畢業(yè)設計--某小型住宅樓供暖系統設計

1、<p>　　某小型住宅樓供暖系統設計</p><p>　　Heating system design of a small residential building</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程設計首先是選擇某地一建筑物，然后根據該地的氣象資料特征。計算該建筑物熱負荷，合理選擇確定該建筑物的供

2、暖系統方案。以及散熱設備的選擇與計算。并根據該供暖方案對該系統進行水力計算以及系統的阻力平衡。繪制該建筑物的平面圖，供暖系統圖。</p><p>　　考慮該地區(qū)氣象特征以及建筑物的特點。根據當地節(jié)能；環(huán)保要求。選擇最合理的熱水供暖系統，進行該系統的設計計算。</p><p>　　關鍵詞：熱負荷；散熱設備；水力計算</p><p><b>　　the<

3、/b></p><p>　　The curriculum design is first choice place a building, and then, according to the characteristics of the meteorological data. The building heat load calculation, rational choice to determine

4、 the building's heating system plan. And cooling equipment selection and calculation. And according to the heating scheme for the system of hydraulic calculation and the resistance of the system balance. Draw the bui

5、lding's plan. Heating system diagram.</p><p>　　Considering the climate characteristics and features of the building. According to the local energy saving; Environmental protection requirement. Select the

6、 most reasonable hot water heating system, the design and calculation of the system.</p><p>　　Keywords: heat load; Cooling equipment; Hydraulic calculation</p><p><b>　　目錄</b></p&g

7、t;<p>　　前言……………………………………………………………………1</p><p>　　1.概述…………………………………………………………………2</p><p>　　2.熱負荷的計算………………………………………………………3</p><p>　　2.1建筑物的概述…………………………………………………3</p><p&

8、gt;　　2.2計算最小傳熱阻并校核………………………………………5</p><p>　　2.3熱負荷的計算…………………………………………………5</p><p>　　3.供暖方案的確定以及散熱器布置與選擇…………………………28</p><p>　　3.1熱媒的選擇……………………………………………………28</p><p>　　3.2供

9、暖形式的確定………………………………………………28</p><p>　　3.3散熱器的布置…………………………………………………28</p><p>　　3.4散熱器選擇……………………………………………………28</p><p>　　3.5散熱器的計算…………………………………………………28</p><p>　　4.管路的水力計算………

10、……………………………………………33</p><p>　　4.1繪制采暖系統圖………………………………………………33</p><p>　　4.2計算最不利環(huán)路的管徑………………………………………33</p><p>　　5.總結…………………………………………………………………42</p><p>　　6.參考文獻………………………………

11、……………………………43</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　將自然界的能源直接或間接地轉化為熱能，以滿足人們需要的科學技術，稱為供熱工程。</p><p>　　供熱工程又分為供暖工程和集中供熱，</p><p>　　供暖工程是以保持一定的室內溫度，以創(chuàng)造適宜的生活條件或工作條件為主要任務，集

12、中供熱是集中供熱是指以熱水或蒸汽作為熱媒，由一個或多個熱源通過熱網向城市、鎮(zhèn)或其中某些區(qū)域熱用戶供應熱能的方式。</p><p>　　生活中常見的是集中供熱工程，目前已成為現代化城鎮(zhèn)的重要基礎設施之一，是城鎮(zhèn)公共事業(yè)的重要組成部分。</p><p>　　集中供熱系統包括熱源、熱網和用戶三部分。熱源主要是熱電站和區(qū)域鍋爐房（工業(yè)區(qū)域鍋爐房一般采用蒸汽鍋爐，民用區(qū)域鍋爐房一般采用熱水鍋爐），以

