(48)-供热工程教案供热工程

PAGEPAGE3《供热工程》教学资料清单1、《供热工程》课程大纲2、教学进度表3、作业1）作业一清单、答案及批改情况2）作业二清单、答案及批改情况3）作业三清单、答案及批改情况4）作业四清单及批改情况5）作业五清单及批改情况4、教案1）课堂整体安排2）教案5、课件

第一部分课程大纲《供热工程》教学大纲一、课程基本信息1、课程编码：RN0200522、课程名称（中文）：供热工程3、课程名称（英文）：HeatingEngineering4、课程类别：专业必修课5、课程性质：专业课6、选修课先修课程：工程热力学、流体力学、传热学、建筑环境学、流体输配管网7、适用专业：建筑环境与能源应用工程8、总学时：：48（授课学时：44上机学时：0实验学时：4）二、课程目标及学生应达到的能力《供热工程》是建筑环境与能源应用工程专业的核心课程。通过本课程的学习，使学生可以系统地了解目前以热水和蒸汽为热媒的供暖和供热系统的工作原理和设计知识。本课程要求学生运用已学习过的专业基础课知识解决供热工程中的实际应用问题。其中既包括通过理论推导和证明而得出的理论公式，也包括应用数学方法归纳整理的经验公式，以及大量实践经验总结的实用数据和参考指标。同时，结合现代科学技术的发展，增加了一些新材料、新技术和新设备等内容。通过本课程的学习，使学生在供热系统原理的基础上能够掌握与供热系统有关的设计、施工、运行管理的基本技能。本课程主要讲授内容为以热水和蒸汽为热媒的供暖系统与集中供热系统的工作原理和设计方法，以及运行管理的基本知识。围绕集中供热系统的三大组成部分，要求学生重点掌握热负荷计算、水力计算与运行调节的基本原理，理解供暖系统和集中供热系统设计过程中的重要环节。课程目标要求如下：课程目标1.了解和掌握建筑环境与能源应用专业涉及到供暖系统与集中供热系统的工作原理和设计方法，以及运行管理的基本知识。课程目标2.了解和掌握与供热系统有关的设计、施工、运行管理的基本技能，具备供热系统相关设计、运行与管理的基本能力。课程目标3.通过案例分析，培养学生系统性与全局性解决问题的思维与意识，培养分析解决实际工程问题的技能，提高学生工程分析素养。课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标2.问题分析2.3问题求解：能依据工程科学的基本原理及工程实践经验，提出解决暖通空调领域复杂工程问题的路径并证实其合理性课程目标13.设计（开发）解决方案3.1工程设计：能够设计（开发）满足工程需求的供热、空调、冷热源、通风、净化、燃气等系统与施工方案课程目标26.工程与社会6.1工程评价：能基于暖通空调领域相关的背景知识、标准及规范，对已建、在建和设计中的暖通空调工程项目进行综合评价以及新材料、新工艺、新方法的使用带来的影响课程目标3三、课程教学内容与学时分配绪论(2学时，支撑课程目标1、2)教学内容：供热系统的基本构成与分类；供热工程的发展历程；供热工程的未来发展趋势与新技术。基本要求:了解供热工程的基本概念，主要研究内容和发展历程；了解供热工程的发展趋势与目前的新技术，充分认识我国供热工程的节能任务。重点：供热系统的组成、供热工程的发展方向。难点：供热工程的节能任务、供热行业相关规范和标准。室内供暖系统的设计热负荷(4学时，支撑课程目标1、2)教学内容：供暖系统设计热负荷的组成；围护结构等组成部分的耗热量计算；围护结构最小传热阻与经济传热阻；及高层建筑供暖设计热负荷计算方法。基本要求:掌握供暖系统设计热负荷的组成及计算；掌握辐射供暖系统热负荷的计算；掌握围护结构的最小传热阻与经济传热阻；掌握供热建筑节能指标。重点：供暖系统设计热负荷的组成及计算、围护结构的最小传热阻、建筑物耗热量指标与热负荷指标。难点：温差修正、隔墙传热、户间传热的比较与应用；冬季围护结构室外计算温度的概念与应用；建筑物耗热量指标与热负荷指标的区别。