1、河南理工大学设计题目：郑州地区学生宿舍供暖系统设计姓 名：楚明浩 学 号： 310807060206 学 院： 土木学院 专 业： 建筑环境与设备工程 指导教师： 梁庆 设计时间：2011 年 6 月 供热工程课程设计任务书进行本项设计，我认为应当根据建筑的结构和面积计算得出系统的总热负荷。在此基础上，通过对散热器的比较选择性能好，质量佳而又美观的新型散热器。根据建筑最大热负荷可以计算出每间房屋所需的散热片数量。进行系统管路设计，绘制管路图和轴侧图。通过资用压头平衡可以计算并联管的不平衡率，对于不平衡率较大的需要用立管阀门进行节流。同时合理的选取膨胀水箱等其他附件。 一、供暖设计热负荷计算：本
2、工程选用郑州地区一栋学生宿舍楼。郑州地处河南北部，属于寒冷地区，需要设置建筑供暖和一些维护保温工作。但是由于郑州冬季平均温度不是太低，且楼房用于学生宿舍，故只需做一定的维护处理，即满足学生生活学习即可。查阅郑州气象条件，选用门窗墙的维护类型如下：1.郑州气象条件（单摘取采暖）：地带：寒冷地区大气压力：冬季：1012.8kp室外平均风速：冬季：3.4m/s；冬季多风向平均风速：4.3m/s室外计算干球温度：冬季采暖：-5室外计算相对湿球温度：冬季最冷月平均：60g/kg；每年采暖天数：120 天2，维护结构选择为冬季保温及学生生活考虑，选用室内最低为温度 18为准，保证室内不感觉到冷感。室外温度
3、选择为冬季最低 5。故故对维护结构选取分别做如下安排：外墙为：实心粘土砖 370内墙为：实心粘土砖 240，与非供暖房间相邻者，按温差进行修正。内门为：普通木框单层实体门。因为走廊不供暖，所以也需要依温差进行修正。窗为：铝合金普通单框玻璃。地面不做保暖，依照地面传热地带划分的方法计算。楼顶面选用现浇钢筋混凝土板。均匀多层材料（平壁）的传热系数 KK = = = W/(m2)1R0 1Rn+Rj+RwR0维护结构的传热阻，m2/ Wan ,aw维护结构内、外表面的换热系数，W/(m2)Rn,Rw维护结构内、外表面 的传热阻，m2 / Wi维护结构各层的厚度，mi维护结构各层材料的导热系数，W/(
4、m2 )Rj由单层或多层材料构成的维护结构个材料层的热阻地面的传热系数贴土非保温地面如下表：地带 R0（m2 / W ） K0(m2)第一地带第二地带第三地带第四地带2.154.308.6014.20.470.230.120.07第一地带靠近墙角的地面面积需要计算两次3、建筑供暖设计热负荷说明：热负荷计算用于初步确定暖气片选型和暖气片数的确定，这是供暖设计的最初也是最基本的一步。这里面得考虑维护向外部环境传递的热量、加热门窗缝向室内渗透的冷风所耗热量以及加热开门时进入冷风所耗热量。这三部分是民用建筑设计所必需计算的。而因为本建筑层高仅为三米，故不需进行高度及风力附加计算。屋面、墙体、门窗的热耗
5、依靠各自传热系数计算得出。由于走廊、楼梯道和盥洗室没有设计供暖设备，所以紧挨的一些些房间得附加温度修正。一层地面耗热计算才用传热地带划分的方法计算得出。计算模式：依照室内外计算温度和查找选用维护结构及门窗的传热系数，可以计算出某一寝室的热负荷。以 101 室为例，做如下计算：1，维护结构传热耗热量：Q的计算如表中所录，Q =1390.9w，冷风渗透耗热量 Q2=0.278VCp(Tn-Tw)V=Lln则计算结果为 Q2=72.7w3，外门冷风侵入耗热量 Q3=NQ1=65.9w4，所以 101 房间供暖设计热负荷总计为：Q=Q1+Q2+Q3=1529.5w房间热复核其他房间热复核也依照此方法计
6、算，列于表中，其各自设计热负荷分别为：各项负荷值热负荷新风热负荷户间传热总热负荷总湿负荷 热指标湿指标 新风量楼号楼层 房间W W W W kg/h W/m2 kg/hm2 m3/h3101 1529.5 0 0 1529.5 0 76.5 0 0(103-115)*7 878.3 0 0 878.3 0 49.9 0 03107 1248.6 0 0 1248.6 0 70.9 0 03102 1298.6 0 0 1298.6 0 73.8 0 0(104-116)*7 928.3 0 0 928.3 0 52.7 0 01层3118 1298.6 0 0 1298.6 0 73.8 0
7、01201 994.5 0 0 994.5 0 56.5 0 0(203-219)*9 742.2 0 0 742.2 0 42.2 0 01221 994.5 0 0 994.5 0 56.5 0 01202 1031.1 0 0 1031.1 0 58.6 0 01号楼2层(204- 814.2 0 0 814.2 0 46.3 0 0216)*71218 1066.5 0 0 1066.5 0 60.6 0 01301 1155.5 0 0 1155.5 0 65.7 0 0(303-319)*9 945.3 0 0 945.3 0 53.7 0 01321 1198.6 0 0 119
