中国矿业大学建筑环境与能源应用采暖课程设计说明书2015

目 录

1．设计原始资料???????????????????????3

2．最小传热阻校核??????????????????????4

3．热负荷计算????????????????????????6

4．采暖系统的选择与确定???????????????????11

5．散热器的选择???????????????????????12

6.管道的布置?????????????????????????16

7．管道的水力计算??????????????????????17

8附属设备的选型???????????????????????20

9．参考文献?????????????????????????15

1

一、设计原始资料

1设计题目

天津市某教室采暖设计。

本工程为天津市一栋五层的教学楼，其中有普通教室、教师卧室、阅览室等功能用途的房间。每层层高3.5米，本工程以95℃/70℃低温热水作为采暖热媒。

2 设计依据

2.1任务书 <<采暖课程设计提纲>> 2.2规范及标准

[1]<<采暖通风与空气调节设计规范>>GB50019-2003 [2]<<通风与空气调节制图标准>>GJ114-88

3.设计气象资料

根据建筑物所在城市—天津市

查《实用供热空调设计手册》，以下简称《供热手册》及《供热工程》。 查出当地的气象资料如下

天津市的气象资料如下： 设计用室外气象参数 常年大气压 采暖室外计算温度 冬季室外平均风速 冬季最多风向 冬季日照百分率 年最多风向的频率 设计计算用采暖期日数 最大冻土深度 极端最低温度 室内设计温度见表如下：

室内设计参数 房间功能 室内设计温度(℃)

3.土建资料

2

单位 Kp ℃ m/s —— ％ ％ 日 cm ℃ 天津 84.74 -9 1．7 C 74 12 130 98 -19.7 教工卧室 18 教室 16 阅览室 16

本工程为一栋五层的教室，层高都为3.5米； 所有窗户采用单层玻璃窗，k=4.3 所有门采用双层木门，k=2.33

所有外墙采用370序号为3的外墙，k=0.78 所有内墙采用240序号为3的内墙，k=0.9

所有屋面采用壁厚35的厚度75的沥青膨胀珍珠岩屋面，k=0.65

外墙：一砖半厚，外表面为水泥砂浆抹面导热系数?i=0.93W/（m2.oC）。

内表面为水泥砂浆抹面导热系数?i=0.87W/（m2.oC）。

外墙保温，水泥砂浆珍珠岩的导热系数为?i=0.26 W/（m2.oC） 内墙：选用24墙（双面抹灰），K=1.72 W/（m2.oC）。 外窗：单层玻璃塑料钢窗， K=3.9W/（m2.oC）。 外门：单层旋转铁门，K=2.9W/（m2.oC）。

屋面：选用厚200mm沥青膨胀珍珠岩， K=0.35W/（m2.oC）。 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 第一个带： K=0.47W/（m2.oC）。 第二个带 K=0.23W/（m2.oC）。 第三个带 K=0.12W/（m2.oC）。 第四个带以后 K=0.07W/（m2.oC）。

二，最小传热阻校核

3.1兰州地区在不同室内设计温度下的最小传热阻

为验证围护结构的热阻满足最小传热阻的要求，本设计先计算出不同围护结构类型下，对应不同室内计温度的最小传热阻，再根据围护的结构来计算需求多少厚度的保温层才能满足需要。

计算冬季围护结构室外计算温度 tw?e时，围护结构类型类不同选择的公式也不同。式中tw'为采暖室外计算温度，tp?min为累年最低日平均温度，再根据室内设计温度由式[1]计算最小传热阻。

?ty

式中：tw?e――冬季围护结构室外计算温度，℃；

tn――采暖室内设计温度，℃；

R0?min??(tn?tw?e)Rn式[1]

3

?ty――根据舒适性确定的室内温度与围护结构内表面的温差，这里取6℃。

3.2校核维护结构传热阻是否满足最小传热阻的要求。

(1)传热系数 K=1.03 m2·℃/W，

外墙实际热阻为R0=1/K=1/1.03=0.971 m2·℃/W， (2)墙的最小传热阻 根据公式

D??Di??Risi???isi ?i查《供热工程》表1-12，知该外墙属于Ⅰ型围护结构，围护结构的冬季室外计算温度 Tw=-9℃

该外墙的最小传热阻

?(tn?tw?e)R0?min?Rn?ty经过计算可以看出

=1×（18+9）/8.7×6=0.517 m2·℃/W，

R0>R0.min,满足要求。

校核屋面最小传热阻

则最小传热阻

R0.min=

tn?tW,e?tya Rn= 0.9(18+9)/8.7*6=0.47m2?℃/W

顶棚的实际传热阻为R0=1/K=1/0.44=2.27m2?℃/W

R0>R0.min,满足要求。

注意：

1、本计算工程的公式不适用于窗、阳台门和天窗。 2、砖石墙体的传热阻，可比式的计算结果小5％。

3、外门(阳台门除外)的最小传热阻．不应小于按采暖室外计算温度所确定的外墙最小传热阻的60％。

4、当相邻房间的温差大于10℃时，内围护结构的最小传热阻，亦应通过计算确定。 5、当居住建筑、医院、幼儿园、办公楼、学校和门诊部等建筑物的外墙为轻质材料或内侧复合轻质材料时，采用轻型结构时，其外墙最小传热阻在按式计算结果的基础上进行附加。