3.室内供暖系统的末端装置(4学时，支撑课程目标1、2)教学内容：散热器；散热器的计算；低温辐射采暖的计算；钢制辐射板、暖风机和风机盘管等末端装置。基本要求:了解对散热器的热工、卫生和技术经济要求；掌握散热器的构造与性能、散热器的选用、散热器面积的确定，散热器的布置；掌握低温辐射供暖系统的构造和设计计算。重点：铸铁和钢制散热器的选型和计算；低温热水辐射供暖系统的设计。难点：不同类型的散热器在高层和多层建筑物中的使用。4.室内热水供暖系统(4学时，支撑课程目标1、2、3)教学内容：室内热水供暖系统的分类；分户采暖热水供暖系统与高层建筑热水供暖系统的特点；主要设备及附件。基本要求:掌握（传统）机械循环热水供暖系统的形式、特点和适用场合；掌握分户采暖热水供暖系统的形式、特点和适用场合；了解室内热水供暖系统的管路布置、主要设备及附件。重点：重力、机械循环热水供暖系统的原理；传统室内热水供暖系统的形式及工程应用；分户采暖热水供暖系统的形式及应用；高层建筑热水供暖系统形式及应用。难点：对自然循环作用压力的理解及应用；供热系统的竖向分区；不同供热系统形式在具体工程中的应用。5.室内热水供暖系统的水力计算(6学时，支撑课程目标1、2、3)教学内容：热水供暖系统水力计算的基本原理；自然循环双管供暖系统水计算方法；机械循环单管供暖系统水力计算方法；分户采暖热水供暖系统路水力计算方法。基本要求:掌握自然循环、机械循环系统水力计算的基本公式、方法和例题；掌握分户采暖热水供暖系统水力计算原则与方法。重点：机械循环热水供暖系统的水力计算（单管跨越式和双管式）；分户采暖热水供暖系统的水力计算。难点：机械循环热水供暖系统各环路的平衡及解决水力失调的方法。6.室内蒸汽供热系统(2学时，支撑课程目标1)教学内容：蒸汽供热系统特点、分类和主要设备；室内低压和高压蒸汽供暖系统管路水力计算方法。基本要求:掌握蒸汽作为热媒的特点；了解室内蒸汽供暖系统的形式；了解室内低压蒸汽供暖系统水力计算；掌握疏水器的构造和工作原理。重点：蒸汽作为热媒的特点、室内蒸汽供暖系统的形式、疏水器的构造与选用。难点：水击的产生和避免；疏水器的选用与安装。7.集中供热系统的热负荷(2学时，支撑课程目标1、2)教学内容：集中供热系统的热负荷特征与概算方法；热负荷延续时间图和年耗热量的计算。基本要求:掌握集中供热系统热负荷的特征和概算方法；掌握热负荷图的类型、用途和获取方法；掌握集中供热系统年耗热量的计算方法。重点：集中供热系统热负荷的概算、年耗热量的计算。难点：热负荷图。8.集中供热系统的热源(2学时，支撑课程目标1、3)教学内容：集中供热系统的常见热源——热电厂和区域锅炉房及其主要设备；概述其他热源形式，介绍热力站及其主要设备。基本要求:掌握供热系统热源的种类和发展趋势；掌握热力站的作用、分类和流程。重点与难点：各种供热方式的分析与比选、热水换热器和喷射装置的工作原理和设计方法。9.集中供热系统(2学时，支撑课程目标1、3)教学内容：热水、蒸汽供热系统的分类和特点；热网系统形式；多热源联合供热；分布式加压泵热水供热系统。基本要求:掌握供暖系统热用户与热水网路的连接方式；了解蒸汽管网的连接方式；掌握热水集中供热管网的型式。重点与难点：热用户与热水网路连接方式的确定；热水集中供热管网的型式。10.热水网路的水力计算和水压图(6学时，支撑课程目标1、3)教学内容：热水网路水力计算的基本公式；热水网路水力计算的计算方法；水压图绘制原理与方法；定压方式以及中继加压泵站。基本要求:掌握热网水力计算方法和步骤；掌握水压图的基本概念和技术要求；重点：热水网路水力计算方法；供热系统水压图分析；难点：水压图的应用；供暖系统定压方式比选。11.热水供热系统的水力工况(3学时，支撑课程目标1、2、3)教学内容：热水网路水力工况计算的基本原理；水力工况分析方法；水力稳定性。基本要求:掌握热网水力计算的基本原理；掌握热网水力工况和水力稳定性的基本概念。