8、8.6 0 59.9 0 01302 1197.1 0 0 1197.1 0 68 0 0(304-316)*7 986.9 0 0 986.9 0 56.1 0 03层1318 1197.1 0 0 1197.1 0 68 0 01号楼小计 54651.1 0 0 54651.1 0 53.3 0 0工程合计 54651.1 0 0 54651.1 0 53.3 0 02、散热器的选型和片数确定：本建筑是用于学生宿舍，才用锅炉房热水供暖，且建筑面积大，供暖末端设施多，管段长，所以，它不能保证供热水质，而且使用年限得长，管道中必然会有锈蚀。又附加上散热器金属热强度要高，且外部不容易锈蚀；使用量
9、大，价钱需要比较适宜。综上考虑，选择铸铁散热器。M-132 型满足该使用条件。设定供水温度 95，回水温度 70 计算举例确定好散热器类型后，可以计算出散热器片数，以 101 房间为例：查表查取散热器的规格和计算公式，可以算出其传热系数K=2.426t 0.286=2.426*（64.5） 0.286=7.99w/（m 2.)修正系数：片数修正系统的范围乘以 对应的值，其范围如下：1片数修正系数每组片数 200.95 1 1.05 1.1散热器组装片数修正系数：假定为: .01散热器连接形式修正系数： .2散热器安装形式修正系数： =1.023则根据公式： 221 3.m1.0.6457.9T
10、KQF 3 又，M-132 散热器每片面积为 0.24 ，所以，假定的计算2片数 =13 片.n查附录，当散热器片数为 6-10 片时，修正系数 =1.05 则1实际所需散热器面积为 *1.02=3.18 实际采用片数 n=14 片F2m其他各个房间均依照其计算热负荷和以上计算步骤进行计算，确定散热器的片数。其计算所需片数的结果为：一楼：101：14 片 103-115：8 片 117：11 片 102：12 片 104-116：8 片 118：11 片二楼：201：8 片 203-219：7 片 221 : 8 片202：9 片 204-216：7 片 218：9 片1三楼：301：10 片
11、 303-317：8 片 319：10 片302：10 片 304-316：9 片 318：10 片 以上步骤可初步确定出各个房间暖气片的数目，跟据暖气片类型可以合理选择暖气片的安装形式。此外，也需要对暖气片的阀门，包括截止阀和冷风发等的安装进行安排。我认为为可以在每个暖气片末端接上比较简单的冷风阀，便于施工，也便于后来的系统检修和维护。不过因为这是学生宿舍，为防止学生接用暖气片中供暖水，应该采取措防止这一行为，比如加上特殊固定和进行宣传教育，为供暖水处理节省造价，也为学生安全、系统安全防患于未然。为保证优良的传热性能，暖气片选择明装。将暖气片装在外窗下端，为加热床缝隙进入的冷风，和防止窗户玻
12、璃的冷辐射带来的冷感。这样会是室内感觉更加舒适。另外，学校必须定期进行检修和维护，注意使用年限和系统承压，防止暖气片损坏，伤及学生。暖气片安装选择单侧上进下出的方式，可以保证阻力较小的同时也保证换热效果良好。暖气片选择带脚的，可以便于清扫，也便铺设其他管道什么的。学校因该写好安全使用通告。三、管路系统设计：设计管路图如 CAD 图中所示。因为本建筑采用外网暖气供应来供暖，所以只需设置好供回水管路来连接建筑物和市政热网。楼房只有三层，所以才用一层引入供暖水，送到三楼的供水主管路中，分别供到三楼各个房间后，然后沿各个房间的立管供到二楼一楼各个房间，可以满足各自的采暖要求。回水分别从三楼、二楼、一楼
13、沿各自纵方向的回水立管回到一楼地面以下的回水干管中送到排出管路中，送回市政管路中。为平衡建筑东西两个方向的水力平衡，供水主立管从建筑中间的那个房间 110 供入三楼的主立管，回水也从其建筑中央的地区安置主管，便于回水。三楼的供水横管需要设置 0.003 的坡度使供水依靠重力自然流向东西两边；回水则安排像内的 0.003 的坡度，使回水自然回到回水横管中，自然流动流回市政回水管路中。冬季供暖的时候将市政管网的水引到三楼，依靠管网压力能够满足送到三楼的供水横管中，而且还有余压能够满足供暖水流动。对于一楼的部分房间水压比较高，需要考虑其管道承压和阀门设置。各个管道的管径需要通过供回水设计流量计算得出
14、。室外管道和通过不保暖设施的管道需要加装保温层，确保管道安全，而且见效热损失。供暖室内回水管道不需要加装保温，减少施工开支。不过必须确保供回水管路的安全性，以免烫伤事件发生。四、系统水力计算为符合实际工程上习惯的方式，设计选用同层双管系统。这个系统中，在理想状态下，可以满足每个供暖末端设施的进出口水温大致相同，只要能够使得流量满足要求，即可使得房间散热量满足使用要求。但是由于每个供暖设备距离供回水干管距离不同，并且层高不同，会导致每个暖气片的初始压力都不相同，所以需要添加阻力部件，调整主管和支管的管径，以达到水力平衡。这样，水力计算的中心任务就是调整管径以保证水利不平衡率满足要求。首先确定出最
