两层居民楼住宅楼房采暖系统的设计.doc

1、 承德石油高等专科学校热工系毕业论文承 德 石 油 高 等 专 科 学 校毕业实践专题任务书 热能工程 系 热能动力与设备 专业题目：两层居民住宅楼采暖系统的设计完成期限自 2012 年 3 月 4日至 2012 年 6 月 8日止班级：三年级2班学生：张少雷指导教师：王玉召接受任务日期：一、设计内容和要求：（说明书、专题、绘图、实验结果等）1 楼房共两次，每层3个房间，两个卧室，一个客厅。总供热面积为100m2 ，楼上楼下各50m2。卧室的供暖面积为15m2，客厅供暖面积为20m2:；2 采暖期室外设计温度为-5，室内设计温度为18；3 采暖工质为热水，工质循环为自然循环；4计算采暖热负荷及

2、各房间的暖气片安装数量；5 设计并绘制管线工艺图；6完成设计说明书二、设计进度计划表序号起 止日 期12012.3.5- 2012.3.12阅读相关资料22012.3.13-2012.3.15构思出第一部分围护结构的草图32012.3.16-2012.3.24计算楼房的围护结构传热量42012.3.25-2012.3.31修正并归纳52012.4.01-2012.4.10查阅相关散热器的资料62012.4.11-2012.4.25选取适当散热器并计算72012.4.26-2012.5.08查阅管路水速的相关资料并计算82012.5.09-2012.6.08运用CAD画出管线图，立体水暖图，并改

3、进，完成毕业论文指导教师签字： 年 月 日摘要对于住宅的供暖系统设计，如果规划和设计合理，不仅能够实现较好的系统控制和计量功能，同时可以降低能源的浪费，极大的提高供热的效益。两层居民住宅楼的采暖系统的设计，设计环境为冬日室外温度-5，室内温度18。在此环境下设计根据已知的数据应该选取合适的尺寸及结构，根据地面一定可以选取不同的长度和宽度以及相应的高度来确定最合适最节能的方案，这是计算结构传热量最合适的一部分，另外在围护结构材料选择方面也采取了节能方案，选择外为二砖墙，外表面为水泥砂浆抹面，内表面为水泥砂浆抹面，白灰粉刷厚度均为20mm.。屋面矛制空心板，墙体采用一毡二油和三毡四油，分布不同，做

4、到节约材料并实现节能最大化，实现供热热负荷最小。合适的外窗是双层木制推拉窗，尺寸为2000mm 2000mm，外门2000mm 2000mm。另外在散热器的选择上也采用了较为合理的M-132型散热器，以及水管的选择。充分实现了以上措施，使两层居民楼不仅是采暖而且能够最高效率的采暖，提高消费者的效益。关键词：围护结构；散热器；供暖系统 承德石油高等专科学校热工系毕业论文ABSTRACTThe heating system design for residential, if planning and rational design, not only can achieve a better s

5、ystem to control and measurement function, and also reduce the waste of energy, and greatly increase the heating of the two layers of residential building efficiency residents of the heating system design, the design environment for the winter temperature and indoor temperature are-5and18 ,in this e

6、nvironment design according to the known data should choose the right size and structure, according to the ground can select different length and width and height of the corresponding to determine the most appropriate most energy-saving solutions, this is the most appropriate structure calculation h

7、eat part of retaining structure in the material selection pledged energy saving method, the choice for two brick wall, outside surface for cement mortar paste, inside the surface for the cement mortar paste, plaster paint the thickness are 20 mm. By using a wall carpet two oil and three felt four oi

8、l, distribution is different, do save materials and realize the energy saving maximization, realize heating heat load of minimum right outside the window is a double wooden push-pull window, size is 2000 mm and 2000 mm in the door of the 2000 mm 2000 mm in addition in the choice of radiator also use

9、 a more reasonable the M-132 type radiator, and the choice of conduit fully realized the above measures, make two layers of dweller building is not only to the highest efficiency and heating heating, but also improve the benefit of consumers.KEY WORDS: palisade structure he radiator heating system 承

10、德石油高等专科学校热工系毕业论文目录 摘要 ABSTRACT 第1章 概述1 第2章 设计规划2 2.1 方案2 第3章 确定围护结构的传热系数3 3.1内表面换热系数与换热热阻表3 3.2外表面换热系数与换热热阻表3 3.3一些建筑材料的热物理特性表4 3.4 计算4 3.4.1外墙传热系数4 3.4.2屋面传热系数4 第4章 围护结构的传热耗热量Q6 4.1客厅的热负荷6 4.1.1南外墙（第一层）6 4.1.2朝向修正率6 4.1.3南外窗7 4.1.4南外门的传热量7 4.1.5客厅所占有的东西两面墙的传热7 4.1.6窗户7 4.1.7门8 4.1.8结果9 4.2卧室的热负荷9 4