天棚的结构，如屋面有坡时，校核最小热阻应按最小厚度处进行计算，计算天棚的耗热量

4

时可按平均厚度去计算天棚的传热系数，校核公式R>R0min。

三．热负荷计算

3.1 围护结构的耗热量

3.1.1 围护结构耗热量包含的内容

围护结构耗热量包含内容： ①围护结构温差传热量； ②缝隙渗入冷空气的耗热量； ③外门开启侵入；

上述代数和，分为基本耗热量和附加耗热量。 计算公式如下：

Q'?Q'''j?Q'1?Q2?Q3 式中：

Q'j——围护结构的基本耗热量，W；

Q'1——围护结构的附加(修正)耗热量，W； Q'2——冷风渗透耗热量，W；

Q'3——冷风侵入耗热量，W；

Q'——供暖总耗热量，W。

3.2 围护结构的基本耗热量

围护结构的基本耗热量按（2-2）式计算

Q'j??KF(tn?twn) 式中：

Q'j——j部分围护结构的基本耗热量，W；

F——j部分围护结构的基本传热面积，m2；

WK——j部分围护结构的基本传热系数，

(m2??C)；

tn——冬季室内计算温度，?C；

twn——冬季室内计算温度，?C；

?——围护结构的温差修正系数，无量纲,见表2-4；

5

（2-1）2-2）

（

表2.1 围护结构的温差正系数? 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

围 护 结 构 特 征 外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等 闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1 ~ 6层建筑） 与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7 ~30层建筑） 非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时 非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时 非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时 与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙 与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙 伸缩缝墙、沉降缝墙 ? 1.00 0.90 0.60 0.50 0.75 0.60 0.40 0.70 0.40 0.30 F的确定：

a、外墙高度，本层地面到上层地面（中间层）（底层，由地面下表面到上层地面；顶层，平屋顶到屋顶外表面）。

斜屋面：到门顶的保温层表面。

长：外表面到外表面，外表面到中心线，中心线到中心线。 b、门、窗按净空尺寸。

C、地面、屋顶面积，地面和门顶按内廓尺寸，平屋顶，按外廓。 d、地下室，位于室外地面以下的外墙，按地面

2.1.3围护结构的附加耗热量

朝向修正耗热量

产生原因：太阳辐射对建筑物得失热量的影响,《规范》规定对不同朝向的垂直围护结构

进行修正.

修正方法：朝向修正耗热量的修正率可根据不同地区进行选取，天津市的朝向修正率为： 东： -5％； 西： -5％； 南： -20％； 北： 5％；

将垂直外围护结构（门、窗、外墙及屋顶的垂直部分）的基本耗热量乘以朝向修正率，得到该维护结构的朝向修正耗热量：Qch?Xch.Qj；之后把Qch加减到基本耗热量上。 3.1.4 门窗缝隙渗入冷空气的耗热量

1、产生原因：因风压与热质作用室外空气经门窗缝隙进入室内。 2、方法：换气次数法。

6

.Qi?0.278L?wCp(tn?twn)

式中：

Qi——渗入冷空气耗热量W；

.?w——室外空气密度kg/m3；兰州为1.34 g/m3 Cp——空气压质量比热 1KJ/(kg·℃)；

L——门窗缝隙渗入室内的冷空气量m3/(h·m)，L=Vn，

其中，V为房间体积，n为换气次数；

换气次数表 房间类型 换气次数 一面有外窗 0.5 两面有外窗 0.5~1 三面有外窗 1~1.5 门厅 2 3.2 负荷计算

下面以机房为例进行热负荷计算：

1、计算围护结构的传热耗热量Q1 （1）西外墙 传热系数K＝1.03W(m2?。C) ，温差修正系数?＝1 ，传热面积 F＝7.15

×3.6m2＝25.74m2。

西外墙的基本耗热量为，由公式（2-2）

Q1'??KF(tn?twn)＝1×1.03×25.74×（15+15）W＝795.37W

查得，兰州市的西朝向修正率取?=-5％；朝向修正耗热量为Q1\＝795.37×(1-0.05) W＝755.6W； （2）北外窗 传热系数K＝3.9W2。，温差修正系数?＝1 ，传热面积F＝2×2×2m2＝

(m?C)?8m2。北外窗基本耗热量为：Q2??KF(tn?twn)＝1×3.9×8×（15+15）W＝936W；

\查得，兰州市北向的朝向修正率取?=6％；朝向修正耗热量为Q2=903.6×(1+0.06)=992.2W

（3）北外门 传热系数K＝2.9W北外门的基本耗热量为：

(m2?。C)，温差修正系数?＝1，传热面积F=1.8×2=3.6m2.