15、不利管径。平面图中，我们看出，北面九个供暖房间，南面十一个。这样，最不利管路就是供回水干管到南面供暖系统的的一条管路 S。确定出该管路的总阻力，即最不利管路阻力。MAXP大致确定供回水干管和各横管，立管的管径，使其软件显示平均比摩阻 处于 60 到 120Pa/m。然后使用通过水力计算得出其大致PJ的各个立管的管道阻力 P、不平衡率等 因素等数据。热水供暖系统单个计算管段的阻力损失可用下式表示： jjyRlP+=式中：计算管段的阻力损失，计算管段的沿程损失，yP每米管长的沿程损失，R管段长度，m，l管段的局部损失，PajP每米管长的沿程阻力损失（比摩阻）可用公式：管段的沿程损失计算如下： Pa
16、 yRl=管段的局部损失 2j Pav式中 管段中总的局部阻力系数。水流过热水供暖系统管路的附件（如三通、弯头、阀门等）的局部阻力系数 值可查阅文献。利用上述公式可分别确定系统中备管段的沿程损失 Pj 和局部损失 Pd ，两者之和就是该管段的阻力损失。当量局部阻力法当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程阻力损失转变为局部损失来计算。该管段的沿程阻力损失相当于某一局部损失 ，则jPldvlP=22d式中 当量局部阻力系数通过调整管径、局部阻力数，立管间的不平衡率达到 15以内。同时注意整个供暖系统的总阻力数满足城市供暖管网的条件 1.4MPa以内，总阻力的差异可以依靠总管的阻力部件来平衡阻力。最
17、不利环路水力计算表：最不利阻力(Pa) 11589 最不利 环路 分支1立管9楼层2编号 Q(W) G(kg/h) L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m) Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)SG 54705.6 1881.87 3 80 0.1 2.08 0 6 0 6SH 54705.6 1881.87 3 80 0.1 2.08 0 6 0 6BG1 26248.8 902.96 3.3 50 0.12 4.31 3 14 20 34BG2 22722 781.64 3.3 50 0.1 3.3 1 11 5 16BG3 19938.6 685.89 3.3 50 0.09 2.6 1
18、 9 4 12BG4 17209.2 592 3.3 50 0.08 1.99 1 7 3 9BG5 14479.8 498.11 0.6 50 0.06 1.45 1 1 2 3BG6 11750.4 404.21 3.3 40 0.09 3.53 1 12 4 15BG7 9021 310.32 3.3 40 0.07 2.19 1 7 2 9BG8 6291.6 216.43 3.3 32 0.06 2.25 1 7 2 9BG9 3562.2 122.54 3.3 32 0.03 0.82 1 3 1 3BH1 26248.8 902.96 3.3 50 0.12 4.31 3 14
19、20 34BH2 22722 781.64 3.3 50 0.1 3.3 1 11 5 16BH3 19938.6 685.89 3.3 50 0.09 2.6 1 9 4 12BH4 17209.2 592 3.3 50 0.08 1.99 1 7 3 9BH5 14479.8 498.11 0.6 50 0.06 1.45 1 1 2 3BH6 11750. 404.2 3.3 40 0.09 3.53 1 12 4 154 1BH7 9021 310.32 3.3 40 0.07 2.19 1 7 2 9BH8 6291.6 216.43 3.3 32 0.06 2.25 1 7 2 9
20、BH9 3562.2 122.54 3.3 25 0.06 3.22 1 11 2 12VG2 2365.1 81.36 3 8 0.46 735.48 11 2206 1131 3337VG3 3562.2 122.54 2.5 10 0.49 657.35 11.5 1643 1349 2992VH1 3562.2 122.54 0.5 10 0.49 657.35 11.5 329 1349 1677VH2 2263.6 77.87 3 8 0.44 675.75 11 2027 1036 3063R1 1066.5 36.69 1.6 10 0.15 66.76 16 107 168
