供热工程计算书

'目录第1章设计参数21.1设计题目21.2设计地点21.3室外气象参数21.4土建参数21.5热源参数3第2章方案确定42.1供暧系统的选取42.2管材的选取42.3阀门的选取5第3章负荷计算63.1维护结构的基本耗热量63.2冷风渗透耗热量63.3热负荷计算例题7第4章散热器的选取与计算94.1散热器的选取94.2散热器的布置94.3计算过程104.3.1散热器面积计算104.3.2散热器热媒平均温度计算104.3.3散热器的传热系数104.3.4散热器片数或长度的确定114.4散热器计算例题11第5章水力计算145.1水力计算步骤145.1.1水力计算的基本公式145.1.2水力计算方法145.2水力计算过程15参考文献19附录20 第1章设计参数1.1设计题目大连市新宇小区25#楼采暖设计1.2设计地点辽宁省大连市1.3室外气象参数冬季室外计算温度冬季室外风速冬季主导风向-ire；3.4m/s北由暖通空调设计规范可知中国民用建筑室内计算温度的范围为16°C-24°C,所以取房间的计算温度为:18°C1.4土建参数该住宅楼主体六层，分三个单元，每个单元一梯三户，总建筑面积2875m2,建筑总高16.8m,下面是墙、门窗、屋顶的相关参数。外墙：空心砖墙(240mm),外加80mm厚保温苯板,20mni厚抹灰,传热系数K二0.7W/(m2.°C)；外窗：双层玻璃塑钢窗(1.5mx1.8m),K=2.5W/(m2.°C)；外门：内加保温层的钢制防盗门心2.5W/(m2.°C)；屋顶：保温屋顶，传热系数A^=0.5W/(m2-°C)；地面为不保温地面，《值按地带决定(第一地带K=0.47W/(m2.°C),第二地带K=0.23W/(m2.°C))； 层高：2.8m,窗台距室内地坪0.9m,窗户高度均为1・5m。1.5热源参数室外供热管网，供水温度80°C,回水温度60°Co引入管处供水压力满足室内供暖要求。 第2章方案确定2.1供暖系统的选取该住宅楼供热系统作用范围比较大，易选取上供下回和下供下回两种系统,各自的特点如下所示：上供下回式系统，升温慢、作用压力小、管径大、系统简单；水力稳定性好；可缩小锅炉屮心与散热器屮心距离。下供下冋式系统，缓和了上供下冋式系统的垂直失调现象；安装供、冋水干管需设置地沟；在下部布置供水干管，管路直接散热给室内，无效热损失小；在施工中，每安装好一层散热器即可供暖，给冬天施工带来很大方便；室内无供水干管，顶层房间美观；排除系统的空气比较困难。综合上述分析，由于住宅要求室内的美观性比较高，上供下回式系统的干管得在房间内横穿，不符合美观要求，故选择下供下冋式系统。2.2管材的选取目前，我国常用的供暖管材有钢管、铸铁管、塑料管、复合管等。由于钢管具有连接简单，口能承受较人的内压力和动荷载连接简便的优点，通常供热管道都采用钢管，钢管的缺点是内部和外部易受到腐蚀。焊接钢管耐压、抗振性能好，单管长，接头少，且重量比铸铁管轻，有镀锌钢管（白铁管）和非镀锌钢管（黑铁管）之分，前者防腐、防锈性能较后者好。铸铁管性脆、重量大，但耐腐蚀，经久耐用，造价低。钢管的链接可用焊接、法兰盘连接和螺纹连接。塑料管具有耐化学腐蚀性能强，水流阻力小，重量轻，运输安装方便等优点，使用塑料管还可节省钢材，节约能源。常用的是PPR管，是目前常用的室内热水采暖管材。综合上述分析埋地干管，引入管及入户管应采用焊接钢管，室内管道均采用PPR管，其中焊接钢管采用焊接的连接方式，PPR管采用热熔法进行连接，PPR管与钢管和散热器均采用螺纹连接。 2・3阀门的选取阀门时用来开启、关闭管路和调节输送介质流量的设备。在供热管道上常用的阀门型式有截止阀、闸阀、蝶阀、止回阀、调节阀、减压阀等。截止阀，关闭严密，但水流阻力较大，因局部阻力系数与管径成正比，故只适用于管径W50俪的管道上。闸阀，全开吋水流直线通过，水流阻力小，宜在管径＞50mm的管道上采用，但水中若有杂质落入阀座易产牛磨损和漏水。蝶阀，阀板在90°翻传范围内可起调节、节流和关闭作用，操作扭矩小，启闭方便，结构紧凑，体积小。止回阀，是用来防止管道或设备屮介质逆向流动的一种阀门。调节阀，一般设置在需要调节热媒流量的位置，阀瓣大多呈锥形，通过转动手轮调节阀瓣的位置，可以改变阀瓣下边与阀体通径之间所形成的缝隙面积，从而调节热媒流量。综合上述分析，散热器上应安装截止阀，用户引入口安装调节阀，总立管安装闸阀。 第3章负荷计算对于住宅楼的热负荷计算只考虑围护结构传热的耗热量和冷风渗透引起的耗热量，人员、灯光等得热作为有利因素暂不考虑在热负荷计算当屮。3.1维护结构的基本耗热量计算公式如下：d一一围护结构的基本耗热量，肌K——围护结构的传热系数，W/(m2.oc)；F——围护结构的面积，m?；tn——冬季室内计算温度，弋；——供暖室外计算温度。C；a—围护结构的温差修正系数整个建筑的基本耗热量Q；j等于它的围护结构各部分基本耗热量/的总和：Qij=Eq*=ZKF(tn-twr)aw算出基本耗热量后再进行朝向(因风速较小，风力修正忽略不计，因层高小于4m,故高度修正忽略不计)。