?Q3??KF(tn?twn)＝1×2.9×3.6×（15+15）W＝691.2W；

\查得，兰州市北向的朝向修正率取?=0.06％；朝向修正耗热量为Q2=691.2×1.06=732.3W （4）北外墙 传热系数K＝1.03W2。，温差修正系数?＝1，传热面积F＝29.26m2。

(m?C)北外墙基本耗热量为：

?Q3??KF(tn?twn)＝1×1.03×29.26×（15+15）W＝904.13W；

\查表得，兰州市北向的朝向修正率取?=0.06％；朝向修正耗热量为Q2=904.13×

7

1.06=958.4W

2、计算房间的冷风渗透耗热量（按缝隙法计算）

北外窗 为推拉，中间为固定

北外窗缝隙长度为l＝0.6×4+2×4m＝10.4×2=20.8 m 查附录7，兰州市的朝向修正系数北向n=1， 北外窗的冷空气渗入量按下式计算，为

V?Lln=1.72×20.8×1=16.5kg/m

3其中L——为每米、窗缝隙渗入室内的空气量，按冬季室外平均枫树，查《供热工程》，表1-6得

l——为门、窗缝隙的计算长度 n—— 渗透空气量的朝向修正系数 北外窗的冷风渗透耗热量为

Q21?0.278V?wCp(tn?twn)，

其中 V——经过门窗缝隙渗入室内的总空气量

3?kg/mw ——供暖室外计算温度下的空气密度，二连浩特市的为1.365

cp——冷空气的定压比热，c=1.00

kj/kg?℃

北外门缝隙长度为

l＝0.9×4+2×3=9.6m

查附录7，兰州市的朝向修正系数北向n=1， 北外门的冷空气渗入量按下式计算，为

V?Lln=1.72×9.6×1=16.51kg/m

3北外门的冷风渗透耗热量为

Q21?0.278V?wCp(tn?twn)=16.5kg/m3 3、冷风侵入耗热量

Q,s?NQ,,21=0.65×691.2=449W 4、房间总的耗热量为5091.9 W 建筑物总的供暖热负荷： 1、Q=64351.6W

3.3 计算热指标：

8

1,间的负荷面积热指标计算公式：

Q X? （2-5）式中：

FX——面积热指标； F——建筑物面积；

2,物总的供暖热负荷及采暖热指标

根据本建筑物的特点知: 建筑面积F=959m2 所以供暖面积热指标，按式（2-5）： X=64351.6/959=67.1W/m2

其它房间的热负荷计算结果见附录表中。

民用建筑的面积热指标

建筑类型 住 宅 别墅（1～2层建筑） 办 公 医 院 试验楼 旅 馆 影剧院 qAn（W / m2） 建筑类型 图书馆 幼儿园、托儿所 学 校 商 店 礼 堂 食 堂 体育馆 qAn（W / m2） 50 ～ 70 100 ～ 125 58 ～ 81 65 ～ 95 68 ～ 98 60 ～ 85 90 ～ 120 65 ～ 90 75 ～ 120 60 ～ 80 65 ～ 100 100 ～ 160 85 ～ 140 80 ～ 150 按照规范规定办公楼的热负荷指标为58～81W/m2 .

而机房由于电脑本省还需要散热，故提供的问题的温度就更小，本设计所计算的负荷、热指标与规范规定存在偏差，分析其存在偏差的原因首先是建筑本身存在的不一致性，其次由于所选用的保温材料及材料厚度不同所致；同时由于计算存在误差而导致。

四，采暖系统的选择与确定

5.1 系统形式的选择与确定

可供选择的系统形式 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。靠水的密度差进行循环的系统，称重力循环系统。

表3-1供暖系统型式表 序形式名适用范围 特点 号 称 1 单管上作用半径不超过50m的升温慢、作用压力小、管径大、系统简 9

单、不消耗电能 水力稳定性好 可缩小锅炉中心与散热器中心距离 2 双管上作用半径不超过50m的升温慢、作用压力小、管径大、系统简供下回三层（≯10m）以下建筑 单、不消耗电能 式 易产生垂直失调 室温可调节 3 单户式 单户单层建筑 一般锅炉与散热器在同一平面，故散热器安装至少提高到300~400mm高度 尽量缩小配管长度减少阻力 （2）靠机械（水泵）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的几种型式：

