采暖设计论文.doc

1.前言

用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术称为供暖。

将自然界的能源直接或间接地转化为热能，以满足人们需要的科学技术，称为供热工程。

供暖工程是以保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件为主要任务，集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒，由一个或多个热源通过热网向城市、镇或其中某些区域热用户供应热能的方式。

生活中常见的是集中供热工程，目前已成为现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公共事业的重要组成部分。

集中供暖系统热源主要是热电站和区域锅炉房（工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一般采用热水锅炉），以煤、重油或天然气为燃料；有的国家已广泛利用垃圾作燃料。核能供热有节约大量矿物燃料，减轻运输压力等优点。热网分为热水管网和蒸汽管网，由输热干线、配热干线和支线组成，其布局主要根据城市热负荷分布情况、街区状况、发展规划及地形地质等条件确定，一般布置成枝状，敷设在地下。主要用于工业和民用建筑的采暖、通风、空调和热水供应，以及生产过程中的加热、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷、汽锤和气泵等操作，本设计主要采用集中供热管网。

集中供热的优点是：①提高能源利用率、节约能源。供热机组的热电联产综合热效率可达85％，而大型汽轮机组的发电热效率一般不超过40 ％；区域锅炉房的大型供热锅炉的热效率可达80％～90％。

②有条件安装高烟囱和烟气净化装置，便于消除烟尘，减轻大气污染，改善环境卫生，还可以实现低质燃料和垃圾的利用。③减少司炉人员及燃料、灰渣的运输量和散落量，降低运行费用，改善环境卫生。

④易于实现科学管理，提高供热质量。⑤可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料、灰渣堆放的占地，用于绿化，改善市容。实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。

展望未来，集中供热将面临新的竞争和挑战时间内，在供热及能源利用技术方面还需要不断改进和提高。实现供热技术进步关键在于抓好建立完善和技术开发体系、推广供热能技术等等。

2.工程概况

2.1建筑概况

（1）建筑物层高为3米

（2）维护结构热工计算参数：

外墙：传热系数K=1.63, 结构型式为Ⅲ型

内墙：传热系数K=1.73,结构型式为Ⅲ型

屋面：结构型式为Ⅱ型，传热系数K=1.06

外窗：推拉铝窗，900*1500mm ，传热系数K=3.26

内门：双层实木门，传热系数K=2.33，800*2000mm 地面：不保温地面

计算传热的地板传热系数K=1.63

（3）郑州每米窗缝基准渗风量：L h=1.24（m3/m·h）2.2室内参数

室内设计温度16℃

2.3室外气象参数

=-7℃

供暖室外计算温度t

w

3.4m/s

冬季平均室外风速v

p j=

夏季大气压力99.17KPa

夏季平均风速2.6 m/s

极端最低温度-17.9℃

极端最高温度43.0℃

最大冻土深度27cm

累年（1951～1980）最低日平均温度-17.1℃

3热负荷计算

3.1计算最小传热阻并校核

该外墙属于Ⅲ型维护结构，围护结构冬季室外计算温度

.min 0.30.70.3*(7)0.7*(17.1)14.07w wn p t t t C ?=+=-+-=-

最小传热阻计算公式2min () 1.00*30.070.576/52.2

n w y n t t R m C w t αα?-===?? 外墙的实际传热阻201/1/1.630.613/R k m c w ?===?>min R 满足要求

校核屋面的最小传热阻

该维护结构属于Ⅱ型，维护结构的冬季室外的计算温度wc T 应采用

.min 0.6*0.40.6*(5)0.4*(17.1)9.84w wn p t t t C ?=+=-+-=-

2min () 1.00*25.840.495/6.0*8.7

n w y n t t R m C w t αα?-===?? 顶棚的实际的传热阻01/1/1.060.943R k ===>min R ,满足要求。

3.2 房间供暖设计热负荷

（1）首先，将采暖房间编号，101～113、201～213、301～309、401～409。

（2）围护结构朝向及名称，修正系数、传热面积房间总耗量等依次记录。

（3）房间的热负荷Q 主要包括以下几部分：

123Q Q Q Q =++

式中:1Q --围护结构传热耗热量；

2Q --冷风渗透耗热量；

3Q --冷风侵入耗热量；

3.2.1维护结构的基本耗热量

（1）维护结构稳定传热时,基本耗热量可按下式计算

1()n wn Q KF t t α=-

式中：K --围护结构的传热系数，2/W m C ??；

F --围护结构的计算面积，2m ；

n t --冬季室内空气的计算温度，C ?；

wn t --冬季室外空气的计算温度，C ?；

α--维护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的 削弱而减少的修正，其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。

