沈阳某办公楼供暖课程设计.docx
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沈阳某办公楼供暖课程设计
沈阳市办公楼供暖设计
摘要：
本设计为沈阳某三层办公楼的供暖设计。
首先根据查阅的当地气象资料和基本设计资料进行了三层办公楼的热负荷计算，然后根据热负荷及建筑物的形式等条件，计算了散热器的片数，并布置了散热器。
接着提出了三种供暖系统设计方案——机机械循环双管式系统、机械循环单管异程式系统、机械循环单管同程式系统，并进行经济比较分析，选择布置了供暖管网系统——机械循环双管系统。
然后，进行管道布置和水力计算，选取管径。
最后，利用设计方案和计算结果绘制出了该系统的三个平面图和轴测图。
关键词：
热负荷计算；机械循环双管式；水力计算；系统平面图；
目录
1.前言……………………………………………………………………………………4
2.工程概况………………………………………………………………………………4
3.设计的原始资料…………………………………………………………………4
3.1气象资料…………………………………………………………………………4
3.2土建资料………………………………………………………………………4
3.3动力资料…………………………………………………………………………5
4.负荷计算………………………………………………………………………………5
4.1计算最小传热阻并校核…………………………………………………………5
4.1.1外墙最小传热阻校验………………………………………………………5
4.1.2顶棚最小传热阻较验……………………………………………………6
4.2首层热负荷计算………………………………………………………………6
4.2.1首层代表性热负荷计算……………………………………………………6
4.2.2首层各用房热负荷计算……………………………………………………8
4.3二层热负荷计算…………………………………………………………………9
4.3.1二层代表性热负荷计算……………………………………………………9
4.3.2二层各用房热负荷计算……………………………………………………9
4.4三层热负荷计算………………………………………………………………10
4.4.1三层代表性热负荷计算…………………………………………………10
4.4.2三层各用房热负荷计算…………………………………………………10
4.5中厅负荷计算…………………………………………………………………11
5.采暖系统方案的选择与确定………………………………………………………11
5.1热媒的选择……………………………………………………………………11
5.2供暖形式的确定………………………………………………………………11
6.散热器的选择计算…………………………………………………………………11
6.1散热器的选择…………………………………………………………………11
6.2散热器的布置和安装…………………………………………………………11
6.3散热器计算……………………………………………………………………11
6.3.1首层散热器计算…………………………………………………………12
6.3.2二层散热器计算…………………………………………………………13
6.3.3三层散热器计算…………………………………………………………13
6.3.4中厅的散热器计算………………………………………………………14
7.管路的水力计算……………………………………………………………………14
7.1管路布置………………………………………………………………………14
7.2绘制系统平面图和轴测图……………………………………………………14
7.3水力计算………………………………………………………………………14
8.参考文献……………………………………………………………………………
9.负荷计算附表………………………………………………………………………
10.水力计算附表…………………………………………………………………………
1.前言
课程设计是专业课教学的重要组成部分，是理论学习的深化和应用。
通过课程设计，使学生自觉地树立精心设计的思想，理论联系实际的学风，掌握—般民用或工业建筑供热工程的设计程序、方法和步骤。
