燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書目 錄一、設(shè)計(jì)題目與原始條件二、方案設(shè)計(jì) 三、熱負(fù)荷的計(jì)算1.傳熱系數(shù)的計(jì)算2.以某房間為例計(jì)算采暖熱負(fù)荷 3.其它房間熱負(fù)荷：四、地板采暖盤管的選擇和計(jì)算1.散熱器的選擇2.散熱器的計(jì)算 五、水力計(jì)算1、系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本公式2、沿程阻力損失3、局部阻力損失4、加熱管的水力計(jì)算六、設(shè)計(jì)總結(jié)七、參考文獻(xiàn)一、 設(shè)計(jì)題目與原始條件：1、設(shè)計(jì)題目：北京市某辦公樓采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2、原始條件地點(diǎn)：北京市 土建資料：建筑物的平、立面圖 其它資料 熱源：獨(dú)立鍋爐房 資用壓力：70kpa 供回水溫度：60/50 建筑物周圍環(huán)境：市內(nèi)，無遮擋 3、氣象資料：北京市采暖室外計(jì)算溫度t0 取-9 冬季室外平均風(fēng)速v0 取2.7m/s 冬季最多風(fēng)向 NNW 平均風(fēng)速 4.5m/s 頻率 14% 日照率 57% 【1】P187 4、設(shè)計(jì)參數(shù)： 室內(nèi)計(jì)算溫度 門廳 16 辦公室 20 會議、接待 18 多功能廳 18 走道、洗手間 16二、方案設(shè)計(jì)三、熱負(fù)荷的計(jì)算1.傳熱系數(shù)的計(jì)算（1）墻體的傳熱系數(shù)墻體實(shí)用鋼筋混凝土，雙面抹灰，250mm，保溫層：苯板，墻體60mm，屋頂，100mm。構(gòu)造層次：墻體：熱阻值R0=0.36(m2K)/W, K0=2.78 W/(m2K)，熱惰性指標(biāo)D=3.09，墻體類型：三類。保溫層：苯板根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50019-2003規(guī)定，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最小熱阻 應(yīng)按下式確定 R0.min=（tR-tOW）tRn （1）其中 R0min最小總熱阻， (m2K)/W；tR冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，18；tOW冬季室外計(jì)算溫度，-14；溫差修正系數(shù)1；Rn圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱熱阻，0.36 (m2K)/Wt室內(nèi)空氣溫度與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的允許溫差6.0。因此,外墻最小熱阻為 R0.min= (18+14)60.36=1.92 (m2K)/W （2）外墻的熱阻值R0=0.36(m2K)/W1.92(m2K)/W,不滿足要求，需要加保溫層。按經(jīng)驗(yàn)數(shù)值：墻體加60mm厚的苯板，R1=0.06/0.03=2 (m2K)/W因此墻體R=R1+R0=2.36(m2K)/W1.92(m2K)/W，滿足要求。（2）門、窗戶的傳熱系數(shù)門窗的傳熱系數(shù)如下表所示：門高（mm）寬(mm)類型傳熱系數(shù)M-134001800塑鋼門2.7M-227 001500木 門2.2M-327001000木 門2.2M-42700900木 門2.2M-527005400塑鋼門2.7C-125001200塑鋼窗3.2C-225002700塑鋼窗3.2C-321001200塑鋼窗3.2C-421002700塑鋼窗3.2C-520001200塑鋼窗3.2C-621001500塑鋼窗3.2C-721001800塑鋼窗3.2C-8110002100塑鋼窗3.2C-9110006900玻璃幕墻3.2C-1025001500塑鋼窗3.2C-1125001800塑鋼窗3.2C-1221001800塑鋼窗3.2C-1325001800塑鋼窗3.2表13）屋面的傳熱系數(shù)查閱參考文獻(xiàn)2可得屋面的熱工指標(biāo)，如下表所示。 屋面保溫材料類型苯板1000.333.33表2查參考文獻(xiàn)1得，計(jì)算最小總熱阻。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：R2=0.1/0.03=3.33(m2K)/W （3）屋頂?shù)目偀嶙瑁篟=R2+R0=3.66(m2K)/W，所以，滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求。