重点：热网水力工况计算与分析；热网水力稳定性影响因素。难点：水力工况变动的基本规律；典型变动水力工况分析。12.热水供热系统的供热调节(4学时，支撑课程目标1、2)教学内容：供热调节的目的和意义；供暖热负荷供热调节的基本公式；直接连接和间接连接热水供暖系统的集中供热调节；供热综合调节。基本要求：掌握热水供热系统的初调节方法；掌握供暖热负荷供热调节的基本公式、直接和间接连接热水供暖的集中供热调节方法。重点：热网初调节方法；供暖热负荷供热调节的基本公式；直接和间接连接热水供暖的集中供热调节方式的比较难点：集中供热调节方式比选；按热量收费后热网的调节方案。13.供热管线的敷设和构造(3学时，支撑课程目标1、2))教学内容：供热管网的布置原则；室外供热管道的敷设方式；供热管道及管路附件、检查室与操作平台；供热管道的保温及其热力计算。基本要求:掌握供热管网布置原则、室外供热管道的敷设方式、供热管道及其附件，了解供热管道的防腐与保温。重点：供热管道布置原则；供热管道的敷设方式；管道的热伸长和热补偿；难点：供热管道的无补偿直埋敷设；补偿器构造和工作原理。14.供热管道的应力计算(2学时，支撑课程目标1、2)教学内容：供热管道受力类型与分布；管壁厚度与活动支座间距的确定方法；管道热伸长计算、固定支座（架）受力计算；及直埋管道的受力分析。基本要求:了解供热管道应力计算原则以及敷设供热管道的设计原理和方法。重点和难点：供热管道应力计算原则；敷设供热管道设计原理和方法15.集中供热系统方案设计比选(1学时，支撑课程目标2、3)教学内容：集中供热系统热源、管网系统形式和敷设、运行调节、定压方式、系统设计等方面的选择。基本要求:掌握集中供热系统从热源、管网敷设、运行调节、定压方式、系统设计等方面的比选。重点与难点：集中供热系统方案分析与比较。实验教学（2个实验，4学时，支撑课程目标2、3）1）实验名称：热水供暖系统模拟实验基本要求：通过实验，了解机械循环热水供暖系统的各种形式，掌握其在实际工程中的选用；直观了解膨胀水箱、集气罐、空气管的构造，安装位置和工作情况；直观了解供暖系统中各水平管路的坡向，观察系统中气泡的产生、流动及排除情况；观察热水自然循环情况。重点与难点：排除系统中空气的重要性及其排气措施，充水时供回水管阀门的控制。2）实验名称：散热器热工性能实验基本要求：通过实验，了解散热器热工性能的测定方法和实验装置的结构，测定有关数据，确定所测散热器在本实验条件下传热系数的关系式。重点与难点：本实验装置两组测试系统共用一套供水箱、回水箱、加热器和水泵，因而实验时两组测试系统需同时启停水泵和加热器，需设置相同的供水温度和同时调整实验工况，以免互相干扰。课程总学时分配表章节绪论1234567891011121314实验总计学时244442222634221448四、课程教学方法1.采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动自学获得自己想学到的知识。2.采用电子教案，多媒体教学与传统板书、教具教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。3.采用案例教学：理论教学与工程案例相结合，引导学生应用所学的专业知识，解决工程设计与运行管理的相关问题，强化工程思维方法和全局系统化解决问题方法。4.采用互动式教学：课内讨论和课外答疑相结合，每周至少一次进行答疑。