了解和熟悉本领域的新材料、新设备、新方法和新技术。
熟悉国家和地方的有关规定和技术措施，学会使用有关的技术手册和设计资料，提高计算和绘图技能，提高对实际工程问题的分析和解决能力。
改革开放三十年，我国集中供热事业获得了长足发展，与发达国家相比，在建筑节能与供热系统的能源利用；建筑节能材料；供热设备的选择；供热系统的选择和控制以及节能环保意识等方面存在很大的差距。
展望2011年，集中供热将面临新的竞争和挑时间内，在供热及能源利用技术方面还需要不断改进和提高。
当今，对于供暖设计的研究问题，国内外都投入了大量的资金技术，发展也比较迅速。
当是，能量浪费的现象也比较严重，主要是设计阶段存在的设计问题。
在以节能减排为主题的时代，如何解决资源的有效利用，供暖中能量地合理利用，是现在最为迫切的问题。
本课题也将进一步探索如何合理利用能源。
2.工程概况
本工程为沈阳市某办公楼，该楼共3层，建筑占地面积约1487平米，建筑面积约4462平米。
该建筑为地上3层。
首层除了办公室，还有会议室、多功能厅、休息室和库房等；2层除了一个会议室，其他都是办公室；3层主要是储藏室和活动室，此外还有一个会议室、一个资料室。
3.设计的原始资料
3.1气象资料：
冬季大气压力：
102.08KPa；
冬季供暖室外计算温度：
-19℃；
冬季室外计算风速：
3.1m/s；
冬季主导风向：
北；
冬季日照率：
58%
3.2土建资料：
建筑平面图（首层平面图、标准层平面图）、剖面图；
围护结构：
外墙：
内抹灰一砖半墙（37墙）；℃）
内墙：
两面抹灰一砖墙（24墙）；
外窗：
双层铝合金推拉窗；窗台距室内地坪1m，窗户高度均为1.5m；K=3.26W/（m2·℃）
门：
双层木门；
屋顶：
保温屋顶，传热系数K＝1.14W/（m2·℃）,D=2.91；
地面：
为不保温地面，K值按地带决定。
地面各地段的传热系数见表3-1：
表3-1
地带名称
地面传热系数
地带名称
地面传热系数
第一地带
0.47
第二地带
0.23
第三地带
0.12
第四地带
0.07
3.3动力资料：
热源：
由外网引入；
热媒：
热水参数tg=95℃、th=70℃；
采暖外线在建筑物北侧，管道中心线标高―1.500m（以室内±0.000m标高为准），引入口处外网水头线高度分别为Hg=40mH2O,Hh=30mH2O,Hj=20mH2O。
4.负荷计算
部分计算参数：
（1）温差修正系数a=1；
（2）日照朝向修正系数：
表4-1
朝向
朝向修正率
朝向
朝向修正率
东
5%
西
-5%
南
-20%
北
5%
（3）冷风渗透朝向修正系数：
表4-2
朝向
朝向修正系数
朝向
朝向修正系数
东
0.3
西
0.4
南
0.4
北
1.0
首先进行办公楼各房间编号，如系统图中所示。
4.1计算最小传热阻并校核：
4.1.1外墙最小传热阻校核：
R0=1/K=1/1.57=0.64m2·℃/W
查的该实心外墙属于I型维护结构，则：
围护结构冬季室外计算温度tw`e为：
tw.e=t´w=-19℃
查规范得：
办公建筑外墙允许温差△ty=6℃，温差修正系数
=1，冬季室内计算温度tn=18℃，Rn=0.1m2·℃/W。
R0.min=1×0.1×（18+19）/6=0.62〈0.64m2·℃/W
故，该围护外墙满足最小传热阻的需求。
4.1.2顶棚最小传热阻的校核：
已知屋顶为保温屋顶，传热系数K=1.14W/（m2·℃），D=2.91
查的该围护结构属于Ⅲ型，围护结构冬季室外计算温度tw`e为：
tw`e=0.3tw’+0.7tp`min=0.3×（-19）+0.7×（-26.8）≈-24℃
则，围护结构最小传热阻为：
m2·℃/W
又顶棚实际传热阻为：
R0=1/K=1/1.14=0.88〉0.72m2·℃/W
故，顶棚满足最小传热阻需求。
4.2首层热负荷计算：
4.2.1代表性热负荷计算：
1）首层101会议室负荷计算：
（1）围护结构基本耗热量
的计算：
全部计算列于热负荷计算附表1中。
围护结构总传热耗热量Q´1=6543W
（2）冷风渗透量Q´2计算：
式中V—经门窗缝隙渗入室人的总空气量：
V=L×l×n
=1.06×（3×1.5+2×3.5）×0.3+1.06×（3×1.5+2×2.1）×2×1
=26.082m3/h
则：
Q´2=0.278×26.082×1.394×1×37=374W
（3）外门冷风侵入耗热量Q´3为0.
