采暖设计说明书

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暖通空调课程设计说明书
设计任务：河南郑州某五层办公楼采暖设计学院：城市建设学院
专业：建筑环境与设备工程
年级：
指导教师：
姓名：
学号：
设计时间：
摘要
本工程是位于河南省郑州市的一栋五层办公楼，设计任务是做采暖系统，主要的内容有：热负荷的计算、散热器型式选择、散热器面积和片数的计算、系统形式的选择、绘图、水力计算。

本工程选用的是4柱813型散热器，系统为单管上供下回同程式系统。

供水立管从管道井内通向顶层，因本建筑没有地下室，所以底层回水管需设专门的地沟。

关键词：热负荷；散热器；上供下回
目录
摘要..........................................................错误!未定义书签。

第1章工程概况..............................................错误!未定义书签。

工程概况...............................................错误!未定义书签。

设计范围...............................................错误!未定义书签。

建筑设计条件...........................................错误!未定义书签。

第2章采暖热负荷计算.........................................错误!未定义书签。

热负荷计算概述...........................................错误!未定义书签。

热负荷计算表.............................................错误!未定义书签。

第3章采暖系统的选择与确定...................................错误!未定义书签。

系统型式的选择...........................................错误!未定义书签。

第4章散热器的选型...........................................错误!未定义书签。

散热器的计算............................................错误!未定义书签。

4．2 各房间散热器计算表..................................错误!未定义书签。

4．3 散热器的布置........................................错误!未定义书签。

第5章管道的水力计算.........................................错误!未定义书签。

绘制系统图..............................................错误!未定义书签。

供暖系统水力计算的任务..................................错误!未定义书签。

水泵选型................................................错误!未定义书签。

参考资料......................................................错误!未定义书签。

心得体会......................................................错误!未定义书签。

第1章工程概况
工程概况
本课程设计任务的工程是位于郑州的一栋五层办公楼，总建筑面积m2，一至四层为办公室，第五层为居住宿舍和部分办公室。

设计范围
本次暖通空调设计的内容：采暖系统
建筑设计条件
室外空气设计参数
本工程位于郑州市，该地区室外气象参数摘录如下：
北纬：35°东经：°
冬季采暖室外计算温度：—5℃
室内空气设计参数
冬季采暖室内设计计算温度
办公室、宿舍、会议厅、休息厅：18℃
走廊、厕所、大厅、电梯厅：14℃
休息厅：16℃
热源条件
本建筑物北面有完善的热水采暖外网，供水温度95℃，回水温度70℃。

第2章采暖热负荷计算
热负荷计算概述
本工程主要采用一维稳态传热法计算各个房间的热负荷，其中包括建筑的围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量，最后将各个房汇总。

2．1．1热负荷计算参数
1、墙壁：本建筑外墙为300mm的加气混凝土墙，其传热系数：K=
（m2·K）。

2、玻璃窗：双层透明中空玻璃，金属框，玻璃窗的传热系数为：K= W/
（m2·K）。

3、屋面：屋面从上到下依次为：①防水层加小豆石10mm；②水泥砂浆找平
层20mm；③保温层，加气混凝土200mm；④隔气层；⑤承重层120空心
板Φ60孔；⑥内粉刷。

属Ⅱ型类，传热系数K=（m2·K）。

4、地面：不保温地面。

K值按地带划分计算，从外墙每2m划分一个带，地
带划分如图2-1所示
第Ⅰ地带：K= W/（m2·K）
第Ⅱ地带：K= W/（m2·K）
第Ⅲ地带：K= W/（m2·K）
第Ⅳ地带：K= W/（m2·K）
2．1．2热负荷计算方法
对外墙、外窗、屋面、天窗、一层地面引起的热负荷进行计算，最后将各个房间耗热量汇总。

1.围护结构耗热量计算：
Q j=AKa
——部分围护结构的基本耗热量，W；
Q
j
A ——部分围护结构的表面积，m2；
K ——部分围护结构的传热系数，W/(m2·℃)；
——冬季室内计算温度，℃；
t
R
——采暖室外计算温度，℃；
a——围护结构温差修正系数；
规范中规定：与相邻房间的温差大于5℃时，应计算通过隔墙楼板等的耗热量。

