1、第1章 緒論1.1 設計目的本課程的目的是培養學生運用所學的暖通空調、流體輸配管網課程的理論和技術知識解決實際問題，進一步提高運算、制圖和使用資料的能力。通過設計，了解室內采暖系統的設計內容、程序和基本原則，鞏固所學理論知識，培養利用這些知識解決實際問題的能力，逐步樹立正確的設計觀點。供熱工程課程設計是建筑環境與設備專業培養學生解決實際問題能力的一個重要的教學實踐環節，在建筑環境與設備專業的教學計劃中占有重要的地位和作用。1.2 工程概述 本工程為北京市密云縣某八聯排別墅室內采暖，整個建筑物為三層，建筑總高9.2米，該小區有相同別墅100棟。熱源由鍋爐房提供0.8mpa的蒸汽供熱，供回水溫度為

2、：75、50。1.3 設計任務本設計為八聯排別墅冬季熱水供暖工程。設計主要內容為：（一）設計準備（收集和熟悉有關規范、標準并確定室內外設計參數）（二）采暖設計熱負荷及熱指標的計算（三）散熱設備選擇計算（四）布置管道和附屬設備選擇，繪制設計草圖（五）管道水力計算（六）熱力站設計（七）平面布置圖、系統原理圖等繪制（八）設備材料表、設計及施工說明的編制第2章 設計依據2.1 主要參考資料1. 王宇清，劉春澤. 供熱工程，機械工業出版社，20052. 民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范 GB50736-20123. 嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準 JGJ26-20104. 陸耀慶. 實用供熱空調設

3、計手冊，北京：中國建筑工業出版社，20082.2 設計范圍 本次設計任務為八聯排別墅冬季采暖系統設計。采暖日期為11月23日3月15日，共114天。本采暖設計，已經給出熱媒，并由鍋爐房提供，設計熱交換系統機房。2.3 設計參數2.3.1 室外設計參數 根據建筑物所在的地區是北京市密云縣，查附錄31，將北京市冬季室外氣象參數及建筑節能計算用氣象參數列表如下：表2.1 北京市冬季室外空氣計算參數表 地理位置大氣壓力（Kpa）冬季室外平均風速（m/s）冬季采暖室外計算干球溫度/冬季空氣調節室外計算相對濕度/%北京102.172.6-7.644表2.2 北京市建筑節能計算用氣象參數 城市氣候屬區采暖度

4、日數（HDD18)day計算采暖期北京B2699天供暖室外計算溫度太陽總輻射平均強度W/水平南向北向東向西向114-7.61021203359592.3.2 室內設計參數根據設計建筑類型，確定室內設計參數如下表：表2.3 密云小區八聯排別墅室內設計參數表 房間名稱冬季室內計算干球溫度/室內計算相對濕度/%風速m/s衛生間（有沐浴設備）25600.2餐廳18600.2客廳18600.2臥室18600.2樓梯間14600.22.4 設計原始資料2.4.1 土建資料本工程為北京市某八聯排別墅樓，整個建筑物為3層，一層層高3.3米，二層層高3.0米，三層層高2.9米，建筑總高10.63米(含屋頂），該

5、小區有相同別墅100棟。2.4.2 建筑結構1. 建筑物的平、立、剖面圖,建筑結構為混凝土結構。(1) 外墻為240厚混凝土,外保溫層聚胺脂40mm厚，內外均涂20mm水泥砂漿。2. 屋面:(1) 防水層加水豆石10mm厚(2) 水泥砂漿找平層20mm厚(3) 保溫層水泥膨脹珍珠巖150mm厚(4) 隔汽層(5) 承重層120mm現澆板(6) 內粉刷15mm水泥砂漿3. 樓板均為100mm厚鋼筋混土。4. 門窗: 鋁合金門窗,玻璃為雙層中空厚5mm,白色,內掛中色窗簾。2.5 動力與能源資料1. 熱源：鍋爐房提供0.8mpa的蒸汽；2. 熱媒：熱水參數tg=75 、th=502.6 其他資料1

