采暖工程课件2011-1教学讲义

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1、供热工程能源与环境学院金光采暖课程设计任务 课程设计-采暖2011第一章：供暖系统的设计热负荷重点：1、设计热负荷、基本耗热量、室外计算温度、温差修正系数的概念；以及基本耗热量、附加耗热量、 2、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量的计算方法； 3、风压、热压、中和面的基本概念；风压热压综合作用下的冷风渗透耗热量的计算方法；难点：围护结构传热系数K的计算； 压差比C的计算地面传热地带划分地面传热地带的划分地下室面积的丈量围护结构的附加耗热量围护结构的附加耗热量朝向修正耗热量风力附加耗热量高度附加耗热量 朝向修正耗热量朝向修正耗热量产生原因室内因阳光射入而得到的热量向阳面围护结构外表面温度升高。失热量

2、减少 向阳面围护结构，K值较小 按围护结构的不同朝向，选择不同的朝向修正率围护结构的附加耗热量风力附加耗热量考虑室外风速变化而对耗热量的修正。高度附加耗热量 考虑建筑物高度对耗热量的影响。高度附加率朝向附加率风力附加率围护结构的附加耗热量冷风渗透耗热量一、缝隙法 确定门、窗缝隙渗入空气量V后，冷风渗透耗热量 式中 门、窗缝隙渗入总空气量，m3/h 供暖室外温度下的空气密度，kg/m3 冷空气的定压比热， 单位换算系数，1kJ/h=0.278W换气次数法 用于民用建筑的概算法，冷风渗透耗热量 式中 房间内部体积，m3 房间换气次数，次/h百分数法 用于工业建筑的概算法。冷风渗透耗热量冷风侵入耗热

3、量冷风侵入耗热量： 在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的外门侵入室内，这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量。 式中 流入的冷空气量，m3/h 全面辐射采暖的热负荷 按照前述方法进行计算，并对计算出的热负荷乘以0.90.95的修正系数或将室内计算温度取值降低2。（建筑物地板敷设加热管时，采暖负荷中不计算地面的热损失，并可不考虑高度附加。） 局部辐射采暖的热负荷，可按整个房间全面辐射采暖的热负荷乘以该区的建筑面积与所在房间的面积的比值和表1-11所规定的附加系数确定 辐射供暖系统热负荷计算辐射供暖 低温辐射供暖（60） 中温辐射供暖（80200） 辐射供暖系统热负荷计算二、热水吊顶辐射供暖负

4、荷的计算 应用于高度330m建筑物的采暖。供暖负荷计算同上所述。热水吊顶辐射板采暖的供水温度，宜采用40140的热水，并应满足产品对水质的要求，在非采暖季节应充水保养。 三、燃气红外线辐射供暖负荷的计算 辐射供暖系统热负荷计算燃气红外线采暖器用于全面采暖时，建筑围护结构的耗热量应按照第二节第五节的 方法进行计算，可不计算高度附加，并在此基础上再乘以0.80.9的修正系数。辐射器安装过高时，应对总耗热量进行必要的高度修正 围护结构的最小传热阻与经济传热阻 最小传热阻：室内舒适性要求围护结构内表面不结露结露会导致耗热量增大，围护结构易损坏 围护结构内表面温度过低，人体向外辐射热过多，产正不舒适感。

5、l最小传热阻计算公式对公式的说明见教案 参与传热的各围护结构的传热系数，W/ 相应的围护结构面积，； F0参与传热的各围护结构面积的总和，；Km建筑物围护结构的平均传热系数，W/ 围护结构的最小传热阻与经济传热阻 最小传热阻基建投资大大增加经济传热阻使建筑物的建造费用和经营费用之和最小的围护结构的传热阻。提出：等级级a1m3/(mhPa0.67 0.10.30.50.81.2建筑外窗空气渗透性能分级与缝隙渗风系数下限值内部隔断情况开敞空间间有内门门或房门门有前室门门、楼梯间间门门或走廊两端设门设门密闭闭性差密闭闭性好密闭闭性差密闭闭性好cr1.01.0-0.80.8-0.60.6-0.40.4