表3-2供暖系统型式表

序号 型式名称 适用范围 特点 常用的双管系统做法 双管上供室温有调节要求的四层 排气方便 1 下回式 以下建筑 室温可调节 易产生垂直失调 缓和了上供下回式系统的垂直失室温有调节要求且顶层不调象 双管下供2 能敷设干管时的四层以下安装供回水干管需设置地沟 下回式 建筑 室内无供水干管，顶层房间美观 排气不便 可解决一般供水干管挡窗问题 双管中供顶层供水干管无法敷设或3 解决垂直失调比上供下回有利 式 边施工边使用的建筑 3、对楼层扩建有利，排气不利 解决垂直失调有利 排气方便，能适应高温水热媒，双管下供热媒为高温水，室温有调4 可降低散热器表面温度 上回式 节要求的四层以下建筑 3、降低散热器传热系数，浪费散热器 常用的一般单管系统做法 垂直单管5 一般多层建筑 2、水力稳定性好，排气方便，安顺流式 装构造简单 当热媒为高温水时可降低散热器垂直单管顶层无法敷设供水干管的6 表面温度 双线式 多层建筑 2、排气阀的安装必须正确 垂直单管降低散热器的表面温度 7 下供上回热媒为高温水的多层建筑 2、降低散热器传热量、浪费散热式 器 垂直单管节约地沟造价，系统泄水不方便 8 不易设置地沟的多层建筑 上供中回2、影响室内底层房屋美观，排气 10

供下回多层建筑 式

9 式 垂直单管三通阀跨多层建筑和高层建筑 越式 单双管式 不便 1、可解决建筑层数过多垂直失调的问题 10 11 12 13 14 水平单管串联式 水平单管跨越式 分层式 双水箱分层式 避免垂直失调现象产生 可解决散热器立管管径过大的问八层建筑以上 题 克服单管系统不能调节的问题 常用的水平串联系统，经济、美单层建筑或不能敷设立管观、安装简便 的多层建筑 散热器接口处易漏水，排气不便 单层建筑串联散热器组数入口设换热装置造价高 过多时 高温水热源 1、入口设换热装置造价高 管理较复杂 低温水热源 采用开式水箱，空气进入系统，易腐蚀管道

注：1.无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便压力平衡。

2.水平供水干管敷设坡度不应小于0.003。坡度应与水流方向相反，以利排气。

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上供下回同程式 散热片安装形式为同侧的上供下回。单独设置设备间，设计供回水温度为95/70℃。

根据建筑的结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组。（见图3.回水干管的坡度不应小于0.003，坡度应与水流方向相同。

五．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，选择铸铁M132散热器。结合室内负荷，散热片主要参数如下，散热面积0.24m2，水容量1.32L/片，重量7Kg/片，工作压力0.5MPa。多数散热器安装在窗台下的墙龛内，距窗台底80mm，表面喷银粉。

5.1 散热器的计算

本设计采用M--132型散热器。 (1)、散热器散热面积的计算

散热面积的计算可按《供热手册》\\的计算公式进行计算。散热器内热媒平均温度t的确定。本设计在计算时，不考虑管道散热引起的温降。对于双管热水供暖系统，为系统计算供、回水温度之和的一半，而且对所有散热器都相同。 (2)、散热器片数的计算

散热器片数的计算可按下列步骤进行：

11

1) 利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积(由于每组片未定，故先按1计算)； 2) 得出所需散热器总片数或总长度H； 3) 确定房间内散热器的组数m；

4) 将总片数n分成m组，得出每组片数n`，若均分则n`=n／m(片／组)；

5) 对每组片数n`进行片数修正，乘以b，即得到修正后的每组散热器片数，可根据下述原则进行取舍；

2m6) 对柱型及长翼型散热器，散热面积的减少不得超过0.1 ；

7) 对圆翼型散热器散热面积的减少不得超过计算面积的10﹪。

5.1.1 散热器数量的计算

确定了供暖设计热负荷、供暖系统的形式和散热器的类型后，就可进行散热器的计算，确定供暖房间所需散热器的面积和片数。

5.1.2 散热器的散热

供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供暖设计热负荷。

散热器散热面积的计算公式为：

QF??1?2?3K(tpj?tn)

式中：

F——散热器的散热面积（m2）；

Q——散热器的散热量（W）；

K——散热器的传热系数[W/(m2·℃)]； tpj——散热器内热媒平均温度（℃）；

tn——供暖室内计算温度（℃）；

?1——散热器组装片数修正系数；

?2——散热器连接形式修正系数； ?3——散热器安装形式修正系数；

片数修正系统的范围乘以

?1对应的值，其范围如下：

片数修正系数 每组片数 <6 0.95 6~10 1 10~20 1.05 >20 1.1 ?1 12

另外，还规定了每组散热器片数的最大值，对此系统的M-132型散热器每组片数不超过20片。

1、 2、

散热器的传热系数K

散热器的传热系数K表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内空气温度tn的差为1℃时，每平方米散热面积单位时间放出的热量，单位为W/（m2·℃）。选用散热器时希望散热器的传热系数越大越好。

