供暖工程課程設(shè)計--整棟別墅冬季熱水供暖工程

1、<p><b>　　供暖工程課程設(shè)計</b></p><p>　　專業(yè) : 熱能與動力工程</p><p>　　班級 : 暖通1班</p><p><b>　　姓名 : </b></p><p><b>　　學(xué)號 : </b></p><

2、p><b>　　指導(dǎo)老師 : </b></p><p>　　設(shè)計時間 : 2011.6.21-2011.7.1</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　設(shè)計目的</b></p><p>　　本課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的暖通空調(diào)、流體

3、輸配管網(wǎng)課程的理論和技術(shù)知識解決實(shí)際問題，進(jìn)一步提高運(yùn)算、制圖和使用資料的能力。通過設(shè)計，了解室內(nèi)采暖系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容、程序和基本原則，鞏固所學(xué)理論知識，培養(yǎng)利用這些知識解決實(shí)際問題的能力，逐步樹立正確的設(shè)計觀點(diǎn)。</p><p>　　采暖課程設(shè)計是建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力的一個重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，在建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)的教學(xué)計劃中占有重要的地位和作用。</p><p>&l

4、t;b>　　工程概述</b></p><p>　　1.本工程為哈爾濱市某別墅，整個建筑物為3層（包括地下層），建筑面積約2175.9平米，建筑占地面積約310平米，建筑總高10.8米。除一層層高不規(guī)則外，其余層高為3米。</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　本設(shè)計為整棟別墅冬季熱水供暖工程。設(shè)計主

5、要內(nèi)容為：</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計準(zhǔn)備（收集和熟悉有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)并確定室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)）</p><p>　?。ǘ┎膳O(shè)計熱負(fù)荷及熱指標(biāo)的計算</p><p>　　（三）散熱設(shè)備選擇計算</p><p>　?。ㄋ模┎贾霉艿篮透綄僭O(shè)備選擇，繪制設(shè)計草圖</p><p><b>　?。ㄎ澹┕艿浪τ嬎?l

6、t;/b></p><p>　?。┢矫娌贾脠D、系統(tǒng)原理圖等繪制</p><p>　?。ㄆ撸┰O(shè)備材料表、設(shè)計及施工說明的編制</p><p><b>　　第1章 設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　1.1 主要參考資料</p><p>　　1、付祥釗 肖益民 流體輸配管網(wǎng) 第三版 中

7、國建筑工業(yè)出版社 2010</p><p>　　2、賀平 供熱工程 第四版 中國建筑工業(yè)出版社 2009</p><p>　　3、陸耀慶 實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊 中國建筑工業(yè)出版社 1993</p><p>　　4、暖通空調(diào)常用數(shù)據(jù)手冊 第二版 中國建筑工業(yè)出版社 2002</p><p><b>　　1.

8、2 設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　1.2.1 室外設(shè)計參數(shù)</p><p>　　根據(jù)建筑物所在的地區(qū)是黑龍江省哈爾濱市，將哈爾濱市冬季室外氣象參數(shù)列在表2.1中：</p><p>　　表1.1 冬季室外氣象參數(shù)表</p><p>　　1.3 設(shè)計原始資料</p><p>　　1.3.1 土建資料&l

9、t;/p><p>　　本工程為哈爾濱市某別墅，整個建筑物為3層（包括地下層），建筑面積約2175.9平米，建筑占地面積約310平米，建筑總高10.8米。除一層層高不規(guī)則外，其余層高為3米。第一層帶一個停車場。</p><p>　　1.3.2 建筑結(jié)構(gòu)</p><p>　　墻體均選用外粉刷加淺色噴漿：地上外墻為380厚，內(nèi)墻為200厚。</p><p&

10、gt;　　外墻外保溫材料采用100厚瀝青礦渣棉氈。</p><p>　　內(nèi)墻：24磚雙面抹灰。</p><p>　　屋面：保溫材料采用瀝青膨脹珍珠巖。</p><p>　　10厚防水層加小豆石</p><p>　　20厚1:3水泥砂漿找平層 ；鋼筋混凝土屋面板。</p><p><b>　　120厚保溫層&l

11、t;/b></p><p><b>　　120厚隔氣層</b></p><p>　　15厚承重層120空心板直徑60孔</p><p><b>　　外窗：雙層木框窗；</b></p><p><b>　　外門：雙層金屬框門</b></p><p>