6、. 人數：按照相關設計手冊確定。2. 照明、設備：按照相關設計手冊確定。3. 采暖設備要求散熱器要求散熱性能好，金屬熱強度大，承壓能力高，價格便宜，經久耐用，使用壽命長。該設計中采暖設備選用散熱器供暖。對散熱器的要求主要有以下幾點：1) 熱工性能方面的要求，散熱器的傳熱系數值越高，說明其散熱性能越好。提高散熱器的散熱量，增大散熱器傳熱系數的方法，可以采用增加外壁散熱面積（在外壁上加肋片）、提高散熱器周圍空氣的流動速度和增加散熱器向外輻射強度等途徑。2) 經濟方面的要求，散熱器傳給房間的單位熱量所需金屬耗量越少，成本越低越好。3) 安裝使用和工藝方面的要求，散熱器應具有一定機械強度和承壓能力；散

7、熱器的結構形式應便于組合成所需要的散熱面積，結構尺寸要小，少占房間面積和空間，散熱器的生產工藝應滿足大批量生產的要求。4) 衛生美觀方面的要求，散熱器要外表光滑，不積灰和易于清掃，散熱器的裝設不應影響房間的觀感。使用壽命的要求，散熱器應不易被腐蝕和破損，使用年限長。綜合考慮，本設計采用M-132型散熱器。第3章 供暖系統的設計熱負荷 供暖熱負荷是設計中最基本的數據。它直接影響供暖系統方案的選擇、供暖管道管徑和散熱器等設備的確定、關系到供暖系統的使用和經濟效果。3.1 熱負荷組成1、基本耗熱量（屋頂、墻、地板和窗耗熱量）；2、圍護結構修正耗熱量（朝向、風力、高度影響的修正）；3、冷風滲透耗熱量；

8、4、冷風侵入耗熱量；3.2 負荷計算3.2.1 圍護結構計算參數 查嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準，圍護結構傳熱系數限值如下表：表3.1 寒冷(B)區圍護結構熱工性能參數限值圍護結構部位傳熱系數 K W/(m2 K)3 層建筑（48） 層的建筑9 層建筑屋面0.350.450.45外墻0.450.600.70架空或外挑樓板0.450.600.60非采暖地下室頂板0.500.650.65分隔采暖與非采暖空間的隔墻分隔采暖非采暖空間的戶門2.02.02.0陽臺門下部門芯板外窗窗墻面積比3.10.2窗墻面積比2.80.3窗墻

9、面積比0.42.0窗墻面積比2.3圍護結構部位保溫材料層熱阻 R (m 2 K)/W周邊地面0.830.56地下室外墻（與土壤接觸的外墻）0.910.61 注: 周邊地面和地下室外墻的保溫材料層不包括土壤和混凝土地面。根據體形系數=故結合國標和省標，由上表查詢鴻業軟件中的圍護結構K值并確定本設計圍護結構傳熱系數： 1、 外墻外墻為240厚混凝土,外保溫層聚胺脂40mm厚，內外均涂20mm水泥砂漿。查鴻業圍護結構材料庫，傳熱系數K=0.42w/m。2、 內墻普通混凝土多孔磚墻240mm，傳熱系數K=1.37 w/m。3、 門窗鋁合金門窗,玻璃為雙層中空厚5mm

10、,白色,內掛中色窗簾，尺寸見圖紙，傳熱系數門 K =2.0 w/m，窗戶 K=2.32 w/m4、 屋面:（1）防水層加水豆石10mm厚（2）水泥砂漿找平層20mm厚（3）保溫層水泥膨脹珍珠巖150mm厚（4）隔汽層（5）承重層120mm現澆板（6）內粉刷15mm水泥砂漿傳熱系數K=0.33 w/m3.2.2主要計算公式由于冬季室外溫度的波動幅度遠小于室內外的溫差，因此在圍護結構的基本耗熱量計算中采用日平均溫差的穩態計算法，1. 圍護結構的基本耗熱量 （3-1）式中 圍護結構的基本耗熱量形成的熱負荷（W）；圍護結構的溫差修正系數；圍護結構面積（）；圍護結構的傳熱系數W/()；冬季采暖室內計算溫