13、煤、重油或天然氣為燃料；有的國家已廣泛利用垃圾作燃料。工業(yè)余熱和地熱也可作熱源 。核能供熱有節(jié)約大量礦物燃料，減輕運輸壓力等優(yōu)點。熱網分為熱水管網和蒸汽管網，由輸熱干線、配熱干線和支線組成，其布局主要根據城市熱負荷分布情況、街區(qū)狀況、發(fā)展規(guī)劃及地形地質等條件確定，一般布置成枝狀，敷設在地下。主要用于工業(yè)和民用建筑的采暖、通風、空調和熱水供應 ，以及生產過程中的加熱、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷 、汽錘和汽泵等操作。</p>

14、<p>　　集中供熱的優(yōu)點是：①提高能源利用率、節(jié)約能源。供熱機組的熱電聯產綜合熱效率可達85％，而大型汽輪機組的發(fā)電熱效率一般不超過 40 ％ ；區(qū)域鍋爐房的大型供熱鍋爐的熱效率可達80％～90％，而分散的小型鍋爐的熱效率只有50％～60％。②有條件安裝高煙囪和煙氣凈化裝置，便于消除煙塵，減輕大氣污染，改善環(huán)境衛(wèi)生，還可以實現低質燃料和垃圾的利用。③可以騰出大批分散的小鍋爐房及燃料 、灰渣堆放的占地，用于綠化，改善市容。④

15、減少司爐人員及燃 料 、灰渣的運輸量和散落量 ，降低運行費用 ，改善環(huán)境衛(wèi)生。⑤易于實現科學管理，提高供熱質量。實現集中供熱是城市能源建設的一項基礎設施，是城市現代化的一個重要標志，也是國家能源合理分配和利用的一項重要措施。</p><p>　　改革開放三十年，我國集中供熱事業(yè)獲得了長足發(fā)展，與發(fā)達國家相比，在建筑節(jié)能與供熱系統的能源利用；建筑節(jié)能材料；供熱設備的選擇；供熱系統的選擇和控制以及節(jié)能環(huán)保意識等方面存

16、在很大的差距。展望2014年，集中供熱將面臨新的競爭和挑時間內，在供熱及能源利用技術方面還需要不斷改進和提高。實現供熱技術進步關鍵在于抓好建立完善的技術開發(fā)體系、推廣供熱節(jié)能新技術……</p><p>　　本次課程設計是運用供熱工程的技術知識對某一建筑物進行設計計算，以及散熱設備的選擇與計算，合理的選擇供暖系統以及管路的水里計算。</p><p><b>　　1概述</b&

17、gt;</p><p><b>　　1.1 設計目的</b></p><p>　　本課程的目的是培養(yǎng)學生運用所學的供熱工程、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。在這次設計中，通過不斷的學習和實踐，我真正把所學知識的作用發(fā)揮了出來，通過這次設計，我真正了解掌握了住宅采暖系統的設計和系統布置。通過設計，了解室內采暖系統的設計

18、內容、程序和基本原則，鞏固所學理論知識，培養(yǎng)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。</p><p>　　采暖課程設計是建筑環(huán)境與設備專業(yè)培養(yǎng)學生解決實際問題能力的一個重要的教學實踐環(huán)節(jié)，在建筑環(huán)境與設備專業(yè)的教學計劃中占有重要的地位和作用。</p><p><b>　　1.2 工程概述</b></p><p>　　本工程為供熱

19、系統計算主要包括以下步驟：1.建筑物室內熱負荷的計算2.確定供暖系統的設計方案以及熱媒形式，散熱器的選型3. 散熱器的計算與布置4. 繪制系統軸測圖，對管段分段并標注管長，各個散熱器的熱負荷大小5.進行系統的水力計算，并平衡各管段的阻力，一般異程式不大于15%，同程式不大于10%。</p><p><b>　　1.3 設計任務</b></p><p>　　本設計為整棟

20、建筑冬季熱水供暖工程。設計主要內容為：</p><p><b>　　1．基本耗熱量計算</b></p><p>　　(1)對采暖房間進行編號并記入表中</p><p>　　(2)維護結構朝向及名稱、維護結構的傳熱面積記入表中</p><p>　　(3)供暖熱負荷計算；</p><p>　　2．供暖

