目录
第一章 绪论......................................................... 1
1.1工程概况 .................................................... 1 1.2设计任务 .................................................... 1 1.3室外计算参数 ................................................ 1 1.4室内计算参数 ................................................ 2 第二章 供暖系统的设计热负荷......................................... 2
2.1热负荷计算 .................................................. 2 2.1.1通过围护结构的基本耗热量计算公式 ...................... 2 2.2热负荷计算举例 .............................................. 2 第三章 散热器的选择及安装形式....................................... 4
3.1散热器的选择 ................................................ 4
3.1.1散热器的选择原则 .................................... 4 3.1.2散热器的选用 ........................................ 4 3.2散热器的布置 ................................................ 5 3.3散热器的计算 .............................................. 6
3.12散热器片数及长度的确定 ................................. 7
第 四 章 采暖系统形式的确定.................................... 7
4.1供暖系统分类 ................................................ 7 4.2机械循环供暖系统分类 ........................................ 8 第五章热水供暖系统水力计算.......................................... 9
5.1 水力计算方法及步骤.......................................... 9
5.11基本原理 ............................................... 9 5.12计算方法 ............................................... 9 5.13计算步骤 ............................................... 9 5.2 水力计算表................................................. 10 第六章供暖系统设备及附件的选型..................................... 11
6.1散热器排气装置的选择 ....................................... 11 6.3其它阀门的选用及说明 ....................................... 11 第七章施工方法..................................................... 11
7.1 安装准备................................................... 11 7.2 干管、立管及散热器的安装................................... 12 7.3 应注意的质量问题........................................... 12 参 考 文 献........................................................ 14
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第一章 绪论
1.1工程概况
工程名称：沈阳市某办公楼供暖设计 建筑地点：沈阳市
项目概况：本工程建筑层数为地上三层，总建筑面积2325m2，建筑层高为4.2米。
墙体材料：采用的是加气混凝土砌块所有外墙均有70mm厚聚苯乙烯板保温层。
热源情况：热源由城市热网提供，供回水温度为75℃，50℃，资用压头3m水柱。
1.2设计任务
（一）设计准备（收集和熟悉有关规范、标准并确定室内外设计参数） （二）采暖设计热负荷及热指标的计算 （三）散热设备选择计算
（四）布置管道和附属设备选择，绘制设计草图 （五）管道水力计算
（六）平面布置图、系统原理图等绘制
1.3室外计算参数
沈阳室外计算参数见表1.1 采暖室外计算温度 冬季室外空调计算温度 冬季室外计算相对湿度 冬季室外平均风速 冬季室外最多风向的平均风速
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-16.9℃ -20.7℃ 60％ 2.6m/s 3.6m/s
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冬季室外大气压力 10208Pa
1.4室内计算参数
该办公楼建筑室内空气设计温度办公室为18℃，储藏室为13℃，走廊卫生间16℃。 供暖系统采用单管下供下回式，采用四柱640型散热器，设计供、回水温度为75℃、50℃
第二章 供暖系统的设计热负荷
2.1热负荷计算
2.1.1通过围护结构的基本耗热量计算公式
Q1=aKF（tn-tw) （2-1）
式中： K ——围护结构的传热系数，W/m2•℃；
F ——围护结构的面积，m2； tn ——冬季室内的计算温度，℃； tw ——供暖室外的计算温度，℃；
a ——围护结构温差修正系数。
2.2热负荷计算举例
以1001房间为例说明热负荷的计算过程：
