1、張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書供熱工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書第 1 章 設(shè)計(jì)原始資料1.1 設(shè)計(jì)目的運(yùn)用供熱工程 課程所學(xué)到的理論知識(shí)， 對圖示建筑物進(jìn)行供熱工程設(shè)計(jì)計(jì)算， 并進(jìn)行方案選擇以鞏固所學(xué)理論知識(shí)和培養(yǎng)解決實(shí)際問題能力。1.2 設(shè)計(jì)題目張家口市新區(qū)中學(xué)宿舍樓采暖設(shè)計(jì)1.3 設(shè)計(jì)原始資料1、建筑概況 ：（1）該建筑物為張家口市新區(qū)中學(xué)學(xué)生宿舍樓，共 5 層。（2）層高：該建筑物房間高度見圖紙。（ 3）建筑結(jié)構(gòu)：全部為磚混結(jié)構(gòu)，外墻均為 37 墻，外墻加聚苯板保溫。外窗為塑 鋼窗，單、雙層普通玻璃。外門為鋁合金玻璃門，內(nèi)門均為保溫木門。門窗結(jié)構(gòu)和尺 寸見圖紙，其它未提條件見圖紙。（4）

2、設(shè)計(jì)熱媒： 60/50 機(jī)械循環(huán)單管順流異程式熱水系統(tǒng)。（5）宿舍居室每室 4 人，按單床布置，總建筑面積為 3169.10 平方米，其中 1-5 層建筑面積均為 633.82 平方米 ， 檐口高度為 17.25 米。2、設(shè)計(jì)要求及條件 整棟建筑物均采用供暖系統(tǒng)。室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度要求取 18。第 2 章 供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算2.1 設(shè)計(jì)氣象資料2.1.1 查出設(shè)計(jì)題目中建筑物所在地區(qū)的相關(guān)氣象資料 查采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 、實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊 （以下簡稱供熱 手冊）等其他規(guī)范及手冊，得出以下設(shè)計(jì)參數(shù)：1、冬季供暖室外計(jì)算溫度的確定第 1 頁 共 13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書采

3、暖室外計(jì)算溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證 5 天的日平均溫度，主要用于計(jì)算采 暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。查得張家口市冬季供暖室外計(jì)算溫度為 -12 。2、冬季室外平均風(fēng)速冬季室外平均風(fēng)速應(yīng)采用累年最冷 3 個(gè)月各月平均風(fēng)速的平均值，“累年最冷 3個(gè) 月”，系指累年逐月平均氣溫最低的 3 個(gè)月，主要用來計(jì)算風(fēng)力附加耗熱量和冷風(fēng)滲透 耗熱量。查得張家口市冬季室外平均風(fēng)速為 3.6 m/ s。3、冬季主導(dǎo)風(fēng)向冬季“主導(dǎo)風(fēng)向”即為“雖多風(fēng)向” ，采用的是累年最冷 3 個(gè)月平均頻率最高的風(fēng) 向，風(fēng)向的頻率指在一個(gè)觀測周期內(nèi)，某風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占總數(shù)的百分?jǐn)?shù)，主要用來 計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量。 用四個(gè)字母 ESWN分別表示東南

4、西北四個(gè)方向， 其它方位用這四 個(gè)字母組合表示風(fēng)的吹向，即風(fēng)從外面刮來的方向。當(dāng)風(fēng)速小于 0. 3 米秒時(shí)，用字 母 c 來表示，參見供熱手冊 ，張家口主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)?WN，即西北風(fēng)。2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能2.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) K 值傳熱系數(shù) K 值可用下式計(jì)算：R0111 i 1ni1Rn Rj RwW /(m2 oG)式中 ：R0 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻， m2 oG/ W；n、 w 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面、外表面的換熱系數(shù)， W /(m2 oG) ；Rn 、 Rw 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面、外表面的傳熱阻， m2 oG/ W；i 圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的厚度， m ；i 圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)， W/ (

