暖通空调设计计算书

2014届建筑环境与设备工程毕业设计

目录

第一章 设计资料 ............................................................. 5 1.1设计题目 ............................................................... 5 1.2设计任务和目的 ......................................................... 5 1.3设计原始资料 ........................................................... 5 1.3.1土建资料 ........................................................... 5 1.3.2建筑概况 ........................................................... 5 1.3.3气象资料 ........................................................... 5 1.3.3动力资料 ........................................................... 6 1.3.4围护结构资料 ....................................................... 6 第二章 供热系统热负荷计算 .................................................... 9 2.1确定室内设计温度 ...................................................... 9 2.2房间耗热量 ............................................................ 9 2.3通过围护结构的耗热量 ................................................. 10 2.3.1围护结构的基本耗热量 ............................................. 10 2.4围护结构附加耗热量 ................................................... 12 2.4.1朝向修正耗热量 ................................................... 12 2.4.2风力附加耗热量 ................................................... 12 2.4.3外门附加耗热量 ................................................... 12 2.4.4高度附加耗热量 ................................................... 12 2.5 冷风渗透耗热量的计算： ............................................... 13 2.5.1按缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量 ............................. 13 2.5.2用换气次数法计算冷风渗透耗热量 ................................... 14 2.5.3用百分数法计算冷风渗透耗热量 ..................................... 14 2.6冷风侵入耗热量 ....................................................... 15 2.7户间传热 ............................................................. 15 2.8供暖设计负荷计算举例 ................................................. 16 2.9总计算负荷与值班负荷 ................................................. 18 第三章 供暖系统的选择 ....................................................... 19 3.1. 供暖系统的分类 ..................................................... 19 3.2 供暖热媒的选择 ....................................................... 19 3.3 供暖热源的选择 ....................................................... 19 3.4供暖方案的提出 ....................................................... 19 3.5 典型供暖系统型式的比较 ............................................... 19

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3.6供暖形式的提出和比较： ............................................... 20 3.6.1技术可行性及经济可行性比较 ....................................... 20 3.6.2 方案的确定 ...................................................... 20 3.7 供暖管路的布置 ....................................................... 20 第四章 供暖系统的散热设备 .................................................. 23 4.1散热器的选择 ......................................................... 23 4.1.1 高压铸铝散热器 ................................................... 23 4.2散热器的计算 ......................................................... 24 4.2.1散热面积的计算 ................................................... 24 4.2.2散热器内热媒平均温度tpj计算 ...................................... 25 4.2.3 散热器计算举例 .................................................. 26 4.3散热器的布置 ......................................................... 26 4.4 暖风的选择 ........................................................... 26 4.4.1 暖风机的选型计算 ................................................. 26 4.5 暖风机的布置 ......................................................... 28 4.6热风幕的选型 ......................................................... 28 4.6.1大门空气幕的计算 ................................................. 28 4.6.2热风幕的选型 ..................................................... 28 第五章 水力计算 ............................................................. 31 5.1室内热水供暖系统管路水力计算的基本原理 ............................... 31 5.2室内热水供暖系统并联环路的压力损失最大不平衡率控制 ................... 31 5.2.1并联环路的压力损失不平衡率控制 ................................... 31 5.2.2并联环路流速限制 ................................................. 31 5.3.3水利计算举例 ..................................................... 32 第六章 系统定压方式选择 .................................................... 35 6.1 用户支管定压 ......................................................... 35 6.2 热水供热系统定压方式 ................................................ 35 6.2.1 膨胀水箱定压 ..................................................... 35 6.2.2 普通补水泵定压 ................................................... 35 6.2.3 气体定压罐定压 ................................................... 35 6.2.4 蒸汽定压 ......................................................... 35 6.2.5 补水泵变频调速定压 ............................................... 35 6.2.6 自来水定压 ....................................................... 35 6.2.7 溢水定压形式 ..................................................... 36

