设计计算书 - 副本

土木建筑工程学院

课程设计档案袋

课程设计名称： 供热工程课程设计 学生姓名： 学 号：

班 级： 建环081 指导教师： 设计题目：锦州市某办公楼室内采暖工程 学 期： 2011—2012（1）

序号 1 2 3 4 5 6 7

内 容 采暖设计说明 一层采暖平面图 二层采暖平面图 三层采暖平面图 采暖系统图 论文 任务书 图幅 A2 A2 A2 A2 A2 册 册 数量 1 1 1 1 1 1 1

辽 宁 工 业 大 学

《供热工程》课程设计（论文）

题目：锦州某办公楼室内采暖工程

院（系）：土木建筑工程学院 专业班级： 建环 081 班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：

起止时间：2011.8.22-9.10

目 录

第1章 课程设计目的与要求

1.1 课程设计目的 .................................................................................................................1 1.2 课程设计的预备知识 .......................................................................................................1 1.3 课程设计要求 .................................................................................................................1 1.4 课程设计原始资料 .........................................................................................................1 1.5 设计参数 ........................................................................................................................1

第2章 供暖热负荷计算

2.1房间围护结构传热耗热量计算 ................................................... 2 2.2房间围护结构传热耗热量计算实例....................................................................................2

第3章 散热器的选型及安装形式

3.1散热器的选择 .................................................................................................................1 3.2 散热器的布置.................................................................................................................1 3.3 散热器的安装尺寸..........................................................................................................1 3.4 散热器的计算.................................................................................................................1

第4章 管路布置

4.1供暖系统的确定 ..............................................................................................................1 4.2水力计算 ........................................................................................................................1

第5章 课程设计的考核

5.1 课程设计的考核要求 .......................................................................................................1 5.2 课程性质与学分 ..............................................................................................................1

参考文献 附录1 图纸

附录2 课程设计任务书 附录 3 水力计算结果

第1章 课程设计目的与要求

1.1 课程设计目的

本课程的教学目的是培养学生运用所学的供热工程、流体输配管网等课程的理论和技术知识解决实际问题，进一步提高运算、制图和使用资料的能力。通过设计，了解室内采暖系统的设计内容、程序和基本原则，巩固所学理论知识，培养利用这些知识解决实际问题的能力，逐步树立正确的设计观点。

1.2 课程设计的预备知识

掌握供热工程及管网计算的基本知识，熟练运用AUTOCAD绘图软件。 1.3 课程设计要求

按课程设计指导书提供的课题，首先应从建筑图纸上了解建筑平面位置，建筑层数及用途，建筑外形特点及建筑物周围的地形和道路；然后根据建设单位提供的设计条件在建筑设备专业平面蓝图上确定室内采暖系统初步设计方案。在设计方案确定后，先进行房间热负荷计算，然后在蓝图上画出采暖系统平面图，再根据平面图在设计计算书中画出系统计算简图，并完成系统水力计算书，最后将设计依据和计算过程整理成课程设计计算书以电子文件形式打印出并装订成册。运用AutoCAD软件上机完成图纸设计说明、采暖系统平面图和系统图,最后按照标准图纸型号用白图将其分别打印出来，严禁相互抄袭。

1.4 课程设计原始资料

锦州市某办公楼室内采暖工程。

本工程为锦州市一栋三层的办公楼，其中有办公室、仓库、处置室、活动室等功能用途的房间。层高为3.3米，，本工程以95℃/70℃低温热水作为采暖热媒。

1.5设计参数

1．根据建筑物所在城市锦州市

查《采暖通风与空气调节设计规范》，查出当地的气象资料如下

锦州市的气象资料如下： 省份 设计用室外气象参数 常年大气压 采暖室外计算温度 冬季室外平均风速 最大冻土深度 2.室内设计温度见表如下： 单位 Kpa ℃ m/s m 辽宁 锦州 101.76 -15 3.8 1.17

室内设计参数

房间功能 室内设计温度(℃)

3.土建资料

本工程为一栋三层的办公楼，层高为3.3米；外围护结构的传热系数为下列各参数； 办公室 18 活动室 18 卫生间 16 仓库 16 走廊 16 墙：K=0.6 W/（m2.ºC）； 窗： K=2.5W/（m2.ºC）； 门： K=3.0W/（m2.ºC）；