与相邻房间的温差大于5℃，且通过隔墙楼板等的传热量大于该放假热负荷的10%时，尚应计算其传热量。

围护结构附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定。

各项附加百分率应按下给定的数值选用：
1）朝向修正率：北、东北、西北 0～10%
东、西 -5%
东南、西南 -10%～-15%
南 -15%～-30%
注：⑴应根据当地冬季日照率、辐射照度、建筑物使用和被遮挡等情况选用修正率。

⑵冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向的修正率，宜采用-10%～0，东、西
向可不修正。

2）风力附加率：建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物。

以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附
加5%～10%。

3）门外附加率：
当建筑物的楼层数为n时：
一道门 65%×n
两道门（有门斗） 80%×n
三道门（有两个门斗） 60%×n
公共建筑和工业建筑的主要出入口 500%
注：⑴外门附加率，只适用于短时间开启的、捂热空气幕的外门。

⑵阳台门不应计入外门附加。

4）高度附加率：民用建筑和工业企业辅助建筑（楼梯间除外）的高度附加率，房间高度大于4m时，没高出1m应附加2%，但总的附
加率应大于15%。

注：高度附加率，应附加于围护结构的基本耗热量和其他附加耗热量上。

2.用换气次数法对门窗缝隙渗入冷空气耗热量进行计算：
Q i=ρw（t R-t w）
----冷风渗透耗热量，W;
Q
i
C----空气定压比热，c=1kJ/（kg·℃）；
V
----房间容积，m3；
f
----房间换气次数，次/h；
n
k
----空气密度，kg/m3；
ρ
w
----冬季室内计算温度，℃；
t
R
t
----采暖室外计算温度，℃；
w
本建筑换气次数采用表表 2-1
热负荷计算表
二层某办公室热负荷计算表表2-2
围护结构耗热量计算表
外窗，在计算北外墙面积时未扣除窗的面积，即窗已按墙的K值计算了传热量，故此处计算窗墙
三层某办公室热负荷计算表表2-3
围护结构耗热量计算表
外窗，在计算南外墙面积时未扣除窗的面积，即窗已按墙的K值计算了传热量，故此处计算窗墙
四层某办公室热负荷计算表
表2-4
围护结构耗热量计算表
外窗，在计算北外墙面积时未扣除窗的面积，即窗已按墙的K值计算了传热量，故此处计算窗墙
汇总表表2-5
第3章采暖系统的选择与确定
系统型式的选择
可供选择的系统型式，按系统循环动力的不同可分为重力循环系统和机械循环系统。

⑴靠水的密度差进行循环的系统称重力循环系统
重力循环热水供暖系统常用几种型式表3-1
⑵考机械力进行循环的系统称机械循环系统
机械循环热水供暖系统常用几种型式表3-2
筑
方法之一
12水平单管
串联式
单层建筑或不能敷设立
管的多层建筑
·常用的水平串联系统，经济、美
观、安装简便，散热器接口处易漏
水，排气不便
13水平单管
跨越式
单层建筑串联散热器组
数过多时
·每个环路串联散热器数量不受限
制
·每组散热器可调节
·排气不便
14分层式高温水热源·入口设换热装置造价高
15双水箱分
层式
低温水热源
·管理较复杂
·采用开式水箱，空气进入系统，
易腐蚀管道
注：⑴无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便压力平衡。

⑵水平供水干管敷设坡度不应小于。

坡度应与水流方向相反，以便排气。

考虑到本工程的实际规模和施工的方便性，本设计采用上供下回式机械循环，同程式。

散热片安装形式为同侧的上进下出，设计供回水温度为95～70℃。

根据建筑结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组（如图3-1所示）回水干管的坡度不应小于，坡度应与水流方向相同。

图3-1 采暖系统图
第4章 散热器的选型
考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁柱型散热器。

结合室内负荷，选择4柱813型散热器。

散热器的主要参数如下：
散热面积片 水容量 片 重量 8kg/片 工作压力
散热器安装在窗下，距窗底80mm ，表面喷银粉。

散热器的计算
本设计采用4柱813型散热器。

4．1．1 散热面积的计算
采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采暖热负荷。

1、 散热器散热面积的公式为：
F=
）
tn -tp (K Q
β1β2β3β4
式中：Q ——散热器的散热量，W ； tp ——散热器内热媒平均温度，℃；
tn ——室内供暖设计温度，℃；
β1——散热器与采暖系统连接方式的修正系数； β2——散热器安装形式的修正系数； β3——散热器组装片数的修正系数； β4——散热器进水流量的修正系数；
本设计采用的修正系数如下表。

