设计某办公建筑室内采暖系统设计.doc
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1、摘 要本次进行了石家庄市某办公建筑室内采暖系统设计。采用散热器采暖,系统以95/70的热水为热媒,采用机械循环上供下回垂直单管顺流式系统进行采暖。首先计算出系统的热负荷,总热负荷为95.46KW。在此基础上,通过对散热器的比较,选择性能好且经济的M-132型散热器。由于采用上供下回单管系统,根据各房间热负荷可以计算出每间房屋所需的散热片数量。进行系统管路设计,绘制各层的平面图及系统图。进行水力计算,求出并联环路的不平衡率,对于不平衡率较大的并联管路用立管阀门进行节流。在水力计算的基础上选择合理的选取排气阀、除污器等其他附件设备。关键词:采暖;热负荷计算;散热器选型和计算;系统设计;水力计算AB
2、STRACTThis article is an office building in Shijiazhuang interior heating system. It is radiator heating system,with radiator heating system to 95 / 70 hot water as heat medium, mechanical cycle for reference next time vertical single-pipe heating system. First, calculates the system thermal load ,t
3、he whole is 95.46KW.on this basis, by comparison of the radiator, the performance good and economy M-132 type heat sink was selected. Thanks for reference next time single-tube system, according to the room heat load can be calculated for each heat sink required for the number of houses. For system
4、piping design, drawing floor plans and system map layers. For hydraulic calculation, find the parallel circuit of the unbalanced rate, the rate for the large imbalance in parallel with the riser pipe to throttle valve. In the hydraulic calculation on the basis of rational choice selection of exhaust
5、 valve, decontamination equipment, devices and other accessories. Key words: heating; heat load calculations; radiator selection and calculations; systems design; hydraulic calculations目 录概 述1第1章 计原始资料31.1设计题目31.2设计原始资料3第2章 采暖系统设计热负荷计算42.1设计气象资料的确定43.2采暖设计热负荷计算方法53.3围护结构的基本耗热量63.4围护结构的附加耗热量11第4章 采暖方
6、案及室内采暖系统形式14第5章 散热器的选择及计算155.1散热器的选用155.2散热器的计算16第6章系统水力计算216.1基本计算公式216.2水力计算步骤216.3水力计算举例23第7章 附属设备的选择及说明257.1集气罐和排气阀257.2疏水器257.3除污器267.4补偿器26结 论28参考文献29致 谢30附 录31附录1 房间热负荷计算表31附录2 散热器计算表57附录3 热水管路水利计算表62附录4 局部阻力系数计算表7175概 述在人类很长的历史时期中,人们以火的形式利用能源。后来人们为了取得热量,开始用原始的炉灶获得热能取暖、做饭和照明。这种局部的取暖装置至今还保留和使用