21、方案的確定以及散熱器布置與選擇</p><p><b>　?。?）熱媒的選擇</b></p><p>　?。?）供暖形式的確定 </p><p><b>　?。?）散熱器的布置</b></p><p><b>　　（4）散熱器的選擇</b></p><p&g

22、t;<b>　?。?）散熱器的計算</b></p><p>　　3．管道系統水力平衡計算</p><p>　?。?）繪制管路的系統圖</p><p>　?、倮L制管路的系統圖（1-3）層。并標上管段，管長，以及熱負荷大小。</p><p>　　②確定最不利環(huán)路，本系統采用異層式系統，取最遠的立管為最不利環(huán)路。</p&

23、gt;<p>　?。?）計算最不利環(huán)路的管徑</p><p>　　本設計采用 重力循環(huán)系統. </p><p>　　①選擇最不利環(huán)路，并標管徑；</p><p>　　②根據推薦比摩阻確定環(huán)路管徑，流速，以及平均比摩阻的大小。</p><p>　　③計算各管段的壓力損失； </p><p>　?、艽_定局部阻

24、力損失；</p><p>　?、萸蟾鞴芏蔚膲毫p失=+</p><p>　　⑥求環(huán)路的總壓力損失ΣΔp；</p><p>　?、咂胶飧鞴芏蔚淖枇Γ?lt;/p><p>　?、鄬⒂嬎憬Y果記入下列的表中。</p><p><b>　　2熱負荷計算</b></p><p><b

25、>　　2.1建筑物的概述</b></p><p>　　供熱系統計算主要包括以下步驟：1.建筑物室內熱負荷的計算2.確定供暖系統的設計方案以及熱媒形式，散熱器的選型3. 散熱器的計算與布置4. 繪制系統軸測圖，對管段分段并標注管長，各個散熱器的熱負荷大小5.進行系統的水力計算，并平衡各管段的阻力，一般異程式不大于15%，同程式不大于10%。</p><p>　　圖2-1 一

26、二層的平面圖</p><p>　　圖2-1 一二層的平面圖</p><p>　　圖2-2 三四層平面層</p><p>　　本次課程設計的建筑物選擇鄭州的某四層建筑物，建筑物高4層，層高3米.根據以上步驟的要求，對該住宅樓進行合理的供暖系統設計與水力計算。</p><p>　　已知 ：維護結構的條件如下</p><p>

27、;　　外墻：傳熱系數，結構型式為Ⅲ型</p><p>　　內墻：傳熱系數，結構型式為Ⅲ型</p><p>　　屋面：結構型式為Ⅱ型，傳熱系數</p><p>　　外窗：推拉鋁窗，（寬*高），傳熱系數</p><p>　　內門：雙層實木門，傳熱系數，（寬*高）</p><p><b>　　地面：不保溫地面<

28、;/b></p><p>　　計算傳熱的地板：傳熱系數</p><p>　　鄭州市室外的氣象資料：</p><p><b>　　供暖室外的計算溫度</b></p><p>　　累年（1951年—1980年）最低日平均溫度</p><p><b>　　冬季室外平均風速</b&g

29、t;</p><p>　　2.2計算最小傳熱阻并校核</p><p>　　該外墻屬于Ⅲ型維護結構，圍護結構冬季室外計算溫度:</p><p><b>　　最小傳熱阻計算公式</b></p><p>　　外墻的實際傳熱阻>滿足要求校核頂棚的最小傳熱阻;該維護結構屬于Ⅱ型，維護結構的冬季室外的計算溫度應采用</p

30、><p><b>　　頂棚的實際的傳熱阻</b></p><p><b>　　>,滿足要求。</b></p><p><b>　　2.3熱負荷計算</b></p><p>　　一.一層基本耗熱量計算 </p><p>　　（1）首先，將采暖房間編號，1

