备选择计算、管道水力计算，掌握布置管道和附属设备选择的方法，供暖系统的确定方案以及施工图的绘制并确保施工图的可实施性。本设计采用散热器采暖方案。

1.3 工程概况

整个建筑物共有两层，建筑面积为1564.08m2，建筑总高12.25m。一层与二层的建筑布局完全相同，每层各有两间大阶梯教室，两间休息厅、四间门厅、两间公共厕所和两个楼梯间。

第二章 设计依据

2.1 设计依据

1. 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

2. 《简明供热设计手册》

2.2 设计范围

工程地点：长春市

供暖区域：教室、休息室、门厅

2.3 冬季室内外设计参数

该建筑位于长春，由文献【5】得到该地区的有关气象资料如下：

2.4 建筑参数

外墙厚150mm ，内墙240mm 。窗都是绿色塑钢窗，门都是弹簧门。门窗标准尺寸参考图纸。门和窗以及墙的传热系数由图纸提供。

2.5 动力参数

热源：城市热网 热媒：热水

热水参数：g t =95℃ h t =70℃。 热力入口位置：一层北面走廊中央 供回水管管径：DN70 压差P=20000a P

第三章 热负荷计算

对于民用建筑，热负荷主要考虑围护结构传热耗热量和冷风渗透耗热量。

3.1围护结构的耗热量

围护结构的耗热量由围护结构基本耗热量和围护结构附加耗热量组成。

3.1.1围护结构的基本耗热量

由文献【3】可知，维护结构的基本耗热量按一维稳态传热过程计算，假定室内外空气温度和其他影响传热过程的因素都不随时间变化，可按下式计算：

q ‘=KF(t n -t 'w )α (3-1)

式中 q ‘

——围护结构基本耗热量 （W ）；

K ——维护结构的传热系数 [W/(㎡·K)]； F ——维护结构的传热面积 （㎡）； t n ——供暖室内计算温度 （℃）； t 'w ——供暖室外计算温度 （℃）； α ——围护结构的温度修正系数

对于保温性能差，且容易与室外空气流通的情况，非供暖房间或空间的空气温度

h t 更接近于室外空气温度，则α值更接近于1.

本设计中楼梯间为非供暖区域，与室外空气流通较多，其温度更接近于室外温度，故α=1

3.1.2围护结构附加耗热量

（1）朝向修正耗热量

在本设计中，需要供热的房间只有南北两面受到日射影响。由文献【3】可知，故朝向修正率为：南面的ch x =-15%；北面的ch x =2% （2）外门附加耗热量

由文献【3】可知，外门附加耗热量可以采用外门的基本耗热量乘以相应的附加率来计算。二层为阳台门，不用考虑外门附加。第一层的每间门厅暴露于室外的是两道门，故外门附加率m x =80% （3）间歇附加

本建筑为阶梯教室楼，不用全天维持设计室温，故采用间歇供暖设计。由文献【3】可知，其间歇附加率取20% 。其附加于围护结构的基本耗热量。

3.2冷风渗透耗热量

由文献【3】可知，通过每米门缝进入室内的理论空气量为：b w v L )2/(020ρα=

式中 α—外门缝隙渗透参数 w ρ—冬季室外计算温度下空气密度 0v —冬季最多风向平均风速 b —门窗缝隙渗风指数 实际渗入室内的冷空气体积为：V=n lL 0

由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量按下式计算

Q ‘

2=0.28Vc p w ρ (t n -t 'w ) (3-4)

式中 Q ‘

2 ——冷风渗透耗热量 （W ）；

c p ——冷空气的定压比热容，取1Kj/(kg*K)； w ρ ——供暖室外计算温度下的空气密度 （kg/m 3）； V ——渗透冷空气量 （m 3/h ）； 0.28 ——单位换算系数。

表3-1 维护结构传热系数

3.3房间热负荷计算：

考虑到门厅有三侧有门，冷风渗透和冷风侵入两比较大，而且人停留时间比较短，所以不考虑装散热器，所以此处的热负荷不计。

3.3.1休息室101热负荷计算

西墙的基本耗热量：西q =KF(t n -t 'w )α =0.45?（6.6?4.2）?（18+23）=511.4W 北墙的基本耗热量：北q = KF(t n -t 'w )α=105.4W

北面的门的基本耗热量：门q =KF(t n -t '

w )α=2.33?3.1?（18+23）=296.7W 一二层门厅温度相同，无换热，故不考虑楼板换热。休息室与教室相邻，且设计温度相同，故无相对换热。

围护结构附加耗热量：

朝向修正耗热量：,

北q =（105.4+296.7）?2%=8.04W

,

南q =（105.4+296.7）?（-15%）=-59.6W 外门附加耗热量：门，q =80%?296.7?2=474.7W

间歇附加耗热量：间q =20%?｛（8.04-59.6+105.4+296.7）?2+511.4｝=260.8W 休息室101的围护结构耗热量为：围q =1574.2W

冷风渗透耗热量：通过每米门缝进入室内的理论空气量为：

b w v L )2/(020ρα==1.987)/(3h m m ?