11、度（）；冬季采暖室外計算溫度（）。2. 圍護結構的附加耗熱量圍護結構的附加耗熱量按其占基本耗熱量的百分率確定。1) 朝向修正率 2) 風力附加率 3) 圍護結構的高度附加3. 冷風滲透耗熱量 =0.28Vw (3-2)式中：冷風滲透耗熱量（W）；V經門、窗隙入室內的總空氣量，m3/h；w供暖室外計算溫度下的空氣密度，本設計取1.415kg/m3；冷空氣的定壓比熱， =1KJ/（kg）。經門、窗隙入室內的總空氣量按下式計算V= (3-3)式中：L h每米每小時縫隙入室內的空氣量； 門窗縫隙的計算長度，m； n滲透空氣量的朝向修正系數。 Lh=(0.3h0.4)b(0.5w02)b (3-4)式中

12、：h 計算門窗中心標高，m；0冬季室外最大風向的平均風速，m/s；外門窗縫隙滲風系數，查表得0.5。b 門窗縫隙滲風指數，取0.67；4. 冷風侵入耗熱量開啟外門時侵入的冷空氣需要加熱到室內溫度，對于短時間開啟無熱風幕的外門，可以用外門的基本耗熱量乘以相應的附加率：=N (3-5)式中：外門基本耗熱量，W; N考慮冷風侵入的外門附加率。本設計中只有首層有外門，后門取附加率取65%，前門為主要通道，取附加率500%。3.3熱負荷計算本次設計采用鴻業暖通負荷軟件計算熱負荷，以1#一層1001室為例列出負荷計算明細表（表3.2），其余各房間負荷匯總列于表3.3、3.4、3.5。表3.5 1#8#別墅

13、總熱負荷匯總表 樓號各項負荷值熱負荷新風熱負荷戶間傳熱總熱負荷總濕負荷熱指標濕指標新風量WWWWkg/hW/m2kg/hm2m3/h1#544503545799035.33002#389003544244025.24003#389003544244025.24004#389003544244025.24005#389003544244025.24006#389003544244025.24007#389003544244025.24008#544503545799035.3300工程合計342300283237040027.7700表3.2 1#1層1001房間（餐廳）耗熱量計算明細表房間名稱

14、圍護結構傳熱系數室內計算溫度供暖室外計算溫度室內外計算溫度差溫差修正系數耗熱量修正各項熱負荷房間總熱負荷朝向風向名稱面積計算面積Ktntwtn-twxcnxf1+xcn+xfQiQW/(）WW1001餐廳北外墻3.8839.720.4218-7.625.6110011098671西外墻3.74311.220.421-595104北外門92.0110110180西外窗21-595100地面23.74+3.24）13.960.4710100176地面1.241.742.160.231010013表3.3 1#、8#別墅采暖負荷匯總表 樓號樓層房間各項負荷值熱負

15、荷新風熱負荷戶間傳熱總熱負荷總濕負荷熱指標濕指標新風量WWWWkg/hW/m2kg/hm2m3/h1#樓1層177401181892036.12001001餐廳67100671055.36001002樓梯間22400224026.56001003衛生間360118154032.98001004客廳84300843035.27002層103601181154018.55002001北臥54100541028.7002002樓梯9002003衛生間00118118025.18002004南臥34400344014.4003層263401182752053.64003001

16、北臥1028001028084.86003002樓梯間35600356042.31003003衛生間1670118285060.81003004南臥1084001084045.32001#總記544503545799035.3300工程合計544503545799035.3300注：本設計兩相鄰供暖室溫差小于5時不考慮戶間傳熱，故只有衛生間有戶間傳熱熱負荷。表3.4 2#-7#別墅采暖負荷匯總表樓號樓層房間各項負荷值熱負荷新風熱負荷戶間傳熱總熱負荷總濕負荷熱指標濕指標新風量WWWWkg/hW/m2kg/hm2m3/h2#樓1層10650118118321.64001001餐廳394003940

17、32.54001002樓梯間23002302.75001003衛生間190118137029.25001004客廳62600626026.21002層611011872910.942001北臥42000420022.28002002樓梯間000000002003衛生間00118118025.18002004南臥1910019107.99003層2214118233245.113001北臥91200912075.21003002樓梯間20200202024.07003003衛生間1660118284060.81003004南臥93400934039.12002#總記389003544244025