故Q[tn-t^)(l+xch)W《暖通规范》规定：宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率北、东北、西北0〜10%；东南、西南-10%~-15%；东、西-5%；南-15%~-30%。3.2冷风渗透耗热量通过关闭着的门、窗缝隙，在热压与风压的作用下，室外空气进入室内被加热后排向室外，在此过程中，冷风将带走室内一部分热量，称为冷风渗透耗热量。用换气次数法计算，计算公式如下：L=Kv 式中k——房间换气次数，次/h,V——房间内部体积，m»房间类型一面有外窗房间二面有外窗房间三面有外窗房间门厅K0.25~0.670.5-1.01.0-1.52所以Q?=0.28CpP「L(5—初)W式中L——窗缝隙渗入室人的总空气量，——供暖室外计算温度下的空气密度——冷空气的定压比热最后得总热量为Q二Q；+Qz3.3热负荷计算例题下面以101室为例进行负荷计算，下图为房间平面图:建筑条件：外墙：空心砖墙(240mm),外加80mm厚保温苯板，传热系数K=0.7W/(m2.°C)； 外窗：双层玻璃塑钢窗(1.5mx1.8m),K=2.5W/(m2.°C)；外门：内加保温层的钢制防盗门心2.5W/(m2,°C)；屋顶：保温屋顶，传热系数7T=0.5W/(m2•°C)；地面为不保温地面，斤值按地带决定(第一地带K=0.47W/(m2.°C),第二地带K=0.23W/(m2.°C))；层高：2.8m,窗台距室内地坪0.9m,窗户高度均为1.5叽(1)通过维护结构的传热耗热量计算取*=20°C,包括基本耗热与附加耗热两部分。北外墙，3.64x2.8-1.5x1.8=7.5m2,传热系数K=0.7W/(m2.°C),tn-^=31°C,a=1.0,朝向修正xch=0%,Qi=0.7x7.5x31x(14-0)=163W北外窗，1.5x1.8=2.7m2,传热系数K=2.5W/(m2.°C),tn-心=31°C,a=1.0,朝向修正xch=0%,Q；=2.5x2.7x31x(1+0)=209W西外墙，4.24x2.8=11.9m2,传热系数K=2.5W/(m2.°C),tn-t^=31°C,a=l.0,朝向修正=-5%,Qi=2.5x11.9x31x(1-0.05)=245W地面1,2x3.9+2x3.3=14.4m2,传热系数K=0.47W/(m2.°C),tn-t^=31°C,a二1.0,朝向修正尢皿=0%,Qi=0.47x14.4x31x(l+0)=210W地面2,1.9x1.3=2.5m2,传热系数K=0.23W/(m2.°C),tn-t^=31°C,沪1.0,朝向修正xch=0%,Q；=0.23x2.5x31x(1+0)=18W故Q；=163+209+245+210+18=845W(2)冷风渗透耗热量计算忽略热压及房间高度的影响，按换气次数法计算：L=kV=0.5x3.9x3.3x2.8=18.02Q2=0.28Cpp,L(S—血)=0.28X1x1.396X18.02X31=217W房间总耗热量Q‘=Qi+Q2=845+217=1062W其他房间的耗热量见附表一： 第4章散热器的选取与计算4.1散热器的选取散热器是采暖系统重要的、基木的组成部件。散热器的选取应遵循以下几点要求：（1）热工性能方面的要求；（2）经济方面的要求；（3）安装使用和制造工艺方面的要求；（4）卫牛和美观方面的要求；（5）使用寿命的要求。目前，国内生产的散热器种类繁多，可分为铸铁散热器、钢制散热器、铝制散热器等。铸铁散热器：结构简单、耐腐蚀、使用寿命长、水容量大、热稳定性好、价格低廉等优点，但铸铁散热器的缺点也很突出,金属耗量大，金属热强度低于钢制散热器；安装运输劳动强度大，生产污染大。钢制散热器：金屈热强度高，金屈耗量少，耐压强度高，外形美观整洁，占地小，便于布置的优点；但水容量较少，热稳定性差，容易被腐蚀使用寿命比铸铁散热器短的缺点。铝制散热器：高效的散热性能，重量轻的优点；价格偏高，不宜在强碱条件下长期使用的缺点。散热器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25mmo综合上述分析，应选取单片面积小，易于组合的散热器，故选用铸铁散热器较为适宜，型号为M-132（宽132mm,高584mm）。4.2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。为防止散热器冻裂，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；散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽内。 4.3计算过程43.1散热器面积计算计算公式：Q2丽E叱式中：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*°C)；tpj——散热器内热媒平均温度，°C；tn——供暖室内计算温度，°C；A——散热器组装片数修正系数；伐一一散热器连接形式修正系数；/?3——散热器安装形式修正系数。