屋面：K=0.7W/（m2.ºC）；

地面：不保温地面。K=0.4 W/（m2.ºC）。

第2章 供暖热负荷计算

2.1.1围护结构耗热量包含的内容

围护结构耗热量包含内容：

①围护结构基本耗热量；

②冷风渗透耗热量； ③冷风侵入耗热量；

上述代数和，分为基本耗热量和附加耗热量。 计算公式如下：

Q'Q''jQ1Q''2Q3 式中：

Q'j——围护结构的基本耗热量，W； ' Q1——围护结构的附加(修正)耗热量，W； '

Q2——冷风渗透耗热量，W； Q'3——冷风侵入耗热量，W； Q'——供暖总耗热量，W。

2.1.2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

'

QjKF(tntwn) 式中：

Q'j——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，m2；

WK——j部分围护结构的基本传热系数，(m2C)；

tn——冬季室内计算温度，C； twn——冬季室外计算温度，C；

（2-1）2-2）

（——围护结构的温差修正系数，无量纲,见表2-1；

表2.1 围护结构的温差正系数 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 围 护 结 构 特 征 外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等 闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1 ~ 6层建筑） 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7 ~30层建筑） 非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时 非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时 非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时 与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙 与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙 伸缩缝墙、沉降缝墙  1.00 0.90 0.60 0.50 0.75 0.60 0.40 0.70 0.40 0.30 本设计均取1。 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

2.1.3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，朝向修正率为： 东： -5％； 西： -5％； 南： -20％； 北： 5％；

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：QchXch.Qj；之后把Qch加减到基本耗热量上。 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xwm值

外门布置状况 一道门 两道门（又门斗） 附加率 65n% 80n% 三道门 公共建筑和生产厂房的主要出口 60n% 500% 2.1.4门窗缝隙渗透冷空气的耗热量 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。

Qi0.28LlwCp(tntwn)m （2-4） 式中：

Qi——渗入冷空气耗热量W；

..0.28——换算系数，1KJ/h=0.28W；

3

L——门窗缝隙渗入室内的冷空气量m/(h·m)，据冬季室外平均风速；查的为

1.72 m3/(h·m)

l ——门窗可开启部分缝隙长度m；

w——室外空气密度kg/m3；取1.265 g/m3

Cp——空气定压比热 1KJ/(kg·℃)； m——冷风渗透量的朝向修正系数；

2.2负荷计算

下面以一层西北角房间①，二层东南角房间②及三层东北角房间③为例进行热负荷计算，因为，该建筑层高小于4米，所以高度附加忽略不计。且风力附加不计。 房间①：

1、计算围护结构的传热耗热量Q1

（1） 西外墙 传热系数K＝0.6W22 ，温差修正系数＝1 ，传热面积 F＝2。(mC)5.3×3.3m＝17.49m。

西外墙的基本耗热量为，由公式（2-2） 'Q1KF(tntwn)＝1×0.6×17.49×（18+15）W＝294.03W 西朝向修正率取=-5％；朝向修正耗热量Q1\"＝294.03×(1-0.05) W＝289.1W； （2）北外窗 传热系数K＝2.5W温差修正系数＝1 ，传热面积F＝2.2×2m。，