7、着,如火炉、火墙、火坑等。蒸汽机的发明,促进了锅炉制造业的发展。十九世纪初期开始出现了以蒸汽或热水作为热媒的供暖系统。在供暖系统中,由一个锅炉产生的蒸汽或热水,通过管路供给一座建筑物各房间取暖。1877年在美国建成了区域供热系统,由一个锅炉房供给全区许多座建筑物和生产与生活所用的热能。二十世纪初期一些工业发达的国家开始利用发电厂中汽轮机的废汽,供给生活与生产用热。其后逐渐发展为现代化的热电厂,联合生产电能与热能,显著地提高了燃料利用率。二次大战后,特别是六十年代,世界能源的消耗,随着城市工业的发展和城市人口的增加而迅速地增加,19501965年间,联邦德国、捷克斯洛伐克等国热能消耗量增长了2倍
8、,日本增长了3.7倍。巨大的热能消耗,不仅要求有足够的供应能力,而且要求提高供热效率和降低成本。此外,锅炉房多建于城市人口稠密区,煤烟粉尘和锅炉排出的二氧化硫气体是造成城市环境污染的主要原因。在区域供热系统中采用大型现代化锅炉,燃烧效率高,尤其是综合生产热能与电能的热电厂可以大量节省能源、大型区域供热系统供热半径长、热源可以远离城市中心人口稠密区,并可装设有效的排烟除硫和除尘设备以防止城市环境的污染。因此,近30年来区域供热事业的发展极为迅速。苏联和东欧各国的区域供热的热源以热电厂为主。美国和西欧各国的区域供热的热源,多以区域锅炉房为主,早期以蒸汽作为主要热媒,二次世界大战以后,以高温水为热媒
9、的区域供热系统发展很快。近年来,在法国、瑞士等国出现了一些城市区域供热锅炉,以城市垃圾作为主要燃料。在旧中国,仅只是在一些大城市的个别建筑和特殊区域内设置有集中供热设备。以北京为例,当时的六国饭店(现北京饭店老楼)、清华大学图书馆、体育馆、东单的德国医院(现北京医院)等都装有功能完善的暖气系统。甚至冬季很短、气温不太低的上海的某些宾馆,如国际饭店、沙逊大厦(现和平饭店)和个别高档公寓,如华山公寓、霞飞公寓等也装有可随气候调节温度的真空式蒸汽采暖系统。当时这些系统基本上由洋人设计,所用设备由国外运来。显然那时的集中供热只是达官贵人和显要们的专利,与广大老百姓无缘。随着经济建设的发展和人民生活水平
10、的提高,我国的供热事业也得到迅速发展。北方地区的绝大多数公共建筑和工业企业都装设了集中供暖设备,居民住宅也陆续装设了供暖系统,居住的舒适、卫生与环境条件得到很大的改善。建国初期,“三北”地区(东北、西北、华北)居民住宅以平房为主,冬季采用火炉、火炕或火墙取暖。自1951年我国第一座城市热电站北京东郊热电站投入运行,到改革开放前,全国只有哈尔滨、沈阳等8个城市有集中供热。改革开放后发展迅速,1956年增加到151个城市,到1961年这5年中有集中供热的城市猛增到516个,供热面积也从1956的年的91亿m2猛增到5年的292亿m2。此外,从80年代开始,我国已经能够自行设计大、中、小型的成套设备
11、,各型锅炉,设计与制造多种铸铁、钢材和铝合金的散热设备。特别是近年来拓宽了国际技术交流的渠道,大量先进技术陆续引进,国内供热技术的开发力度也不断增强,城镇供热在设计标准、工艺水平和技术性能、自动化程度等方面都有长足的进步。第1章 计原始资料1.1设计题目石家庄市某办公建筑室内采暖系统设计1.2设计原始资料1、建筑物所在地点:石家庄市;2、建筑物周围环境:市内,无遮挡;3、建筑资料:详见建筑施工图纸;4、热源:区域集中供热锅炉房;5、热媒参数:95/70热水,引入口处资用压差100kPa;6、建筑面积:2834.12m2占地面积:873.68m2;7、层数:主体三层,局部四层,总高度16.65m
12、米;8、结构形式:砖混结构;9、抗震级别:丙级,安全级别:二级,工程抗震设防烈度:七度;10、耐火等级:二级;11、合理使用年限:50年;12(其他土建资料详见图纸)。第2章 采暖系统设计热负荷计算2.1设计气象资料的确定2.1.1设计气象资料确定原则1、冬季室外计算温度:采暖室外计算温度,应采用历年冬季平均不保证5天的日平均温度,这主要用于计算采暖设计热负荷。在采暖热负荷计算中,如何确定室外计算温度是非常重要的。从气象资料中就可以看出,最冷的天气并不是每年都会出现。如果采暖设备是根据历年最不利条件选择的,即把室外计算温度定得过低,那么,在采暖运行期的绝大多数时间里,会显得设计能力富余过多,造
13、成浪费;反之,如果把室外计算温度定得过高,则在较长的时间内不能保证必要的室内温度,达不到采暖的目的和要求。因此,正确地确定和合理的采用采暖室外计算温度是一个技术与经济统一的问题。采暖通风与空气调节设计规范GB500192003所规定的采暖室外设计温度,适用于连续采暖或间歇时间较短的热负荷计算。2、冬季室外平均风速:冬季室外平均风速应采用累年最冷3个月各月平均风速的平均值,“累年最冷3个月,系指累年逐月平均气温最低的3个月,主要用来计算风力附加耗热量和冷风渗透耗热量。3、冬季主导风向冬季“主导风向”即为“虽多风向”,采用的是累年最冷3个月平均频率最高的风向,风向的频率指在一个观测周期内,某风向出