21、275此最不利阻力为： a19PMAX那么我们需要在干管上设置减压阀，平衡掉 0.24MPa 的压力。立管计算及设置：由于各立管的阻力很小，导致各立管的不平衡率很高。首先调整立管管径和横干管的管径，使得阻力系数趋近于合适范围之内。每根立管上面需要附加上阻力系数大约 50 的减压阀，来抵消掉剩余的不平衡率。另外立管不平衡率都能满足要求后，需要适当调整每个楼层的不平衡率。但是因为需要满足工程施工的要求，不能再分别添加很多不合适的阻力部件，不平衡率无法很完美的限定在何时范围内。各立管的水利计算表：分支一：立管总阻力(Pa) 10814 资用压力(Pa)11509立管不平衡率 6.00% 立管1立管总
22、阻力(Pa) 10376 资用压力(Pa)11477立管不平衡率 9.60% 立管2立管总阻力(Pa) 10025 资用压力(Pa)11452立管不平衡率 12.50% 立管3立管总阻力(Pa) 10025 资用压力(Pa)11434立管不平衡率 12.30% 立管4立管总阻力(Pa) 10025 资用压力(Pa)11428立管不平衡率 12.30% 立管5立管总阻力(Pa) 10025 资用压力(Pa)11397立管不平衡率 12.00% 立管6立管总阻力(Pa) 10213 资用压力(Pa)11378立管不平衡率 10.20% 立管7立管总阻力(Pa) 10025 资用压力(Pa)1136
23、0立管不平衡率 11.70% 立管8立管总阻力(Pa) 11344 本分支最不利立管 立管9分支二：立管总阻力(Pa) 5164 资用压力(Pa) 5488 立管不平衡率 5.90% 立管1立管总阻力(Pa) 4929 资用压力(Pa) 5446 立管不平衡率 9.50% 立管2立管总阻力(Pa) 5124 资用压力(Pa) 5413 立管不平衡率 5.30% 立管3立管总阻力(Pa) 5124 资用压力(Pa) 5387 立管不平衡率 4.90% 立管4立管总阻力(Pa) 5124 资用压力(Pa) 5367 立管不平衡率 4.50% 立管5立管总阻力(Pa) 5124 资用压力(Pa) 5
24、354 立管不平衡率 4.30% 立管6立管总阻力(Pa) 5124 资用压力(Pa) 5318 立管不平衡率 3.60% 立管7立管总阻力(Pa) 5124 资用压力(Pa) 5294 立管不平衡率 3.20% 立管8立管总阻力(Pa) 5133 资用压力(Pa) 5267 立管不平衡率 2.50% 立管9立管总阻力(Pa) 4870 资用压力(Pa) 5254 立管不平衡率 7.30% 立管10立管总阻力(Pa) 5221 本分支最不利立管 立管11散热器选型及计算：层内位置 编号 负荷(W) TN() 散热器型号 片(m) D(mm) (m/s)分支一 立管 2楼层1 R1 1298.6
25、 18 椭柱132型 11片 15 0.06楼层2 R1 1031.1 18 椭柱132型 9片 15 0.05楼层3 R1 1197.1 18 椭柱132型 10片 15 0.06分支1立管2楼层1 R1 982.3 18 椭柱132型 8片 20 0.03楼层2 R1 814.2 18 椭柱132型 7片 10 0.11楼层3 R1 986.9 18 椭柱132型 8片 10 0.14分支1立管3楼层1 R1 928.3 18 椭柱132型 8片 15 0.05楼层2 R1 814.2 18 椭柱132型 7片 10 0.11楼层3 R1 986.9 18 椭柱132型 8片 10 0.1
26、4分支1立管4楼层1 R1 928.3 18 椭柱132型 8片 15 0.05楼层2 R1 814.2 18 椭柱132型 7片 10 0.11楼层3 R1 986.9 18 椭柱132型 8片 10 0.14分支1立管5楼层1 R1 928.3 18 椭柱132型 8片 15 0.05楼层2 R1 814.2 18 椭柱132型 7片 10 0.11楼层3 R1 986.9 18 椭柱132型 8片 10 0.14分支1立管6楼层1 R1 928.3 18 椭柱132型 8片 15 0.05楼层2 R1 814.2 18 椭柱132型 7片 10 0.11楼层3 R1 986.9 18 椭
27、柱132型 8片 8 0.19分支1立管7楼层1 R1 928.3 18 椭柱132型 8片 15 0.05楼层2 R1 814.2 18 椭柱132型 7片 8 0.16楼层3 R1 986.9 18 椭柱132型 8片 10 0.14分支1立管8楼层1 R1 928.3 18 椭柱132型 8片 15 0.05楼层2 R1 814.2 18 椭柱132型 7片 10 0.11楼层3 R1 986.9 18 椭柱132型 8片 10 0.14分支1立管9楼层1 R1 1298.6 18 椭柱132型 11片 15 0.06楼层2 R1 1066.5 18 椭柱132型 9片 10 0.15楼