5、m oG) ；Rj 由單層或多層材料組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)各材料層的熱阻，m2 oG/ W2.2.2建筑各維護(hù)結(jié)構(gòu) K 值計(jì)算第 2 頁 共 13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1、計(jì)算外墻的 K 值外墻采用聚苯板外保溫，外墻厚為 370mm, =0.81 ，保溫材料厚為 60mm， =0.028 ， Rn =0.115 ， Rw =0.04 ，則：1 Rn Rj Rw0.1150.370.810.060.0280.042、計(jì)算屋頂?shù)?K 值屋頂材料為鋼筋混凝土，厚度為料板，厚度為 60mm，=0.042 ，則：K1R00.363W / (m2 oG)140mm， =1.740 ，保溫材料為聚

6、苯乙烯泡沫塑1Rn Rj Rw10.115 0.141.740.382W / (m20.1 0.040.042oG)3、計(jì)算地面的 K 值iwn地面為加保溫地面，各地帶的熱阻值，可按下式算：R0' R0ii 1 im2 oG/W式中：R0'貼土保溫地面的熱阻， m2 oG/W ；R0 非保溫地面的熱阻， m2 oG/W ；i 保溫層的厚度， mi 保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)， W /(m oG) ；第 3 頁 共13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書則：第一地帶 R0' R0i 2.15 0.06 0.280m2 oG /W00i 1i0.042第二地帶 R0'R

7、0i4.300.060.175m2oG/W00i 1i0.042第三地帶 R0'R0i8.600.060.100m2oG/W00i 1i0.042第四地帶 R0'R0i14.20.060.064m2oG/W00i 1i0.0424、其他維護(hù)結(jié)構(gòu) K 值的計(jì)算由采暖通風(fēng)規(guī)范查得固定鋁合金落地窗的 K=6.4W /(m2 oG) ，定制鋁合金玻門的K=6.4 W / (m2 oG) ，已知塑鋼中空玻璃窗的 K=2.4 W /(m2 oG) 。22綜上所述，外墻的k為0.363 W/( m2 · ) ；屋頂加保溫材料 ,K為0.382 W/( m2 ·) ；22

8、地面加保溫材料，第一地帶 K為0.280W/(m2·)，第二地帶 K為0.175 W/(m2·)，22第三地帶 K為0.100W/( m2 ·) ，第四地帶 K為0.064W/( m2 · ) ；塑鋼中空玻璃 K 22為 2.4 W/( m2 ·) ；固定鋁合金落地窗 K為 6.4 W/( m2 · ); 定制鋁合金玻璃門 K 2為 6.4 W/( m2·) 。2.3 房間熱負(fù)荷計(jì)算2.3.1 供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷1、供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷一般分為以下幾部分進(jìn)行計(jì)算：Q' Q1' j Q1' x Q2&

9、#39; Q3'式中 ：Q1j 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量， W；Q1 x 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加 (修正)耗熱量， W；Q2 冷風(fēng)滲透耗熱量， W；Q3 冷風(fēng)侵入耗熱量， W；第 4 頁 共 13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書Q 供暖總耗熱量， W。本建筑物要求室內(nèi)計(jì)算溫度為 18。2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量按下式計(jì)算：Q KF(tn tw )a W式中：2K圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)， W/(m2 ·)；2F 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積， m2；a 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)；tn 冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，；tw 供暖室外計(jì)算溫度，。3、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的修正耗熱量(1) 朝向修正耗熱量 朝向修正耗熱量是考慮建筑物

10、受太陽照射而對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱損失的修正。 本建筑設(shè)計(jì)計(jì)算采用的朝向修正耗熱量的修正率為：東： -5 ； 西： -5 ； 南： -20 ； 北： 5%(2) 風(fēng)力附加耗熱量 風(fēng)力附加耗熱量是考慮室外風(fēng)速變化而對維護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的影響而附加的耗熱 量。在計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量時(shí)，外表面換熱系數(shù) w是對應(yīng)風(fēng)速約為 4 m/ s的計(jì) 算值。由采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 查得張家口冬季室外平均風(fēng)速為 3.6 m/ s， 小于 4 m/ s，所以本建筑設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)力附加耗熱量為 0。(3) 高度附加耗熱量 暖通規(guī)范規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物(樓梯間除外)的高度附加率， 當(dāng)房間高度大于 4m時(shí)，每高出 1m

