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1、1 引言1.1供热工程的发展概况在人类很长的历史时期中，如北京原始人化石发源地龙骨山以及欧洲尼安得塔尔人化石发源地都曾发现过烧火的遗迹，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以取暖、做饭和照明。这种局部的取暖装置至今还保留和使用着如火炉、火墙、火坑等。蒸汽机发明以后，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
2、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，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
3、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。1.2我国供热的发展历程 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汽系统。甚至冬季很短、气
4、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。 建国以来，随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，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
5、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，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。毕业设计题目：某工业建筑供暖系统设计主要内容和要求：热负荷计算散热设
6、备选择及计算管网水力计算制热设备及附件设计与选择绘制图纸若干张1.3设计任务和相应数据白山的设计条件；本设计是以吉林华能通化煤矸石火电厂三层锅炉房的供暖为设计对象。楼层高度为6.3米。建筑物的墙体为250复合钢板墙体。传热系数K=0.49W/。室内温度： 10。白山的地理位置为：北纬4168,东经12590。大气压力: 冬季974.5hpa.夏季960.7hpa.夏季室外日平均温度25；室外计算日较差8.5；室外干球温度29.4；室外湿球温度23.3；室外平均风速1.72.8m/s；采暖计算温度-25；空调计算温度-27；冬季室外风速3.32.8m/s，2 房屋的供暖热负荷的计算2.1供暖热负
7、荷的确定冬季，人们为了满足生活和生产的需要往往要求室内或者工作地区保持一定的温度，为了使房间内的空气温度，在某一段时间能达到要求的数值，必须有散热设备补给热量，此热量称为该房间的供暖热负荷。一个供暖系统往往要担负若干个房间的供暖，因而一个供暖系统的热负荷和各个房间的供暖热负荷有直接的关系。所以房间采暖热负荷是供暖设计中最基本的数据，这个数据计算的正确是否，将直接影响着供暖设备的大小、供暖方案的选择及供暖系统的使用效果。一般情况下，房间供暖热负荷应根据房间的热平衡来计算。供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度tw下,为达到室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。它是供暖系统的最
8、基本依据。冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或者房间的得、失热量确定。房间的失热量包括：1、围护结构传热耗热量Q1；2、加热由门、窗缝隙渗入室内的耗热量Q2，称冷风渗透耗热量；3、加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3，称冷风侵入耗热量；4、水分蒸发的耗热量Q4；5、加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q5；6、通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量Q6；房间的得热量包括：1、生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7；2、非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量Q8；3、热物料的散热量Q9；4、太阳辐射进入室内的热量Q10。从得失热平衡式可以算出：房间供暖热负荷=
9、房间是热量总和-房间得热量总和=房间内散热设备的散热量然而，在供暖工程设计时，并不逐项详细计算得热量和失热量，尤其对于一般民用建筑来说，通常只计算两类热损失：1、经过墙、屋顶、地面、门、窗和其他表面传出的热量；2、加热进入室内的冷空气耗热量。得热量只计算太阳辐射进入室内的热量。2.2围护结构的基本耗热量在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，即假设在计算时间内，室内、室外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程。但不稳定传热计算复杂，所以对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑
10、物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。围护结构基本耗热量，可按下式计算： Q=KF(tn-tw) W式中 K-围护结构的传热系数，W/m2； F- 围护结构的面具, m2； tn-冬季室内计算温度, ； tw-供暖室外计算温度, ； -维护结构的温差修正系数。温差修正系数。对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔者不供暖房间或空间的场合，本设计卫生间不采暖。故有温差修正系数。根据文献1的附录1-2 知修正系数为。2.3围护结构的附加（修正）耗热量按稳定传热计算出的房间维护结构的基本耗热量，并不是该供暖房间的全部耗热量。因为房间的耗热量还与它所处的地理位置及它的
11、形状等因素（如高度、风向、风速等）有关。这些因素是很复杂的，不可能进行非常细致的计算。工程计算中，是根据多年经验按基本耗热量的百分率进行附加予以修正。其中包括：朝向修正、风力修正、高度修正。1、朝向修正不同朝向的围护结构所得的太阳辐射人是不同的。显然，受到日照的围护结构也就相应地减少了它的供暖耗热量。我国采暖通风设计规范给出的白山地区修正率如下： 南 - 13% 东、西 -5%北 0%2、风力修正外围护结构外表面的传热主要有对流和辐射两部分，其中对流换热与室外风速有关，即风速愈大，则传热愈快。计算围护结构基本耗热量时，所选用的传热系数Ko值。它是对应欲某个固定室外风速值得来的。因为我国给地冬季
12、平均风速相差不大，所以对传热的影响也不显著，故一般情况下可忽略。但是对于建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构应附加5-10%。3、高度修正计算基本耗热量中的室内计算温度是指房间内工作区的温度，即指地面上4m以下的空气平均温度。根据设计手册，对于一般的工业建筑，当净空高度在4m以上时，应取值为50%。本设计的房间高度为64.5m，高度修正为50%。2.4冷风渗透耗热量冬季，室外冷空气经常会通过门、窗的缝隙进入室内。这部分冷空气从室外温度被加热到室内温度所需的热量称为冷风渗透耗热量。此耗热量与门窗的构造和朝向、室外风速和风向等因素有关。
13、本设计采用缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量。暖通规范明确规定：建筑物门窗缝隙的长度分别按各朝向所有可开启的外门、窗缝隙丈量，在计算不同朝向的冷风渗透空气量时。引进一个渗透空气量的朝向修正系数。即 m3/h式中 -每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季室外平均风速，采用文献1附录1-6数据。-门、窗缝隙的计算长度，m-渗透空气量的朝向修正系数。确定门、窗缝隙渗入空气量 后，冷风渗透耗热量，可以按下式计算： wcp（tp- tw） W式中 V经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h w供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3 cp冷空气的定压比热，c=1kJ/kg 0.278单位换算系数，1
14、KJ/h=0.278W2.5地面温差传热计算贴土地面的温差传热采用近似计算法。即把地面划分成四类地带，各地带有确定的计算传热系数值。按下式房间地面的温差传热量。式中 各计算地带的面积，m2各计算地带的计算用传热系数值是：第一地带 =0.47W/m2.第二地带 =0.23 W/m2.第三地带 =0.12 W/m2.第四地带 =0.07 W/m2.查供暖通风设计算手册表6-2和表6-3可有直接查到结果。经计算可以得出该锅炉房的计算热负荷为1330 kW。把各房间的耗热量列于附表2-1。2.6非正常冷风侵入热负荷根据设计院的工程师介绍，由于锅炉房楼层高度较高，在热压作用下，冷风渗透将远远大于设计值，并且在锅炉检修期间，为了方便工作人员进出或者运输大型设备，锅炉房的门都完全是敞开，这将进一步增大锅炉房的冷风侵入。据设计院工程师的经验计算，由于热压作用和非正常冷风侵入而增加的热负荷约为初步计算热负荷的3.15倍由此可以得出该锅炉房的总设计热负荷约为4200 Kw。3 散热器及暖风机的选择与计算3.1散热器的选择供暖散热器是室内建筑设备。它与室内装修和家具想配合，与房间使用者朝夕相处。因此，供暖散热器的选择，除了散热器本身的技术品质之外，还必须符合地区使用习惯、使用者爱好、热网及群体建筑物的环境条件等因素的制约。随着社会的进步和生活水平的提高，人们会
