采暖工程2011-1课件

供热工程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

辐射供暖系统热负荷计算二、热水吊顶辐射供暖负荷的计算

应用于高度3~30m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40~140℃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0.8~0.9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。最小传热阻计算公式对公式的说明见教案等级ⅠⅡⅢⅣⅤa1[m3/(m·h·Pa0.67]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有内门或房门有前室门、楼梯间门或走廊两端设门密闭性差密闭性好密闭性差密闭性好cr1.01.0-0.80.8-0.60.6-0.40.4-0.2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数十层的住宅建筑，建筑高度超过24米的其它民用建筑日本层数11层或建筑高度31米英国建筑高度30米比利时地面以上建筑高度25米美国建筑高度22-25米，层数7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0.2~0.5。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有内门或房门有前室门、楼梯间门或走廊两端设门密闭性差密闭性好密闭性差密闭性好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9.81m/s2；

h——冷却中心至加热中心的垂直距离，m；

ρh——回水密度，㎏/m3；

ρg

——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：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。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★可避免由于顶层梁底标高过低,致使供水干管挡住顶层窗户的不合理布置；

★减轻上供下回式楼层过多,出现垂直失调的现象；★上部系统要增加排气装置。★用于加建楼层或“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★无需设置集气罐等排气装置。★底层散热器的面积减小，便于布置。★当采用高温水供暖系统时，可减少布置高架水箱的困难。★散热器的面积要比上供下回顺流式系统的面积增多。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采暖系统，就是按户分环，每一户单独引出供回水管，一方面便于供暖控制管理，另一方面用户可实现分室控温。向各个用户输送热媒的单元立管采暖系统，即用户的公共立管，可设于楼梯间或专用的采暖管井内。向各个单元公共立管输送热媒的水平干管采暖系统。

分户采暖热水供暖系统分户采暖系统常见的型式

-----户外共用系统分户采暖系统常见的型式

分户采暖系统常见的型式

-----户内系统分户采暖系统常见的型式

-----户内系统分户采暖系统常见的型式

-----户内系统分户采暖系统常见的型式

-----户内系统分户采暖系统常见的型式

-----户内系统室内热水供暖系统的管路布置及主要设备1、管路系统的主要布置原则2、主要设备和构件的结构及作用（a）四个分支环路的异程式系统（b）两个分支环路的同程式系统室内热水供暖系统的管路布置室内热水供暖系统的管路布置供暖系统的引入口宜设置在建筑物热负荷对称分配的位置，一般宜在建筑中部。这样可以缩短系统的作用半径。在民用建筑和生产厂房辅助性建筑中，系统总立管在房间内的布置不应影响人们的生活和工作室内热水供暖系统的主要设备热水供暖系统排除空气的设备室内热水供暖系统的主要设备室内热水供暖系统的主要设备室内热水供暖系统的主要设备室内热水供暖系统的主要设备室内热水供暖系统的主要设备分集水器室内热水供暖系统的主要设备分集水器室内热水供暖系统的主要设备温控阀第四章室内热水供暖系统的水力计算1、当量局部阻力法和当量长度法的基本原理2、分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法知识回顾1、沿程损失：当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，所损失的能量；2、局部损失：当流体流过管道的一些附件(如阀门、弯头、三通、散热器等)时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量

少判别光滑区通常将流量和管径不变的一段管路，成为一个计算管段一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPi

Pa式中ΔP——计算管段的压力损失，Pa；ΔPy——计算管段的沿程损失，Pa；ΔPi——计算管段的局部损失，Pa；

R——每米管长的沿程损失，Pa／m；

l——管段长度，m。等温降法水力计算例题第五章室内蒸汽采暖系统重点：室内蒸汽供暖系统的基本形式及特点

疏水器及其附属设备的结构及作用蒸汽供热原理图1-热源；2-蒸汽管路；3-分水器；4-散热设备；5-疏水器；6-凝水管路；7-凝水箱；8-空气管；9-凝水泵；10-凝水管