通过实验方法可得到散热器传热系数公式为

式中：

K?a(tpj?tn)b

2?K——在实验条件下，散热器的传热系数，W/(m?C)；

a、b——由实验确定的系数，取决于散热器的类型和安装方式；

从上式可以看出散热器内热媒平均温度与室内空气温差tn越大，散热器的传热系数K值就越大，传热量就越多。

t2、散热器内热媒平均温度p1 散热器内热媒平均温度 1）热水供暖系统

tpj应根据热媒种类（热水或蒸汽）和系统形式确定。

式中：

(tj?tc)tpj?2

tpj

——散热器内热媒平均温度（℃）； ——散热器的进水温度（℃）；

tj tc——散热器的出水温度（℃）；

对于单管热水供暖系统，各组散热器是串联关系，所以各组散热器的进出口水温不同，应

(tin?tout)Qrtm??tin?22?cMp 用以下公式计算：式中：

tm——散热器内热媒平均温度（℃）；

tin——散热器的进水温度（℃）；

tout——散热器的出水温度（℃）；

?——散热器的进流系数； c——水的比热；

Mp——立管流量，Kg/s；

Qr——散热器热负荷（W）；

6.1 散热器的计算实例

以机房为例计算：

查《供热工程》附录2-1，对M-132型散热器

k?a(tpj?tn)b

13

=2.426（67.5）0.286

=8.09W/(m2.℃)

先假设片数修正系数?1=1.0，

查《供热工程》附录2-4得 ?2=1，

散热器采用明装，查《供热工程》附录2-5 ?3=1.02 散热器的散热面积：

F?Q?1?2?3

K(tpj?tn) =1697.3×1×1×1.02/7.99(82.5-18)

=3.21 m2

M-132型散热器每片散热面积为0.24m2 则散热器的片数为

n=3.21/0.24=16.5 取17片

同理计算出其他各房间的散热器片数。

其余的列于附表中； 6.1 散热器的布置

布置散热器应注意以下规定

l、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。在陋习建或其它有冻结危险的场合，应由单独的立，支管供热，且不得装设调解阀。

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。暖气壁龛应比散热器的实际宽度多350～400毫米。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≥50毫米，底部距地面不小于60mm，通常为150mm毫米，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；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同临室串联连接。

5、公共建筑楼梯间的散热器，宜分配在底层或按一定比例分配在下部各层，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的上部补偿其耗热量。

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。 住宅建筑分户计量的散热器选用与布置还应注意：

（1）安装热量表和恒温阀的热水采暖系统宜选用铜铝或钢铝复合型、铝制或钢制内防腐型、钢管型等非铸铁类散热器，必须采用铸铁散热器时，应选用内腔无黏砂型铸铁散热器；

（2）采用热分配表计量时，所选用的散热器应具备安装热表的条件；

14

（3）采用分户热源或供暖热媒水水质有保证时，可选用铝制或钢制管形、板式等各种散热器；

（4）散热器的布置应确保室内温度分布均匀，并应可能缩短户内管道的产度；

（5）散热器罩会影响散热器的散热量和恒温阀及配表的工作，安装在装饰罩内的恒温阀必须采用外置传感器，传感器应设在能正确反映房间温度的位置。

六，管道的布置

6.1 干管的布置

供回水干管设置在管道井中，每个用户都从干管上接出一个支管，而形成各自的独立环路以便于分户计量。

6.2 支管的布置

本设计入户的支管均设置在户内垫层内，垫层的厚度不应小于50mm,本系统散热器支管的布置形式有供、回水支管同侧连接和供、回水支管异侧连接两种形式，且支管均保证为0.01的坡度，以便于排出散热器内积存的空气，便于散热。

7.1 管道支架的安装

管道支架的安装，应符合下列的规定： ①位置应准确，埋设应平整牢固；

②与管道接触应紧密，固定应牢靠，对活动支架应采用U形卡环。

支架的数量和位置可根据设计要求确定，若设计上无具体要求时，可按下表的规定执行：

表3-5 支架间距的选择 公称直径15 20 25 32 40 50 70 80 100 125 150 200 250 300 mm 保温1.5 支架管 的最大间距 不保2.5 温管 2 2 2.5 3 3 4 4 4.5 5 6 7 8 8.5 3 3.5 4 4.5 5 6 6 6.5 7 8 9.5 11 12

七， 管道的水利计算

7.1 绘制系统图

根据暖气片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，标明各段干管的负荷数，以及每组暖气片的片数和负荷数，并对各个管

段进行标注（见系统图）。

7.3 水力计算

7.3 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。水利计

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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(压头)。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，确定系统所必需的循环作用压力(压头)； （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。

室内热水供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，也即从允许的比摩阻最小的一个环路开始计算。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困管路散热产生的附加作用压力。各种供暖系统型式的总循环作用压力的计算原则和方法。