4.3.2散热器热媒平均温度计算计算公式：_tj+tctpj-二一式中tj——散热器的进水温度，弋；tc——散热器的出水温度，弋。4.3.3散热器的传热系数计算公式：bK=aAt6=a(tpj—tn)式屮K——在实验条件下，散热器的传热系数，W/(m2-°C)；a、b——由实验确定的系数，取决于散热器的类型和安装方式；At——散热器内热媒与室内空气的平均温差，At=tp；-tn,°C4.3.4散热器片数或长度的确定 计算公式：F式中n——散热器的片数或长度，片或m；F——散热器所需的散热面积，m2；f——每片或每lm散热器的散热面积，時/片或m2/m。4.4散热器计算例题以户型1为例进行散热器片数的计算，下图为散热器的系统图:计算资料：系统供水温度80°C,回水温度60°C,供暖室内计算温度20°C,单片散热面积0.24m2o计算过程：（1）计算各管段的水温,tl=t佥（tg一^）=80-^（80一60）=75.1°C (2)计算各组散热器的热媒平均温度tpj:tpl=80V51=77・55°C叶芈空=7“C68-Tt66-8=67.45OC竺型=63.4OC(1)计算散热器的传热系数KoM-132型散热器传热系数的计算公式为K=2.426△严遊，所以：Kx=2.426(77.55一16)0286=7.9W/(m2.°C)K2=2.426(71.6一20严86=7.5W/(m2.°C)K3=2.426(67.45—18)0286=7.4W/(m2.°C)K4=2.426(63.4一2O)0286=7.1W/(m2.°C)(2)计算散热器面积F:先假设片数修正系数仇=1.0,查表知，异侧下进下岀连接形式修正系数02=1・25,安装修正系数p3=1.02o则:(5)计算散热器的片数m查表，片数修正系数为p^i.o： 因此ri]=9片,同理可得，“2=15片，g=3片，n4=19片。其它房间的散热器片数见下表：户型房间号Q(w)tg°Cth°Ctp°CtP°CKPi卩2F2m乙F2m乙n修正Pi修正后n底层1105754806078627.911.251.022.00.248.31.091011062806072527.511.251.023.50.2414.61.0515103199806067497.411.251.020.70.242.90.9631021047806063437.111.251.024.30.2418.01.05192105754806077617.811.251.022.00.248.41.09109813806070507.411.251.022.80.2411.71.0512108681806065437.111.251.022.80.2411.81.05123104631806076567.711.251.021.90.247.71.08106637806069517.511.251.022.10.248.91.09107474806063477.311.251.021.80.247.41.08标准层1105631806077617.911.251.021.70.246.91.07101834806071517.511.251.022.80.2411.51.0512103158806067497.411.251.020.60.242.30.962102808806063437.111.251.023.30.2413.91.05152105631806077617.811.251.021.70.247.11.07109653806069497.411.251.022.30.249.51.010108533806063437.111.251.022.20.249.31.093104496806076567.711.251.021.50.246.11.06106499806069517.511.251.021.70.246.91.07107385806063467.311.251.021.50.246.01.06顶层1105864806077617.911.251.022.30.249.51.0101011074806071517.511.251.023.60.2414.91.0516103211806067497.411.251.020.740.243.10.9631021064806063437.111.251.024.40.2418.31.05192105864806077617.811.251.022.30.249.61.010109946806070507.411.251.023.30.2413.71.0514108765806063437.111.251.023.20.2413.31.05143104707806076567.711.251.022.10.248.71.09106716806069517.511.251.022.40.2410.01.0510107526806063477.311.251.022.00.248.21.08 