2.以某房間為例計(jì)算采暖熱負(fù)荷一層房間耗熱量計(jì)算表房間編號圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)室內(nèi)外計(jì)算溫差溫差修整系數(shù)基本耗熱量耗熱量修正冷風(fēng)滲透耗熱量冷風(fēng)侵入耗熱量房間總耗熱量朝向風(fēng)向修整后耗熱量高度修正名稱及方向面積計(jì)算面積Ktn-twQ1jxcnxf1+xcn+xfQxgQ2Q3Q高寬W/()W%W%WWW1南外墻4.28.6536.330.42251381.47-0.2099.8380.701.24*0.278*1*25*0.5*4.2*58.980南外窗2.51.2+1.2+2.712.7521637.5-0.299.8636.23東外墻4.27.531.50.421330.75-0.0599.95330.58西外墻4.27.531.50.421330.75-0.0599.95330.58地面4.6*2+4.05*217.30.471203.280100203.28地面5.45*210.90.23162.68010062.68地面2.6*2+4.05*213.30.12139.9010039.9地面1.35*2.6+2.1*6.6517.480.07130.58010030.582014.532014.531067.4103081.94表33.全部房間的熱負(fù)荷房間號房間名稱負(fù)擔(dān)的熱負(fù)荷（W）101辦公室3081.94102辦公室1128.46103辦公室1128.46104辦公室8183.17105辦公室1073106辦公室2668.97107辦公室1073108辦公室1047.7109貯存室597.55一層走廊4401.95一層大廳4348.27一層衛(wèi)生間738.43201辦公室2469.42202辦公室869.5203辦公室869.5204辦公室869.5205辦公室860.3206辦公室4237.7207休息室930接待大廳3774.4二層衛(wèi)生間576.37走廊、大廳上空7731.69301辦公室2469.42302辦公室869.5303辦公室869.5304辦公室869.5305辦公室1870.2306辦公室869.5307辦公室869.5308辦公室860.3309辦公室3390.16310休息室847.54311會議室3774.4312休息室1047.7三層走廊3963.55三層衛(wèi)生間576.37401辦公室2469.42402辦公室869.5403辦公室869.5404辦公室869.5405辦公室1870.2406辦公室869.5407辦公室869.5408辦公室860.3409辦公室4238.2410活動室3774.4411休息室1047.7四層走廊3963.55四層衛(wèi)生間576.37活動室活動室4950.92501辦公室1034.2502辦公室1034.2503辦公室1034.2504辦公室1034.2505辦公室1034.2506辦公室1021507辦公室4998.86508辦公室913.114509辦公室2632.422510辦公室912.724五層走廊5923.45五層衛(wèi)生間701.65表4求和得：總負(fù)荷為126179.2W，總面積為3705.4m2經(jīng)計(jì)算，該建筑的面積熱指標(biāo)為：qf=126179.23705.4=34.05 W/m2 。四、地板采暖盤管的選擇和計(jì)算1地板輻射采暖構(gòu)造本設(shè)計(jì)采用熱水作為熱煤，根據(jù)各房間的單位面積耗熱量，采用瓷磚、復(fù)合木地板類地面。技術(shù)參數(shù)如下： 地面材料：瓷磚 供回水溫度：供60；回，50。 管材：耐高溫聚乙烯(PE-RT)圖1 地板輻射采暖構(gòu)造1、聚苯乙烯保溫板 2、耐高溫聚乙烯管 3、地面層4、水泥沙將找平層 5、細(xì)石混凝土 6、聚苯乙烯保溫板 8、樓板 2、采暖盤管的布置影響塑料埋管鋪設(shè)方式的主要因素是塑料埋管的最小彎曲半徑。而滿足彎曲半徑的同時也要使地板輻射供暖的熱效率達(dá)到最大。因此，為了不使地板表面溫度過高而造成人腳部太熱而表現(xiàn)的不舒適，最理想的狀況是板表面溫度均勻一致。同時也要考慮施工問題。對于雙回形布置，經(jīng)過版面中心點(diǎn)的任何一個剖面，埋管是高溫低溫管相間隔布置，存在“零熱面”和“均化”效應(yīng)，從而使這種布置方式的板面溫度場比較均勻，是鋪設(shè)彎曲度數(shù)大部分為90彎，故鋪設(shè)簡單也沒有埋管相交問題。首層地面、衛(wèi)生間及廚房必須設(shè)防水層。采暖地面構(gòu)造層與外墻接觸部分用聚苯乙烯保溫板作保溫處理。3、散熱器的選擇（1）散熱器的選型原則散熱器的選型和布置要遵循如下的原則2： 散熱器的選型要遵循傳熱性能好、安全可靠、美觀、緊湊、便于清掃、使用壽命不低于供暖系統(tǒng)所選用的PE-RT管的壽命的原則。 