围护结构传热系数K查表2-2，查得南外墙传热系数K=0.42W/m2·℃，南外窗传热系数K=3W/m2·℃，西外墙传热系数K=0.42W/ m2·℃，地面传热系数K=0.3W/m2·℃，围护结构的附加耗热量朝向修正查表2-5，查得西向修正-0.05，南向修正-0.15，西向修正值=0.95，南向修正=0.85；室内设计温度为tn=18℃，室外计算温度为tw′=－16.9℃。
由公式（2-1），计算出该房间的围护结构基本耗热量
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南外墙：F= 4.2×3.45－1.8×2.6=11.595m2
Q1=αKF(tn－ tw′)=1×0.42×11.6×(18+16.9)= 169.96W 朝向修正后负荷Q1′=144.47W 西外墙：F= 6.725×4.2=28.25m2
Q2=αKF(tn－ tw′)=1×0.42×28.25×(18+16.9)=414.02W 朝向修正后负荷Q2′=393.3W 南外窗：F=1.8×2.6=4.68m2
Q3=αKF(tn－ tw′)=1×3×4.68×(20+16.9)=489.9W 朝向修正后负荷Q3′=416.5W 地面：F=22.27m2
Q4=αKF(tn－ tw′)=1×0.3×22.27×(18+16.9)=233.19W
.最后 Q = Q1+ Q2+ Q3，得到房间总耗热量Q =1187W。以同样的方法计算其它各房间的热负荷，结果见附录1。
室温内
室外 室差
围护结构
传热计 计 内计 修
基本
系数 算
算温算温正
耗
耗热量修正
温度
度差 系
热量
度 数
名 K 称 W/
朝向风
高及面积计算
面积(㎡)
㎡·℃
℃ ℃ a Q1
修正力修正修正后的度方℃
率
附值 加
热量
附加向 南外16.275-4.6墙 8
11.595 0.42 170.0 -0.15 0.85 144.5
西外6.725*4.2 28.245 0.42
414.0 -0.05
0.95 393.3
墙 18
-16.南9
34.9 1
0
0
外0.9*2.6*2 4.68 3
490.0 -0.15
0.85 416.5
窗 地面
6.4*3.48 22.272 0.3 233.2 0 1 233.2
3
房间热 负荷(w)
1187
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第三章 散热器的选择及安装形式
3.1散热器的选择
3.1.1散热器的选择原则
1.散热器的工作压力应能满足供暖系统工作压力的要求，并且在长期运行过程中安全可靠。从降低工程造价的角度考虑，散热器的工作压力只要能满足(保证)供暖系统运行时的工作压力即可，并不是越高越好。
2.漏水(汽)的可能少。主要是指散热器的接口要少及其本身腐蚀漏水的可能性少。铸铁散热器由于弱环节往往在片与片组合的接口处，所以接口越少，漏水的可能性越少。钢板散热器，也因型式不同，其腐蚀漏水的严重性不同。
3.耐腐蚀。包括散热器外腐蚀和内腐蚀。对潮湿房间，或有腐蚀性气体的房间，应选用防腐能力亦较高的产品。
4.无划伤或碰伤人体的尖角棱刃，壳应有一定的强度和刚度。 5.无毒、无害、无爆炸可能。包括散热器的专用工质及外表面处理。
3.1.2散热器的选用
关于散热器，主要有以下几点要求： 1.热工方面的要求
要想使散热器的散热性能更好的途径有很多，可以增大散热器的散热量或是提高散热器的传热系数，增加散热器外壁的散热面积（使外壁上的肋片变多），使散热器周围的空气流速加快和增加散热器向外辐射的强度等途径。
2.经济方面的要求
散热器还受到了经济方面的制约，通过散热器传给房间内的单位热量所需要的金属消耗量越少，则安装成本就越低，经济性相对就越好。
3.安装使用和工艺方面的要求
散热器由于是由金属构成，则它应具有一定的机械强度和承压能力；散热器的结构形式还必须要便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸还不能太大，占用
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的房间面积和空间也要少；由于散热器需要大批量生产，则生产工艺还必须满足要求。
4.卫生和美观方面的要求
散热器外表不能太粗糙，这样不易积灰便于清扫，散热器的装设还应使房间更加美观。
5.使用寿命的要求
由于建筑物需要长期使用，则散热器也应不易破损被腐蚀。
综上所述，选用散热器类型时，应在诸如热工、经济、卫生和美观等方面的基本要求多加注意。此外根据环境地点不同等情况，需对某方面有所侧重。同时，在设计选择散热器时，应注意相关规定。
综合考虑以上情况和联系实际，选择椭四柱640型铸铁散热器
四柱640型散热器性能参数 型号 散热面积 水容量
重量 工作压力 热水热媒当Δt＝64.5时的K值 四柱640型 0.2（m²/片) 1.03L 5.7kg 0.5mpa 7.13w/m2·℃ 3.2散热器的布置
选择经济性能和热工性能较好的散热器之后，接下来应该进行散热器的布置。布置散热器的时候，应该符合相关规定。
在散热器组装好之后，或是整组出厂的散热器在安装之前还应该作水压试验，以确保散热器的正常使用。散热器最好明装，暗装时装饰罩应该有较为合理的气流通道、足够的通道面积并便于维修。这些都是从建筑物的用途，有利于散热器的安全、适应室内装修的要求、放热以及围护管理等方面进行考虑的。盥洗室、贮藏室、厨房、厕所以及走廊的散热器，可以同邻室串联连接，因为在这些情况下单独设根立管不方便而且不经济。应该注意的是，热水供暖系统由两组散热器串联安装的时候，在管道水力计算完毕得出每根立管的温降之后，才能够根
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据各立管的温降来得出散热量。有冻结危险的楼梯间，应该由单独的立、支管进行供暖。一般不应将其散热器同临室连接，这样是为了不影响与之相临房间的供暖效果。而且散热器前不得设置调节阀。值得注意的是，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应房间温度的位置。本条属于《暖通规范》新增加的条文。
该建筑内散热器采用明装，原则上安装在外窗台下面，这样沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气流比较暖和舒适。如有困难，应考虑暗装或靠墙布置.