五、课程考核环节及课程目标达成度自评方式课程考核包括平时成绩、实验和期末考试成绩，成绩比例及考核方式见下表成绩构成及比例考核环节目标分值考核细则课程目标平时成绩占总评成绩的比例为30%作业+测验100批改作业4次，测验2次；每次按百分制单独计分，平均值作为最终成绩；课程目标1、2、3的内容各占40%、30%和30%1，2，3实验成绩占总评成绩的比例为10%实验表现及实验报告100实验资料分析、计算、整理、实验报告的编写，课程目标2、3的内容各占50%和50%2，3期末考试占总评成绩的比例为60%闭卷考试100考试内容必须覆盖支撑毕业要求指标点的授课内容，课程目标1，2，3的内分别占40%、30%和30%1，2，3课程目标的达成度计算方式见下表课程目标支撑环节目标分值学生平均得分课程评价值课程目标1作业及测试（30%）40A1期末考试（60%）40B1课程目标2作业及测试（30%）30A2实验（10%）50C1期末考试（60%）30B2课程目标3作业及测试（30%）30A3实验（10%）50C2期末考试（60%）30B3六、建议教材与参考书目教材：《供热工程》（第四版），贺平、孙刚中国建筑工业出版社，2009年8月。参考书：《供热工程》，邹平华、方修睦，中国建筑工业出版社《供热工程》，李德英，中国建筑工业出版社《供热工程》，范惠民，冶金工业出版社《实用供热空调设计手册》（第二版），陆耀庆，中国建筑工业出版社《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012），中国建筑工业出版社《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-1995），中国建筑工业出版社《辐射供暖供冷技术规程》（JGJ142-2012），中国建筑工业出版社《供热计量技术规程》（JGJ173-2009），中国建筑工业出版社《城市供热管网设计规范》（CJJ34-2010），中国建筑工业出版社七、有关说明本课程的教学环节为讲课和实验教学。为达到基本要求，课程结束时应结合锅炉与锅炉房设备课程进行为期5周的综合课程设计。本课程只列出课程的主要内容及要求，积极鼓励任课教师努力进行课程内容以及教学方式、方法的改革。基本要求中对各部分内容的要求由高到低分为三个层次；属于第一层次的用词是“掌握”、“熟练”；属于第二层次的用词是“会”；属于第三层次的用词是“了解”。八、课程建设及改革摘要1.德育元素构想：热源、热网、热用户是供热工程的三大要素，它们相互作用相互耦合，构成庞大的物理网。学习此课程，可培养学生大局观的意识，建立宏观与微观、全局与个体的科学观，在利益关系中能够维护大局利益；通过管网、用户之间的平衡，深刻理解事物之间的普遍联系，并能够在各种扰动因素影响下维持全局的平衡。2.教学思想：理论联系实践，课题理论授课融入对新版规范和工程案例的解释，并有机结合观摩、实验、实习、设计等实践环节，重点培养学生解决实际工程问题的能力。3.教学方法：课堂讲授过程中及时穿插设备展示、案例教学和课堂讨论。4.教学手段：有机结合现代与传统的各种教学方法和教学手段，多媒体教学为主，板书讲解、CAI教学和实物教学为辅。

第二部分课程进度表山东建筑大学课程教学进度表教师：赵菊、于涛2020/2021学年第一学期班号建环171、172课程名称供热工程周次日//月课次简述授课内容和重点、难点课外作业备注13/91-3绪论室内热水供暖系统热负荷§1.1-1.2室内供暖系统设计热负荷的概念与组成、围护结构基本耗热量的计算（上）210/94-6§1.2-1.8围护结构基本耗热量的计算（下）、围护结构附加耗热量的计算；冷风渗透耗热量的计算；冷风侵入耗热量的计算；隔墙传热与户间传热；辐射供暖系统热负荷计算方法；围护结构最小传热阻和经济传热阻的概念；供暖设计热负荷计算例题。