散熱器的布置要確保室內(nèi)溫度分布均勻，要與衛(wèi)生間的設(shè)施相協(xié)調(diào)。 散熱器的布置應(yīng)盡可能縮短戶內(nèi)管系的長度。 適用于衛(wèi)生間的潮濕環(huán)境。根據(jù)規(guī)范，散熱器距地面的高度為1520cm,離外墻100mm。4、散熱器的計(jì)算首先根據(jù)公式計(jì)算出各管段的流量G=0.86Q（tg- tg） kgh （4）式中 Q 管段的熱負(fù)荷，W； tg系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，； th 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，。確定管徑的公式：=S(t1-t2) （5）式中： 導(dǎo)熱系數(shù)， W/m；S形狀因子； t1 盤管溫度， ； t2地板表面溫度， ； （6） 式中： l管長， m； H埋深，mm； D管徑，mm； 管間距，mm；導(dǎo)熱系數(shù) ： W/m 構(gòu)造層：瓷磚地板層 =10mm =1.1 W/m水泥沙將找平層 =20mm =0.93 W/m細(xì)石混凝土層 =40mm =1.51 W/m Wm （7）五、水力計(jì)算 1、系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本公式熱媒（流體）在管道內(nèi)流動是，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，就有損失能量，這種為沿程損失（沿程摩擦阻力）；而當(dāng)流體通過管道的一些附件時，如閥門、彎頭、三通、散熱器等，由于流體流動方向或速度的改變，產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，也有損失能量，這種為局部損失（局部阻力）。因此熱水供暖系統(tǒng)中，計(jì)算管段的總壓力損失，可用下式表示： Pa （8）計(jì)算管段的壓力損失，Pa；計(jì)算管段的沿程損失，Pa；計(jì)算管段的局部損失，Pa/m；L管段長度，m。2、沿程阻力損失在管路的水力計(jì)算中，把管路中水流量和管徑都沒有改變的一段管子，稱為一個計(jì)算管段。任何一個熱水供暖系統(tǒng)都是由許多串聯(lián)和并聯(lián)的計(jì)算管段組成。流體沿直線管段流動時，所引起的能量損失，稱為沿程損失。為計(jì)算方便，都是先計(jì)算出每米管長的沿程損失（也稱為比摩阻）。其值可用流體力學(xué)中的達(dá)西圍斯巴赫公式進(jìn)行計(jì)算：R=2v2d Pa/m （9） 管段的摩擦阻力系數(shù)；d 管道內(nèi)徑，m；熱媒在管道內(nèi)的流速，m/s；熱媒的密度，kg/m。3、局部阻力損失如前所述，管段的局部損失主要是因流體流過管道中的一些局部附件（如閥門、彎頭、三通、散熱器等）而一起的一種能量損失。 由于盤管彎頭眾多，角度不固定，因此局部阻力折算成0.3倍的沿程阻力，那么總阻力就是1.3倍的沿程阻力。4、加熱管的水力計(jì)算本計(jì)算過程選用供水溫度為60，回水溫度為50，溫差為10 ，供回水的平均性參數(shù)知：水的密度p =98573kgm3，比熱c=4.19kJ(kgk)，水的運(yùn)動粘滯系數(shù)v 溫度為55 。以40作為水的定性溫度查取水的物=05165x10-6ms。為了便于排除管內(nèi)的空氣，加熱管內(nèi)的熱水流速不應(yīng)小于025ms，同時，加熱管內(nèi)流速宜控制在025-05ms之間，每一個環(huán)路的阻力不宜超過3x104Pa。采暖系統(tǒng)的阻力由沿程阻力和局部阻力組成，局部阻力又由管路局部阻力和設(shè)備阻力(如分水器、集水器阻力)組成。由于加熱管的彎曲半徑較大(6Dw)，對局部阻力可按沿程阻力的附加方法進(jìn)行處理，經(jīng)過總結(jié)，總阻力為1.3沿程阻力。 5、最不利環(huán)路：距離供水干管最遠(yuǎn)的一條環(huán)路，即東側(cè)五層分水器上帶的最長的盤管?？傋枇τ?jì)算如下： 選擇五層分水器上最長的一根盤管116米。根據(jù)公式（9），得出沿程阻力，再由局部阻力是沿程阻力的0.3倍，得出盤管的總阻力。PZ=Py+Pp=P1+P2+P3+P9+P10+P11+P12+P21+P22+P23+P24+P30+P32+1.3P管=26206+1.3*25000=58706Pa 6、水利平衡校核最不利管段一樓東側(cè)區(qū)域環(huán)路和五樓東側(cè)區(qū)域環(huán)路兩個環(huán)路間的水力平衡： 不平衡率=（P1-P2）P1100 =（58706-35698）58706=39.215%超出允許的不平衡百分率。