18、.2400工程合計389003544244025.2400第4章 熱水供暖系統設計方案比較與確定熱水采暖系統形式的選擇，應根據建筑物的具體條件，考慮功能可靠、經濟，便于管理、維修等因素，采用適當的采暖形式。4.1 循環動力根據設計資料中給出動力與能源資料為鍋爐房提供0.8MPa的蒸汽，故可確定本設計為機械循環系統。4.2 供、回水方式供、回水方式可分為單管式和雙管式。雙管熱水供暖系統：因供回水支管均可裝調節閥，系統調節管理較為方便，故易被人們接受，但雙管熱水供暖系統由于自然循環壓頭作用，容易引起垂直失調現象，故多用于四層以下的建筑。按其供水干管的位置不同，可分為上供下回、中供下回、下供下回、上

19、供上回等系統。本設計采用上供下回式系統單管熱水供暖系統：構造簡單，節省管材，造價低，而且可減輕垂直失調現象，故五到六層建筑中宜采用單管式采暖系統，不過一個垂直單管采暖系統所連接的層數不宜超過十二層。層數過多會使立管管徑過大，下部水溫過低，散熱器面積過大不好布置，為了提高下層散熱器的水溫可設成帶閉合管的單管垂直式采暖系統。本工程為住宅樓需分戶熱計量，又總建筑為三層，由上述比較及分析可以確定本工程采用雙管式熱水供暖系統。4.3 系統敷設方式系統敷設方式可分為垂直式和水平式系統。水平式熱水供暖系統：水平式采暖系統結構管路簡單，節省管材，無穿過各層樓板的立管，施工方便，造價低，可按層調節供熱量，當設置

20、較多立管有困難的多層建筑式高層建筑時，可采用單管水平串聯系統。但該系統的排氣方式較為復雜，水平串聯的散熱器不宜過多，過多時除后面的水溫過低而使散熱器片數過多外，管道的膨脹問題處理不好易漏水。垂直式熱水供暖系統：結構管路簡單，節省管材，施工管理方便，造價低，但易造成垂直平失調。在無需考慮分區問題，目前被廣泛采用。根據上述比較與分析，結合本工程單層散熱器較多，房間結構簡單，無需考慮分區問題，所以，本工程采用垂直式系統。4.4 供、回水管布置方式供、回水管布置方式可分為同程式和異程式。異程式系統布置簡單、節省管材，但各立管的壓力損失難以平衡，會出現嚴重的水力失調現象。而同程式系統可消除式減輕水力失調

21、現象，故有條件時宜采用同程式系統。但本設計熱負荷較小，且同一層各房間面積較小，因而阻力較小。本設計同一層采用水平異程式、一棟垂直異程式系統第5章 散熱器的選型及安裝形式5.1散熱器的選型 選鑄鐵M-132型，它結構簡單，耐腐蝕，使用壽命長，造價低，傳熱系數高；金屬熱強度大，易消除積灰，外形也比較美觀；每片散熱器的面積少，易組成所需散熱面積。具體性能及參數，如下表5.1：表5.1 散熱器規格及傳熱系數 型號散熱面積水容量重量工作壓力傳熱系數KTZ2-5-5(M132型)0.24m/片1.32L/片7kg/片0.5MPaK=2.426 其中為散熱器熱水熱媒進出口溫度的平均值與室內空氣溫度的差值：=

22、（75+50）/2-tn5.2散熱器的計算 散熱器計算是確定供暖房間所需散熱器的面積和片數。 1）、散熱面積的計算 散熱器散熱面積F按下式計算： F=Q/K（tpj-tn）*123 式中 Q散熱器的散熱量，W； tpj散熱器內熱媒平均溫度，； tn供暖室內計算溫度，； K散熱器的傳熱系數，W/； 1散熱器組裝片數修正系數； 2散熱器連接形式修正系數； 3散熱器安裝形式修正系數。 2）、散熱器片數的計算 散熱器片數按下式確定：n=F/f（由于每組或總長度未定，先按1=1計算），f為每片或1米長散熱器的散熱面積，然后根據每組或長度乘以1，最后確定散熱器的散熱面積。各個房間的負荷、修正系數、選用的片