11、應(yīng)附加 2%，但總的附加率不應(yīng)大于 15%。本建筑層 高為 3.2m，所以高度附加耗熱量為 0。樓梯間的高度附加耗熱量取 15%。綜上所述，建筑物或房間在室外供暖計(jì)算溫度下，通過維護(hù)結(jié)構(gòu)的總耗熱量Q1 '，可用下式計(jì)算：Q1' Q1j Q1x (1 xg)KF(tn tw')(1 xch xf )W第 5 頁 共13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書式中：xch朝向修正率，%；xf 風(fēng)力附加率，%， xf 0；xg高度附加率，%，15% xg 02.3.2 冷風(fēng)滲透耗熱量 Q2'在風(fēng)壓和熱壓的作用下，室外的冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內(nèi)，被加熱后逸 出。當(dāng)

12、未對采暖房間的門、窗縫隙采取密封措施時(shí)，冷空氣就會(huì)通過門、窗縫隙滲入 到室內(nèi)，把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量，稱為冷風(fēng)滲透耗 熱量。在各類建筑物特別是工業(yè)建筑的耗熱量中， 冷風(fēng)滲透耗熱量所占比例是相當(dāng)大的， 有時(shí)高達(dá) 30左右，所以門窗縫隙滲透冷空氣耗熱量的計(jì)算顯得尤為重要。根據(jù)現(xiàn)有的資料，暖通規(guī)范 中給出了用縫隙法計(jì)算民用建筑及生產(chǎn)輔助建筑物 的冷風(fēng)滲透耗熱量和用百分率附加法計(jì)算工業(yè)建筑的冷風(fēng)滲透耗熱量。1、多層建筑的滲透冷空氣量，當(dāng)無相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，可按以下公式計(jì)算：3V Ll n(m3 /h)式中：L 每米門窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量；l 門窗縫隙的計(jì)算長度；n 滲透空氣量的

13、朝向修正系數(shù)。確定門、窗縫隙滲入空氣量 V后，冷風(fēng)滲透耗熱量 Q2' ，可按下式計(jì)算：Q2' 0.278V wcp(tn tw')W式中：V 經(jīng)門窗縫隙滲入室內(nèi)的總空氣量， m3/h；w 供暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度， kg / m3 ；cp 冷空氣的定壓比熱， cp 1kJ /(kg oG)；0.278單位換算系數(shù)， 1kJ /h 0.278W第 6 頁 共 13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書2、計(jì)算出的房間冷風(fēng)滲透量是否全部計(jì)入，應(yīng)考慮下列因素：(2) 當(dāng)房間有相對兩面外圍護(hù)物時(shí)，僅計(jì)入較大的一面縫隙；(3) 當(dāng)房間有三面外圍護(hù)物時(shí)，僅計(jì)入風(fēng)量較大的兩面縫

14、隙；(4) 當(dāng)房問有四面外圍護(hù)物時(shí)， 則計(jì)入較多風(fēng)向的 1/2 外圍護(hù)物范圍內(nèi)的外門、 窗 縫隙。3、計(jì)算建筑物耗熱量時(shí)，為了簡化計(jì)算，可作下列近似處理：(1) 與相鄰房間溫差小于 5時(shí)，不計(jì)算耗熱量；(2) 伸縮縫或沉降縫墻按外墻基本耗熱量的 30計(jì)算；(3) 內(nèi)門的傳熱系數(shù)按隔墻的傳熱系數(shù)考慮。2.3.3 冷風(fēng)侵入耗熱量 Q3' 在冬季受風(fēng)壓和熱壓作用下，冷空氣由開啟的外門侵入室內(nèi)。把這部分冷空氣加 熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱為侵入耗熱量。冷風(fēng)侵入耗熱量按照下列公式計(jì)算：Q3 NQ1 j m式中：Q1 jm 外門的基本耗熱量， W；Q3 冷風(fēng)侵入耗熱量， W；N 考慮冷風(fēng)侵入的外門