则：
房间总耗热量Q=Q´1+Q´2+Q´3=6917W
说明：
总计算表见热负荷计算附表1。
2）首层107办公室负荷计算：
（1）围护结构基本耗热量
的计算：
全部计算列于热负荷计算附表2中。
围护结构总传热耗热量Q´1=3243W
（2）冷风渗透量Q´2计算：
式中V—经门窗缝隙渗入室人的总空气量：
V=L×l×n
=1.06×（3×1.5+2×2.1）×1+1.06×（3×1.5+2×3.5）×0.3
=13.041m3/h
则：
Q´2=0.278×13.041×1.394×1×37=187W
（3）外门冷风侵入耗热量Q´3为0.
则：
房间总耗热量Q=Q´1+Q´2+Q´3=3430W
说明：
总计算表见热负荷计算附表2。
3）首层108办公室负荷计算：
（1）围护结构基本耗热量
的计算：
全部计算列于附表3中。
围护结构总传热耗热量Q´1=1723W
（2）冷风渗透量Q´2计算：
式中V—经门窗缝隙渗入室人的总空气量：
V=L×l×n
=1.06×（3×1.5+2×2.1）×0.41
=3.735m3/h
则：
Q´2=0.278×3.735×1.394×1×37=54W
（3）外门冷风侵入耗热量Q´3为0.
则：
房间总耗热量Q=Q´1+Q´2+Q´3=1777W
说明：
总计算表见热负荷计算附表3。
4）首层114多功能厅负荷计算：
（1）围护结构基本耗热量
的计算：
全部计算列于热负荷计算附表4中。
围护结构总传热耗热量Q´1=11061W
（2）冷风渗透量Q´2计算：
式中V—经门窗缝隙渗入室人的总空气量：
V=L×l×n
=1.06×（3×1.5+2×2.1）×2×0.3
=5.603m3/h
则：
Q´2=0.278×5.603×1.394×1×37=80W
（3）外门冷风侵入耗热量Q´3为0.
则：
房间总耗热量Q=Q´1+Q´2+Q´3=11141W
说明：
总计算表见热负荷计算附表4。
5）首层洗手间负荷计算：
（1）围护结构基本耗热量
的计算：
全部计算列于热负荷计算附表13中。
围护结构总传热耗热量Q´1=2018W
（2）冷风渗透量Q´2计算：
式中V—经门窗缝隙渗入室人的总空气量：
V=L×l×n
=1.06×（3×1.5+2×2.1）×1
=9.222m3/h
则：
Q´2=0.278×9.222×1.394×1×31=111W
（3）外门冷风侵入耗热量Q´3为0.