6、-0.2热压系数高层建筑供暖设计热负荷计算简介国名建 筑 高 度中国层层数十层层的住宅建筑，建筑高度超过过24米的其它民用建筑日本层层数11层层或建筑高度31米英国建筑高度30米比利时时地面以上建筑高度25米美国建筑高度22-25米，层层数7层层法国建筑高度28米的公共建筑，建筑高度50米的居住建筑高层民用建筑起始高度标准高层建筑供暖设计热负荷计算简介 冬季建筑物的内、外温度不同，由于空气的密度差，室外空气在底层一些楼层的门窗缝隙进入，通过建筑物内部楼梯间等竖直贯通通道上升，然后在顶层一些楼层的门窗缝隙排出。这种引起空气流动的压力称为热压。 假设沿建筑物各层完全畅通，热压主要由室外空气与楼梯间

7、等竖直贯通通道空气之间的密度差造成。建筑物内、外空气密度差和高度差形成的理论热压。1楼梯间及竖井热压分布线 2各层外窗热压分布线 理论热压 高层建筑供暖设计热负荷计算简介 一、热压作用 热压作用原理图曲线1楼梯间及竖井热压分布线；曲线2各层外窗热压分布线中和面标高，m，室内外压差为零的界面热压系数值 与建筑物内部隔断及上下通风等状况有关，即与空气从底层部分渗入而从顶层部分渗出的流通路程的阻力状况有关。国内一些研究资料认为，热压差系数的大致范围为 0.20.5。有效热压差可按下式计算高层建筑供暖设计热负荷计算简介内部隔断情况开敞空间间有内门门或房门门有前室门门、楼梯间间门门或走廊两端设门设门密闭

8、闭性差密闭闭性好密闭闭性差密闭闭性好cr1.01.0-0.80.8-0.60.6-0.40.4-0.2二、风压作用 高层建筑遇到的特殊问题之一，是需要考虑风速随高度的变化。风速随高度增加的变化规律，可用下式表示：式中高度h处的风速，m/s；高度 处的风速，m/s；幂指数，与地面的粗糙度有关，可取 =0.2。高层建筑供暖设计热负荷计算简介按照我国气象部门规定，风观测的基准高度为10m。因此，目前规范给出各城市的冬季平均风速 是对应基准高度 =10m的数值。对于不同高度处 的室外风速 可改写为下式高层建筑供暖设计热负荷计算简介高层建筑供暖设计热负荷计算简介理论风压空气具有恒定风速的动压有效风压风压

9、系数，与建筑物内部的隔断情况有关三、风压与热压共同作用 实际作用的冷风渗透现象，都是风压与热压共同作用的结果。理论推导在风压与热压共同作用下，建筑物各层各朝向的门窗冷风渗透量时，考虑了下列几个假设条件 1.建筑物各层门窗两侧的有效作用热压差 仅与该层所在的高度位置、建筑物内部竖井空气温度和室外温度所形成的密度差、以及热压差系数Cr值大小有关，而与门窗所处的朝向无关。 2.建筑物各层不同朝向的门窗，由于风压作用所产生的计算冷风渗透量是不相等的，需要考虑渗透空气量的朝向修正系数（见附录1-5的n值）。讲解例题33页高层建筑供暖设计热负荷计算简介第二章：室内热水供暖系统重点：1、机械循环热水供暖系统

10、的主要形式及其特点；同程式系统、异程式系统的概念 2、高层建筑热水供暖系统的主要型式及其特点； 3、高层建筑常规连接方式；高层建筑的无水箱连接 4、室内热水供暖系统的管路布置原则；主要设备和附件的结构及作用难点：分析热水采暖系统发生水力失调的原因重力(自然)循环热水供暖系统一.重力循环热水供暖的工作原理及其作用压力： 假设左 图的循环环路最低点有一个断面A-A，则在断面A-A两侧受到不同的水柱压力。这两方所受到的水柱压力差就是驱使水在系统内进行循环流动的作用压力。重力循环热水供暖系统 重力(自然)循环热水供暖系统 设P1和P2分别表示A-A断面右侧和左侧的水柱压力，则： Pa Pa Pa 断面

11、A-A两侧之差值，即系统的循环作用压力为： 式中P 重力循环系统的作用压力，Pa； g 重力加速度，m/s2, 取9.81 m/s2； h 冷却中心至加热中心的垂直距离，m； h回水密度，/m3； g 供水密度，/m3。重力(自然)循环热水供暖系统主要型式重力(自然)循环热水供暖系统 3.重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算： 如左图的双管系统中，由于供水同时在上、下两层散热器内冷却，形成了两个并联环路和两个冷却中心。它们的作用压力分别为：*结论见教案垂直失调概念 单管系统与双管系统相比，除了作用压力计算不同外，各层散热器的平均进出水温度也是不相同的。在单管系统中，各层散热器的进出口水温是不