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6.3 本设计的定压方式 ..................................................... 36 第七章 换热站的选型及计算 ................................................ 37 7.1 换热器的选择 ......................................................... 37 7.1.1 换热器的分类 ..................................................... 37 7.1.2 换热器的选型及计算 ............................................... 37 7.2循环水泵的选择 ....................................................... 38 7.2.1循环水泵的选择原则 ............................................... 38 7.2.2 循环水泵参数的确定 ............................................... 39 7.3补水泵的选型及计算 ................................................... 39 7.4全自动软水装置的选择 ................................................. 40 7.5软化水箱的选择 ....................................................... 40 第八章 辅助设备的选择 ....................................................... 41 8.1除污器 ............................................................... 41 8.2供暖管道 ............................................................. 41 8.3 阀门................................................................. 41 8.4管道的放气排水装置 ................................................... 41 8.5补偿器 ............................................................... 42 8.5.1套管补偿器 ....................................................... 42 8.5.2套管补偿器伸长量计算 ............................................. 42 8.6管道支座 ............................................................. 43 第九章 保温及防腐 ........................................................... 45 9.1 管道的保温 ........................................................... 45 9.2 管道的防腐 ........................................................... 46 第十章 热计量 ............................................................. 49 附表1 ...................................................................... 51 附表2 ...................................................................... 67 附表3 ...................................................................... 72 附表4 ...................................................................... 73 附表4-1 .................................................................... 82 附表5 ...................................................................... 90 附表5-1 .................................................................... 95 总结 ....................................................................... 97 参考文献 ................................................................... 98 致谢 ....................................................................... 99

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第一章 设计资料

1.1设计题目

图木舒克中学体育馆供暖设计

1.2设计任务和目的

本设计为体育馆供暖设计，主要涉及到房间供暖负荷的计算、散热器的计算、系统形式的设计、管网的布置、水力计算和设备选型等。

根据所学基础理论和专业知识，结合实际工程，按照工程设计规范、标准、设计图集和有关参考资料，在老师的指导下，独立完成建筑所要求的工程设计，并通过设计过程，比较系统地掌握暖通设计规则、方法、步骤，了解相关专业的配合关系，培养分析问题和解决问题的能力，为将来从事建筑环境与设备工程专业及其相关工作和施工、验收调试、运行管理和有关应用科学的研究及技术开发等工作，奠定可靠的基础。

1.3设计原始资料 1.3.1土建资料

建筑平面图及剖面图、立面图。建筑图中已包括建筑物尺寸、建筑围护结构和门窗位置、尺寸、建筑层高、建筑应用等。

1.3.2建筑概况

1.建设地点：新疆图木舒克市中学 总建筑面积为4987.60m2

本工程建筑基地面积：4817.40 m2

2.建筑工程等级为三类：设计主体结构使用年限50年；耐火等级为：二级；抗震设防烈度八度；屋面防水等级为二级；结构形式为框架结构，屋面为网架结构。

3.建筑层数：地上一层。柱顶标高9.0米；附设夹一层，层高为3.6米，建筑高度20米

1.3.3气象资料

北纬：39°28′ 东经：75°59′ 海拔：1288.7m 年平均温度：11.8℃ 供暖室外计算温度：-10.9℃ 冬季通风室外计算温度：-5.3℃ 冬季空气调节室外计算温度：-14.6℃ 冬季室外平均风速：1.1m/s 冬季最多风向：C NNW

冬季室外最多风向的平均风速：1.7m/s 冬季日照百分率：53% 最大冻土深度：66cm 冬季室外大气压力：876.9hpa

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式中 R——围护结构的总传热热阻,（m22℃）/W；

αn——围护结构的内表面换热系数,W/（m22℃）； αw——围护结构的外表面换热系数W/（m22℃）； δi——围护结构各层材料的厚度,m；

λi——围护结构各层材料的导热系数, W/（m2℃）。 使用上述公式时，应该注意下列问题：

（1）围护结构的面积F，应按一定的规则从建筑图上量取。其规则可以查阅有的设计手册。

（2）一些定型的围护结构的传热系数K，可以从设计手册上直接查取。一般情况下，根据传热学原理，可按多层匀质材料组成的结构计算其传热系数。但不同地区供暖建筑各围护结构传热系数不应超过《民用建筑节能设计标准（供暖、居住建筑部分）》[3]、《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)[1]中的有关规定值。