将房间维护结构按材料、结构类型、朝向及室内外温差的不同，划分成不同的部分，整个房间的基本耗热量等于各部分维护结构耗热量的总和。

（2）直接铺在土壤上的非保温地面，按划分地带法计算。

表3-1 非保温地面的传热热阻及传热系数

（3）维护结构的附加耗热量

①朝向修正

考虑建筑物受到太阳辐射的影响，这就需要对维护结构的基本耗热量进行修正。修正的方法是按维护结构的不同朝向采用不同的修正率。

表3-2 朝向修正率

3.2.2冷风渗透耗热量

计算冷风渗透耗热量时，应考虑建筑物的高低，内部通道情况，室内外温差，室外风向，风速和门窗种类，构造，朝向等影响，凡暴露于室外的可开启的门窗均应计算这部分耗热量。

渗入冷空气所消耗的热量Q 2可按下式计算：(按缝隙法)

20.28()w p n wn Q V c t t ρ=-

其中： h V nL L =

V —冷空气的渗入量，3/m h ；

n —渗透空气量的朝向修正系数；

h L —每米门窗缝隙渗入室内的空气量，

按当地冬季平均风速，3/()m h m ? L —门窗缝隙的计算长度，m ；

2Q —冷风渗透耗热量，3/m h ；

0.28—单位换算系数，1/0.28kJ h w =；

w ρ—供暖室外计算温度下的空气密度，3/kg m ；

p c —冷空气的定压比热容，1/()p c kJ kg C ?=?；

n t —冬季室内空气的计算温度，C ?；

wn t —冬季室外空气的计算温度，C ?；

冷风侵入耗热量计算

'31Q N Q w =?

式中：3Q —冷风侵入耗热量，3/m h ；

'1Q —外门基本传热耗热量；

N —外门附加率；

101房间供暖设计热负荷计算

101房间为监控室,查附录1,冬季室内计算温度t n =16℃,查附录3郑州

供暖室外计算温度t w n =-7℃。

（1）计算维护结构的传热耗热量

①北外墙 传热系数21.63/()k w m C ?=?，查附录4温差修正系数1α=，传热面积2[(3.9*3) 1.5*1.8]9.0F m =-=，北外墙的基本传热耗热量为：

'1()1 1.639.0(167)337.41n wn Q KF t t w w α=-=???+=

查表3-2，郑州的北向的朝向修正率为5％，

朝向修正耗热量为337.4w ×5%=16.87w

北外墙的实际耗热量为354.27w

②北外窗 北外窗的传热系数23.26/()k w m C ?=?，温差修正系数1α=，传热面积21.5*1.8 2.7F m ==，北外窗的基本传热耗热量为：

'1()1 3.26 2.723=202.44n wn Q KF t t α=-=???

朝向修正耗热量为202.45×5%=10.12w

北外窗的实际耗热量为212.56w

③ 西外墙 传热系数21.63/()k w m C ?=?，查附录4温差修正系数1α=，

'1()1 1.6312(167)449.88n wn Q KF t t w w α=-=???+=

查表3-2，郑州的西向的朝向修正率15σ=-％

朝向修正耗热量为''1449.88(0.05)22.45Q w =?-=-

本建筑物建设在市区内，不需要进行风力修正；层高未超过4m ，不需要进行高度修正。

西外墙的实际耗热量'"111449.8822.45427.43Q Q Q w =+=-=

④南内墙 传热系数21.73/()k w m C ?=?，查附录4,温差修正系数0.70α=，传热面积23.9*30.8*210.1F m =-=，南内墙的基本传热耗热量为

'1()0.70 1.7310.123=281.31w n wn Q KF t t α=-=???

⑤南内门 传热系数22.33/()k w m C ?=?，查附录4,温差修正系数0.70α=，传热面积20.8*2 1.6F m ==，南内墙的基本传热耗热量为：

'1()0.70 2.33 1.623=60.02w n wn Q KF t t α=-=???

⑥地面 将101房间的地面划分地带

第一地带：传热系数20.47/()k w m C ?=?

传热面积2(4 3.9)*215.8F m =+=

第一地带传热耗热量为：

1()10.4715.8(167)170.80n wn Q KF t t w w α=-=???+=

第二地带：传热系数20.23/()k w m C ?=?

传热面积21.9*2 3.8F m ==

第二地带传热耗热量为：

2()10.23 3.8(167)20.10n wn Q KF t t w w α=-=???+=

因此，101房间地面的传热耗热量为

12(170.8020.10)190.90Q Q Q w w =+=+=

101房间围护结构的总耗热量为：

354.27+212.56+427.43+190.90+281.31+60.02=1526.49w

（2）计算101房间的冷风渗透耗热量（按缝隙法计算）

北外窗为推拉铝窗，其缝隙长度14 1.82=7.6L m =?+?（）

查附录7，郑州市的朝向修正系数北向0.65n =

已知：郑州市每米门窗缝隙进入室内的理论渗透空气量

31.24(/)h L m m h =?