(mC)22΄2＝4.4m。北外窗的基本耗热量为：Q2KF(tntwn)＝1×2.5×4.4×（18+15）W＝

328.9W；北向的朝向修正率取=5％；朝向修正耗热量为Q2=328.9×(1+0.05)=375.3W

\"（3）北外墙 传热系数K＝0.6W。，温差修正系数＝1，传热面积F＝6.6m。(mC)22北外墙基本耗热量为：

΄\"Q3KF(tntwn)＝1×0.6×6.6×（18+15）W＝120W；朝向修正耗热量为Q2=120×1.05=126W

（4）地面 传热系数K=0.4W。，温差修正系数＝1，传热面积F＝14.9m。北

(mC)22外墙基本耗热量为：

΄Q3KF(tntwn)＝1×0.6×14.9×（18+15）W＝196.7W；

2、计算房间的冷风渗透耗热量（按缝隙法计算）

北外窗 为推拉，中间为固定

北外窗缝隙长度为l＝2×4+2.2×4m＝16.8m 查的，朝向修正系数北向n=1，

北外窗的冷空气渗入量按下式计算，为 VLln=1.72×16.8×1=28.9kg/m

3其中L——为每米、窗缝隙渗入室内的空气量，按冬季室外平均风速，查得l——为门、窗缝隙的计算长度

n—— 渗透空气量的朝向修正系数 北外窗的冷风渗透耗热量为

Q210.278VwCp(tntwn)，

其中 V——经过门窗缝隙渗入室内的总空气量

w——供暖室外计算温度下的空气密度，锦州市的为1.265——冷空气的定压比热，c=1.00

kg/m3

cpkj/kg℃

北外窗的冷风渗透耗热量为

Q210.278VwCp(tntwn)=46.5W

因为没有外门，所以冷风渗透不用计算。 所以，房间总的耗热量为957.3W。 同理，房间②、房间③的负荷为： 具体计算过程同上；

Q1 = Qj(1 + βch + βf ) × (1 + βfg) 式中：

Qj 某围护的基本耗热量 βch 朝向修正

βf 风力修正（忽略） βfg 高度附加（忽略）

对于房间②，朝向修正系数为东： -5％；南：-20%东墙面积为 17.82平方米，南窗面积为4.32平方米，南墙为7.56平方米，缝隙为12米，总负荷为750W；房间③，修正系数为东-5%，北5%。东墙面积14.85平方米，北窗面积4.32平方米，北墙面积7.56平方米，总负荷为811W.

第3章 散热器的选型及安装形式

3.1散热器的选择

考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁TZ4-6-5（四柱760），重6.6Kg/片，散热面积为0.235㎡；每片散热量为133.3W/片。它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；散出同样热量时金属耗量少，易消除积灰，外形也比较美观；每片散热器

的面积少，容易组成所需散热面积。“暖通规范”规定：安装热量表和恒温阀的热水供暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的散热器，应采取可靠的质量控制措施；所以要选用内腔干净无砂，外表喷塑或烤漆的灰铸铁散热器。 3.2 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。

3.3 散热器的安装尺寸

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。所选散热器为明装，同侧连接上进下出。 3.4 散热器的计算

散热器散热面积的计算公式为：

FQK(tpjtn)123

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·℃)]； tpj——散热器内热媒平均温度（℃）； tn——供暖室内计算温度（℃）；

123——散热器组装片数修正系数； ——散热器连接形式修正系数； ——散热器安装形式修正系数；

1片数修正系统的范围乘以对应的值，其范围如下：

片数修正系数

每组片数 1<6 0.95 6~10 1 10~20 1.05 >20 1.1

另外，还规定了每组散热器片数的最大值，一般散热器每组片数不超过25片。 1、 散热器的传热系数K

通过实验方法可得到散热器传热系数公式为 式中：

Ka(tpjtn)b

2K——在实验条件下，散热器的传热系数，W/(m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； 2、散热器内热媒平均温度 1）热水供暖系统

tp1

2

式中：

tpj ——散热器内热媒平均温度（℃）； t j——散热器的进水温度（℃）；

t c——散热器的出水温度（℃）； 以房间①为例：

Q=957.3W ，热媒温度为tpj82.5℃ ，室内温度为tn18℃ ，连接方式采用同侧上进下出 ，则β2=1，安装为明装但在散热器上部有窗台板覆盖，散热器距窗台板高度为150mm，则β3= 1.03。

散热器传热系数K=2.503(tpj-tn)^0.298=8.66W/(㎡·℃) 所以散热器面积为：F=Qβ2β3/K（tpj-tn）=1.83㎡ 片数n=F/s=1.83/0.235取整得n=8片 其余散热器计算同上，详见图纸标注。

tpj(tjtc)

第4章 管路布置

4.1供暖系统的确定

考虑到本工程的实际规模和施工的方便性，本设计采用机械循环单管垂直式的上供下回同程式系统，散热片安装形式为同侧的上进下出。

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。（见图纸）

4.2水力计算

上图为采暖系统图，本设计分为两个支路。水力计算为在满足热负荷所要求的热媒流量条件下，确定系统的管段管径，以及系统的压力损失。并保证

热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间(不包括共同管段)的计算压力损失相对差额，不应大于±15％。

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。 1、根据各管段的热负荷计算各管段的流量

G0.86Q(tg'th') 2、 3、 4、

确定长度压力损失：。△Py=Rl 确定局部阻力损失Z。

确定1的压力损失为：△Py+△Pj

由图可知，两环路的并联部分的压力损失为：

△P1=5005.549pa, △P2=5621.662pa，并联环路不平衡率为 不平衡率=（△P1-△P2）/△P2=-616.113/5621.662=-11%满足要求 所以，设计合理。 具体计算结果见附表。