冷风渗透量V=nl L 0=1.987?0.35?9=6.263

m

冷风渗透耗热量Q ‘

2=0.28Vc p

w ρ (t n -t 'w ) =0.28?6.26?1.38（18+23）=99.2w

所以，休息室101的热负荷为：

Q=1574.2+99.2=1673.4w

表3-2各个房间负荷汇总表

第四章方案确定

根据建筑物的具体条件，考虑功能可靠、经济，便于管理、维修等因素，本设计采用热水采暖系统。由于引入口处供回水压差为P=20000 Pa，满足二层楼静水压力,故可直接引用，无需加压水泵。

4.1 热水供暖的方式

4.1.1供回水方式选择

供、回水方式可分为单管式和双管式【3】。本建筑只有两层，双管式和单管式都可以满足条件。双管式系统因供回水支管均可装调节阀，系统调节管理较为方便，故易被人们接受，故采用双管式。

4.1.2供回水敷设方式的选择

系统敷设方式可分为垂直式和水平式系统[3]。本工程有两层，无需考虑分区，一层和二层散热器通过立管连接，便于施工，故采用垂直式系统。

4.1.3热媒流经路程的选择

供、回水管布置方式可分为同程式和异程式[1]

异程式系统布置简单、节省管材，但各立管的压力损失难以平衡，会出现严重的水力失调。同程式系统各立管环路的总长度相等，偏于调节，水力工况较好。

本设计采用同程式系统。根据建筑特点，本工程采用环状同程式系统，即在底层设一根总的回水同程管。

4.2 工程方案确定

综合上述分析，本工程热水供暖系统采用垂直双管、同程式系统。

第五章散热器的选型及安装形式

5.1散热器的选择

由文献【3】可知，所选型号为TZ4-5-5（四柱640型）。耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；金属热强度大，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。具体性能及参数见【3】附录，如下表5.1：

5.2 散热器的布置

1.散热器布置一般安装在外墙窗台下，这样沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适；

2.为防止散热器冻裂，两道外门之间，不准设置散热器。在楼梯间或其它有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支供热，且不得装设调节阀；

3.本设计为阶梯教室，为了学生安全，应该明装并加防护罩；

4.在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接

5.铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：

二柱（M132型）—20片；柱型（四柱）—25片；长翼型—7片。

考虑到传热效果，本设计散热片安装形式为同侧的上进下出。本设计散热器布置见平面图。

5.3 散热器的安装

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。

5.4 散热器的计算

以教室13为例：

热负荷Q=9451.8W ，供水温度为t g =95℃，t h =70℃，n t =18℃， t ?=64.5℃ 由附录表可知：K=7.13 w/m 2

·℃ 修正系数：

散热器组装片数修正系数，先假定1β=1.0； 散热器连接形式修正系数，查附录表B-5，2β=1.0； 散热器安装形式修正系数，查附录表B-6，3β=1.19； 根据式（2-2）[3]

/F =

321)

(βββn pj t t K Q

-==24.42m

四柱640型散热器每片散热面积为0.2m 2，计算片数n′为：

n′= F′/f=24.4/0.2≈122片

所以，将其分成10组，每组12.2片。

由文献【3】，查附录表B-4，当散热器片数为11～20片时，β1=1.05。则每组实际所需散热器片数为：12.2×1.05=12.8≈13片 所以，应采用10组13片的四柱640型散热器。

表5.2 各房间的散热器计算

一层

二层

第六章 热水供暖系统水力计算

6.1 供暖系统的确定

本设计中，供水系统由一根总立管引入，然后分配给两根立管分别负责东西部分的供水，所有散热器的回水经水平干管流入总回水立管，最后进入市政管网。为上供下回双管制重力循环热水供暖系统。