12、相等的。越在下层，进水温度越低，因而各层散热器的传热系数K值也不相等。由于这个影响，单管系统立管的散热器总面积一般比双管系统的稍大些（垂直失调） 4.重力循环热水供暖单管系统的作用压力的计算： Pa 重力(自然)循环热水供暖系统讲解P70页例题，理解单管垂直失调的原因 机械循环热水供暖系统与重力循环系统的主要差别是在系统中设置了循环水泵，靠水泵的机械能，使水在系统中强制循环。 1、主要型式A、垂直式系统，按供、回水干管布置位置不同，有下列几种型式： *上供下回式双管和单管热水供暖系统 *下供下回式双管热水供暖系统； *中供式热水供暖系统； *下供上回式（倒流式）热水供暖系统； *混合式热水供暖

13、系统。 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统上供下回式系统单管顺流式系统的特点是：v立管中全部的水量顺次流入各层散热器。顺流式系统型式简单、施工方面，造价低，是国内目前一般建筑广泛应用的一种形式。v它最严重的缺点是不能进行局部调节机械循环热水供暖系统单管跨越式的特点：与顺流式相比 ，单管跨越式系统所需的散热器面积比顺流式系统大一些。 目前在国内只用于房间温度较严格，需要进行局部调节散热器散热量的建筑上。机械循环热水供暖系统下供下回式双管热水供暖系统（排气方式 ）机械循环热水供暖系统下供下回式双管系统 在地下室布置供水干管，管路直接散热给地下室，无效热损失小。在施工中，每安装好一层散热器即可

14、开始供暖，给冬季施工带来很大方便。 排除系统中的空气较困难。机械循环热水供暖系统机械循环中供式热水采暖系统机械循环热水供暖系统可避免由于顶层顶层梁底标标高过过低,致使供水干管挡挡住顶层顶层窗户户的不合理布置； 减轻轻上供下回式楼层过层过多,出现现垂直失调调的现现象；上部系统统要增加排气装置。用于加建楼层层或“品”字形建筑下供上回式系统（倒流式）机械循环热水供暖系统无需设设置集气罐等排气装置。 底层层散热热器的面积积减小，便于布置。当采用高温水供暖系统统时时，可减少布置高架水箱的困难难。散热热器的面积积要比上供下回顺顺流式系统统的面积积增多。混合式热水供暖系统机械循环热水供暖系统适用于：外网是高

15、温水采暖，用户对卫生要求不是非常严格的民用建筑和生产厂房同程系统机械循环热水供暖系统*对两个系统的说明见教案水平式系统机械循环热水供暖系统*特点见教案单管水平串联式 单管水平跨越式 1、高层建筑热水供暖系统的主要型式及其特点（重点） 2、高层建筑常规连接方式；高层建筑的无水箱连接高层建筑热水供暖系统分层式热水供暖系统（隔绝式）1、分层式供暖系统在高层建筑供暖系统中，垂直方向分两个或两个以上的独立系统称为分层式供暖系统。下层系统通常与室外网路直接连接。它的高度主要取决于室外网路的压力工况和散热器的承压能力。上层建筑与外网采用隔绝式连接，利用水加热器使上层系统的压力与室外网路的压力隔绝。是目前常用

16、的一种型式。主要型式及特点双水箱分层式热水供暖系统 当外网供水温度较低，使用热交换器所需加热面过大而不经济合理时，可考虑采用双水箱分层式供暖系统。主要型式及特点*特点见讲义 整个系统分为完全各自独立的两个系统，锅炉房占地面积达，工程初投资大，运行费用大，少用。主要型式及特点2、双线式系统 双线式系统有垂直式和水平式两种型式。主要型式及特点垂直双线式单管热水供暖系统1-供水干管；2-回水干管；3-双线立管；4-散热器；5-截止阀； 6-排水阀；7-节流孔板；8-调节阀 *特点见讲义水平双线式热水供暖系统1-供水干管；2-回水干管；3-双线水平管；4-散热器；5-截止阀； 6-节流孔板；7-调节阀主要型式及特点*特点见讲义单双管混合式热水采暖系统3、单、双管混合式系统 这种系统的特点是：既避免了双管系统在楼层数过多时出现的严重竖向失调现象，同时又能避免散热器支管管径过粗的缺点，而且散热器还能进行局部调节。 主要型式及特点断流器与阻旋器主要型式及特点分户采暖热水供暖系统重点：1、分户热计量系统热负荷2、分户热计量系统常见形式室内的分户采暖主要由以下三个系统组成: 满足热用户用热需求的户内水平