进行水力计算时，可以预先求出最不利循环环路或分支环路的平均比摩阻Rpj，即 Rpj?a?P （4-1）

?L式中: ΔP——最不利循环环路或分支环路的循环作用压力，Pa； ∑L——最不利循环环路或分支环路的管路总长度，m； a ——沿程损失约占总压力损失的估计百分数。

根据式中算出的及环路中各管段的流量．利用水力计算图表，可选出最接近的管径．并求出

最不利循环环路或分支环路中各管段的实际压力损失和整个环路的总压力损失值。 当系统的最不利循环环路的水力计算完成后，即可进行其它分支循环环路的水力计算。《暖通规范》规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间(不包括共同管段)的计算压力损失相对差额，不应大于±15％。

在实际设计过程中，为了平衡各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》，规定。最大允许的水流速不应大于下列数值： 民用建筑 1.2m/s

生产厂房的辅助建筑物 2m/s，

整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10﹪附加值，以此确定系绕必需的循环作用压力。

7.5 确定最不利环路水力计算方法

本设计的计算过程同程式双管热水供暖系统管路的水力计算过程，在整个系统中每一个户内环路构成一个独立的系统分别计算，计算步骤如下：

（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。

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（2）计算通过最远立管的环路的总阻力，根据所选值R（60～120 Pa/m），和每个管段的流量G的值，查阅《供暖通风设计手册》中初选各管段的d、R、v的值，算出通过最远立管的环路的总阻力。流量G的值可用以下公式计算得出：

G?

0.86Q(tg'?th') （4-5）

式中： Q——管段的热负荷，W；

tg'——系统的设计供水温度，℃；

th'——系统的设计回水温度，℃。

（3）计算通过最近立管环路的总阻力，计算方法同1，2两部。

（4）求并联环路的压力损失不平衡率，使其不平衡率在?25%以内，以确定通过环路各管段的管径。

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

（6）根据立管的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，使其不平衡率在?25%以内，从而确定出各立管的管径。

由于此系统为机械循环异程式热水供暖系统，所以其水力计算方法及步骤如下： ①计算通过最远立管的环路的压力损失，确定出供水干管各个管段管径。

②用同样的方法，计算通过最近立管错误！未找到引用源。的环路，从而确定立管错误！未找到引用源。和回水各管段的管径及其压力损失。

③并联环路立管上的压力不平衡率，使其不平衡率在?25%范围之内。

④据水力计算结果，求出系统的总压力损失及各立管的供水和回水节点间的资用压力。 ⑤定立管的管径。根据各立管的资用压力和立管的计算压力损失，求各立管的不平衡率。不平衡率应在正负百分之二十五范围之内。

水力计算中应注意的问题：

（l）采暖系统水力计算必须遵守流体连续性定律，即对于管道节点(如三通、四通等处)热媒流入流量之和等于流出流量之和。

热媒的流速是影响系统的经济合理程度的因素之一。为了满足热媒流量要求，对于机械循环热水采暖系统，增大热水流速虽然可以缩小管径，节省管材，但流速过大，压力损失增加，会多消耗电能，甚至可能在管道配件(如三通、四通等)处产生抽力作用，破坏系统内热水正常流动，使管道发生振动．产生噪音。因此，《采暖规范》中规定：采暖管道中的热媒流速，应根据热水或蒸汽的资用压力、系统形式、防噪声要求等因素确定。

（2）采暖系统水算必须遵守并联环路压力损失平衡定律。

系统在运行中，构成并联环路的各分支环路的压力损失总是相等的，并且等于其分流点与合流点之间的压力总损失。在设计时只能尽量的选择在保证热媒设计流量的同时使各个并联环

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路的压力损失接近于平衡的管径。只要保证并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值在允许范围之内，则流量的变化是不大的。

热水采暖系统的并联环路各分支环路之间的计算压力损失允许差值查表。在进行系统水力计算时，系统并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值如果超过了允许差值，就必须调整一部分管道的管径，使之满足要求。

并联环路备分支环路之间的压力损失允许差值查手册。 表4-1并联环路各分支环路之间的压力损失允许差值

系 统 形 式 双管同程式 双管异程式

（3）热水采暖系统最不利环路的单位长度沿程压力损失，除很小的系统外，一般以不超过60～120Pa／m为宜。

（4）由于计算、施工误差和管道结垢等因素的存在，采暖系统的计算压力损失宜采用10％的附加值。

（5）供水干管末端和回水干管始端的管径不宜小于DN20，以利于排除空气，并小数显著的影响热水流量。

（6）采暖系统各并联环路，应设置关闭和调节装置。主要是为了系统的调节和检修创造必要的条件。

允 许 差 值（%） 15 25 系 统 形 式 单管同程式 单管异程式 允 许 差 值（%） 10 15 7.5 水力计算的示例

本设计以最不利环路为例进行水力计算：

（1） 在系统图上对个管段进行编号，并注明各管段的热负荷和管长。 （2） 根据各管段的热负荷计算各管段的流量，以管段1为例进行计算：

G?