则：
房间总耗热量Q=Q´1+Q´2+Q´3=11141W
说明：
总计算表见热负荷计算附表13。
4.2.2首层各用房热负荷计算：
根据单位面积热负荷计算方法，首先计算首层单位面积热负荷：
101会议室：
q0=
=
=115W/m2
107办公室：
q0=
=
=163W/m2
108办公室：
q0=
=
=79W/m2
114多功能厅：
q0=
=
=77W/m2
则：
首层各功能房单位面积热负荷为：
q´0=
=109W/m2
则，首层各功能房热负荷计算如下表4-1：
表4-1
房间编号
面积m2
单位面积负荷W/m2
房间总负荷QW
101
60
—
109
—
—
—
—
6917
102
21
2289
103
21
2289
104
22.4
2442
105
21
2289
106
21
2289
107
21
3730
108
22.5
1777
109
22.5
2453
110
22.5
2453
111
22.5
2453
112
21.6
2354
113
21.6
2354
114
144
11141
洗手间
42
2921
其他
185.9
20263
首层总负荷
70414
4.3二层热负荷计算：
4.3.1二层代表性热负荷计算：
针对二楼代表性负荷计算，此处计算了201会议室（见热负荷计算附表5）、207办公室（见热负荷计算附表6）、208办公室（见热负荷计算附表7）的耗热量。
4.3.2二层各用房热负荷计算：
根据单位面积热负荷计算方法，首先计算二层单位面积热负荷：
201会议室：
q0=
=
=99W/m2
207办公室：
q0=
=
=134W/m2
208办公室：
q0=
=
=104W/m2
则：
二层各功能房单位面积热负荷为：
q´0=
=112W/m2
则，二层各功能房热负荷计算如下表4-2：
表4-2
房间编号
面积m2
单位面积负荷W/m2
房间总负荷QW
201
60
—
112
—
—
—
5969
202
21
2352
203
21
2352
204
22.4
2509
205
21
2352
206
21
2352
207
21
2807
208
45
4673
209
45
5040
210
45
5040
洗手间
42
2921
其他
168
18816
二层总负荷
57183
4.4三层热负荷计算
4.4.1三层代表性热负荷计算:
针对三楼代表性负荷计算，此处计算了301资料室（见热负荷计算附表8）、303会议室（见热负荷计算附表9）、305储藏室（见热负荷计算附表10）、307办公室（见热负荷计算附表11）的耗热量。
4.4.2三层各用房热负荷计算：
根据单位面积热负荷计算方法，首先计算三层单位面积热负荷：
301资料室：
q0=
=
=84W/m2
303会议室：
q0=
=
=129W/m2
305储藏室：
q0=
=
=130W/m2
307办公室：
q0=
=
=128W/m2
则：
三层各功能房单位面积热负荷为：
q´0=
=118W/m2
则，三层各功能房热负荷计算如下表4-3：
表4-3
房间编号
面积m2
单位面积负荷W/m2
房间总负荷QW
301
69.9
—
—
—
118
—
—
5874
302
12.3
1451
303
60
7738
304
14.3
1687
305
14.3
1857
306
14.3
1687
307
25
3069
洗手间
24
1669
其他
169
19942
三层总负荷
44974
4.5中厅负荷计算：
根据中厅的特点，单独进行热负荷计算，计算总负荷见热负荷计算附表12.
中厅面积：
144m2，总负荷：
25427W。
5.采暖系统方案的选择与确定
5.1热媒的选择：
本题选择热水供暖系统，供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃。
5.2供暖形式的确定：
本设计提出三种供暖系统设计方案——机械循环双管式系统、机械循环单管异程式系统、机械循环单管同程式系统。
经比较，机械双管式上供下回系统对供暖要求较高、负荷较大的一般公共场所来说，比较适合。
其供回水的温差稳定，负荷本设计要求。
故选用机械双管式上供下回系统。
6.散热器的选择计算
6.1散热器的选择：
考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用椭四柱813型，它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；散出同样热量时金属耗量少，易消除积灰，外形也比较美观；每片散热器的面积少，易组成所需散热面积。
“暖通规范”规定：
安装热量表和恒温阀的热水供暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的散热器，应采取可靠的质量控制措施；所以要选用内腔干净无砂，外表喷塑或烤漆的灰铸铁散热器。
6.2散热器的布置与安装：
散热器布置在外墙窗台下，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、外墙对人体冷辐射的影响，使室温均匀。