（3）设置全面供暖的建筑物，其围护结构应具有一定的保温性能，应能满足卫生要求和围护结构内表面不结露的要求，并在技术经济上是合理的。评价围护结构保温性能的主要指标是围护结构的热阻R，R值的大小直接影响围护结构耗热量的多少和其内表面温度的高低，也会影响围护结构的造价。因此，围护结构的热阻R，应根据技术经济比较确定，且应符合国家有关民用建筑热工设计规范和节能标准的要求，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]中已明确规定了确定围护结构最小热阻的计算公式。

当围护结构是贴土的非保温地面（组成地面的各层材料导热系数都大于1.16 W/(m2℃)）时，需要对地面划分地带，划分时要与建筑的维护结构平行相距2 m，划分三个地带后余下的部分均按第四地带计算，其中第一地带靠近墙角的地面积需要计算两次。

下面以下图为例进行地带的划分,具体的划分情况见图2-1：

图2-1 某区域传热地带的划分

地面各个地带的传热系数和换热阻见表2-2：

表2-3 非保温地面的换热阻(m22℃/ w)和传热系数(w / m22℃)表

地带 第一地带 R0 (m22℃/ W) 2.15 K0 (W / m22℃) 0.47 11

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续表

第二地带 第三地带 第四地带 4.30 8.60 14.2 0.23 0.12 0.07 2．4围护结构附加耗热量 2.4.1朝向修正耗热量

不同朝向的围护结构，受到的太阳辐射热量是不同的；同时，不同的朝向，风的速度和频率也不同。因此，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]规定对不同的垂直外围护结构进行修正。其修正率为：

北、东北、西北朝向： 0～10%； 东、 西朝向： -5%； 东南、西南 朝向： -10%～-15% 南 向： -15%～-30%。

选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小。冬季日照小于35%的地区，东南、西南和南向的修正率宜采用-10%～0，其他朝向可不修正。

2.4.2风力附加耗热量

在《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]中明确规定：在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物，垂直的外围护结构热负荷附加5%～10%。

2.4.3外门附加耗热量

为加热开启外门时侵入的冷空气，对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘以按表2-3 中查出的相应的附加率。阳台门不应考虑外门附加率。

表2-4 外门附加率N值

外门布置情况 一道门 两道门（有门斗） 三道门（有两个门斗） 公共建筑和生产厂房的主要出入口 注：n——建筑物的楼层数。 附加率 65n% 80n% 60n% 500% 2.4.4高度附加耗热量

由于室内温度梯度的影响，往往使房间上部的传热量加大。因此规定：当采用地面辐射供暖的房间（不含楼梯间）高度大于4m时，应在基本耗热量和朝向、风力、外门附加耗热量之和的基础上，计算高度附加率。每高出1m应附加1%，但最大附加率不应大于8%。

综上所述，建筑物或房间在室外供暖计算温度下，通过围护结构的总耗热量Q1可用下式综合表示：

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式中

Q1?Q1?j?Q1?x?(1?xg)??KF(tn?tw)(1?xch?xf) （2-4）

xch 朝向修正率

xf 风力附加修正率 高度附加修正率

xg 2.5 冷风渗透耗热量的计算：

在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。

影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗构造、门窗朝向、室外风向和风速、室内外空气温差、建筑物高低以及建筑物内部通道状况等。总的来说，对于多层（6层及6层以下）的建筑物，由于房屋高度不高，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。对于高层建筑，则应考虑风压和热压的综合作用。

计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分数法。

2.5.1按缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量

对多层建筑，可通过计算不同朝向的门、窗缝隙长度以及从每米长缝隙渗入的冷空气量，确定其冷风渗透耗热量。这种方法称为缝隙法。

对不同类型的门、窗，在不同风速下每米长缝隙渗入的空气量L，可采用表7-2的实验数据。

用缝隙法计算冷风渗透耗热量时，以前只是计算朝冬季主导风向的门窗缝隙长度，朝冬导风向背风面的门窗缝隙不必计入。实际上，冬季中的风向是变化的，不位于主导风向的门窗，在某一时间也会处于迎风面，必然会渗入冷空气。因此，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]明确规定：建筑物门窗的长度分别按各朝向可开启的外门，窗缝丈量，在计算不同朝向的冷风渗透空气量时，引进一个渗透空气量的朝向修正系数n。即公式：