調(diào)節(jié)散熱器對應(yīng)環(huán)路的分水器的流量平衡閥，大部分的壓力損失靠它消耗掉，少部分靠散熱器上的流量平衡閥節(jié)流掉，由于集水器各支路上有流量計(jì)，當(dāng)把閥門調(diào)到流量計(jì)顯示需要的流量值時就停止調(diào)閥。校核中部區(qū)域一層和五層兩個環(huán)路間的水力平衡： 不平衡率=（P1-P2）P1100 =（45266-33538）45266=2515同理，超出允許的不平衡百分率。調(diào)節(jié)散熱器對應(yīng)環(huán)路的分水器的流量平衡閥，大部分的壓力損失靠它消耗掉，少部分靠散熱器上的流量平衡閥節(jié)流掉，由于集水器各支路上有流量計(jì)，當(dāng)把閥門調(diào)到流量計(jì)顯示需要的流量值時就停止調(diào)閥。校核中部區(qū)域立管和東側(cè)最不利環(huán)路區(qū)域立管兩個并聯(lián)環(huán)路間的水力平衡： 不平衡率=（P1-P2）P1100 =（58706-49266）58706=14.615 在允許范圍內(nèi)。六、設(shè)計(jì)總結(jié)到此，為期兩周的課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了。這是對我們在課堂上學(xué)到的知識的一次全面檢驗(yàn)，在設(shè)計(jì)的過程中我受益匪淺，使我在課堂學(xué)到的知識得以系統(tǒng)化，也讓我體會到了書本的理論知識與工程實(shí)際之間的聯(lián)系和差別。我對低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)有了理性的認(rèn)識。這次設(shè)計(jì)是對大學(xué)所學(xué)集中供熱采暖知識的一次擴(kuò)展運(yùn)用。在這次設(shè)計(jì)過程中我有很多感觸，也遇到了很多問題。比如一開始的熱負(fù)荷計(jì)算中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的計(jì)算，面積的丈量，修正率的選擇，滲透得熱量的計(jì)算等。我是用地盤管采暖設(shè)計(jì)的散熱器，所以跟同學(xué)交流的機(jī)會不是太多，但是通過跟老師溝通，從網(wǎng)上查資料，學(xué)習(xí)到了很多新的知識，初步學(xué)習(xí)了天正軟件的使用。在以后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中要注重發(fā)散思維的培養(yǎng)，多與老師交流問題。還有就是做事態(tài)度方面，對待工程實(shí)際問題一定要嚴(yán)謹(jǐn)，不能想當(dāng)然，遇到問題一定要沉著冷靜，這樣才能沉住氣去思考問題，給大腦獨(dú)立思考的空間，學(xué)會自己去獨(dú)立思考問題不能總是讓別人告訴我們怎么做，我們要自己決定應(yīng)該怎樣做，只有這樣我們的獨(dú)立能力有所提高。同時要學(xué)會與同學(xué)協(xié)作，跟同學(xué)一起討論問題，往往能夠找到最佳方案。七、參考文獻(xiàn)1賀平，孫剛.供熱工程.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.2卜一德.地板采暖與分戶熱計(jì)量技術(shù).中國建筑工業(yè)出版社，2007.3陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊.中國建筑工業(yè)出版社.1993.64國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集：03K40403(05) K404低溫?zé)崴匕遢椛涔?暖系統(tǒng)施工安裝。中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所出版，2007.5王子介.低溫輻射供暖與輻射供冷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6李向東，于曉明主編.分戶熱計(jì)量采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.7地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程（JGJ142-2004、J365-2004）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.8李永安,尚豐偉,焦明先.低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)設(shè)計(jì)，建筑熱能通分空調(diào)，2002（1）.9民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）（JGJ 26-95）.1995.10采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50019-2003）.