23、數見下表5.2、5.3：表5.2 1#、8#別墅散熱器片數計算表 房間負荷W室內溫度片數修正1連接形式修正2安裝形式修正3散熱器片數1001餐廳67118111.0271002樓梯間224140.9511.0231003衛生間36250.9511.0221004客廳84318111.0292001北臥54118111.0262002樓梯間151140.9511.0222003衛生間0250.9511.0222004南臥344180.9511.0243001北臥1028181.0511.02113002樓梯間356140.9511.0243003衛生間167250.9511.0243004南臥1

24、084181.0511.0212注：考慮樓梯間熱流上升的特點和樓梯間的正常行走，本設計將樓梯間的散熱器全部布置在底層，共9片，片數、連接形式、安裝形式修正系數均不改變。表5.3 2#7#別墅散熱器片數計算表 房間負荷W室內溫度片數修正1連接形式修正2安裝形式修正3散熱器片數1001餐廳394180.9511.0251002樓梯間23140.9511.0211003衛生間19250.9511.0221004客廳62618111.0272001北臥420180.9511.0252002樓梯間0140.9511.0202003衛生間0250.9511.0222004南臥191180.9511.022

25、3001北臥91218111.02103002樓梯間202140.9511.0223003衛生間166250.9511.0243004南臥93418111.0210注：考慮樓梯間熱流上升的特點和樓梯間的正常行走，本設計將樓梯間的散熱器全部布置底層，共3片，片數、連接形式、安裝形式修正系數均不改變。5.2 散熱器的布置1. 散熱器布置一般安裝在外墻窗臺下，這樣沿散熱器上升的對流熱氣能阻止和改善從玻璃下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經室內的空氣比較暖和舒適；2. 為防止散熱器凍裂，兩道外門之間，門不準設置散熱器。在樓梯間或其它有凍結危險的場所，其散熱器應由單獨的立、支供熱，且不得裝設調節閥；3

26、. 散熱器一般明裝或裝在深度不超過130mm的墻槽內，布置簡單，本設計采用明裝；4. 在垂直單管或雙管熱水供暖系統中，同一房間的兩組散熱器可以串聯連接；貯藏室、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器，可同鄰居串聯連接；5. 鑄鐵散熱器的組裝片數，不宜超過下列數值：二柱（M132型）20片；柱型（四柱）25片；長翼型7片。考慮到傳熱效果，本設計散熱片安裝形式為同側的上進下出。本設散熱器布置見平面圖。5.3 散熱器的安裝底部距地面不小于60mm，通常取150mm；頂部距窗臺板不小于50mm；背部與墻面凈距不小于25mm。第6章 熱水供暖系統水力計算6.1室內熱水供暖系統管路的水力計算主要任務和方法（1

27、）室內熱水供暖系統管路的水力計算主要任務，通常為：（2）按已知系統各管段的流量和系統的循環作用壓力（壓頭），確定各管段管徑；（3）按已知系統各管段的流量和各管段管徑，確定系統的循環作用壓力（壓頭）；（4）按已知系統各管段管徑和該管段的允許壓降，確定通過該管段的水流量；6.2計算水平系統的局部損失和沿程損失本次設計戶內水平采暖系統形式采用水平雙管異程式，立管采用異程式雙管系統。因兩戶別墅對于南北軸線鏡像，所以布置方法都大同小異，現以1#別墅舉例計算如下：1）最不利管路阻力計算：管路沿程阻力：可根據公式 Py=RL計算 其中：Py沿程阻力Pa R 每米長阻力Pa/m L管段長度m局部阻力：可根據公

28、式計算Pj=VV /2 其中：Pj局部阻力 熱水密度kg/m V水管風速m/s 局部構件阻力數2） 因為第三層有立管阻力，顯然最不利環路在三層（圖6.1），阻力計算圖如圖： 圖6.1 三層管段水力圖3）各管段壓力損失列表如下：表6.1 三層管段水力計算表 序號負荷(W)流量(kg/h)管徑管長(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)動壓(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)12753178.192DN150.220.2695.82421.0811333.044429.575450.65621083167.528DN155.6150.24585.18478.286429.208116.8359

