供热工程设计说明书

目录

一、设计原始资料 …………………………………………………1 二、热负荷计算

1、计算最小传热阻并校核 ………………………………………1 2、围护结构基本耗热量的计算 ………………………………2 3、围护结构冷风渗透耗热量的计算 ………………………………3 4、围护结构冷风侵入耗热量的计算 ………………………………3 三、散热器的选择、计算

1、散热器的选择 …………………………………………………13 2、散热器面积的计算 ………………………………………………13 四、系统形式的比较确定

1、确定系统形式 ………………………………………………16 2、管道布置原则 ………………………………………………16 五、水力计算

1、选择最不利环路 …………………………………………………17

2、计算最不利环路各管路的管径 …………………………………17 3、确定沿程阻力损失ΔPy …………………………………………17 4、确定局部阻力损失ΔPj ……………………………………………17 5、求各管段的压力损失ΔP …………………………………………17 6、求环路总压力损失∑ΔP …………………………………………17 7、确定立管Ⅱ的管径 ………………………………………………17 六、总结 ………………………………………………………………32 七、参考文献 …………………………………………………………33

一、 设计原始资料

1、长春市气象资料，冬季供暖季节主导风速3.1m/s,其他参数如表1.1。

表1.1

台站位置 大气压力（kPa） 年平均温2

室外计算（干球）温度（℃） 冬季 空采暖 气调节 夏季 空气通风 空气调节计算日较差 14 15 通风 夏季空气调节室外计算湿球温度（℃） 16 24.2 地名 北纬 东经 海拔（m） 冬季 夏季 最低日平均 度（℃） 调节 日平均 1 长春 2 43°54′ 3 125°13′ 4 236.8 5 994.0 6 977.9 7 4.9 8 9 10 -29.8 11 12 13 -23 -26 -16 30.5 25.9 8.8 27

2、 围护结构条件

外墙：二砖墙(490mm)，内面抹灰砖墙。K＝1.57W／(㎡2℃)，D=5.06； 内墙：两面抹灰 一砖(240mm)，K=1.72 W/(㎡℃)；

顶棚：厚25mm的木屑板，上铺50mm防腐木屑。 K=0.93 W/(㎡2℃)，D=1.63； 地面：直接铺在土壤上的不保温地面，根据划分地带法计算。

外窗：双层木框玻璃窗，三扇两开窗。一楼尺寸(宽3高)为1.832.4m，可开启部分的缝隙总长为7.2m。二楼尺寸(宽3高)1.832.1m，可开启部分的缝隙总长为8.4m。

外门：双层木门，F=2.43㎡，传热系数：K=2.33 W/(㎡℃)，缝长l=6.6m。一楼大厅门为双层玻璃门，F=6.3㎡，传热系数：K=3.26 W/(㎡℃)，缝长l=11.7m。

二、 热负荷计算

根据《采暖通风与空气调节设计规范》要求，及建筑物房间的功能，101房间设计温度tn=12℃，洗手间设计温度tn=16℃，楼梯、走廊及大厅设计温度tn=14℃，其他房间设计温度tn=18℃。

1、计算最小传热阻并校核

该外墙属于Ⅱ型维护结构（《供热工程》表1-13）维护结构冬季室外计算温度

twc=0.6tw+0.4tp ? min=0.6*（-23）+0.4*（-29.8）=-25.72℃

最小传热阻计算公式

R0 ? min=αRn(tn- twc)/Δty

根据已知条件可知R0 ? min=1.031/8.7343.72/6.0=0.838 m?℃/W

2

外墙的实际传热阻 R0=1/K=1/1.57=0.637m2℃/W＜R0 ? min ，不满足要求。应采用保温墙体结构形式，若采用20mm后膨胀珍珠岩外保温，则K=1.084 W/m?℃。此时R0ˊ=0.923 m?℃/W＞R0 ? min。

校核顶棚的最小传热阻：

均质多层材料组成的平壁围护结构的D值，可按下式计算：

D=∑Di=∑RiSi

Ri---各层材料的传热热阻，m2℃/W； Si---各层材料的蓄热系数，W/ m2℃。

查供热工程附录1-3，根据上公式计算D=2.12，该维护结构属于Ⅲ型，维护结构的冬季室外的计算温度twc应采用以下公式计算：

twc=0.3tw+0.7tp ?min

twc=0.3tw+0.7tp ?min =0.33（-23）+0.73（-18.9）=-20.13℃ 最小传热阻计算公式:

R0 ? min=αRn(tn- twc)/Δty

Rmin=0.922 m ?℃/W

顶棚实际的传热阻R0=1/K=1/0.93=1.075> Rmin ,满足要求。 2、围护结构基本耗热量的计算

(1)围护结构基本耗热量按以下公式计算：

Q1ˊ=K ? F ? (tn-twˊ) ?α

K---围护结构传热系数，W/(m ?℃)； F---围护结构面积，m； tn---冬季室内计算温度，℃； twˊ---供暖室外计算温度，℃； α---温差修正系数。