北京：中國計(jì)劃出版社，2003.11民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50176-93）.北京：中國計(jì)劃出版社，1993.附表1：管段號設(shè)計(jì)熱負(fù)荷地盤管計(jì)算熱負(fù)荷總散熱量流量管長管徑流速比摩阻沿程阻力損失局部阻力系數(shù)之和局部阻力損失總阻力損失Q（W）Q（W）Q（W）M（Kg/h）L（m）DN（mm）v（m/s）R（Pa/m）RL（Pa）Z（Pa）H（Pa）1126179.2113561.28151415.047234.2610800.5263.12267179346289718.4680746.614107662.1525143.832.6700.3250.486179165339886.235897.5847863.442286.8121.6400.2944.2201811422160436460.7432814.66643752.8882090.4118400.2738.1141411181532538465.234618.6846158.242205.514.2400.39102.23662.3253619629102.726192.4334923.241668.553.6400.37101.41832.3145328719737.417763.6623684.881131.613.6200.3592.42631312023833810372.19334.8912446.52594.6673.6200.370.875233321084930832.627749.3436999.121767.744.2400.2550.623931974361023472.221124.9828166.641345.743.6200.234.236975283265291116114.214502.7819337.04923.8813.6200.1520.11769513353104128754.27878.7810505.04501.9079.24200.110.21418647318911327933.225139.8833519.841601.54.2400.075.11982.51453431421303.119172.7925563.721221.383.6200.041.3830562.5149345491514673.7913206.41117608.548841.2983.6200.048.2147437082182168043.27238.889651.84461.1433.6200.085.84613213674178043.27238.889651.84461.1433.6200.19.246132136741814673.7913206.41117608.548841.2983.6250.1212.842432726961921303.119172.7925563.721221.383.6200.1418.130562.5149345492027933.225139.8833519.841601.54.2400.1925.51982.5145343218754.27878.7810505.04501.9079.24200.2448.81418539418122216114.214502.7819337.04923.8813.6200.2965.217694106828372323472.221124.9828166.641345.743.6200.3495.536974226659632430832.627749.3436999.121767.744.2400.39114.223931974362510372.19334.8912446.52594.6673.6200.27134.4752333210842619737.417763.6623684.881131.613.9200.29150.426313120238332729102.726192.4334923.241668.553.6400.3252.218321453282838465.234618.6846158.242205.513.6400.451.836622536192939886.235897.5847863.442857.0620500.5590.87651798443089718.4680746.614107662.1525143.862.6700.4882.2861951813136460.7432814.66643752.8882090.4118400.56112.41414199151332126179.2113561.28151415.047234.2610800.4955.626717934655833 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