3.3散热器的计算
3.11散热面积的计算：
散热器的散热面积F按下式计算： 公式 参数
该建筑供暖的供回水温度分别为95℃/70℃，散热器内热媒的平均温度 tpj＝（tsg＋tsh）/2＝（95＋70）/2＝82.5℃
式中 tsg——散热器进水温度，℃；tsh——散热器出水温度，℃； 散热器传热系数K值的物理概念，是表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温tn相差1℃时，每m²散热器面积所散出的热量W/ m².℃。它是散热器散热能力强弱的主要标志。它只能通过实验方法确定，有上面的表格可知K＝7.87W/m².℃
散热器的传热系数K和散热量Q值是在一定的条件下，通过实验测定的。若实际情况与实验条件不同，则应对所测值进行修正。
散热器组装片数修正系数β1（其值选取按照《供热工程》附录2－3） 散热器连接形式修正系数β2值，可按《供热工程》附录2－4取用。此次设计是采用的简单的同侧上进下出，所以β2＝1.00。
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F=Q×β1×β2×β3 /k(tpj-tn) m² Q——散热器的散热量，W: tpj——散热器热媒平均温度，℃ ； tn——供暖室内计算温度，℃；K——散热器的传热系数，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；F——散热器的散热面积 内蒙古工业大学课程设计
散热器安装形式修正系数β3值，安装在房间内的散热器，可有种种方式，如敞开装置、在龛盒内、或加装遮挡罩板等。附录表2－5，在此次设计为家里、库房、办公室、业务用房就采用明装，上部有窗台板覆盖，散热器距窗台高度100mm布置β3=1.02：营业用房、营业厅和楼梯间就安装在墙龛里β3=1.06，厕所就安装在墙上外面加罩β3=1.12。
3.12散热器片数及长度的确定
在确定所需的散热器面积后，现假定β1＝1，可按下式进行计算 n＝F/f f——每片或每1m长的散热器散热面积. 此系统的f＝0.2 m²，暖通规范规定，柱型散热器面积可比计算面积小0.1m²（片数n取整数）
以1001工作间散热器计算为例说明计算过程，其他房间的散热器片数，详见附表2。
1001工作间设计热负荷为1187W，室内安装四柱640型散热器，散热器明装，上部有窗台板覆盖，散热器距窗台高度100mm。供暖系统为单管下供下回式。设计供回水温度为75℃/50℃，室内管道明装，支管与散热器的连接方式为异侧连接上进下出，求散热器面积及片数。
查附录2—1，对四柱640型散热器 K=6.95W/（㎡ ℃） 修正系数：散热器组装片数修正系数，先假定β1=1.05； 散热器连接形式修正系数，查附录2—4，β2=1.251； 散热器安装形式修正系数，查附录2—5，β3=1.02； 根据式F′=Q×β1×β2×β3/（K×△t）=1187×1.02×1.251×1.05/（6.95×72.76）=3.98㎡；四柱640型散热器每片散热面积为0.2㎡，计算片数n′为：
n′= F′/f=3.98/0.2=20片，
因散热器布置在两个窗口各布置10片即可满足要求。
第 四 章 采暖系统形式的确定
4.1供暖系统分类
热水供暖系统可按下列方法分类：
1.按供暖系统循环动力的不同，可以分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。依靠水的密度差从而进行循环的系统，称为重力循环系统，依靠机械（水
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泵）使热水循环的系统，称为机械循环系统。
2.按照散热器供、回水方式的不同，可以将系统分为单管系统和双管系统。热水经过立管或水平供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各个散热器中冷却的系统，称为单管系统。热水经供水立管或水平供水管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。
3.按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式。 4.按热媒的温度不同，可分为低温供暖系统和高温供暖系统。
4.2机械循环供暖系统分类
现将机械循环热水供暖系统的主要形式分述如下： （一）垂直式系统
按供回水干管的布置位置不同，有下列几种形式 1.下供下回式双管热水供暖系统； 2.中供式热水供暖系统；
3.下供上回式（倒流式）热水供暖系统； 4.混合式热水供暖系统。 （二）水平式系统
按供水管与散热器连接方式的不同，可以分为顺流式和跨越式两类。 水平式系统对比于垂直式系统，具有如下优点： 1.系统的总造价，一般要比垂直式系统稍低；