北外窗的冷风渗入量计算为：

3(0.65 1.247.6) 6.12/h V nL L m h ==??=

根据7wn t C ?=-，查得31.2/w kg m ρ=

取空气定压比热容1/()p c kJ kg C ?=?

北外窗的冷风渗透耗热量为

0.28()0.28 6.12 1.21(167)47.30w p n wn Q V c t t w ρ=-=????+=

因此，101监控室的总耗热量为

1526.49+47.30=1573.79w

以此可算出其它房间的热负荷，见附表1

4供暖方案的确定以及散热器布置与选择

4.1热媒的选择

供暖系统常用的热媒有水、蒸汽和空气。以热水作为热媒的供暖系统称为热水供暖系统。热水供暖系统的热能利用率高，输送时无效损失较小，散热设备不易腐蚀，使用周期长，且散热设备表面温度低，符合卫生要求。系统操作方便，运行安全，易于实现供水温度的集中调节，系统蓄热能力强，散热均衡，适于远距离输送。所以本次毕业设计选择热水供暖系统，

供水温度t

g =95℃，回水温度t

h

=70℃.

4.2供暖形式的确定

本题采用机械循环等温异程式双管上供下回式供暖系统，每组散热器供水管上有一截止阀。机械循环与自然循环系统有很多区别，比如循环动力不同、膨胀水箱连接点和作用不同、排气方式不同等。机械循环形式简单、施工方便、造价低等优点，所以是一种广泛采用的形式。

4.3散热器的布置

（1)该毕业设计散热器安装在窗台下面，这样沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气流比较暖和舒适。

（2)为了防止把散热器冻裂，因此在两道外门之间不应设置散热器。

（3)把散热器布置在楼梯间的底层，可以利用热压的作业，使加热的空气自动上升到楼梯的上部，补偿其耗热量。因此规定楼梯间的散热器应尽量布置在底层或按一定的比例布置在下部的各层。

4.4散热器的选择

选择散热器时应考虑系统的工作压力，选用承压能力要求的散热器；有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度大的房间，应选用铸铁散热器；热水供暖系统选用钢制散热器时，应采取防腐措施；热水供暖系统选用散热器时，应注意采用等电位连接，即钢制散热器与铝制散热器不宜在同一热水供暖系统中使用；总而言之，应根据实际情况，选择经济、耐久、美观的散热器。

4.5散热器的计算

根据上述散热器的选择，同时根据所计算热负荷的大小，室内安装二柱（M-132型）或四柱760型散热器。

确定了供暖设计热负荷、供暖系统的形式和散热器的类型后，就可进行散热器的计算，确定供暖房间所需散热器的面积和片数。

（1）散热器的散热面积

供暖房间的散热器向房间供应热量以补偿房间的热损失，根据热平衡原理，散热器的散热量应等于房间的供暖设计热负荷。

散热器散热面积的计算公式为 123..()

pj n Q F K t t βββ=

- 式中

F —房间供暖所需的散热器散热面积，m 2； Q —房间供暖热负荷，W ；

K —散热器的传热系数，W/(m .℃)；

pj t —散热器热媒的算术平均温度，℃；

n t —供暖室内计算温度，℃；

1β—散热器组装片数或散热器的长度修正系数；

2β—散热器连接形式修正系数；

3β—散热器安装形式修正系数；

表4-1散热器组装片数修正系数

注：上表仅适用于各种柱式散热器，方翼型和圆翼型散热器不修正，其它散热器需要修正时，见产品说明。

散热器连接形式修正系数2β的选择：实验测定散热器传热系数时，散热器与支管的连接形式为同侧上进下出的连接方式，则2β=1.0；

（2）散热器的片数或长度

n= F/f

式中 n —散热器的片数或长度；

F —所需散热器的散热面积；

f —每片或每m 散热器的散热面积，可查附录10确定。

（3）散热器片数的计算

101监控室

已知双管系统Q=1573.79w ，t g =95℃，t h =70℃n t =16℃。

①计算散热器的热媒平均温度pj t

pj t =（95+70）/2

=82.5℃

Δt=pj t -n t =66.5℃。

②计算散热器的传热系数k,查附录10，Ｍ-132型散热器传热系数的计算公式为K=2.426Δt 0.286=2.426×（66.5）0.286=8.06w/（m 2.℃）