12、　　1.4 動力與能源資料</p><p>　　1.本工程中擬采用熱水循環(huán)泵，提供的資用壓力為15000Pa</p><p>　　供暖室外的計算溫度tw=-29℃ </p><p>　　2. 熱媒：熱水參數(shù)tg=95℃ ，th=70℃</p><p>　　3. 熱力入口位置：系統(tǒng)與室外管網(wǎng)連接</p><p><

13、b>　　1.5 其他資料</b></p><p>　　人數(shù)：按照相關(guān)設(shè)計手冊確定。</p><p>　　照明、設(shè)備：按照相關(guān)設(shè)計手冊確定。</p><p><b>　　采暖設(shè)備要求</b></p><p>　　散熱器要求散熱性能好，金屬熱強(qiáng)度大，承壓能力高，價格便宜，經(jīng)久耐用，使用壽命長。</p&

14、gt;<p>　　該設(shè)計中采暖設(shè)備選用散熱器供暖。對散熱器的要求主要有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　熱工性能方面的要求，散熱器的傳熱系數(shù)值越高，說明其散熱性能越好。提高散熱器的散熱量，增大散熱器傳熱系數(shù)的方法，可以采用增加外壁散熱面積（在外壁上加肋片）、提高散熱器周圍空氣的流動速度和增加散熱器向外輻射強(qiáng)度等途徑。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)方面的要求，散熱器傳給房間的單位熱量

15、所需金屬耗量越少，成本越低越好。</p><p>　　安裝使用和工藝方面的要求，散熱器應(yīng)具有一定機(jī)械強(qiáng)度和承壓能力；散熱器的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于組合成所需要的散熱面積，結(jié)構(gòu)尺寸要小，少占房間面積和空間，散熱器的生產(chǎn)工藝應(yīng)滿足大批量生產(chǎn)的要求。</p><p>　　衛(wèi)生美觀方面的要求，散熱器要外表光滑，不積灰和易于清掃，散熱器的裝設(shè)不應(yīng)影響房間的觀感。</p><p>　　

16、使用壽命的要求，散熱器應(yīng)不易被腐蝕和破損，使用年限長。</p><p>　　第二章 房間熱負(fù)荷的計算</p><p><b>　　2.1 熱負(fù)荷組成</b></p><p>　　1、基本耗熱量（屋頂、墻、地板和窗耗熱量）；</p><p>　　2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)修正耗熱量（朝向、風(fēng)力、高度影響的修正）；</p>

17、<p>　　3、冷風(fēng)滲透耗熱量；</p><p>　　4、冷風(fēng)侵入耗熱量；</p><p><b>　　2.2 負(fù)荷計算</b></p><p>　　2.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)計算參數(shù)</p><p><b>　　1、外墻</b></p><p><b>　

18、　根據(jù)設(shè)計資料</b></p><p><b>　　2、內(nèi)墻</b></p><p>　　查建筑熱過程附錄4.得</p><p>　　3、屋頂：K -0.75</p><p>　　2.2.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計建筑類型，確定室內(nèi)設(shè)計參數(shù)如下表:</p>

19、;<p><b>　　室內(nèi)設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　哈爾濱市的冷風(fēng)朝向修正系數(shù)n</p><p><b>　　朝向修正率</b></p><p>　　北朝向：東北、西北： 10%；</p><p>　　東、西朝向： －5%；</

20、p><p>　　南向： －15%。</p><p>　　2.3計算最小傳熱阻并校核</p><p>　　該外墻屬于Ⅱ型維護(hù)結(jié)構(gòu)（供熱工程表1-6）維護(hù)結(jié)構(gòu)冬季室外計算溫度</p><p>　　Twc=0.6tw+0.4tpmin=0.6*（-29）+0.4*（-38.6）=-31.4℃</p>&

21、lt;p>　　最小傳熱阻計算公式Rmin=αRn（Tn- Twc）/Ty</p><p>　　根據(jù)已知條件可知Rmin=1.0×0.115×42.4/6.0= 0.79281 m2℃/w</p><p>　　外墻的實(shí)際傳熱阻 R0=1/K=1/0.58=1.7241 m2·℃/w>Rmin 滿足要求</p><p>　　

22、校核頂棚的最小傳熱阻</p><p>　　該維護(hù)結(jié)構(gòu)屬于Ⅲ型，維護(hù)結(jié)構(gòu)的冬季室外的計算溫度Twc應(yīng)采用</p><p>　　Twc=0.3tw+0.7tpmin=0.3×（-29）+0.7×（-38.6）=-35.72℃</p><p>　　Rmin=1.275 m2℃/w</p><p><b>　　頂棚實(shí)際的