第5章水力计算5.1水力计算步骤5.1.1水力计算的基本公式⑴沿程阻力损失计算公式：Lpv2APy=入———=RLd2式中APy——计算管段的沿程阻力损失，Pa；入一一摩擦阻力系数，无量纲量；d管道内径，m；L管道长度，m；V热水在管道内流速，m/s；p热水密度，Kg/m3；R——单位长度摩擦阻力损失，Pa/mo(2)局部阻力损失计算公式：式中APj一—计算管段的局部阻力损失，Pa；V热水在管道内流速，m/s；p热水密度，Kg/m3；一一计算管段中局部阻力系数之和。5.1.2水力计算方法(1)、根据供暖散热器、管道平面布置图绘制供暖系统轴测图草图。在图中以负荷不变为原则划分管段，把管段依次编号，标出散热器负荷，管段负荷吗,管段长度。(2)、求热水流量G,根据设计温差和管段的热负荷，用公式G二警求出各tg-th管段流量。(3)、确定最不利环路。对异程式系统即取最远立管环路为最不利环路。同 程系统一般亦取最远立管环路，但最远立管热负荷特殊少者除外。(1)、计算最不利环路各管段管径及相应管段的阻力，最后求出系统的总阻力。(2)、确定其他立管管径，平衡并联环路的总阻力损失。5.2水力计算过程水力讣算图如下图所示:♦uooc(6r)♦n.2oo(y)♦1600(JF)■2WX2F)10.000(1F)Q(1)在系统图上，进行管段编号，立管编号并注明各管段的热负荷和管长,如上图所示。(2)确定供水最远环路为13~22环路，也就是最不利环路。(3)计算最不利环路各管段的管径。平均比摩阻采用60~120Pa/m,从而 1户型水力计算图:确定出各管段的压力损失。/根据比摩阻查水力计算表,确定各管段的管径和流速,最后算出各管段的阻力。(2)对最近和最远进行阻力平衡，不平衡百分率控制在±10%以内，为合格。系统的总压降为：供水13-22管段的压降和13*2丫管段压降的总和:△P=380.8+18.5+(15.5+29.7+46.4+20.2+87.7+140.3+271.3++272.3+1814.1)X2=5249Pa=5.2kPao供水最远的环路为13^19和回水最近的环路13*2"作为一个节点，供水最近的环路6、24、21、20和回水最远的环路&、24竹乍为另外一个节点，第一个节点的压力为：Pl=380.8+15.5+29.7+46.4+20.2+87.7+140.3+18.5+15.5+29.7+46.4+20.2+87.7+128+255.7+258.4=1580.7Pa第二个节点为：不平衡率二P1-P21580.7-1455.2P11580.7=7.9%<10%P2=433.7+153.2+272.2+271.3+196.8+128=1455.2Pa具体计算结果见下表:水力计算表供水管管段Q/wG/(kg/h)DN/v/R/APy=RLmm(m/s)(Pa/m)/PaL/mE△Pj二Ap=AAPd.Py+AE4PjAPd/Pa局部阻力 132131382.8250.073.9911.21.52.393.614.8旁流三通1.5256452432.8250.1211.1431.21.57.0310.641.8旁流三通1.5380773472.8250.1721.6660.71.514.1221.281.8旁流三通1.54105094522.8320.13&5924.01.5&2612.436.4旁流三通1.55129415561.75320.1612.6422.11.512.511&840.9旁流三通1.561600：■>6883.75320.218.6169.86.519.54127.0196.8闸阀0.5，分流四通3.0,弯头1.5*225761112.8250.062.707.61.51.762.610.2旁流三通1.5843931892.8250.17.0419.71.54.897.327.0旁流三通1.5962102672.8250.1313.2837.21.58.2612.449.6旁流三通1.51080273452.8320.15.2214.61.54.897.322.0旁流三通1.51198444231.75320.127.6013.31.57.0310.623.9旁流三通1.512120925203.75320.1511.1441.86.510.9971.4113.2闸阀0.5,分流四通3.0,弯头1.5*2,131949842.8200.075.3114.91.52.393.61&5旁流三通1.51433291432.8250.074.2511.91.52.393.615.5旁流三通1.51547092022.8250.17.9922.41.54.897.329.7旁流三通1.51660892622.8250.1212.8135.91.57.0310.646.4旁流三通1.