11、.2.1北外墙耗热量9 4.2.2结果9 4.3供热总负荷9 第5章 散热器的计算10 5.1水管内温度梯度计算10 5.2各组散热器的热媒平均温度11 5.3传热系数的计算12 5.4散热面积F12 5.5组装与连接并计算12 5.5.1散热器组装修正系数112 5.5.2 散热器的连接形式修正系数 213 5.5.3计算13 第6章 管内水速的计算15 6.1水在不同温度下的密度15 6.2水在散热器内产生循环的压力15 6.3平均比摩阻15 6.4循环管路中流量15 6.5管径DN15 6.6俯视图15 第7章 分析与归纳17 7.1分析17 7.1.1热负荷Q17 7.1.2散热器散热

12、片数n17 7.1.3自然循环压力17 7.2归纳总结17 参考文献18 附录19 附表119 致谢20 19 承德石油高等专科学校热工系毕业论文第1章 概述21世纪的今天，科学更加发达，文明更加进步，更多的发明问世，中国在进入21世纪后物质生活得到了保障，人们普遍开始关注自己的生活质量，并且追逐着。今天我将为大家略尽绵薄之力，这也是我作为新时代的大学生自我检验的时候了。俗话说温饱问题，人们能吃饱了，那么我们就在温度上做起吧。一款新式的炉子即将诞生，在冬天人们会享受到物美价廉的美意，在此不作太多介绍，因为我的任务是设计炉子的取暖环境。所以我们还是谈论环境吧，这就是两层楼的住宅楼房采暖系统，它的

13、结构，样式，工作原理，及计算都会以后一 一列出，采暖系统将会采取上供下回系统，客厅卧室均布置合适的散热器，以及水管争取做到散热效果最大化，经济效益最大化。此外两层居民楼在农村将会普遍存在，此设计也是关系到消费者的切身利益，我会以本着最实际的设计思想来设计！ 第2章 设计规划 2.1 方案针对任务条件及要求设计如下：设计外墙为二砖墙，外表面为水泥砂浆抹面，内表面为水泥砂浆抹面，白灰粉刷厚度均为20mm.。外窗是双层木制推拉窗，尺寸为2000mm 2000mm，外门2000mm 2000mm。楼房层高3.5m。地面不保温，层面构造。 图2-1 两层楼地面的结构图 第3章 确定围护结构的传热系数3.

14、1内表面换热系数与换热热阻表【1】围护结构内表面特征墙地面表面平整或有突出物,h/s3时8.7（7.5）0.115（0.133）有突出物的顶棚h/s0.3时7.6（6.5）0.132（0.154）3.2外表面换热系数与换热热阻表围护结构外表面特征外墙与屋顶23(20)0.04(0.05)与室外相通的非供暖地下室上楼板17(15)0.06(0.07)闷顶和外墙上有窗的非供暖地下室上楼板12(10)0.08(0.10)外墙无窗的非供暖地下室上面的楼板6(5)0.17(0.20) 3.3一些建筑材料的热物理特性表材料名称密度 导热系数蓄热系数S(24h)/(w.m-2.-1)比热C/(J.kg-1.

15、-1)水泥砂浆18000.9311.261050石灰，水泥，砂浆，砂17000.8710.791050石灰，砂，砂浆16000.8110.5310503.4 计算3.4.1外墙传热系数参考以上文献，可以得到围护结构的内外表面传热系数及内外水泥砂浆抹面导热系数和红砖墙导热系数。如下： 外墙传热系数K的计算公式及结果如下 3.4.2屋面传热系数根据调查农村的屋面多用板下抹混合砂浆，查表可得，屋面的内表面换热系数1 屋面外表面换热系数 =20mm 1:3 水泥砂浆； =20mm =120mm 屋面矛制空心板 =5mm 一毡二油 =100mm 三毡四油 屋面传热系数 K=1/(1/8.7+0.02/0

16、.87+0.12/1.74+0.005/0.87+0.01/0.17+1/23.3)=0.55W/(m2.) 常用的围护结构传热系数K值【2】类型K带玻璃的阳台外门 单层（木框） 双层（木框） 单层（金属框） 双层（金属框）5.822.686.403.26 外窗 木框 单层 双层5.822.68 由表3-4可知道：表3-4 双层木制玻璃窗K=2.68W/(m2.) ，双层木框玻璃门K=2.68w/(m2.) 地面是不保温地面，计算可按经验系数乘计算面积。 第4章 围护结构的传热耗热量Q4.1客厅的热负荷 卧室15m2卧室15m2客厅20m2图4-14.1.1南外墙（第一层）外墙传热系数K=1.