14、现的次数占总数的百分数,主要用来计算冷风渗透耗热量。用四个字母ESWN分别表示东南西北四个方向,其它方位用这四个字母组合表示风的吹向,即风从外面刮来的方向。当风速小于0.3米秒时,用字母c来表示,各地区冬季主导风向可参见供热手册,如哈尔滨主导风向为SSW,安达主导风向为NW,即分别表示为南西南风和西北风。4、冬季日照率冬季日照率(冬季日照百分率),采用历年最冷3个月平均日照率的平均值,系指在一个观测周期(全月)内,实测日照总时数占可照总时数的百分率,用来确定朝向修正率。3.1.2设计气象资料建筑物所在城市:石家庄查出当地的气象资料如下:1、地理位置:北纬38度;东经114度;海拔80.5米;2
15、、大气压力:冬季Pb=1016.9hPa;夏季Pb=995.6hPa;3、冬季供暖室外计算温度:-8;4、冬季最低日平均:-17.1;5、冬季室外平均风速:1.5m/s;6、冬季通风:-3;7、冬季日照率:66%;8、设计计算用采暖期天数及平均温度供暖期:日平均温度: ,所以满足规定。表3-1 内表面换热系数与换热热阻围护结构内表面特征W/()(kcal/h)W/()(kcal/h)墙、地面、表面平整或有肋柱状凸出物的顶棚8.7(7.5)0.115(0.133)有肋状凸出物的顶棚,当h/s0.3时7.6(6.5)0.132(0.154)注意:1、本公式不适用于窗、阳台门和天窗。2、砖石墙体的传
16、热阻,可比式中的计算结果小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。6、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,计算天棚的耗热量时可按平均厚度去计算天棚的传热系数,校核公式R。 3.3.3室内计算温度及温差修正系数(一)室内计算温度民用建筑的主要房间,室内计算温度宜采用1624,当工艺或使用
17、条件有特殊要求时,各类建筑物的室内温度可按国家现行有关专业标准、规范执行。辅助建筑物及辅助用室,不应低于下列数值:1、浴室24;2、更衣室24;3、办公室休息室18;4、食堂18;5、走廊及门厅16;6、盥洗室及厕所16。(二)温差修正系数:当围护结构外侧直接对大气时,=1。但是,在计算围护结构时,还常遇到围护结构外侧不直接与室外空气接触,它的外侧是不供暖的房间或空间(如顶棚或地下室等),而这些房间或空间通常是有与外侧相通的门或窗。为了便于计算,规定仍利用温差(tn-tw)计算耗热量,而用系数进行修正。温差修正系数是根据经验确定的,可查表3-2。还有一种情况,有时采暖房间围护结构的另一侧也是采
18、暖房间,但两侧室温不同,与相邻的房间温差大于或等于5时,应该算通过隔墙或楼板等的传热量。与相邻房间的温差小于5时,且通过隔墙和楼板的等的传热量大于该房间的10%时,也应计算传热量。表3-2围护结构的温差正系数序号围护结构特征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.002闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(16层建筑)0.604与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(730层建筑)0.505非采暖地下室上面的楼板,外墙上有窗时0.756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0.607非采暖地下室上面的楼板,外墙上无窗且位于室
19、外地坪以下时0.408与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙0.709与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.4010伸缩缝墙、沉降缝墙0.303.3.4基本耗热量的计算举例首先将房间编号,编号应简单明了且有层次,编号详见平面图。以101房间为例。已知的围护结构条件:1.房间高3.9m,长5.4m,宽3.6m,含一扇外窗和一面外墙,无外门,外窗尺寸为1.82.1m;2.采暖室外计算温度:=-8,该房间为办公室,室内计算温度为18;3、外窗传热系数为=1.33W/(m2.),外墙传热系数为=0.97W/(m2.),地面传热系数温差修正系数为=0.52W/(m2),=1。代入公式(3-2)得:1.
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