2.管路比较简单，无穿越各层楼板的立管，便于进行施工；
但是单管水平式系统串联的散热器较多时，运行时容易出现水平失调，就是前端过热但是末端过冷现象。
综上所述，考虑到建筑物的使用功能及特点，本设计采用下供下回式系统。由于该建筑物的层数为三层，所以采用单管水平顺流式系统，其中立管中的水量会从第一个散热器流进，再流入下一层的散热器使用立管较少。管路比较简单，系统的总造价低。
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第五章热水供暖系统水力计算
5.1 水力计算方法及步骤
5.11基本原理
（1）当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其管壁间的摩擦，就要能量损失，称为沿程损失；当流体流过管道的一些附件时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要产生能量损失，称为局部损失。因此热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：
△P=△Py+△Pj=Rl+△Pj Pa
式中 △P——计算管段的压力损失，Pa； △Py——计算管段的沿程损失，Pa； △Pj——计算管段的局部损失，Pa； R——每米管段的沿程损失，Pa/m； L——管段长度，m。
（2）室内热水供暖系统的水流量G与热媒流速v的关系式为：
v=4×G/（3600×3.14×ρ×d）=G/（2826×ρ×d）
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2
5.12计算方法
（1）、可按照基本原理进行计算；
（2）、在实际工程中，为了简化计算，采用当量“当量局部阻力计算法”和“当量长度计算法”进行管路的水力计算。
为了熟悉基本原理，本次设计采用基本原理进行计算。
5.13计算步骤
1、在系统平面系统图上进行管段编号，并标注各管段的热负荷和管长。
2、首先计算通过最远立管L1的的环路，确定出供水干管各管段、立管L1和回水总干管的管径及其压力损失。
本设计采用推荐的平均比摩阻Rp.j大致为60～120 Pa/m来确定环路各管段的管径。首先根据公式G=0.86Q/（tg-th）确定各各管段的流量。根据G和选用的Rp.j值，查设计手册，将查出的各管段d 、R 、v值列入水力计算表格中。最
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后算出环路的总压力损失∑（△Py+△Pj）1，2，15～24，14=13215KPa。由于这只计算了系统的一半，对另一半的系统也应计算最不利环路的阻力，并将不平衡率控制在15%内，入口的剩余循环压力，用调节阀节流消耗掉。
3、用同样的方法，计算通过最近立管L17的环路，从而确定出立管L17、回水管各管段的管径及压力损失。
4、求并联环路立管L1和其他立管的压力损失不平衡率，使其不平衡率在15%以内。
5、根据水力计算结果，利用节点压力平衡原理，表示出系统的总压力损失及各立管的资用压力值。
注意： 如果个别立管供、回水节点间的资用压力过小或过大，则会使下一步选用该立管的管径过粗或过细，设计很不合理。此时，应调整第一、二步骤的水力计算，适当改变个别供、回水干管的管段直径，使易于选择各立管的管径并满足并联环路不平衡率的要求。
6、确定其它立管管径。根据各立管的资用压力和立管各管段的流量选用合适的立管管径。
7、求各立管的不平衡率。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15%以内，若不平衡率过大，则应调整管径使之平衡。
5.2 水力计算表
1.L1立管一层用户的算是为△PⅠ=1200pa 重力循环自然附加压力为：
PZⅠ=2/3△p*g*△h=2/3(977.81-961.92)×9.8×1.5=155.7pa L1立管第一层用户的资用压力为
△ PⅠ‘=△P- PZⅠ=1200-155.7=1044.3pa
2.与L1立管一层用户并联的管段6.14 及而曾用户的压力损失为 ∑（△Py+△Pj）6.14+△PⅡ=464×2=283=1211pa L1二层用户的重力循环自然附加压力为：
PZⅡ=2/3△p*g*△h=2/3(977.81-961.92)×9.8×14.8=498.288pa 并联环路中，二层用户相对于一层增加的自然附加压力 △PzⅡ。Ⅰ= PZⅡ-△PⅠ=498.288-155.7=342.588 它的资用压力为
△ PⅡ‘= △PⅠ‘+△PzⅡ。Ⅰ=1044。3+342。588=1386.888pa
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%[P'PyPj1~19]/P'[1386.8881211]/1986.88812.6%15%