28、层3 R1 1197.1 18 椭柱132型 10片 10 0.16分支2立管1楼层2 R1 994.5 18 椭柱132型 8片 15 0.05楼层3 R1 1155.5 18 椭柱132型 10片 10 0.16分支2立管2楼层1 R1 1529.5 18 椭柱132型 13片 20 0.04楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型 6片 10 0.1楼层3 R1 945.3 18 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管3楼层1 R1 878.3 18 椭柱132型 7片 15 0.04楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型 6片 10 0.1楼层3 R1 945.3 18
29、 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管4楼层1 R1 878.3 18 椭柱132型 7片 15 0.04楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型 6片 10 0.1楼层3 R1 945.3 18 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管5楼层1 R1 878.3 18 椭柱132型 7片 15 0.04楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型 6片 10 0.1楼层3 R1 945.3 18 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管6楼层1 R1 878.3 18 椭柱132型 7片 15 0.04楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型 6片 10 0.1楼层3
30、 R1 945.3 18 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管7楼层1 R1 878.3 18 椭柱132型 7片 15 0.04楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型 6片 10 0.1楼层3 R1 945.3 18 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管8楼层1 R1 878.3 18 椭柱132型 7片 15 0.04楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型 6片 10 0.1楼层3 R1 945.3 18 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管9楼层1 R1 878.3 18 椭柱132型 7片 15 0.04楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型
31、6片 10 0.1楼层3 R1 945.3 18 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管10楼层1 R1 1248.6 18 椭柱132型 10片 20 0.03楼层2 R1 742.2 18 椭柱132型 6片 10 0.1楼层3 R1 945.3 18 椭柱132型 8片 10 0.13分支2立管11楼层2 R1 994.5 18 椭柱132型 8片 15 0.05楼层3 R1 1198.6 18 椭柱132型 10片 10 0.16总述：采暖系统水力计算完成后，可以按照可以按照计算管径，组装系统。而且需要加的截止阀，减压阀也需要在合适的位置安装。但是系统仍有较高的水力不平衡率，需要
32、在系统使用过程中逐步调节维护。室外管路需要保温维护，室内管路及散热器需要适度的保护措施。另外室外阳光、室内的灯光、人的散热没有考虑进去。同时对于供暖季节不同天气，室外温度也不同，需要在运行过程中从换热站合理变动供热量。现在的好多散热器进水端可以加上温控阀，可以较为准确的将室内温度控制在舒适环境下。但是考虑学校的供热系统造价不宜过高，只在资方需要基础上添加。感受：本次课程设计，我们对有供热工程有了更为深入的理解，我们在课本上只是看到了一些粗略的知识点，但是设计中，我们能够亲自依照一个工程模型，自己组织知识点，查阅资料，学习软件使用和思考工程实际运用。这是我们能够归纳知识，总结一些经验的学习手段。虽然这过程很累，而且设计结果中有很多不如意的地方，比如计算步骤很粗略，而且设计的使用管件没有查到具体规格，层间不平衡率还很高。但是我们能够在以后的学习中慢慢学会怎样完善一个设计结果。在以后的学习和毕业后工作中，我们也需要逐渐积累这些经验。参 考 文 献供暖通风设计手册供热工程课本采暖通风和空气调节设计规范实用软件： 天正暖通 楚明浩土木学院建环 08-02310807060206