29、5.11631670156.83DN156.6080.22975.124496.421525.596127.981624.4024285132.165DN152.450.19354.316133.075318.17854.535187.6151029118.198DN151.80.17344.00579.208314.53943.618122.826小計68201140.3334.0431901.33881421.061980.614）三層局部阻力系數見表6.2。表6.2 三層局部阻力系數表 管段編號局部構件構件數目阻力數 1分流三通13.021截止閥110.090彎頭48.0 2分流三通13

30、.0 1390彎頭510.0 3合流三通13.0 28截止閥110.0溫控閥115 4合流三通13.0 790彎頭24.0 590彎頭12.0 12截止閥110.0 三層用戶壓頭損失為1622Pa。 三層立管壓頭損失為3158Pa。 所以，最不利環路壓頭損失為1622+3158=4780pa=0.478 mH2O 則用戶所需動力為0.478+0.2=0.68 mH2O第7章 熱交換設備及附屬設備的選擇計算7.1換熱器的選擇換熱器供給100棟相同住宅，換熱量為Q=13.12KW100=1312KW，選擇RV-0.22-8S(0.4/0.6) 熱交換器2臺，熱交換站出口管徑計算按推薦流速1.5m/

31、s2.0m/s選取，流量為：G=Q/（ct）=/(4.1868251000)=226 m3/h蒸汽量D=Q/a(i-CT)，其中I為蒸汽焓值，為2763kJ/kg；a為換熱器效率；c為水的比熱;T為凝水溫度，這里取80攝氏度，則蒸汽量為D=6560/0.96(2763-4.1868x80)=10t/h，選擇2臺型號為BG-Q400X25.8的汽水熱交換器，主要參數如下表：表7.1 主要技術參數表 型號熱媒蒸汽耗量t/h產熱水量m3/h進水管徑mm出水管徑mm進水溫度出水溫度BG-Q400X25.8蒸汽5100-1901501505065因本工程熱媒溫度為60/80，而所選型號的熱媒溫度為50/

32、65，故需修正，算的產熱水量為60 -114 m3/h，故滿足要求。7.2循環水泵及補水泵的選擇1、循環水泵的揚程是室外管網阻力（已知為10mH2O）、換熱機房內阻力（已知為5mH2O）和戶內阻力的和再乘以1.11.2的修正系數。戶內阻力是水平干管的阻力、立管的阻力以及入戶裝置的阻力之和，其值為0.68 mH2O，計算過程如下：H=1.1(0.68+10+5)=7.2 mH2O換熱站水泵為100棟用戶提供熱媒，總流量之和再乘以1.051.1的修正系數，計算過程如下：G=1.050.86Q/（tg-th）=1.051000.8613.12/25=236.9 m3/h所以選擇熱水管道泵三臺，兩用一

33、備，型號為SB-X-100-80-146K，水泵并聯，每臺水泵流量需大于236.9/2=118.45m3/h，揚程需大于17.2mH2O，技術參數為：型號：SB-X-100-80-146K； 管徑；DN200； 流量：110-140 m3/h；揚程：16-22 mH2O； 轉速：2960r/min； 功率：11KW2、補水泵流量應滿足補水1015min，即循環水泵流量的4%左右，選擇兩臺補水泵，每臺其流量為循環水泵流量的2%左右：Q=2%236.9=6.7 m3/h水泵揚程應大于建筑最高點，并且滿足管內熱水不汽化的要求，補水泵揚程應大于建筑高度35m，并且應能滿足維持靜壓所需壓力，再加35m，本建筑補水泵揚程定為12mH2O，所以選擇KQW65/300-3/4熱水泵兩臺，技術參數為：型號：KQW65/300-3/4； 管徑；DN50； 流量：6- 8m3/h；揚程：20- 28mH2O； 轉速：1480r/min； 功率：3KW7.3定壓裝置的選擇 定壓裝置選用落地式定壓罐，房屋最高處10m，為保證管內熱水不汽化的要求，定壓最低10+5=15m，且能滿足維持靜壓所需壓力，最高可在20m左右。定壓罐容積的選擇：VP=atmaxVC其中 a-水的體積膨脹系數，0.0006L/VC-系統內的水容量，L tmax-考慮到系統內水受熱和冷卻時水溫的最大波動值，一般以20水溫