15、附加率。外門附加率 N值：外門布置狀況附加率一道門65n%兩道門(又門斗)80n%三道門60n%供暖建筑和生產(chǎn)廠房的主要出口500%注： n- 建筑物外門所在樓層以上的樓層數(shù)(包括本層) 。 本建筑物一樓北側(cè)的門只在有危險(xiǎn)發(fā)生的時(shí)候打開， 處于常關(guān)狀態(tài)， 所以其冷風(fēng)第 7 頁 共13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書侵入耗熱量為 0。冬季，大廳掛門簾，冷風(fēng)侵入量為計(jì)算值的一半熱負(fù)荷計(jì)算詳見表格(附表一)第 3 章 散熱器的選擇及計(jì)算3.1 管道布置 本建筑物為五層學(xué)生宿舍樓，供暖系統(tǒng)形式采用上供下回式，由于學(xué)生宿舍樓為 公共建筑，所以采用垂直式單管順流形式，綜合考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)等因素，本建筑

16、采用機(jī) 械循環(huán)單管順流異程式系統(tǒng)供暖。3.2 散熱器的選擇及計(jì)算3.2.1 散熱器的選用本建筑物中選用四柱 813 型散熱器，散熱器連接形式為同側(cè)上進(jìn)下出。查表可知 四柱 813 型散熱器每片的散熱面積為 0.28 m2 /片，其傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為：K 2.237 t0.302W / (m2 oG)式中 t 散熱器的熱媒平均溫度與室內(nèi)計(jì)算溫度的差值。3.2.2 散熱器散熱面積的計(jì)算1、散熱器的散熱面積按下式公式計(jì)算：FK(tpQjtn) 1 2 3 4 m2式中:2F 散熱器散熱面積， m2 ； Q 散熱器的散熱量， W； tpj 散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，； tn 供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，； ，K

17、散熱器的傳熱系數(shù)， W / m2 oC ；第 8 頁 共13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；2 散熱器組連接形式修正系數(shù)；3散熱器組安裝形式修正系數(shù)；4 散熱器所在樓層數(shù)的修正。計(jì)算散熱器面積時(shí)，先取 1=1.00，算出 F 后，求出總片數(shù)，然后再根據(jù)每組的片 數(shù)選取 1 ，根據(jù) 1 對散熱面積進(jìn)行修正，求出實(shí)際散熱面積，最后求出實(shí)際所需散熱 器片數(shù)，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分組。1的取值如下：散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)每組片數(shù)<66101020>2010.9511.051.12、散熱器內(nèi)熱媒平均溫度的確定在熱水供暖系統(tǒng)中，散熱器進(jìn)出口水溫的算術(shù)平均值按下式

18、計(jì)算：(tsg tsh) tpj式中：tsg 散熱器進(jìn)水溫度，；tsh 散熱器出水溫度，說明：（1）本課程設(shè)計(jì)在計(jì)算時(shí)，不考慮管道散熱引起的溫降。（2）設(shè)計(jì)中，為簡化計(jì)算，散熱器的熱負(fù)荷中不扣除管道的散熱量。（3）對于單管熱水供暖系統(tǒng)，由于每組散熱器的進(jìn)、出口水溫沿流動(dòng)方向下降， 所以每組散熱器的進(jìn)、出口水溫必須按公式逐一計(jì)算。第 9 頁 共13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書3、散熱器片數(shù)的計(jì)算 散熱器片數(shù)的計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行：（1）利用散熱器散熱面積公式求出房間內(nèi)所需總散熱面積；（2）得出所需散熱器總片數(shù)；（3）確定房間內(nèi)散熱器的組數(shù) m；（4）將總片數(shù) n 分成 m組，得出每組

19、片數(shù) n，若均分則 n=nm（片組 ） ；（5）對每組片數(shù) n進(jìn)行片數(shù)修正，即得到修正后的每組散熱器片數(shù)，可根據(jù)下 述原則進(jìn)行取舍：對于柱型散熱器，散熱面積的減少不得超過 0.1 。對于本建筑，由于散熱器采用同側(cè)上進(jìn)下出式，故2 =1。 選取 A=80mm， 則3 =1.03 。本建筑共五層，查得 4 為：一層 1.05二層 1.04三層 、四層、五層 1.00散熱器片數(shù)計(jì)算詳見表格（附表二） 。33 輔助設(shè)備的選擇1、伸縮器 在熱媒輸送管道中，如蒸汽管、凝水管、熱水管及過熱水管等。2、集氣罐和自動(dòng)排氣閥（1）集氣罐用于熱水采暖系統(tǒng)中的空氣排除， 一般應(yīng)設(shè)于系統(tǒng)的末端最高處， 并 使干管逆流，