V?L?N?l

（2-5）

式中 L—— 每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季室外平均风速，采用表2-5中

3m/m?h 的数据，

l—— 门、窗缝隙的计算长度，m； n—— 渗透空气量的朝向修正系数。

门窗缝隙的计算长度，建议可按下述方法计算:当房间仅有一面或相邻两面外墙时，全部计入其门窗可开启部分的缝隙长度；当房间有相对两面外墙时，仅计入风量较大一面的缝隙；当房间有三面外墙时。仅计入风量较大的两面的缝隙。

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表2-5 每米门、窗缝隙渗入的空气量L，m/m?h

门窗类型 单层木窗 双层木窗 单层钢窗 双层钢窗 推拉铝窗 平开铝窗 冬季室外平均风速（m/s） 1 1.0 0.7 0.6 0.4 0.2 0.0 2 2.0 1.4 1.5 1.1 0.5 0.1 3 3.1 2.2 2.6 1.8 1.0 0.3 4 4.3 3.0 3.9 2.7 1.6 0.4 5 5.5 3.9 5.2 3.6 2.3 0.6 6 6.7 4.7 6.7 4.7 2.9 0.8 3注 : 1.每米外门缝隙渗入的空气量，为表中同类型外窗的两倍； 2.当有密封条时，表中的数据可以乘以0.5～0.6的系数。

确定门、窗缝隙渗入空气量V后，冷风渗透耗热量，可下式计算：

Q2?0.278V?wcp(tn?tw) W

3 （2-6）

式中： V —— 经门、窗缝隙渗如室内的总空气量，m/h；

3?kg/mw ——供暖室外计算温度下的空气密度，； cpcpKJ/Kg℃ ——冷空气的定压比热，=1.05；

0.287——单位换算系数，1KJ/h=0.287W； 其他符号同前。

2.5.2用换气次数法计算冷风渗透耗热量

在工程设计中，也有按房间换气次数来估算该房间的冷风渗透耗热量。计算公式为

式中：

Q2?0.27n8kVn??cD(tn?t?)W （2-7）

Vn——房间的内部体积，m3；

nk——房间的换气次数，次/h，可按表 选用。

表2-6 概算换气次数

其他符号同前。

房间外墙暴露情况 一面有外窗或外门 两面有外窗或外门 三面有外窗或外门 门厅 nk 1/4～2/3 1/2～1 1～1.5 2 2.5.3用百分数法计算冷风渗透耗热量

由于工业建筑房屋较高，室内外温差产生的热压较大，冷风渗透量可跟据建筑物的高度及玻璃窗的层数，按表 列出的百分数进行估算。

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表2-7 渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分数

玻璃窗层数 <4.5 建筑物高度（m） 4.5～10.0 百分率（%） >10.0 单层 单、双层均有 双层 25 20 15 35 30 25 40 35 30 说明：本设计采用换气次数法计算冷风渗透耗热量。 2.6冷风侵入耗热量

在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的外门侵入室内。把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。

冷风侵入耗热量，同样可按下式计算：

式中：

Q3'?0.278V???cp(tn?t?)W （2-8）

V?——流入的冷空气量，m3/h；

V?不易确定，根据经验总结，冷风侵入耗热量可采用外门基本耗

其他符号同前。 由于流入的冷空气量

热量乘以下表的百分数的简便方法进行计算。亦即： 式中：

Q3?NQ1?j?mW （2-9）

Q1?j?m——外门的基本耗热量，W;

N——考虑冷风侵入的外门附加率，按表2-8采用。

表2-8的外门附加率，只适用于短时间开启的、无热风幕的外门。对于开启时间较长的外门，冷风侵入量

V?可根据《工业通风》等原理进行计算，或根据经验公式或图标确定，

并按公式2-8计算冷风侵入耗热量。此外，对建筑物的阳台不必考虑冷风侵入耗热量。一道门的附加值比两道门的小，是因为一道门的基本负荷大。

表2-8 外门附加率N值

外门布置情况 一道门 两道门（有门斗） 三道门（有两个门斗） 公共建筑和生产厂房的主要出入口 注：n——建筑物的楼层数。 附加率 65n% 80n% 60n% 500% 2.7户间传热

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[4]规定，与相邻房间的温差大于或等于5℃，或通过隔墙和楼板等的传热量大于该房间热负荷的10%时，应计算通过

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