17、24W/(m2.),温差修正系数a=1。传热面积F=1.52+1.52+7=13m2南外墙的基本耗热量 Q1=KF（tn-tw）a=1.2413(18+5)1=371w。围护结构耗热量还与当地的朝向修正率有关，现将朝向修正率列于下表，以供参考。4.1.2朝向修正率朝向修正率北 东北 西北010%东 西-5%东南 西南-10% -15%南-15% -30%表4-1-2承德的朝向修正率为：朝南 -30% 朝向修正量Q=371（-0.3）= -111 南外墙的实际耗热量Q1=Q1-Q1=260w 4.1.3南外窗南外窗传热系数K=2.68W/(m2.)，传热面积F=4m2 基本耗热量Q2=KF（tn

18、-tw）a=247w,朝向修正量为-74.1w。南外窗的实际耗热量Q2=173w4.1.4南外门的传热量为Q3=2.684230.7=173w4.1.5客厅所占有的东西两面墙的传热Q3=KF（tn-tw）=20/63.5232=666w.客厅的地面传热系数为经验传热系数为0.5，所以客厅的传热量为200.523=230w所以客厅的围护结构传热量为Q=260+173+666+230+173=1502w4.1.6窗户4.1.6.1窗户长度窗户是如下图，宽500mm长1500mm。冬季风会从缝隙中进入，因此算出缝隙总长度L 图4-1-6窗户的结构图（冷风渗透量的计算）中间两扇窗户固定L=1.54+0

19、.54=8m.4.1.6.2窗户冷空气渗透量承德冬季的风速【3】约为2.8m/s 查表如下【4】门窗类型冬季室外平均风速123456单层木窗1.02.03.14.35.56.7双层木窗0.71.42.23.03.94.7单钢0.61.52.63.95.26.7双钢0.41.11.82.73.64.7表4-1-6-2根据上表在风速2.8m/s时双层木窗每小时冷空气渗透量L=2.2m3/(m.h)冷空气渗入量V=lln=162.21=35.2m3/h根据tw= -5，查得w=1.3。所以南外窗的冷风渗透耗热量为 Q5=0.278V wcp（tn-tw）=0.27835.21.3123=292w4.

20、1.7门4.1.7.1门的冷风渗透量门的冷风渗入量=外门基本耗热外门附加率。对于民用建筑有一道门 65n%二道门 80n% （一个门斗） n为楼层数。三道门 60n% (有两个门斗)设计是二道门两层，则附加率为652%=130%门的冷风渗透量为246.561.3=321w 4.1.8结果客厅的热负荷为1502+321+292=2114w4.2卧室的热负荷4.2.1北外墙耗热量4.2.1.1北外墙基本耗热量Q=KF（tn-tw）=1.2433.5223=598w朝向修正率0.124.2.1.2北外墙的实际耗热量Q=598(1+0.12)=670w其中一间卧室的为670/2=335w卧室所占的东西

21、外墙是相同的面积都是53.5=17.5m2Q=1.2417.523=499w实际耗热量Q=499(1+0.02)=509w所以一间卧室的耗热量为509+335=844w两间卧室相同的，耗热量均为844w.地面传热系数为0.5 4.2.2结果地面散热为0.51523=172.5w所以卧室的热负荷为172.5+844=1017w4.3供热总负荷所以为维持温度所需要的供热总负荷应该为10174+21142=8296w第5章 散热器的计算5.1水管内温度梯度计算 已知 tg =80, tn =40,根据公式水管中温度th =tg -(tg -tn) q/8296可以算出以下数据： = 80-40211

22、4/8296=69.8 =8 0-403131/8296=64.9 = 80-404148/8296=60 = 80-405165/8296=55.1 = 80-406182/8296=50 = 40 图5-1水流过暖气的温度梯度5.2各组散热器的热媒平均温度tpj1=(80+69.8)/2=74.9tpj2=(69.8+64.9)/2=67.35tpj3 =(64.9+60)/2=62.45tpj4=(60+55.1)/2=57.55tpj5=(55.1+50)/2=52.55tpj6 =(50+40)/2=455.3传热系数的计算现在农村应用的为M-132型散热器，其计算公式为：K=2.4

23、26(t p j -18)0.286所以传热系数依次为K1=2.426(74.9-18)0.286 =7.70K2=2.426(67.35-18)0.286 =7.40K3=2.426(62.45-18)0.286 =7.18K4=2.426(57.55-18)0.286 =6.95K5=2.426(52.55-18)0.286 =6.68K6=2.426(45-18)0.286 =6.235.4散热面积FF=Q/K（t p j-tn）1235.5组装与连接并计算5 5.5.1散热器的组装片数修正系数 1每组片数20 10.951.01.051.10 表5-5-15.5.2 散热器的连接形式修