蒸汽作为供热系统热媒的特点

蒸汽作为供热（暖）系统的热媒，应用极为普遍。右图是蒸汽供热的原理图。蒸汽从热源1沿蒸汽管路2进入散热设备4，蒸汽凝结放出热量后，凝水通过疏水器5再返回热源重新加热。1、蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放出热量。如采用高温水130/70℃供暖，每1kg水放出的热量为Q=c△tG=251.2kJ／kg。采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热

r＝2164kJ／kg。

2、蒸汽和凝水在管路里流动时，会伴随相态变化。

蒸汽作为供热系统热媒的特点3、蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，较热水比容大得多。通常可采用比热水流速高得多的速度。可大大减轻前后加热滞后的现象。水静压力比热水系统小。如：在高层建筑供暖中，不会像热水供暖那样，产生很大的水静压湿饱和蒸汽在沿途产生凝水；湿饱和蒸汽经过阀门等节流后可能成为干饱和蒸汽或过热蒸汽；凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”。引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏’’问题。蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂4、蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度高例如：

高温水130/70℃供暖系统的散热器热媒平均温度为（130+70）/2=100℃；采用蒸汽表压力200kPa供热，散热器热媒平均温度为133.5℃；该压力下的饱和温度5、蒸汽作为供热系统的热媒，其适用范围广。蒸汽供热系统的热惰性小。适宜于间歇供热的用户。蒸汽的饱和温度随压力增高而增高。蒸汽锻锤

蒸汽作为供热系统热媒的特点室内蒸汽供暖系统

一、蒸汽供暖系统分类按供汽压力的大小高压蒸汽供暖（＞70kPa）低压蒸汽供暖（≤70kPa）真空蒸汽供暖（低于大气压力）按蒸汽干管布置的不同上供式中供式下供式室内蒸汽供暖系统一、蒸汽供暖系统分类

按立管的布置特点单管式双管式按回水动力的不同重力回水机械回水低压蒸汽供暖系统的基本型式上供式h+200~250干式凝水管湿式凝水管下供式低压蒸汽供暖系统的基本型式机械回水低压蒸汽供暖系统1—低压恒温式疏水器2—凝水箱3—空气管4—凝水泵

蒸汽在散热器内凝结示意图设计中应注意的问题空气

自动阻止蒸汽逸漏；迅速地排出用热设备及管道中的凝水；能排除系统中积留的空气和其它不凝性气体。作用：

疏水器是蒸汽供热系统中重要的设备。它的工作状况对系统运行的可靠性和经济性影响极大热动力型疏水器：圆盘式、脉冲式等机械型疏水器：浮筒式、浮球式等热静力型疏水器及其它附属设备疏水器与管路的连接方式

（a）（b）（c）（d）（e）（f）图5-16疏水器的安装方式“水击”现象产生的原因:

在蒸汽供暖系统中，沿管壁凝结的沿途凝水可能被高速的蒸汽流裹带，形成随蒸汽流动的高速水滴；落在管底的沿途凝水也可能被高速蒸汽流重新掀起，形成“水塞”，并随蒸汽一起高速流动，在遭到阀门、拐弯或向上的管段等使流动方向改变时，水滴或水塞在高速下与管件或管子撞击，就产生“水击”。“水击”现象造成的危害:噪声振动局部高压，严重时能破坏管件接口的严密性和管路支架。减轻“水击”的方法：水平敷设的供气管路，必须具有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。

蒸汽干管汽水同向流动时，坡度i宜采用0.003，不得小于0.002。进入散热器支管的坡度i＝0.01—0.02。供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置供汽干、立管连接方式供汽干管下部敷设供汽干管上部敷设单管下供下回式低压蒸汽供暖系统第六章集中供热系统的热负荷第一节：集中供热系统热负荷的概算与特征第二节：热负荷图第三节：年耗热量计算供暖设计热负荷※体积指标法式中——建筑物的供暖设计热负荷

——建筑物的外围体积，M3；

——供暖室内计算温度，℃；——建筑物的供暖体积热指标，W/M3.℃

——建筑物供暖设计热负荷，kw。

——

建筑物的

面积,m2;

——建筑物供暖面积热指标，W/M2;

含义：每1m2

建筑面积的平均供暖设计热负荷。

qf的特征大小取决于围护结构与外形和功能来源已完成设计数据与实测※面积热指标法供暖设计热负荷※城市规划指标法

以人为本→人均建筑面积→各类建筑比例→各类建筑面积→总规划热指标

城市规划指标法土地面积→建筑面积→各类建筑比例→综合热指标→总热负荷。供暖设计热负荷应用：用来作近期或远期规划热负荷用。

通风设计热负荷通风设计热负荷的概算通风体积

热指标法百分数法的特征

大小取决于建筑物性质和外形