23、傳熱阻</b></p><p>　　R0=1/K=1/0.75=1.333> Rmin 滿足要求。</p><p><b>　　2.3熱負(fù)荷的計算</b></p><p>　?。?）房間的熱負(fù)荷Q主要包括以下幾部分：</p><p>　　Q = Q1 + Q2 + Q3

24、 </p><p>　　式中：Q1——圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量；</p><p>　　Q2——冷風(fēng)滲透耗熱量；</p><p>　　Q3——冷風(fēng)侵入耗熱量。</p><p>　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量： </p><p>　　

25、式中 ： K——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/㎡·K； </p><p>　　F——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計算面積，㎡；</p><p>　　——冬季室內(nèi)空氣的計算溫度，℃； </p><p>　　——冬季室外空氣的計算溫度，℃；</p><p>　　α——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)；是用來考慮供暖房間并不直接接觸室外大氣時，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量會因內(nèi)外

26、傳熱溫差的 削弱而減少的修正，其值取決于鄰室非供暖房間或空間的保溫性能和透氣情況。</p><p>　　地面各地段的傳熱系數(shù)見表</p><p>　　底層餐廳房間的維護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量計算：</p><p><b>　　Q1 = </b></p><p>　　北外墻： q1=1.0×7.8×0.58

27、5;（16+29）=203w</p><p>　　西外墻： q2=1.0×11.64×0.58×（16+29）=303w</p><p>　　西外窗： q3=1.0×3.24×2.68×（16+29）=390w</p><p>　　北外門： q3=1.0×3×3.26×（16+

28、29）=440w</p><p>　　地面Ⅰ： q4=1.0×24.6×0.47×（16+29）=520w</p><p>　　地面Ⅱ： q6=1.0×12.6×0.23×（16+29）=130w</p><p>　　地面Ⅲ： q5=1×1.9×0.23×（16+29）=11w

29、</p><p>　　與廚房相鄰墻：q6=1.0×5.4×1.72×（16+29）=50w</p><p>　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量Q1= q1+ q2+ q3+q4+q5+q6=2047W</p><p>　　(2)維護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的修正</p><p>　　按照暖通規(guī)范的規(guī)定,維護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量修正應(yīng)考慮朝向修正、風(fēng)力

30、附加和高度附加三個方面。上面公式已修正.</p><p>　　(3)冷風(fēng)滲透耗熱量計算</p><p>　　采用縫隙法計算冷風(fēng)滲透耗熱量Q2</p><p>　　公式如下：Q2=0.278Vρw Cp (tn-tw′) </p><p>　　式中：V= l Ls n </p><p>　　l—每米門窗縫隙

31、滲入室內(nèi)的空氣量，按當(dāng)?shù)囟酒骄L(fēng)速，m3/h·m</p><p>　　Ls—門窗縫隙的計算長度，m</p><p>　　n—滲透空氣量的朝向修正系數(shù)，</p><p>　　ρw—冬季供暖室外計算溫度下的空氣密度，Kg/ m3；</p><p>　　Cp—冷空氣的定壓比熱，C=1KJ/Kg·℃；</p>&l

32、t;p>　　tn—冬季室內(nèi)空氣的計算溫度，℃； </p><p>　　tw′—冬季室外空氣的計算溫度，℃。</p><p><b>　　冷風(fēng)滲透耗熱量</b></p><p>　　Q3=Σ0.278Vρw Cp (tn-tw′)= 0.287x2.84x14.4x0.7x1.34x（16+29）=480 w(</p><

33、;p>　　4)冷風(fēng)侵入耗熱量計算</p><p><b>　　Q3=N w</b></p><p>　　式中 —外門基本耗熱量，</p><p>　　N—考慮冷風(fēng)侵入的外門附加率，</p><p>　　查表得哈爾濱地區(qū)的附加率：</p><p>　　(n表示建筑物的樓層數(shù))。</p&

34、gt;<p>　　則可得Q3=1×0.8×440=836</p><p>　　(7)綜上可得 Q= Q1+Q2 +Q3=2910.953 w</p><p>　　(8)其他房間計算結(jié)果</p><p>　　第三章 選擇熱媒及供暖系統(tǒng)</p><p><b>　　3.1 熱媒的選擇<