③计算散热器面积Ｆ。

先假设修正系数1β=1.0，同侧上进下出连接形式修正系数=1.0，该散

热器安装形式修正系数3β=1.02。 123..()

pj n Q F K t t βββ=-=1573.79/（8.06×66.5）×1×1×1.02=2.99 m 2

④ 计算散热器片数n

查附录10，Ｍ-132型散热器每片面积f=0.24m 2片

n=2.99/0.24=12.46片

查表4-1，片数修正系数1β=1.05,12.46×1.05片=13.08片

0.08×0.24=0.02<0.1 m 2

所以n=13片

各层房间散热器片数的计算见附表2所示

5.管路的水力计算

机械循环热水供暖系统由水泵提供动力，系统作用半径较大，供暖系统的总压力损失也较大，一般约为10~20kpa，较大型系统总压力损失可达20~50kpa。机械循环双管系统，一根立管上的各层散热器是并联关系，各层散热器之间由于作用压力的不同而产生垂直失调的问题，自然循环的作用压差应考虑进去，不能忽略。

5.1室内热水供暖系统水力计算的任务与方法

（1）室内热水供暖系统水力计算的任务

①已知各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各段管径。这是实际工程设计的主要内容。

②已知各管段流量和管径，确定系统所需循环压力。常用于校核计算，校核循环水泵扬程是否满足要求。

③已知各管段管径和该管道的允许压降，确定该管段的流量。常用于校核已有的热水供暖系统各管段的流量是否满足要求。

（2）室内热水供暖系统水力计算的方法

供暖系统水力计算的方法有等温降法和不等温降法两种。下面主要介绍等温降法的计算步骤。

①根据温降，计算各管段流量。

②根据系统的循环作用压力，确定最不利环路的平均比摩阻R

p j

，机械

循环热水供暖系统推荐选用的经济比摩阻R

p j 一般为60-120P

a

/m。

③根据经济比摩阻R

p j

和各管段流量G，查附录13选出最接近的管径d，

确定该管径下管段的实际比摩阻R

S J 和实际流速V

S J

。

④计算确定个管段的沿程压力损失P

Y

。

⑤确定各管段的局部阻力系数，计算确定各管段的局部压力损失P

J

。

⑥确定系统总的压力损失。

⑦应注意管中的流速不能超过规定的最大允许流速。

5.2 计算最不利环路的管径

本设计采用机械循环系统.

（1）选择最不利环路，并标管段、计算流量；

（2）根据热负荷、经济比摩阻确定环路管径，流速，以及平均比摩阻的大小。

（3）计算各管段的沿程压力损失y p ；

（4）确定局部压力损失j p ；

（5）求各管段的压力损失y j p p p ?=+；

（6）求环路的总压力损失p ∑?；

计算结果见附表3。

结论

在生活和生产过程中，会有很多的地方须设计供暖，因供暖的存在，使得在生活上的舒适性得道提高，而且生产会有很大的提高，供热工程在很多方面都有所涉及。所以在以后的生活.生产中要加以重视。毕业设计要求既我们必须认真负责，又要勇于思考。

合理的选择供暖系统是计算的关键，以及根据室内的热负荷大小计算散热器的片数，正确的选择散热器的型号。根据所选择的供暖系统以及供暖方式来合理的进行管路的水力计算，算出管段的各管径的大小，然后进行管道的阻力计算，以及平衡管段的阻力，这一系统让我对供热工程系统的设计以及水力计算有了全面的了解。

通过毕业设计达到对供热工程这门课的知识的深化得目的，把课程内容贯穿，是它更加系统化，逻辑化，加强了这门课的认识以及对本专业的深刻的理解。而且掌握了查阅资料及培养自己动手的能力，为将来走上工作岗位，更好地适应工作打下了坚定的基础，在此特别感谢帮助我的老师和同学，使我在各方面都有所提高。

通过独立完成设计，对所遇问题的分析及采暖设计的理解，本次毕业设计所采取的供暖系统仍有不足。个别问题没有解决。

作为一名即将走上工作岗位的大学生，做采暖设计意义重大，为将来的工作打下了夯实的理论基础。希望能在将来的工作中使理论与实践相结合。为国家建筑事业做出贡献。

致谢

毕业设计已经完成，在整个毕业设计过程中，我将所学专业理论知识与具体实践相结合，在指导老师的帮助下，我学到了很多东西，并对我学的专业有了更深的了解，在整个过程中我得到了张老师和其他老师的认真指导，同时，我还得到了同学的帮助，在此，我向那些帮助我的老师和同学表示最诚挚的谢意，谢谢你们在大学最后一段给我的帮助，使我将理论与实践相结合，认识自己的不足，使我有机会继续努力和改正，为以后的工作做一个好的铺垫。在此，我再次向我所认识的老师和同学致以诚挚的谢意。