第5章 课程设计的考核

5.1 课程设计的考核要求

学生应按时、独立完成本课程设计，严禁相互抄袭。应提交设计图纸及课程设计说明书。

评分标准：设计计算书：30分；平时成绩：10分；图纸成绩：40分；答辩成绩：20分。

5.2 课程性质与学分

课程性质为实践教学，必修课，学时三周，3学分。

参考文献

[1] 贺平，孙刚.《 供热工程》. 北京：中国建筑工业出版社. 1993

[2] 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 [3] 陆亚俊 马最良等. 《暖通空调》. 北京：中国建筑工业出版社. 2007 [4] 黄炜. 《建筑设备工程制图与CAD》. 重庆：重庆大学出版社. 2006 ［5］现行《采暖通风与空气调节设计规范》

［6］现行《采暖通风与空气调节制图标准》

附录3 水力计算结果

水管水力计算表 支管Ⅰ 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 小计 负荷(W) 27726.4 25726.9 23727.4 21727.9 19728.4 17728.9 15729.4 12930.1 10797.3 7731.4 5465.3 2132.8 2132.8 1466.3 799.8 27726.4 223277.5 流量(kg/h) 953.788 885.005 816.223 747.44 678.657 609.874 541.091 444.795 371.427 265.96 188.006 73.3683 73.3683 50.4407 27.5131 953.788 7680.7444 管径 DN32 DN32 DN32 DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN20 DN20 DN20 DN20 DN20 DN20 DN20 DN32 管长(m) 4 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 5.4 7.2 3.3 7.8 6 3 3.3 4 14.7 78.5 ν(m/s) R(Pa/m) 34.926 30.291 25.981 92.833 77.126 62.86 50.035 34.505 83.694 44.409 23.196 4.189 4.189 1.341 0.731 34.93 △Py(Pa) 139.704 99.961 85.739 306.348 254.516 207.437 165.116 186.326 602.599 146.55 180.93 25.133 12.567 4.425 2.926 513.412 2933.689 ξ △Pj(Pa) 425.115 61.002 51.888 133.737 110.256 89.039 70.088 208.389 129.11 44.132 91.519 30.73 20.151 1.587 2.834 602.247 2071.824 △Py+△Pj(Pa) 564.819 160.963 137.627 440.085 364.772 296.476 235.204 394.715 731.709 190.682 272.449 55.863 32.718 6.012 5.76 1115.695 5005.549 0.268 0.249 0.23 0.369 0.335 0.301 0.267 0.219 0.296 0.212 0.15 0.058 0.058 0.04 0.022 0.268 12 2 2 2 2 2 2 8.8 3 2 8.3 18.3 12 2 12 17 107.4

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 小计 负荷(W) 25860.2 1999.5 1199.7 666.5 1999.5 3999 5998.5 7998 11063.9 14129.8 16529.2 18928.6 21328 23594.1 25860.2

流量(kg/h) 889.591 68.7828 41.2697 22.9276 68.7828 137.566 206.348 275.131 380.598 486.065 568.604 651.144 733.683 811.637 889.591 6231.72

管径 DN32 DN20 DN20 DN20 DN20 DN20 DN20 DN20 DN20 DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN32 水管水力计算表 支管Ⅱ 管长(m) 1 3 3.3 4 3.3 3.6 3.6 3.6 19.8 3.6 3.6 7.2 3.3 3.3 4.5 70.7 ν(m/s)

△Py(Pa) 30.59 11.206 3.621 2.438 12.327 46.914 99.315 170.433 1736.153 146.931 197.971 512.975 295.602 359.013 137.656 3763.145

ξ

△Pj(Pa) 154.8 19.924 1.063 1.968 2.952 29.518 66.414 118.07 154.02 141.394 193.491 101.49 322.15 157.697 323.312 △Py+△Pj(Pa) 184.68 31.13 4.684 4.406 15.279 76.432 165.729 288.503 1962.1 288.325 391.462 614.47 617.752 516.71 460

R(Pa/m) 30.59 3.735 1.097 0.61 3.735 13.032 27.587 47.343 87.684 40.814 54.992 71.247 89.576 108.792 30.59 0.25 0.055 0.033 0.018 0.055 0.11 0.164 0.219 0.303 0.24 0.281 0.321 0.362 0.4 0.25 5 13.5 2 12 2 5 5 5 5 5 5 2 5 2 10.5 84 181154.7 1788.263 5621.662