24、正系数 2连接形式同侧上进下出异侧上进下出异侧下进下出四柱813型1.01.0041.239M-132型1.01.0091.251长翼型1.01.0091.225表5-5-2 5.5.3计算假设片数修正系数 1=15.5.3.1散热器散热面积的计算2层客厅 F=21141.03/7.70(74.9-18) =4.96m2卧室甲 F=10171.03/7.40(67.35-18)=2.87m2卧室乙 F=10171.03/7.18(62.45-18)=3.28m21层卧室乙 F=10171.03/6.95(57.55-18)=3.81m2卧室甲 F=10171.03/6.68(52.55-18)

25、=4.54m2客厅 F=21441.03/6.23(45-18)=12.94m25.5.3.2散热器片数的计算查表知 M-132型散热器的散热面积为f=0.24m2 /片则2层客厅 n=4.96/0.24=20.67片，片数修正系数在上表 1=1.120.671.1=22.74, 0.740.24=0.17760.1所以，客厅片数为22+1=23片卧室甲 n=2.87/0.24=11.96片，11.961.05=12.56片 0.560.24=0.130.1 ，所以片数为13卧室乙 n=3.28/0.24=13.67片， 13.671.05=14.35片0.350.24=0.080.1,所以片

26、数为17卧室甲 n=4.54/0.24=18.92片,18.921.05=19.87片0.870.24=0.20.1，所以片数为20客厅 n=12.94/0.24=53.9片，53.91.1=59.29片0.290.24=0.0690.1，所以片数为59第6章 管内水速的计算6.1水在不同温度下的密度 tg=80, tn=40,t3=60g =971.83 n=992.4 3=983.246.2水在散热器内产生循环的压力P= g h 1( n - g ) +g h( 1 -g) =9.80.3(992.24-971.83)+9.83.5(983.24-971.83) =451.3684pa水在

27、冷却管路中产生的附加压力为100pa，因此立管中的综合压力 Pzh=451.3684+100=551.3684pa6.3平均比摩阻确定平均比摩阻，R p j= Pz h/L.查表附录21，自然循环沿程损失占总损失的一半，所以, R p j=0.5551.3684/29.3=9.4pa/m6.4循环管路中流量G=0.86Q/（ t g - tn）G=0.868296/40=178.364kg/hG=178.364kg/h ，R p j=9.4pa/m6.5管径DN 公称直径为20mm时 G=175 R=20.29 G=180 R=21.38 公称直径为25mm时 G=175 R=6.12 v=0

28、.09 G=180 R=6.44 v=0.09内插法算得r=6.34则当流量为178.364kg/h，平均比摩阻为6.34，流速0.1m/s.6.6俯视图 图6-6 第一层（右）和第二层（左）的俯视图第7章 分析与归纳7.1分析7.1.1热负荷Q在最初计算围护结构传热量时得到的数据是单位平方内需热量为80w这与60w的标准数值有所差距且较大，怎么会出现这种情况，经过重新计算后结果还是如此，远远大于60w，问题究竟在哪里？分析到围护结构传热量大的原因就是墙的面积大而且多，在墙的面积上正确使他最小化，可是如此数值依然79w左右，究竟是什么问题，经过一连串的思索与分析后明白了农村的围护结构和城市的是

29、不同的，在城市居民楼中，邻居间的墙共用一个这就减少了墙的面积，而农村的却是四面都会散热，找到其原因，80w以及更多也是允许的。7.1.2散热器散热片数n散热器散热片数差距如此大时，感觉不太正确，多次寻找原因并计算依然如此考虑到散热器片数大小和组装与连接的修正系数1和2 有关，所以仔细计算这里，排除原因后又陷入沉思，后来分析到水在管内温度的变化之大以及农村楼房不同于城市居民楼等众多原因，定性的得出这个差距是允许的。7.1.3自然循环压力在计算自然循环压力的过程中曾经算出的压力为负值，理解到这是不可以的，水无法实现自然循环，查找各种原因，主要还是公式，发现公式写反了。7.2归纳总结农村住房由于所处

30、环境的原因会导致围护结构传热系数与常规的城市算法有所差距，由于墙体传热面积的大小会导致热负荷比城市中的大这就出现很大的差别，这让我学到一切都要从实际出发，有时候自己的眼睛往往会欺骗自己。散热水管中在此种环境下散热也会温度发生较大变化，从而导致散热片数的差距！这是环环相扣的，在自然循环中完全是粗心导致的，总之，我认为要完成一项任务除了要有相关知识，更重要的还是认真的态度，仔细揣摩，寻找原因，这样才能达到不错的效果参考文献【1】王宇清，供热工程，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001:7-8【2】王宇清，供热工程，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001:236-237【3】张红梅，供热工程，北京：化学工业出版社，2010：88-89 【4】王宇清，供热工程，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001:13 【5】王宇清，供热工程，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001:53-54 附录附表1 两层居民楼住宅楼房采暖系统的设计图 致谢 感谢王玉召老师的严格要求与悉心指导！