20、水流與空氣泡浮升方向一致。（2）自動(dòng)排氣閥的排氣口，一般亦接 DNl5mm排氣管，防止排氣直接吹向平頂或 側(cè)墻，損壞建筑外裝修，排氣管上不應(yīng)設(shè)閥門，排氣管引向附近水池。（3）由于采暖系統(tǒng) （ 如水平串聯(lián)系統(tǒng) ）的原故，散熱器中的空氣不能順利排除， 可 在散熱器上裝設(shè)手動(dòng)放風(fēng)閥。3、疏水器 疏水器的選型應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的壓力、溫度、流量等情況確定。4、補(bǔ)償器 為了防止供熱管道升溫時(shí)，由于熱伸長或溫度應(yīng)力熱引起管道變形或破壞，需要 在管道上設(shè)置補(bǔ)償器，以補(bǔ)償管道的熱伸長，從而減小管壁的應(yīng)力和作用在閥件或支 架結(jié)構(gòu)上的作用力。本系統(tǒng)采用自然補(bǔ)償器。第 10 頁 共 13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說

21、明書第 4 章 管道的水力計(jì)算4.1 繪制系統(tǒng)圖 根據(jù)暖氣片組裝片數(shù)的最大值將其分為幾組后，確定總的立管數(shù)，繪制系統(tǒng)圖， 標(biāo)明各段干管的負(fù)荷數(shù)，以及每組暖氣片的片數(shù)和負(fù)荷數(shù)，并對各個(gè)管段進(jìn)行標(biāo)注。系統(tǒng)圖及標(biāo)注見 CAD圖4.2 水力計(jì)算1、本系統(tǒng)分兩個(gè)支路，先計(jì)算支路 1。2、計(jì)算步驟如下：（1）在軸測圖上進(jìn)行管段編號、立管編號，并注明各管段的熱負(fù)荷和管長。 管段編號詳見附表 6、附表 7）（2）選擇最不利環(huán)路。（3）確定最不利環(huán)路各管段管徑a、根據(jù)各管段的熱負(fù)荷，求出各管段的流量，計(jì)算公式如下：G 0.86Q / （tg ' th'）式中：Q 管段的熱負(fù)荷， W；tg'

22、; 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度， oG；th '系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度， oG 。b、平均比摩阻大致選取 60 120Pa/m。c、根據(jù)各管段的流量和平均比摩阻查表得出各管段的管徑、流速、平均比摩阻。（ 4）確定最不利環(huán)路沿程阻力損失 Py Rl 。（5）確定局部阻力損失a、確定局部阻力系數(shù)在查根據(jù)系統(tǒng)圖中管路的實(shí)際情況，列出各管段局部阻力管件名稱（見附表5），得其阻力系數(shù)記于表中，最后算出各管段總的局部阻力系數(shù) 。第 11 頁 共 13 頁張家口新區(qū)中學(xué)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書b、根據(jù)各管段的流速計(jì)算出動(dòng)壓頭Pd 值。c、根據(jù)公式 Pj Pd求出局部阻力損失 Pj 。（ 6）求各管段的壓力損失 P Py Pj（7）求環(huán)路總壓力損失，即（ Py Pj ）（8）確定立管各管段的管徑a、立管與最不利環(huán)路的管段 10、11 并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓力平衡的原理， 立管的資用壓力 P' ，可由下式確定：P = （ Py Pj ）10 11式中Py 最不利環(huán)路管段 10、 11的沿程阻力損失；Pj 最不利環(huán)路管段 10、11 的局部阻力損失。b、立管的平均比摩阻 PPj 可按下式計(jì)算：PPj0.5