修正系数表
2、散热器内热媒平均温度tp的计算如下：
tp=
22t
1t
式中：t1——散热器进水温度，℃； t2——散热器出水温度，℃。

当供暖系统为单管时：
t1=t3-
24t-3t(1
Q
Q）
式中：t3——立管进水温度，℃；
t4——立管出水温度，℃；
Q1——进入该层散热器前面各层散热器的散热量总和，W； Q2——该立管所有散热器的散热量，W 。

从散热器排出的水温t2按下式计算：
t2=t1-
p
*C
W
Q
式中：Q——该组散热器散热量，kW；
W——通过该组散热器的水量，kg/s；
Cp——水的比热容，kJ/（kg·℃）。

4．1．2 散热器片数计算
根据散热面积通过n=
a
F
可计算散热器片数，其中a 为一片散热器散热面积，m 2/片。

其修正系数见表4-1。

柱型散热器片数修正系数β3 表4-1
4．2 各房间散热器计算表
二层各房间散热器面积和片数计算表表4-2
注：计算过程是，首先假定β3是1，算出所需散热器面积F′，再由F′/得出片数，圆整后查表4-1得出相应的β3，再通过F= F′×β3算出散热器所需实际面积，再用圆整后的片数n乘以得数稍大于散热器所需实际面积F时，即可满足实际要求。

二层其他地方的散热器面积和片数计算表表4-3
三层各房间散热器面积和片数计算表表4-4
三层其他地方的散热器面积和片数计算表表4-5
四层各房间散热器面积和片数计算表表4-6
四层其他地方的散热器面积和片数计算表表4-7
4．3 散热器的布置
布置散热器应注意以下规定。

1、散热器宜安装在外墙窗台下，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，改善外窗对人体冷辐射的影响，使室温
均匀。

当安装或布置管道有困难时，也可靠内墙安装。

如设在窗台
下时，医院、托幼、学校、老弱病残者住宅中，散热器的长度不应
小于窗宽度的75%；商店橱窗下的散热器应按窗的全长布置，内部
装修要求较高的民用建筑可暗装。

2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。

在其他有冻
结危险的场合，应由单独的立、支管供热，且不得装设调节阀
3、散热器在布置时，不能与室内卫生设备、工艺设备、电气设备冲
突。

暖气闭合应比散热器的实际宽度多350到400mm，台下的高
度应能满足散热器的安装要求，非置地式散热器顶部离窗台板下
面，高度应大于等于50mm，底部距地面不小于60mm，通常为
150mm，背部与墙面净距不小于25mm。

4、在垂直单管或双管供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连
接；储藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器可同
邻室串联连接。

5、公共建筑楼梯间的散热器，宜分配在底层或安一定比例分配在下不
各层，住宅楼梯间一般可不设置散热器。

把散热器布置在楼梯间的
底层，可以利用热压作用，使加热了的空气自行上到楼梯间上部。

6、在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置
在底层。

本建筑散热器布置如下图所示。

散热器的布置
第5章管道的水力计算
绘制系统图
根据散热器组装片数的最大值将其分为几组后，确定总的立管数，绘制系统图，表明各段干管的负荷数以及每组散热器的片数和负荷数并对各管段进行标注（如图5-1所示）。

图5-1 管段编号
供暖系统水力计算的任务
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。

水力计算应具备的条件是，必须首先确定供暖系统的设备及管道布置，已知系统各管段的热负荷及管段的长度。

1）按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径；
2）按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必须的循环作用压力；
3）按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。

室内热水采暖管路系统是由许多串联或并联管段组成的管路系统。

管路的水力计算从系统的最不利环路开始，也及从允许的比摩阻最小的一段环路开始计算。

由n 个串联管段组成的最不利环路，它的总压力损失为n 个串联管段压力损失的总和。

热水供暖系统的循环作用压力的大小，取决于：机械循环提供的作用压力，水在散热器内冷却所产生的作用压力和水在循环环路中管路散热产生的附加作用压力。

在实际设计过程中，为平衡个并联环路的压力损失，往往需要提高近循环环路分支管段的比摩阻和流速。

但流速过大会使管道产生噪声。

目前，《暖通规范》中规定最大允许的水流速不应大于下列数值：
民用建筑 s
生产厂房的辅助建筑物 2m/s
5．2．1 确定最不利环路水力计算
由于本设计是同程式系统，其通过个立管环路的管长基本相同，最不利环路为开始计算时的环路及最远立管的环路。