6.2 设计计算公式

总阻力：y j j P P P RL P ?=?+?=+? （5-1） 比摩阻：2

2

R d λρν=

g （5-2）

雷诺数：e d

R νγ

=

（5-3） 摩擦阻力系数：0.25

0.3164

e

R λ=

（5-4） 水流量：0.86g h

Q

G t t =

- （5-5） 式中：P ?——计算管段的压力损失，Pa; y P ?——计算管段的沿程损失，Pa ； j P ?——计算管段的局部损失，Pa ；

R ——每米管长的沿程损失，Pa/m ； L ——管段长度，m ； λ——摩擦阻力系数 d ——管子内径，mm ；

v ——热煤在管中的流速，m/s ； ρ——热煤密度，kg/m 3；

γ——热煤的运动粘滞系数，这里平均温度为83℃，取620.34210/m s -?。 该系统的计算系统图为：

图1.水力计算系统图

（1）选择最不利环路：由图上可知：最不利环路为通过最底层散热器（859.1W)从管段1—29的环路

该工程东西两个区的水力工况近似相等，所以我们以西区（立管1）的环路为例进行水力计算，东区的数据亦采用西区。

（2）计算通过最不利环路散热器的作用压力,

I p ?=gH(g H ρρ-)+f p ?=9.81×1×(977.81-961.92)+350=506.8Pa （3）确定最不利环路各管段的管径d

1）求最不利环路的平均比摩阻pj R =0.5×506/124=2.04pa/m 2)选择最接近pj R 的管径

以管段1为例进行计算：G=29.55kg/h,查表D-1，取管径为DN=15mm ，得到R=2.64pa/m ，v=0.04m/s

则管段1的沿程阻力为：y p ?=RL=2.64×3.28=8.65pa 局部阻力为：=?=?∑?d j p p 0.79×2=1.58pa 管段1的总的损失为：1p ?=8.65+14.22=22.87pa 现在将系统的水力计算结果列于下表：

表6.1最不利环路的水力计算表

最不利环路的损失为：∑?

p=450.84Pa

=

?p

富裕率：=

?%506-450/506=11%>10%,满足条件。

表6.2其他管段的水力计算表

=510.37pa 不平衡率为：21%

环路的总压力损失为：p

则整个系统的压力损失为：P=(450+510)×2=1920pa<城市热网压力20000pa

满足供热压力条件。

第七章管道保温及其附件

7.1管道的选择

本设计供热管道均采用无缝钢管，可以承受较大的压力和动荷载，连接方便，但要做好防腐工作。

7.2附件的选择

（1）手动调节阀：在每一个用户支管上，一般都应该装设两个阀门，一个在靠近分支点处，另一个装在用户引入口处

（2）设置自然补偿器，以补偿管道的热伸长。

7.3保温措施

保温结构分三层：防锈层，保温层，保护层

本设计采用如下：

（1）防锈层：对供热管道表面清除铁锈、油脂、污垢之后，通常要涂抹1~2层防锈底漆

（2）保温层：采用弧形预制保温瓦保温结构

（3）保护层：采用包扎式复合保温层

参考资料

1. 刘建龙主编. 建筑设备工程制图与CAD技术，北京：中国化学工业出版社，2009

2. 刘建龙. 供热工程课程设计指导书，2010

3. 贺平，孙刚. 供热工程（第三版），北京：中国建筑工业出版社，1993

4. 陆耀庆. 供热通风设计手册，北京：中国建筑工业出版社，1987

5. 采暖通风与空气调节设计规范（GB 50019—2003），北京：中国建筑工业出

版社，2003

6. 采暖通风与空气调节制图标准（GBJ 114-1988），北京：中国建筑工业出版社，

1989

7. 李贷森. 简明供热设计手册，北京：中国建筑工业出版社，1998

8. 城市热力网设计规范CJJ34-2002，北京：中国建筑工业出版社，2003

9. 城市供热管网工程施工及验收规范CJJ-28-89，北京：中国建筑工业出版社，

1989

致谢

经过一个多星期的努力，查阅相关资料，认真计算画图，终于完成了供热的课程设计。在设计过程中，我遇到很多问题，但是经过查阅资料并且通过寻求老师和同学的帮助，我终于知道了该怎样做。在这个过程中，我也发现了自己有很多问题，比如：对水力计算的知识薄弱、CAD的运用不够熟练、查阅资料的能力不够强等等。

感谢刘建龙老师的耐心辅导，感谢帮助过我的同学。我下次一定会继续努力，不断进步，把设计做的更好。

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