51774693212.8320.14.5812.81.54.897.320.2旁流三通1.51892113968.2320.116.7355.25.55.9132.587.7闸阀0.5,直流四通2,弯头1.5*3,194135617784.1500.2315.3062.7325.8477.5140.3直流四通2.0,弯头1.02041356177815.2500.2315.30232.61.525.8438.8271.3旁流三通1.52178801338815.2700.2614.65222.61.533.0249.5272.2旁流三通1.522120157516747.16700.3932.951554.13.574.30260.11814.1弯头2*1.0,闸阀0.5,宜流三通1,233744516104.1500.2212.6752.03.523.6482.8134.7直流四通2.0,旁流三通1.5244135617784.1500.2315.3062.73.525.8490.4153.2直流四通2.0,旁流三通1.5回水笛r32131382.8250.073.9911.21.52.393.614.8旁流三通1.52，56452432.8250.1211.1431.21.57.0310.641.8旁流三通1.53，80773472.8250.1721.6660.71.514.1221.281.8旁流三通1.54"105094522.8320.13&5924.01.5&2612.436.4旁流三通1.55"12945561.75320.1612.6422.11.512.511&840.9旁流三通1.5 16，160036883.75320.218.6169.86.519.54127.0196.8闸阀0.5，分流四通3.0,弯头1.5*27，25761112.8250.062.707.61.51.762.610.2旁流三通1.58，43931892.8250.17.0419.71.54.897.327.0旁流三通1.59"62102672.8250.1313.2837.21.58.2612.449.6旁流三通1.510"80273452.8320.1721.4260.01.514.1221.281.1旁流三通1.5ir98444231.75320.127.6013.31.57.0310.623.9旁流三通1.512*120925203.75320.1511.1441.86.510.9971.4113.2闸阀0.5,分流四通3.0,弯头1.5*2,13"1949842.8200.075.3114.91.52.393.618.5旁流三通1.514"33291432.8250.074.2511.91.52.393.615.5旁流三通1.515"47092022.8250.17.9922.41.54.897.329.7旁流三通1.516"60892622.8250.1212.8135.91.57.0310.646.4旁流三通1.517，74693212.8320.14.5812.81.54.897.320.2旁流三通1.518"9211396&2320.116.7355.25.55.9132.587.7闸阀0.5,直流四通2,弯头1.5*3,19"4135617783.3500.2315.3050.5325.8477.512&0直流四通2.0,弯头1.020"78801338815.2700.2614.65222.6133.0233.0255.7直流三通1.021，41356177815.2500.2315.30232.6125.8425.8258.4直流三通1.023"3744516103.3500.2212.6741.83.523.6482.8124.6直流四通2.0,旁流三通1.524"4135617783.3500.2315.3050.5325.8477.512&0弯头1.0,直流四通2.01户型一层6306213236.67250.073.67134.51252.39299.2433.7弯头2*25,散热器2*4,直流三通1.0*4,旁流三通1.5*2,截止阀10*4,调节阀10*23户型顶层1319498427.1200.075.31143.9992.39237.0380.8旁流三通1.5*2,直流三通1*4,弯头2*18,调节阀10*2,截止阀10*3,散热器2*3 参考文献1、陆耀庆供暧通风设计手册，北京：中国建筑工业岀版社，19872、陆耀庆实用供暖空调设计手册（第二版），北京：中国建筑工业出版社，20083、陆耀庆实用供暖空调设计手册，北京：中国建筑工业岀版社，19934、GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范，北京：中国建筑工业出版社，20035、冉春雨供热工程，北京：化学工业出版社，20096、邵宗义建筑供热采暖工程设计图集，北京：机械工业出版社，2004 附录'