设计步骤如下：
1）首先在系统图上对各管段进行编号并注明管段长度和热负荷（如图5-1）中1～32。

2）计算通过最远立管环路的总阻力，根据所选值△Pm 和每个管段的流量，查阅《暖通设计手册》中初选个管段的d 、△Pm 、v 的值，算出通过最远立管的环路总阻力，流量G 的值可用以下公式计算得出：
G=t
6.80 Q
式中：G ——流量，kg/h ； Q ——热负荷，W ；
△t ——供回水温差，℃。

（当热媒为95～70℃时，△t=25℃） 3）计算通过最近立管环路的总阻力，计算方法同1）、2）两步。

4）求并联环路之间的计算压力损失不平衡率，不应大于正负5%，已确定通过环路各管段的管径。

5）根据水力计算的结果，求出系统的总压力损失及个立管的供、回水节点间的资用压力。

6）根据立管资用压力和立管的计算压力损失，求中间各并联立管的压力损失不平衡率，不平衡率在正负10%内，从而确定出各立管的管径
5．2．2 水力计算表
水力计算表表5-1
其他各管段水力计算表表5-2
水泵选型
采暖热水按供回水温差25℃计算，热水流量约为h，取安全系数，热水泵流量选择h。

扬程按下式计算：
H p=h f+h d+h s
式中：h f、h d——水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa；
h s——设备阻力损失，Pa。

由水力计算表得出H p=17856Pa，取安全系数后，水水泵扬程选19642Pa 及水柱。

参考资料
【1】GB 50019-2003 采暖通风与空气调节设计规范.北京：中国计划出版社，2004.
【2】陆耀庆主编.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2003.
【3】陆亚俊主编.暖通空调（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2007.【4】邵宗义主编.建筑供热采暖工程设计图集.北京：机械工业出版社，.【5】内蒙古自治区工程建设标准化管理办公室主编.05系列建筑标准设计图集.北京：中国建筑工业出版社，2005.
【6】付祥钊，肖益民主编.流体输配管网（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2010.
【7】黄素逸，林秀诚，叶志瑾主编.采暖空调制冷手册.北京：机械工业出版社，1996.
【8】建筑工程常用数据系列手册编写组编写.暖通空调常用数据手册.北京：中国建筑工业出版社，.
心得体会
在本次暖通空调课程设计中，感谢陈刚老师、李惠敏老师、张杰老师在设计中对我们的指导和帮助，使我们得以顺利完成这次的设计任务。

在本次设计中，我们首先熟读所有的原始资料（图纸资料和文字资料），认真将书本的知识及老师在课堂上授予的各种经验方法加以消化和巩固，严格按照《供暖通风与空气调节的设计规范》的要求，按照各方法及步骤完成设计方案的拟定。

首先进行热负荷的计算，我们组就两个成员，所以可能要做的比较多些，但我觉得这样可以多学点东西，我个人认为是很不错的锻炼机会。

热负荷计算结束后，接下来的是散热器型式选择，在此我们选了比较传统的散热器，反正我们做此次课程设计的目的主要是学会如何做工程设计，所以细节就没要求太苛刻，能够掌握设计方法才是主要的。

然后是散热器面积和片数的计算以及校核，最后是各个管段的压力损失的计算以及最不利环路的水力计算。

做的过程中类似部分（如负荷、面积等计算）大都分工，然后在一块汇总，期间有什么问题就相互探讨，有的实在不能够解决就请教老师或和其他同学交流。

课程设计是个很好的锻炼机会，在设计思考和动手的过程中，不仅锻炼了我们解决各类问题的能力，而且提高了理论联系实际和灵活运用的能力。

对我们以后的工作和发展都很有帮助，所以我们都很认真的对待。

虽然我们的设计完成了，但由于是初次做工程设计，所以我们做的工程可能不够优秀或者说根本就很一般。

有很多参数资料，数据都来源于参考书籍，有些知识还是现学现用的，再加上没有实际工作经验，所以疏漏错误百出，还请各位老师指出并原谅，学生感激不尽！
最后，再次感谢老师们的悉心指导和同学们的热情帮助。