0.86Q(tg'?th')

=0.86×63783.4/95-70

=2194.5

查《供热工程》附录4-5取公称直径DN50用补差法计算可求出v=0.28m/s，。R=22.92m/s （3） 确定长度压力损失：。△Py=Rl=22.92×11.1=254.41Pa

（4） 确定局部阻力损失Z：根据图中各管段的实际情况列出各管段的局部阻力管件名称（见表4-2），查《供热工程》附录4-2得到局部阻力系数列于表4-2中。管段1的局部阻力系数为??=6.5据流速查《供热工程》附录4-3查出动压头=38.0；则：

（5） △Pj=6.5×38=247.3Pa

（6） 则管段1的压力损失为：△Py+△Pj=501.7Pa

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八，辅助设备的选择

8.4 水泵选型

采暖热水按供回水温差25℃计算，热水流量约为1.012T/h，取1.1安全系数，热水泵流量选择1.11T/h。

扬程按下式计算：

HP?hf?hd?hm Pa 式[8]

式中：hf、hd――水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa；

hm――设备阻力损失，Pa；

本工程选择的半集热式盘管换热器压阻损失为20kPa，则Hp=9530.6+20000＝29530.6Pa。取1.1安全系数后，水泵扬程选32483.7Pa，即3.18mH2O。选择“格兰富”立式管道泵，性能参数见厂家提供的选型计算书。水泵选择一用一备的方式安装。 8.2膨胀水箱选型

当供回水温度为95、70℃时，膨胀水箱的有效容积（即相当于检查管到溢流管之间的高度容积）按下式计算[3]：

V?0.034VC L 式[9]

式中：VC――系统内的水容量，L。

全楼总采暖负荷乘以1.1系数后约为42.9Kw，根据每种设备单位供热量的水容量（表[7]）来确定系统中总的水容量。计算得系统内水容量为1759L。则膨胀水箱有效容积为59.8L，约0.06m。选择公称容积为0.3 m的标准规格即能满足要求。膨胀水箱构造见国标图。

表[7]供给每1kw热量所需设备水容量(L)

换热器 3

3

3

四柱640散热器 8.3 室内机械循环管路 7.8 8.7 热计量表的选型

1. 规格

热量表具体选用规格大小不应简单地仅从管道口径的大小来进行，而应根据表的工作能力的大小来选取。这样一方面可使表工作在一个准确的范围内，另外也可降低因采购不准而引起的购表费用。具体可从二个步骤进行:

2 1）功率 我国民用住宅或办公楼的供暖功率通常按80~100KW/m设计，所以可按实际面

积的大小首先计算出所需多大功率的热量表。

2）公称流量 根据上步计算出的功率值，求出应选用表的公称流量值:根据计算公称流量值选取对应规格热量表。 2. 压力损失

热量表引起的管网压力损失量与流量的大小成反比，表质量的好坏具体现出压损值的大小。按标准要求，在公称流量下压损值不得大于0.025MPa，好的进口表此值通常不大于

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0.01 MPa，所以因采用口径较小的表不会给管网压力带来影响。

热量表由热水流量计、一对温度传感器和积算仪三个部分组成。热水流量计用来测量流经散热设备的热水流量；一对温度传感器分别测量供水温度和回水温度，进而确定供回水温差；积算仪，根据与其相连的流量计和温度传感器提供的流量及温差数据，计算出户从热交换设备中获得的热量。

选型方法：

①根据负荷计算结果确定热量表安装的供暖回路的设计流量；

②根据供暖系统的运行方式确定该供暖回路的最小可能流量，最大可能流量及最常用流量；

③查热量表性能参数表格中的流量数据，根据设计最大流量小于热量表允许最大流量，设计最小流量大于热量表允许最小流量（最好是大于分界流量），常用流量接近热量表额定流量的原则进行选型。

表5.4 热量表选型参考表 建筑面积（m2） 30～249 250～499 500～799 热负荷（W） 1047～8688 8723～17410 17445～27877 流 量 建议选用额定流量 续表

36～299 0.036～0.299 300～599 0.3～0.599 600～959 0.6～0.959 表5.5 热量表性能参数表 流量下限 额定流量 流量上限 m3/h m3/h m3/h 0.012 0.2 0.4 0.012 0.2 0.4 0.012 0.4 0.8 0.012 0.2 0.4 0.012 0.06 1.2 0.03 1.5 3 0.05 2.5 5 0.07 3.5 7 0.012 6 12 0.2 0.4 0.6 热量表型号 SR-0.2 SYR-0.2 SR-0.4 SR-0.6 SYR-0.6 SR-1.5 SR-2.5 SYR-3.5 SR-6