为防止散热器冻裂，两道外门之间，门斗及开启频繁的外门附近不宜设置散热器；散热器一般明装或装在深度不超过130mm的墙槽内。
热媒同侧上进下出。
6.3散热器计算：
6.3.1首层的散热器计算：
1）以101会议室散热器计算为例：
设置两组散热器，单组Qd=3459W，总Q=6917W
tpj=（tg+th）/2=（95+70）/2=82.5℃，tn=18℃，Δt=tpj-tn=64.5℃。
查供热工程附录（2-1），对椭四柱813型散热器
K=2.237Δt0.302=2.237×（64.5）0.302=7.87w/m2·℃
散热器组装形式修正系数，先假定
=1.0
散热器连接形式修正系数，查附录2-4，
=1.0
散热器安装形式修正系数，查附录2-5，
=1.0
根据公式求得：
F´
=6.8m2
椭四柱813型散热器每片散热器面积为0.275m2，计算片数n´为：
n´=F´/f=6.8/0.275=24片
查附录2-3，当散热器片数为>20片时，
=1.1
因此实际所需散热面积为：
F=
=6.8×1.1=7.48m2
实际采用的片数为：
n=F/f=7.48/0.275=27.2片
取整数，应采用椭四柱813型散热器28片。
2）首层各功能房椭四柱813型散热器计算如下表6-1：
表6-1
房间编号
房间总负荷Q/W
散热器组数
单组散热器热负荷Qd/W
单组片数n
101
6917
2
3459
28
102
2289
1
2289
18
103
2289
1
2289
18
104
2442
1
2442
19
105
2289
1
2289
18
106
2289
1
2289
18
107
3730
1
3730
30
108
1777
1
1777
14
109
2453
1
2453
19
110
2453
1
2453
19
111
2453
1
2453
19
112
2354
1
2354
19
113
2354
1
2354
19
114
11141
4
2785
21
洗手间
2921
2
1461
10
其他
20263
7
2895
23
说明：
其他负荷里包含楼梯间负荷。
6.3.2二层的散热器计算：
二层各功能房椭四柱813型散热器计算如下表6-2：
表6-2
房间编号
房间总负荷Q/W
散热器组数
单组散热器热负荷Qd/W
单组片数n
201
5969
2
2985
24
202
2352
1
2352
18
203
2352
1
2352
18
204
2509
1
2509
19
205
2352
1
2352
18
206
2352
1
2352
18
207
2807
1
2807
23
208
4673
2
2337
18
209
5040
2
2520
19
210
5040
2
2520
19
洗手间
2921
2
1461
10
其他
18816
7
2688
21
说明：
其他负荷里包含楼梯间负荷。
6.3.3三层的散热器计算：
三层各功能房椭四柱813型散热器计算如下表6-3：
表6-3
房间编号
房间总负荷Q/W
散热器组数
单组散热器热负荷Qd/W
单组片数n
301
5874
2
2937
24
302
1451
1
1451
11
303
7738
3
2579
20
304
1687
1
1687
13
305
1857
1
1857
14
306
1687
1
1687
13
307
3069
2
1535
12
洗手间
1669
2
835
6
其他
19942
6
3324
27
说明：
其他负荷里包含楼梯间负荷。
6.3.4中厅的散热器计算：
总负荷：
Q=25427W。
设置8组椭四柱813型散热器，首层2组、二层高度4组、三层高度2组。
单组热负荷：
Qd=3178W。
则，单组散热器的片数为：
n=24片。
7.管路的水力计算
7.1管路布置：
经分析，本建筑物采用北向供水，进入建筑物后，分成东、西两个分支，东向分支设置9根立管，西向分支设置10根立管，系统采用双管异程式上供下回。
初步进行管道编号。
7.2绘制系统平面图和轴测图：
根据编号，将各立管支管以及干管绘制在建筑平面图上，最后画出系统轴测图，并标注相关参数，如：
立管编号、坡度、管径等（具体见系统图）。
7.3水力计算：
根据平面图及相关公式，先计得最不利环路的水力特性及管径等参数，再根据最不利环路的计算对其他干管、支管进行水力计算。
具体计算结果见《水力计算附表》。
8.参考文献
[1]贺平.供热工程（第四版）[M].北京：
中国建筑工业出版社，2009.08.
[2]李德英.供热工程.北京：
中国建筑工业出版社，2004.07.
[3]《采暖通风设计手册》.北京：
中国建筑工业出版社,1998.
[4]GB50019-2003.《采暖通风与空气调节设计规范》，中国计划出版社.
[5]李岱森.简明供热设计手册.北京：
中国建筑工业出版社，1998.
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