(2)围护结构面积的丈量：

外墙的丈量，高度从本层地面算到上层地面，底层除外。对于平屋顶的建筑物，最顶层

2

2

2

22

2

2

2

的丈量是从顶层地面到平屋顶的外表面的高度，对于有闷顶的斜屋面，算到闷顶内的保温层表面。外墙的平面尺寸，应按照建筑物外轮廓尺寸计算，两相邻房间以内墙中线为分界线。

门、窗的面积按外墙外面上的净空尺寸计算。

闷顶和地面的面积，应按照外墙以内的内轮廓尺寸计算。对于平屋顶，屋顶面积按建筑

物外轮廓尺寸计算。

非保温地面的基本热负荷按传热地带的划分的方法计算，划分的原则是：从外墙内表面

起，每两米为一个地带，外墙角的算两次，每一地带的传热系数参考《供热工程》表1-5。

3、围护结构冷风渗透耗热量的计算

围护结构冷风渗透耗热量采用缝隙法计算，其计算公式：

Q2ˊ=0.278V?ρw?cp? (tn-twˊ)

V---经过门、窗缝隙渗透到室内的总空气量，m/h； ρw ---供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m； cp ---冷空气的定压比热，cp =1 kJ/(kg ?℃)； V=L ? l ? n

L---每米门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m/(h?m);

查《供热工程》表1-6，用插入法计算，当冬季室外风速ν=3.1m/s时，对于双层木窗，L=2.28m/(h?m),对于双层木门，L=5.56 m/(h?m)。 l---门、窗缝隙的计算长度，m； n---渗透空气量的朝向修正系数。 围护结构冷风渗透耗热量计算结果见表二。 4、围护结构冷风侵入耗热量的计算

冷风侵入耗热量采用外门基本耗热量乘以《供热工程》表1-9的百分数的方法计算，计

3

3

333

算公式：

Q3ˊ=N?Q1?j?mˊ

N---考虑冷风侵入的外门附加率； Q1?j?mˊ=外门的基本耗热量，W。

101房间、楼梯间北外门尺寸为900mm32700mm，其冷风侵入耗热量Q3ˊ=N?Q1?j?mˊ

=0.65n* Q1?j?mˊ=0.65*1*176.1W=11344.5W；一楼大厅每条外门尺寸为1800mm33500mm，其冷风侵入耗热量Q3ˊ=N?Q1?j?mˊ=0.8n* Q1?j?mˊ=0.8*1*1086.2W=869.0W；211房间北外门尺寸为900mm32700mm，其冷风侵入耗热量Q3ˊ=N?Q1?j?mˊ=0.65n* Q1?j?mˊ =0.65*2*176.1=229W；311房间北外门尺寸为900mm32700mm，其冷风侵入耗热量Q3ˊ=N?Q1?j?mˊ=0.65n* Q1?j?mˊ=0.65*3*114.5W=

整栋建筑物的热负荷计算见表一。

三、 散热器的选择、计算

1、 散热器的选择

散热器的种类繁多，样式新颖，主要分为铸铁和钢制两大类，其中铸铁散热器主要构造形式翼型散热器，柱型散热器；钢制散热器构造形式主要有闭式钢串片对流散热器，钢制柱型散热器，板型散热器。钢制散热器与铸铁散热器具有以下特点： ① 金属耗量少； ② 耐压强度高；

③ 外形美观整洁、占地少、便于布置；

④ 水容量少、热稳定性差（除钢制柱型散热器）； ⑤ 容易被腐蚀，使用寿命比铸铁短。

选择散热器型号时 应满足在热工性能、经济、卫生、美观等方面的要求，但要根据具体情况，有所侧重。设计选择散热器时，应符合下列原则：

① 当以热水为热媒时，散热器的工作压力不能超过制造厂商规定的压力值； ② 在民用建筑中，宜采用外形美观、易于清扫的散热器； ③ 在放粉尘或防尘要求高的生产厂房，应采用易于清扫的散热器；

④ 在具有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度较大的房间，宜采用耐腐蚀的散热器； ⑤ 采用刚用制散热器时，应采用闭式系统，并满足产品对水质的要求，在非采暖季节采暖

系统应充水保养；蒸汽采暖系统不得采用钢制柱型、板型、和扁管散热器； ⑥ 采用铝制散热器时，应采用内防腐型铝制散热器，并满足产品对水质的要求； ⑦ 安装热量表和恒温阀的热水采暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的铸铁散热器。