35、;/b></p><p>　　按熱媒溫度不同，可分為低溫水供暖系統(tǒng)和高溫水供暖系統(tǒng)。在我國，習(xí)慣認(rèn)為地溫水低于或等于100°C的熱水。高于100°C的是高溫水。室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)大多采用地溫水做熱媒，本題選擇低溫?zé)崴┡到y(tǒng)，供水溫度Tg=95℃，回水溫度Th=70℃。具體的計算過程表格鍵附表</p><p>　　3供暖方式、熱媒及參數(shù)的確定</p>

36、<p>　　3.1 熱媒的選擇

37、 </p><p>　　查暖通空調(diào)設(shè)計手冊得居民建筑適宜采用不超過95℃的熱水，則這個工程的供熱選擇95℃的低溫?zé)崴鰺崦讲⒉捎霉┧疁囟萾g=95℃，回水溫度th=70℃。K=0

38、.2mm</p><p>　　3.2 供暖形式的確定</p><p>　　在本工程中由于鑒于重力循環(huán)的作用壓力小、管徑大，作用范圍受到限制，可能會影響到用戶的供熱的穩(wěn)定性和舒適性，所以工程選用機(jī)械循環(huán)供暖系統(tǒng)。選用垂直式上供下回雙管系統(tǒng)；循環(huán)系統(tǒng)中水流速度往往超多自水中分離出來的空氣氣泡的浮生速度，所以需要在系統(tǒng)最高點(diǎn)設(shè)置排氣裝置。為了消除減輕系統(tǒng)的水力失調(diào)，在供、回水干管走向布置方面，采

39、用同程式系統(tǒng)。</p><p>　　4確定供暖系統(tǒng)及其附屬設(shè)備</p><p>　　4.1確定供暖系統(tǒng)圖示——見附圖；</p><p>　　4.2 布置管路及散熱設(shè)備；</p><p>　　4.3 選擇建筑物入口，戶引入口的連接方式及設(shè)備；</p><p>　　4.4 連接附屬設(shè)備，繪制出系統(tǒng)草圖；</p>

40、<p>　　第5章 散熱器的選型及安裝形式</p><p><b>　　5.1散熱器的選擇</b></p><p><b>　　散熱器的選擇及安裝</b></p><p>　　考慮到散熱器耐用性和經(jīng)濟(jì)性，本工程選用鑄鐵四柱760型，高度為760mm它結(jié)構(gòu)簡單，耐腐蝕，使用壽命長，造價低，傳熱系數(shù)高；散出同樣

41、熱量時金屬耗量少，易消除積灰，外形也比較美觀；每片散熱器的面積少，易組成所需散熱面積。</p><p>　　其中K=2.503，為散熱器熱水熱媒進(jìn)出口溫度的平均值與室內(nèi)空氣溫度的差值：=（95+70）/2-tn</p><p>　　5.2 散熱器的布置[1]</p><p>　　散熱器布置一般安裝在外墻窗臺下，這樣沿散熱器上升的對流熱氣能阻止和改善從玻璃下降的冷氣流

42、和玻璃冷輻射的影響，使流經(jīng)室內(nèi)的空氣比較暖和舒適；</p><p>　　為防止散熱器凍裂，兩道外門之間，門不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。在樓梯間或其它有凍結(jié)危險的場所，其散熱器應(yīng)由單獨(dú)的立、支供熱，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥；</p><p>　　散熱器一般明裝或裝在深度不超過130mm的墻槽內(nèi)，布置簡單，本設(shè)計采用明裝；</p><p>　　在垂直單管或雙管熱水供暖系統(tǒng)中，同一房間的兩組

43、散熱器可以串聯(lián)連接；貯藏室、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器，可同鄰居串聯(lián)連接；</p><p>　　鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，不宜超過下列數(shù)值：</p><p>　　二柱（M132型）—20片；柱型（四柱）—25片；長翼型—7片。</p><p>　　考慮到傳熱效果，本設(shè)計散熱片安裝形式為同側(cè)的上進(jìn)下出。本設(shè)散熱器布置見平面圖。散熱器片數(shù)參見表</p>

44、<p>　　5.3 散熱器的安裝尺寸應(yīng)保證</p><p>　　底部距地面不小于60mm，通常取150mm；頂部距窗臺板不小于50mm；背部與墻面凈距不小于25mm。</p><p><b>　　S</b></p><p>　　5.4 散熱器的計算</p><p>　　散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)的選擇

45、 表</p><p>　　注：上表僅適用于各種柱式散熱器，方翼型和圓翼型散熱器不修正，其它散熱器需要修正時，見產(chǎn)品說明。</p><p><b>　　以第一層客廳為例。</b></p><p>　　熱負(fù)荷Q=4760.771W，供水溫度為tg=95℃，th=70℃，=18℃， =64.5℃</p>&l