不平衡率
根据第以上步骤，对其管路进行水力平衡计算，计算结果见EXcle表格，其中局部阻力系数见EXcle表格。
第六章供暖系统设备及附件的选型
6.1散热器排气装置的选择
在机械循环的下供下回系统中，自动排气阀应设在系统供水干管末端的最高处。在运行时，定期手动打开阀门将热水中分离出来的空气排除。根据系统选用B11X-4。
6.2散热器温控阀
自动控制散热器热量的设备，温控阀控温范围在13~28℃之间，控温误差为±1℃。
6.3其它阀门的选用及说明
管道阀门均按工艺要求采用闸阀、截止阀、止回阀等。截止阀和闸阀主要起开闭管路的作用，由于其调节性能不好，不适用于调节流量。
6.4管道支架
管道上必须配置必要的支、吊、托架，吊杆应在位移相反方向，按位移值之半倾斜安装热补偿装置，不得安装固定支架。支架安装数量及规范见施工说明
第七章施工方法
7.1 安装准备
1） 认真熟悉图纸，配合土建施工进度，预留孔洞。
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2） 按设计图纸画出管路的位置、管径、变径、预留口、坡向，卡架位置等施工草图，包括干管的起点末端和拐弯，节点预留口、坐标位置等。
7.2 干管、立管及散热器的安装
1、干管安装：
1） 按施工草图，进行管段的预加工，包括：断管、套丝、管件、调直、核对好尺寸，按环路分组编号，码放整齐。
2） 安装支架，按设计要求或规定间距安装。吊卡安装时先把吊架按坡向，顺序依次穿在型钢上，吊环按间距位置套在管上，再把管抬起穿上螺栓拧紧螺帽，将管固定。安装托架上预留管道时，先把管固定在托架上，把第一节管装好U型卡，然后安装第二节管，以后各节均按此进行。
3） 干管安装应从进户口或分支路点开始，安装前要检查管腔并清理干净。在丝扣处抹铅油缠麻，直至拧至松紧合适，要求丝扣外露2～3扣，清理麻头，依此方法安装完毕。
4）管道安装完，检查坐标、标高、预留口位置是否准确，然后找直，用水平尺核对坡度，调整合格后上好U型卡，最后焊牢固定卡的止动板。
5）安装完毕的管道穿结构处洞口应堵管，预留口应加好临时管堵。 2、立管安装
1） 核对各层预留孔洞位置是否垂直，吊线装卡子，将预制好的管道按编号顺序运到安装地点。
2） 安装阀门先卸下阀门盖，有钢套管的先穿到管上，按编号从第一节开始安装，在丝扣抹铅油缠麻，将立管对准入扣，至到松紧适度，对准调直标记的丝扣外露2～3扣，预留口平正为止，并清理干净麻头。
3） 检查立管的每个预留口标高、方向是否正确，吊好垂直度、扶正钢套管，最后填堵孔洞，预留口必须加好临时丝堵。
3、散热器安装
散热器进厂后进行打压试验，合格后方可安装。试验压力为0.9MPa,试验时间为2-3分钟，压力不降且不渗不漏为合格。散热器采用落地安装，在正确位置安装托钩及卡子，散热器背面与装修后的墙内表面距离为30mm。
7.3 应注意的质量问题
1） 管道坡度不均匀造成的原因是安装干管后再开口，接口以后不调直，或吊卡松紧不一致，立管卡子未拧紧。管道分路预制时没有进行调直。
2） 立管不垂直，主要原因是支管尺寸不准，推、拉立管造成。分层立管上下不对正，距墙壁不一致，主要是剔洞时，不吊线而造成。
3） 麻头清理不干净，原因是操作人员未及时清理造成。
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4） 采暖系统工作压力为0.8MPa，低区工作压力0.6MPa，试验压力为工作压力加0.1MPa作水压试验，因此高区试验压力为0.9MP，a低区系统试验压力为0.7MPa。
5)主干管及立管应按高、低区分别进行强度试验。试验时先升压至试验压力，稳压10分钟，压力降不大于0.02 MPa，然后降至工作压力下做外观检查不渗漏为合格。
6)支管的试验时应在试验压力下1小时内压力降不大于0.05 MPa，然后降至工作压力的1.15倍，稳压两小时，压力降不大于0.03 MPa，同时各连接处不渗漏为合格。
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参 考 文 献
[1]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中国建筑工业出版社
[2] 陆亚俊主编《暖通空调》 中国建筑工业出版社，2003。 [3]《公共建筑节能设计标准》GB500189－2015 中国计划出版社
[4]《全国民用建筑工程设计技术措施》暖通空调·动力 中国建筑标准设计所 2003
[5]李德英《供热工程》[M]中国建筑工业出版社
[6]陆耀庆主编《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社.2007
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