31、01-110、201-210、盥洗室、樓梯和走廊；</p><p>　　301-308、401-408、盥洗室、樓梯和走廊。</p><p>　?。?）圍護結構朝向及名稱、修正系數、傳熱面積房間總耗量等依次記錄。</p><p>　?。?）房間的熱負荷主要包括以下幾部分：</p><p>　　式中: 圍護結構傳熱耗熱量；</p>

32、<p>　　——冷風滲透耗熱量；</p><p>　　——冷風侵入耗熱量。</p><p>　　圍護結構的基本耗熱量的計算</p><p>　　式中：圍護結構的傳熱系數，；</p><p>　　圍護結構的計算面積，；</p><p>　　冬季室內空氣的計算溫度，；</p><p>　

33、　冬季室外空氣的計算溫度，；</p><p>　　圍護結構的溫差修正系數；是用來考慮供暖房間并不直接接觸室外大氣時，圍護結構的基本耗熱量會因內外傳熱溫差的 削弱而減少的修正，其值取決于鄰室非供暖房間或空間的保溫性能和透氣情況。</p><p>　　表2-1 地面各地段的傳熱系數</p><p><b>　　冷風滲透耗熱量計算</b></p

34、><p>　　采用縫隙法計算冷風滲透耗熱量</p><p><b>　　其中： </b></p><p><b>　　—冷空氣的滲入量，</b></p><p>　　—滲透空氣量的朝向修正系數</p><p>　　—每米門窗縫隙滲入室內的空氣量，按當地冬季平均風速，</

35、p><p>　　—門窗縫隙的計算長度，</p><p><b>　　—冷風滲透耗熱量，</b></p><p><b>　　—單位換算系數，</b></p><p>　　—供暖室外計算溫度下的空氣密度，</p><p>　　—冷空氣的定壓比熱容，</p><p

36、>　　—冬季室內空氣的計算溫度，</p><p>　　—冬季室外空氣的計算溫度，</p><p>　　冷風侵入耗熱量計算 </p><p>　　式中： —冷風侵入耗熱量，</p><p>　　—外門基本傳熱耗熱量</p><p><b>　　—外門附加率</b></p>

37、<p>　　底層101房間供熱設計的的熱負荷計算：</p><p>　　101房間為監(jiān)控室，查附錄1，冬季室內的設計溫度，查附錄3鄭州市的供暖室外溫度.</p><p>　　1.計算圍護結構的傳熱耗熱量</p><p>　　(1)西外墻 傳熱系數，查附錄4溫差修正系數，傳熱面積，西外墻的基本傳熱耗熱量為：</p><p>　　查表1

38、-6，鄭州的西向的朝向修正率％</p><p><b>　　朝向修正耗熱量為</b></p><p>　　本建筑物建設在市區(qū)內，不需要進行風力修正；層高未超過4，不需要進行高度修正。</p><p><b>　　西外墻的實際耗熱量</b></p><p>　　（2）北外墻 傳熱系數，查附錄4溫差修

39、正系數，傳熱面積，北外墻的基本傳熱耗熱量為：</p><p>　　查表1-6，鄭州的西向的朝向修正率％，</p><p><b>　　朝向修正耗熱量為</b></p><p><b>　　北外墻的實際耗熱量</b></p><p>　?。?）北外窗 北外窗的傳熱系數，溫差修正系數，傳熱面積，北外窗的

40、基本傳熱耗熱量為：</p><p><b>　　朝向修正耗熱量為</b></p><p><b>　　北外窗的實際耗熱量</b></p><p>　　（4）南內墻 傳熱系數，溫差修正系數，傳熱面積，南內墻的基本傳熱耗熱量為：</p><p>　?。?）南內門 傳熱系數，溫差修正系數，傳熱面積&l