46、t;p>　　由本設(shè)計表5.1，K=8.49 w/m·℃</p><p><b>　　修正系數(shù)：</b></p><p>　　散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)，先假定=1.0；</p><p>　　散熱器連接形式修正系數(shù)，查表3-2[1]，=1.0；</p><p>　　散熱器安裝形式修正系數(shù)，查表3-3[1]，=1

47、.02；</p><p>　　根據(jù)式（3-3）[1]</p><p>　　F′=Q/（K·Δt）=1.0×1.0×1.02×4760.771/（8.49×64.5）=8.867 </p><p>　　（4.1）四柱760型散熱器每片散熱面積為0.237 m2，計算片數(shù)n′為：</p><p>

48、　　n′= F′/f=8.867/0.237=37.416 >25</p><p>　　所以，將其分成兩組，每組18.708片。</p><p>　　查表3-1[1]，當(dāng)散熱器片數(shù)為10～20片時，β1=1.05。18.708×1.05=19.6434。所以，應(yīng)采用兩組17片的四柱760型散熱器。</p><p>　　其他房間散熱器計算結(jié)果表：<

49、;/p><p>　　各房間的散熱器片數(shù)列表匯總?cè)缦滤荆?lt;/p><p>　　第6章 熱水供暖系統(tǒng)水力計算</p><p>　　根據(jù)設(shè)計資料熱力接口位置及設(shè)計方案，本設(shè)計熱水供暖系統(tǒng)為雙管垂直閉式系統(tǒng)。</p><p><b>　　6管路水利計算</b></p><p>　　6.1 選擇最不利環(huán)路&

50、lt;/p><p>　　根據(jù)以上分析，可畫出系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)有個支路。本最不利環(huán)路在圖中標(biāo)示為紅色管段號，具體管段號為A1—A24，圖上帶圈的數(shù)字表示管段號，散熱器內(nèi)的數(shù)字表示其負(fù)荷。</p><p><b>　　步驟：</b></p><p>　　選擇最不利環(huán)路，并標(biāo)管徑；</p><p>　　根據(jù)推薦比摩阻確定環(huán)路管徑，流

51、速，以及平均比摩阻的大小。</p><p>　　計算各管段的壓力損失Δpy；</p><p>　　確定局部阻力損失Δpj；</p><p>　　求各管段的壓力損失Δp=Δpy+Δpj；</p><p>　　求環(huán)路的總壓力損失ΣΔp；</p><p><b>　　平衡各管段的阻力；</b></

52、p><p><b>　　將計算結(jié)果見附錄。</b></p><p><b>　　局部阻力系數(shù)統(tǒng)計表</b></p><p><b>　　水利平衡：</b></p><p>　　對第二層進(jìn)行水力平衡</p><p>　　Δ%=【ΔP‘-△P】/ΔP‘=(741

53、3.902-2095.5015)/7413.902=71.7%>10%</p><p>　　所以在匯點(diǎn)處要設(shè)置減壓閥</p><p>　　對第一層進(jìn)行水力平衡</p><p>　　Δ%=【ΔP‘-△P】/ΔP‘=(7413.902-2661.7511)/7413.902=64.1%>10%</p><p>　　所以在匯點(diǎn)處要設(shè)置減

54、壓閥</p><p><b>　　對底層進(jìn)行水力平衡</b></p><p>　　Δ%=【ΔP‘-△P】/ΔP‘=(7413.902-1058.283)/7413.902=85.7%>10%</p><p>　　所以在匯點(diǎn)處要設(shè)置減壓閥</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)</b></p

55、><p>　　一周的課程設(shè)計終于結(jié)束了，在這期間我進(jìn)行了大量的設(shè)計計算和畫圖，時間有點(diǎn)倉促，任務(wù)比較重，學(xué)到了很多以前書本上所未能學(xué)到的東西，使我對供熱工程這門課從以前抽象的、純理論認(rèn)識上升為較系統(tǒng)的、比較形象的了解，掌握了一些設(shè)計方法，同時也認(rèn)識到設(shè)計對我們本專業(yè)的重要性，雖然設(shè)計中有一些挫折，比如前面一步?jīng)]考慮全面到后來就得重新再來，但是當(dāng)設(shè)計結(jié)束后感覺對這門課還是挺充實(shí)的。尤其是*老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)分和孜孜不倦的精神