连接口径 DN15 DN15 DN15 DN15 DN15 DN15 DN20 DN25 DN32 长度L mm 110 270 110 110 270 110 195 225 230 8.4 平衡阀的选择

平衡阀用于调节主管环路管道与立管的压力平衡，根据其连接管道的流量和管径选择。

选择见下表5.6

表5.6 平衡阀型号 平衡阀及其安装 平衡阀水流量阀体长度L平衡阀型号 规格 m3/h （mm） 开启高度H（mm） 重量kg 链接方法 20

SP15F-10 SP15F-16 SP45F-10 SP45F-16 DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 4 5.7 8.7 13.9 20 32 55 80 90 115 125 140 160 230 270 310 110 120 125 130 140 195 220 230 10 1.5 1.8 20 2.5 10 13 18 螺纹链接 法兰连接 注：

1平衡阀适用公称压力<1.6MPa介质温度t<150℃的水蒸汽管路上。 2、表中的水流量为阀门 前后压差等于0.1MPa时的值，

3、平衡阀体上的两个测压小孔与智能仪表用软管连接，可以很方便地显示阀门前后的 压差及流经阀门的流量。 4、平衡阀的型号选用：

4.1流量系数Kv Kv?G?P 式中：△P——阀门前后的压差，KPa； G——通过阀门的流量，m3/h； 4.2平衡阀的开度在60%到90%范围 8.7

排气阀的选择

必须保证系统各部位都能通水。这就要求系统要有良好的排气，不使气泡阻断水流。一般情况下，系统的最高点、上凸部位都要设排气，多采用自动排气阀。气泡在水流速较高时也有可能被水流带出而使水流连续，但这终究不是可依赖的。散热器上一般亦应设放气阀。 本设计中选用B11X-4型自立式自动排气阀，接管规格为DN20、DN25；使用范围：<=95℃热水、冷水系统，工作压力<=400Pa。 8.7 除污器的选择

l、除污器的作用是用来清除和过滤管道中的杂质和污垢，以保证系统内水质的洁净，减少阻力和防止堵塞设备和管路，下列部位应设除污器：

(1)、采暖系统入口，装在调压装置之前； (2)、换热站循环水泵吸入口； (3)、各种小口径调压装置。

2、除污器分立式直通、卧式直通、角通除污器，按国标图制作，根据现场实际情况选用，除污器的型号应按接管管径确定。

3、当安装地点有困难时，以采用体积小、不占用使用面积的管道式过滤器。除污

2器或过滤器横断面中水的流速亦取0.05m/s。

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8.7 补偿器的选择

为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力热引起管道变形或破坏，需要在管道上

设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。

l、供热管道上采用补偿器的种类很多，主要有管道的自然补偿、方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球型补偿器等。前三种是利用补偿器的材料的变形来吸收热伸长；后两种是利用管道的位移来吸收热伸长。

2、在考虑热补偿时，应充分利用管道的自然弯曲来吸收热力管道的温度变形。 3、当地方狭小，方形补偿器无法安装时，可采用套管补偿器和波纹管补偿器。但套管补偿器易漏水漏汽，亦安装在地沟内，不宜安装在建筑物上部。波纹管补偿器材质为不锈钢制作，补偿能力大又耐腐蚀，但造价较高，可视具体工程情况选用。

在本设计中补偿采用管道的自然补偿。自然补偿是一种最简便、最经济的补偿方式，应充分加以利用。但是采用自然补偿器吸收热伸长时，其各臂的长度不宜采用过大的数值，其自由臂不宜大于30m。

在本设计中同时采用了波纹补偿器。波纹补偿器是多层或单层薄壁金属管制成的具有轴向波纹的管状补偿设备。工作时，它利用波纹变形进行管道热补偿，供暖管道上使用的波纹管，多用不锈钢制造。常用的轴向波纹补偿器通常都作为标准的管配件，用法兰或焊接的形式与管道连接。本设计中用法兰连接。

补偿器的选择按照管路的伸长量来确定，管道受热的自由伸长量可按下式计算： ?X??(t1?t2)L （5-6）

式中：

?X——管道的伸长量，m；

?——管道的线膨胀系数，一般取0.012，[mm/(m·℃)]；

t1——管壁最高温度，可取热媒的最高温度，（℃）；

t2——管道安装时的温度，在温度不能确定时，可取最冷月平均温度，（℃）；

L——计算管段的长度，（m）；

9 参考文献

[1] 《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－87） 北京：中国计划出版社. 2001 [2] 贺平，孙刚.《 供热工程》. 北京：中国建筑工业出版社. 1993

[3] 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.1993 [4] 建设部工程质量安全监督与行业发展司. 中国建筑标准设计研究所. 《全国民用建筑

工程设计技术措施》 暖通空调·动力. 北京：中国计划出版社. 2003 [5] 付祥钊 王岳人等. 《流体输配管网》. 北京：中国建筑工业出版社. 2001

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wsn7.html