综上所述，此建筑物采暖系统采用铸铁M-132型散热器，其规格及传热系数K如下表：

型号 散热器面积m/片 2水容量L/片 重量工作压传热系数计算公式W/(m2 ?℃) 当热水热媒Δ不同蒸汽表压力(MPa)下的K值W/(m ?℃) 2kg/片 力（MPa） t=64.5℃时K值 W/(m ?℃) 2T-Z-2-5-5 (M-132)

0.24 1.32 7 0.5 K=2.46 ?Δt0.286 7.99 0.03 0.07 ≥0.1 8.75 8.97 9.10 散热器安装在墙面，外面有罩，罩子前面上、下端开有通气孔，孔口设格栅，β3=1.4。

散热器布置在窗台下面，这样散热器上升的气流能够改善从玻璃下降的冷气和冷辐射的影响，使流经室内的空气流比较暖和、舒适。

对于M-132型散热器，每组散热器片数不超过20片，实际面积可以比计算面积小0.1m。

2

2、 散热器面积的计算

散热器面积计算公式：

F=Q/[K(tpj-tn)]* β1β2β3

Q---散热器的散热量，W；

tpj ---散热器内热媒平均温度，℃；

tn ---供暖室内计算温度，℃； K---散热器传热系数，W/(m2 ?℃)； β1---散热器组装片数修正系数； β2---散热器连接形式修正系数； β3---散热器安装形式修正系数。

散热器热媒平均温度取散热器进出口热媒算术平均温度，对于双管系统，散热器热媒平均温度为供回水干管热媒算术平均温度： tpj=(tsg+tsh)/2

tsg ---散热器进水温度，℃； tsh ---散热器出水温度，℃；

101房间散热器计算：

散热器组装片数修正系数，先假定β1=1；

散热器连接形式修正系数；查《供热工程》附录2-4，β2=1.0； 散热器安装形式修正系数；查《供热工程》附录2-5，β3=1.4。

2

根据式Fˊ=Q/[K(tpj-tn)]* β1β2β3=6288.2/[8.19*(82.5-12)]*1*1.0*1.4=15.24m， M-132型散热器，每片面积f=0.24m，计算片数nˊ为：

n1ˊ=Fˊ/f=63.5片，

M-132型散热器，每组不超过21片，分为4组，每组计算片数为n1= n1ˊ/4=15.88片，查《供热工程》附录2-3，片数为11-20片时，β1=1.05， 因此，每组散热器所需实际面积为：

F= Fˊ/4?β1=4.00m,

每组散热器实际采用片数n为：

n=F/f=4.00/0.24=16.67片 取整数，每组应采用M-132型散热器17片。

其他房间散热器计算同上，具体数据见表三。

2

2

四、

系统形式的比较确定

1、确定系统形式

供暖系统按末端设备使用的热媒主要分为三种：热水、蒸汽与热风系统。蒸汽的汽化潜热大，系统管径小，系统平衡不宜调节，但是系统压力高，散热器承压能力要高，系统内蒸汽容易出现跑、冒、滴、漏现象，系统回水会出现二次汽化现象而出现两相流；热风系统风管横截面积大，占用建筑物空间；热水供暖系统管径适中，调节方便，是现在供暖系统中最常用的系统。

按循环作用力可分为重力循环供暖系统和机械循环供暖系统。重力循环供暖系统结构简单，运行管理费用低，但作用压力小，供暖范围有限制；机械循环供暖系统循环作用力大，供暖范围大，但是运行管理费用高。

机械循环热水供暖系统主要形式有：上供下回式双管和单管热水供暖系统，下供下回式热水供暖系统，下供上回式热水系统，中供式热水供暖系统，混合式热水供暖系统。

上供下回式热水供暖系统双管系统和顺流单管系统、跨越单管系统，顺流式单管系统形式简单、施工方便、工程造价低，但是不能进行局部调节；跨越式单管系统与顺流式单管系统相比，散热器的面积增加，工程造价高，施工程序复杂，但是能够进行局部调节。

下供下回热水系统供回水干管都敷设在底层散热器下面，通常用于设有地下室的建筑物，或者平屋顶建筑物顶棚难以布置供水干管的场合。与上供下回式系统相比有以下特点：在地下室布置供水干管，管道直接散热给地下室，无效热量损失小；在施工过程中，每安装好一层散热器即可供暖，给冬季施工带来便利；但是下供下回式系统排除空气比较困难，通常通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气，或者通过专设的空气管手动或者自动集中排气。

下供上回式系统供水干管设在下部，而回水干管设在上部。下供上回式系统中水流的方向和空气流动的方向一致，通过膨胀水箱排气，不需要专设排气装置；对于热损失较大的底层房间，由于底层水温较高，所以底层散热器面积较小，便于布置；对于高温水供暖系统时，由于供水干管设在底层，降低了防止高温水汽化所需的水箱标高，减少布置高架水箱的困难。