41、t;/p><p>　　，南內墻的基本傳熱耗熱量為：</p><p>　?。?）地面 將101房間的地面劃分地帶</p><p>　　第一地帶：傳熱系數傳熱面積</p><p>　　第一地帶傳熱耗熱量為：</p><p><b>　　第二地帶：傳熱系數</b></p><p>&

42、lt;b>　　傳熱面積</b></p><p>　　第二地帶傳熱耗熱量為：</p><p>　　因此，101房間地面的傳熱耗熱量為</p><p>　　101房間圍護結構的總耗熱量為：</p><p>　　2.計算101房間的冷風滲透耗熱量（按縫隙法計算）</p><p>　　北外窗為推拉鋁窗，其縫隙

43、長度</p><p>　　查附錄7，鄭州市的朝向修正系數北向</p><p>　　已知：鄭州市每米門窗縫隙進入室內的理論滲透空氣量 </p><p>　　北外窗的冷風滲入量計算為</p><p>　　根據，查得，取空氣定壓比熱容，北外窗的冷風滲透耗熱量為：

44、 </p><p>　　因此，101監(jiān)控室的總耗熱量為以此可算出其它房間的熱負荷，如下表所示:</p><p>　　表2-2 房間熱負荷計算表</p><p>　　3供暖方案的確定以及散熱器布置與選擇</p><p><b>　　3.1 熱媒的選擇</b></p><p>　　本

45、題選擇熱水供暖系統，供水溫度95℃，回水溫度70℃</p><p>　　3.2 供暖形式的確定</p><p>　　本題采用機械循環(huán)等溫異程式雙管上供下回式供暖系統，每組散熱器供水管上有一截止閥。</p><p>　　3.3 散熱器的布置</p><p>　　該題散熱器安裝在窗臺下面，這樣沿散熱器上升的對流熱氣流能阻止和改善從玻璃下降的冷氣流

46、和玻璃冷輻射的影響，使流經室內的空氣流比較暖和舒適。</p><p>　　3.4 散熱器的選擇</p><p>　　表3-1 散熱器的選擇及安裝</p><p><b>　　3.5散熱器的計算</b></p><p>　　根據上表散熱器的選擇，同時又根據計算熱負荷的大小，室內安裝二柱（M-132型）散熱器。</p&

47、gt;<p>　?。?）散熱面積的計算</p><p>　　散熱器的散熱面積的計算面積為</p><p>　　式中 散熱器的散熱面積 ；</p><p>　　散熱器的散熱量 ；</p><p><b>　　散熱器的傳熱系數；</b></p><p>　　散熱器內熱媒的

48、平均溫度 ；</p><p>　　供暖室內的計算溫度 ；</p><p>　　散熱器組裝片數修正系數；</p><p>　　散熱器連接形式修正系數；</p><p>　　散熱器安裝形式修正系數。</p><p>　　表3-2 散熱器組裝片數修正系數的選擇</p><p>　　注：上表僅適用于各種

49、柱式散熱器，長翼型和圓翼型散熱器不修正，其它散熱器需要修正時，見產品說明。</p><p>　　表3-3 散熱器連接形式的選擇</p><p>　　散熱器連接形式修正系數的選擇</p><p>　　注：該表是在標準狀態(tài)下測定的。其他散熱器可近似套用上表數據</p><p>　　二柱型與供水管道的連接選擇同側上進下出的連接方式，則=1.0；&l

50、t;/p><p>　　散熱器明裝，敞開布置，取=1.0。</p><p>　　（2）一層101圖書館的散熱器計算</p><p>　　對于雙管熱水供暖系統，各組散熱器是并聯關系，散熱器的進出口水溫可分別按系統的供、回水溫度確定，如低溫熱水的供暖系統，供水溫度95℃，回水溫度70℃，熱媒平均溫度為</p><p>　　式中 散熱器內熱媒

