三层办公楼供暖设计

　　本文首先根据基本设计资料计算了三层办公楼的热负荷，然后根据热负荷及建筑物的形式等条件，提出了三种供暖系统设计方案——重力循环双管式系统、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——机械单管同程式系统。绘制出了该系统的平面图和轴测图，还对该系统进行了水力计算，选择管径和流速，使管网系统较好地符合了水力平衡要求。最后还计算了散热器的片数，并布置了散热器。
　　一、 基本设计资料
　　1、建筑物各层平面图。
　　建筑物各层计算层高：一层：3.2m 二层：3.0m 三层：3.2m
　　2、围护结构条件
　　①、外墙：2砖（490mm）内抹灰 K=1.27 W/㎡℃
　　②、内墙：两面抹灰 一砖内墙 K=1.72 W/㎡℃
　　③、顶棚：上面为有望板的瓦屋面
　　查设计手册有， W/㎡℃ W/㎡℃
　　W/㎡℃
　　W/㎡℃
　　④、地板：直接铺在土壤上的不保温地面
　　根据划分地带法计算
　　=0.47 W/㎡℃ =0.23 W/㎡℃ =0.12 W/㎡℃ =0.07 W/㎡℃
　　⑤、外窗：C—2型 双层木窗
　　外窗传热系数：K=2.67 W/㎡℃
　　外窗缝隙的计算长度：L=12m
　　⑥、外门：M—2 上部为不可开启的双层玻璃上亮子，f1=0.75㎡，下部为双层木门，
　　f2=3.12㎡ M—4 无上亮子，其它同M—2
　　外门传热系数：K=2.33 W/㎡℃
　　外门缝隙的计算长度：L=9.12m
　　3、气象条件
　　北京市供暖室外计算温度 = -9℃
　　北京市冬季室外平均风速 = 2.8m/s
　　4、设计要求
　　室内计算温度 办公室： =18℃ 走廊：=14℃ 楼梯 =14℃
　　二、热负荷计算
　　1、围护结构传热耗热量计算
　　2、冷风渗透耗热量计算
　　冷风渗透耗热量：
　　冷风渗透耗热量：
　　3、外门冷风侵入耗热量计算
　　外门冷风侵入耗热量： W
　　4、耗热量修正
　　先进行朝向和风向修正，在进行高度修正
　　5、房间总耗热量计算
　　计算结果在附表中。
　　6、备注
　　热负荷计算中，相邻房间温差小于5℃时不计算隔墙和楼板的传热量（如没有计算房间之间、房间和走廊、房间和楼梯间之间的传热）。因为，在实际中，走廊里由于房间通过内墙的传热使之可以保持热平衡，并且对走廊的温度要求不高，同时为了计算的简便，在走廊里没有布置散热器。
　　三、供暖系统选择在此提出三种系统设计方案：
　　方案一：重力循环双管式系统。
　　方案二：机械循环单管异程式系统。
　　方案三：机械循环单管同程式系统。
　　根据以下原则进行技术和经济比较：
　　原则一、热媒的选择：热水供暖与蒸汽供暖的比较。
　　蒸汽供暖系统的设计和布置都比较复杂且其维护和维修费用较大。对该三层办公楼，只需要设计一个小型的供暖系统，选用热水供暖系统比较经济合理。
　　原则二、热媒温度的选择。
　　=95℃ =70℃
　　原则三、供暖管网布置形式
　　根据建筑物平面图，考虑到管网布置的经济合理并且易于设计计算，便于维护管理。该系统的管网布置如附图中的平面图和轴测图所示。
　　原则四、供暖系统动力的选择
　　由于楼梯间的热负荷相对于其它立管很小，选用重力循环系统很难达到水力平衡，因此采用将管道接到室外机械供暖管道上的形式。
　　原则五、考虑到设计计算的方便，将供暖系统布置成单管顺流上进下出同程式系统。
　　原则六、经济比较
　　通过对各个系统的管长L、管径D以及厚度△D进行估算，并进行比较
　　Y=2∏D×△D×∑L
　　计算出各个系统的Y值，取其最小值。
　　最后综合考虑三种方案的技术和经济，最终选择方案三——机械循环单管同程式系统。
　　四、系统水力计算
　　1、在系统轴测图上进行管段编号，并标注各管段的热负荷和管长。
　　2、首先计算通过最远立管Ⅴ的的环路，确定出供水干管各管段、立管Ⅴ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大致为60～120 Pa/m来确定最不利环路各管段的管径。首先根据公式确定各各管段的流量。根据G和选用的值，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。最后算出最不利环路的总压力损失。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Ⅰ的环路，从而确定出立管Ⅰ、回水管各管段的管径及压力损失。
　　4、求并联环路立管Ⅰ和立管Ⅴ的压力损失不平衡率，使其不平衡率在5%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：
　　①、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。
　　②、针对本系统，由于楼梯间的立管上压力损失不易平衡，采用将个别管段管径调小和在个别管段上加截止阀的方法使之平衡。
　　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10%以内，若不平衡率过大，则应调整管径使之平衡。
　　8、水力计算结果如表所示。
　　9、南环路的水力计算和北环路类似。
　　五、散热器片数计算
　　1、根据公式计算各散热器的进、出水温度
　　2、选用M—132型散热器
　　传热系数为 W/㎡℃
　　散热面积为 F=0.24 ㎡/片
　　3、选用同侧上供下回安装方式，=1.0
　　4、散热器安装在壁 内，上顶距窗台板40mm，=1.11.
　　5、散热器片数计算
　　说明：在计算散热器片数的时候，n的取值按四舍五入的原则选取的，楼梯间里只在一、二层间和二、三层间各布置一个散热器，由于楼梯间底层的散热器片数应该布置的比上面的要多，因此在计算楼梯间底层散热器片数时采取只入不舍的原则，而上部散热器的片数计算采取只舍不入的原则。
　　六、系统优缺点评价
　　本供热系统设计采用机械单管同程式系统，系统结构简洁，热负荷计算准确，水力计算也基本符合平衡要求。水力计算还不够精确，在楼梯间立管上为了平衡压力损失，加装了几个截止阀，使得系统初投资费用增大。并且由于所学知识有限，没有绘制出该系统的具体施工图。本系统还有很多地方有待改进！
　　七、参考文献
　　1、 王志勇、刘振杰主编 《暖通空调设计资料便览》中国建筑工业出版社 1993
　　2、 贺平、孙刚主编 《供热工程 》中国建筑工业出版社 1993