综上所述，此系统选用机械式下供下回热水供暖系统。

3、 管道布置原则

管道布置应注意以下几点：

① 主管尽量布置在；楼梯间管道进中； ② 主管和散热器尽可能为双侧连接； ③ 注意分支环路热负荷分配均衡； ④ 楼梯间一般单设主管，注意防冻；

⑤ 注意供回水干管的位置、坡度与建筑上是否冲突； ⑥ 要考虑各类附件的安装，管道保温等问题。

五、 水力计算

1、选择最不利环路

在轴测图上，进行管道编号、立管编号并注明各管段的热负荷和管长。由水力计算图（1），最不利环路是通过立管Ⅰ最顶层散热器Ⅰ3（1792W）的环路。 2、计算最不利环路各管路的管径

采用推荐的平均比摩阻Rpj大致为60-120Pa/m来确定最不利环路各管段管径。根据下式计算各管段的流量G：

G=0.86Q/(tgˊ-thˊ) Q---管段的热负荷，W；

tgˊ---系统的设计供水温度，℃； thˊ---系统的设计回水温度，℃。

根据G、Rpj查《供热工程》附录表4-1，选择最接近Rpj的管径。将查出的d、R、ν和G值列入水力计算表表四的5、6、7栏和第3栏中。 3、确定沿程阻力损失ΔPy=R?l。

将每一管段R和l相乘，列入水力计算表表四的第8栏中。 4、确定局部阻力损失ΔPj （1）确定局部阻力系数ζ

根据图中管路的实际情况，列出个管路局部阻力部件名称（局部阻力系数表表六），利

用《供热工程》附录4-2，将其阻力系数ζ值记于局部阻力系数表表六，最后将各管段总阻力系数列入水力计算表表四第9栏。在统计局部阻力系数时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，应列在流量较小的管段上。

（2）根据公式ν=G/2.743/d^2计算各管段的流速，将其列入水力计算表表四第6栏，再根据公式ΔPd=ρ*v^2\\2计算动压头ΔPd，列入水力计算表表四第10栏中，根据ΔPj=ΔPd2∑ζ计算各管段的局部阻力损失ΔPj，列入水力计算表表四第11栏中。 5、求各管段的压力损失ΔP=ΔPy+ΔPj，列入水力计算表表四第12栏中。 6、求环路总压力损失∑ΔP=∑（ΔPy+ΔPj）=4769.78Pa 7、确定立管Ⅱ的管径

立管Ⅱ与最末端供回水干管和立管Ⅰ为并联环路，根据并联环路压力平衡原理，立管Ⅱ

的资用压力ΔPⅡˊ可由下式确定：

ΔPⅡˊ=∑ΔPy+ΔPj）Ⅰ、4、17=1438.01Pa 立管Ⅱ的平均比摩阻为

Rpj=ΔPⅡˊ/∑l=1438.01/24=59.9Pa/m

根据Rpj和G值，选立管Ⅱ的立、支管的管径，计算出立管Ⅱ的总压力损失为1551.44Pa，与立管Ⅰ的并联环路相比，其不平衡百分率XⅡ=-7.9%，在允许值±15%之内。如不在允许值

之内，调节管径，尽量使其不平衡率在允许值范围内。

用同样的方法选择计算其他立管的管径，计算左半部分循环最不利循环环路的管径，进

行左半部分循环各立管之间的水力平衡。具体数据见水力计算表四、五。

一、 总结

本文首先根据基本设计资料计算了三层办公宿舍楼的热负荷，计算了散热器的组数及每组的片数。然后根据热负荷及建筑物的形式等条件，选择布置了供暖管网系统——机械下供下回热水供暖系统，并布置了立管及散热器位置。绘制出了该系统的供暖管路平面图和管暖管路系统图，然后根据水力计算图对该系统进行了水力计算，选择管径和比摩阻，使管网系统较好地符合了水力平衡要求。

通过这次课程设计，对供暖系统的设计有了初步的掌握。暖立管热负荷的分配对供暖系统的水力平衡又很大的影响，热负荷大的立管尽量靠近入户管，这样可以防止靠近入户管因资用压力过大而出现过热的现象，减小供暖循环立管之间的不平衡率。

在这次课程设计中，提高了分析问题、解决问题的能力。

七、参考文献

《供热工程》（第四版） 贺平、孙刚、王飞、吴新华编著 中国建筑工业出版社 《流体输配管网》（第二版） 付祥钊 肖益民 主编 中国建筑工业出版社 《供暖通风设计手册》 陆耀庆 主编 中国建筑工业出版社

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v5bo.html