51、的平均溫度 （℃）；</p><p>　　散熱器的進水溫度 （℃）；</p><p>　　散熱器的出水溫度 （℃）。</p><p><b>　　℃，</b></p><p>　　查供熱工程附錄10，M-132散熱器傳熱系數的計算公式為，所以 </p><p>　　先假設片數修正系數，同側上進下

52、出連接形式修正系數=1.0，散熱器安裝形式修正系數=1.0，則</p><p><b>　　根據公式求得：</b></p><p>　　查附錄10，型散熱器每片面積</p><p><b>　　片</b></p><p>　　查表，片數修正系數=1.05</p><p>&l

53、t;b>　　因此片</b></p><p>　　同理：各層房間散熱器片數的計算如下表所示</p><p>　　表3-4 散熱器計算表</p><p>　　4 管路的水力計算</p><p>　　4.1 繪制管路的系統圖</p><p>　　1.繪制管路的系統圖（1-4）層。并標上管段，管長，以及熱

54、負荷大小。</p><p>　　2.確定最不利環(huán)路，本系統采用雙管異程式熱水供暖系統，取最遠的立管為最不利環(huán)路，圖見附錄。</p><p>　　4.2 計算最不利環(huán)路的管徑</p><p>　　本設計采用機械循環(huán)系統. </p><p>　?。?）選擇最不利環(huán)路，并標管段、計算流量；</p><p>　　（2）根據熱負

55、荷、經濟比摩阻確定環(huán)路管徑，流速，以及平均比摩阻的大小。</p><p>　?。?）計算各管段的沿程壓力損失；</p><p>　　（4）確定局部壓力損失；</p><p>　?。?）求各管段的壓力損失；</p><p>　?。?）求環(huán)路的總壓力損失；</p><p>　?。?）平衡各管段的阻力；</p>

56、<p>　?。?）將計算結果記入下列的表中。</p><p>　　表4-1 機械循環(huán)熱水供暖系統管路水利計算表</p><p>　　表4-2 機械循環(huán)熱水供暖系統局部阻力系數計算表</p><p><b>　　5設計總結</b></p><p>　　原來以為現場總線系統差不多學會了，現在通過課程設計才知道自己

57、真正懂的還是很少。特別是當在自己到手進行系統組態(tài)時，感覺無從下手，這就說明我對PLC的FCS系統框架不清楚。所以我就看別人組態(tài)好的程序，對照他的思路自己學著進行系統的軟硬件設計。同時為了更好的理解西門子的PROFIBUS現場總線，我查閱了大量資料，了解了PROFIBUS結構、DP和PA的區(qū)別與聯系，特別是知道了西門子DP網絡和PA網絡是通過FDC157-0耦合器連接的，以及耦合器單機運行，耦合器與連接器IM153-2配合運行兩種運行方式

58、的區(qū)別。在硬件組態(tài)時也體現出來，耦合器是透明工作，不需要分配地址，而連接器則是不透明工作需要分配地址。在編寫程序過程同樣遇到很多問題，我就請教芮老師，查閱資料，慢慢的自己也會編寫程序了。</p><p>　　在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學?？傊还軐W會的還是學不會的的確覺得困難比較多，

59、真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。</p><p>　　在此要感謝我們的指導老師**老師對我們悉心的指導，感謝老師給我們的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，收

60、獲很多。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有很大幫助。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次課程設計的最大收獲。</p><p><b>　　6 參考文獻</b></p><p>　　[ 1

61、] 賀平 孫剛 《供熱工程》[M]. 中國建筑工業(yè)出版社，2003.6</p><p>　　[ 2 ] 建筑工程常用數據系列手冊編寫組.暖通空調常用數據手冊.北京.中國建筑工業(yè)出版社，2002 .2</p><p>　　[ 3 ] 李德英 《供熱工程》 中國建筑工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[ 4 ] 《采暖通風設計手冊》 中國建筑工業(yè)出版社,19