210/97-8§1.9-1.10高层建筑供暖设计热负荷计算特点；建筑节能及措施室内供暖系统的末端装置§2.1-2.2供暖系统末端装置种类与特点、散热器选型与布置热负荷计算作业6-7节补课317/99-11§2.2-2.5散热器的设计计算；低温辐射供暖系统的构造与设计计算；了解钢制辐射板、暖风机与风机盘管第三章室内热水供暖系统§3.1传统热水供暖系统的形式、特点及应用散热器计算作业424/912-14§3.2-3.4分户采暖热水供暖系统的形式、特点及应用；高层建筑热水供暖系统形式；室内热水供暖系统主要设备及附件；供热系统形式选择工程案例分析于1结束425/915-17第四章室内热水供暖系统的水力计算§4.1-4.3水力计算原理、重力循环水力计算方法;械循环单管水力计算方法、不等温降法原理水力计算作业6-8节补课(时间暂定)赵开始68/1018-20§4.4分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法第五章室内蒸汽供暖系统§5.1-§5.6室内低压高压蒸汽供暖系统、疏水器及其它附属设备、室内低压高压蒸汽供暖系统水力计算69/1021-22集中供热系统热负荷的类型、特征及其概算方法；热负荷图及耗热量计算集中供热系统的热源§7.1集中供热系统的热源6-7节补课(时间暂定)715/1023-25§7.2-7.3热力站；换热器的类型与选择计算第八章集中供热系统§8.1-§8.4热水和蒸汽供热系统、热网系统形式与多热源联合供热、分布式加压泵热水供热系统热水网路计算作业822/1026-28第九章热水网路的水力计算和水压图§9.1-9.4热水网路水力计算方法、水压图、热水网路水压图分析823/1029-30§9.5-9.7补给水泵定压、其他定压方式及中继加压泵站6-7节补课(时间暂定)929/1031-33第十章热水供热系统的水力工况§10.1-§10.3热水供热系统水力工况计算基本原理及水力工况分析、热水网路的水力稳定性105/1134-36第十一章热水供热系统的集中运行调节§11.1-§11.3供暖热负荷供热调节的基本公式；直接连接热水供热系统的集中供热调节;间接连接热水供热系统的集中供热调节供热调节作业赵结束105/1137-38第十二章热水供热系统的初调节方法第十三章供热管线的敷设与构造§13.1-13.2供热管网布置原则、室外供热管道的敷设方式6-7节补课(时间暂定)于2开始1112/1139-41§13.3-13.7供热管道及管路附件、补偿器、管道支座、检查室与操作平台、供热管道的保温及其热力计算第十四章供热管道的应力计算§14.1-§14.2管壁厚度和活动支座间距的确定；管道的热伸长量及其补偿1219/1142-44§14.3-14.5管壁厚度和活动支座间距的确定；管道的热伸长量及其补偿；固定支座（架）的跨距及其受力计算；直埋管道的最大允许温差和允许安装长度总复习45-46实验1散热器热工性能试验实验报告47-48实验2热水供暖系统模拟实验实验报告教研室主任院长（部）主任

第三部分作业内容及批改记录作业（一）——供暖设计热负荷计算题下图1为哈尔滨市某三层教学楼的平面图，计算一层101图书馆的供暖设计热负荷。已知哈尔滨市气象参数：供暖室外计算温度-24.2℃，冬季室外平均风速3.2m/s.已知围护结构条件：外墙：如图2，模数空心砖（240mm，13排孔），λ=0.44W/(m·℃)；EPS苯板（聚苯乙烯泡沫塑料），λ=0.033W/(m·℃)；混合砂浆，λ=0.87W/(m·℃)，苯板导热系数修正系数aλ=1.05。外窗：双层塑钢窗C-1（图2），2000mm×2000mm，冬季用密封条封窗；外门：双层木框玻璃门M-1（图3），4000mm×3000mm；层高：4m(从本层地面上表面算到上层地面上表面)；地面：不保温地面。说明：1）除外墙外，其他围护结构的传热系数均由表格查取；2）窗的缝隙长包括气窗081081 081081180门厅102图3180门厅102图1作业（一）——供暖设计热负荷答案解：哈尔滨市供暖室外计算温度-24.2℃，冬季室外平均风速3.2m/s外墙传热系数k=1Rn+δλ+R东外墙F=(4.5+0.18)×4-2×2=14.72；xch=-5%14.72×0.28×(18+24.2)×0.95=165.2东外窗K=3.26,F=43.26×4×(18+24.2)×0.95=522.8南外墙F=(6+0.18)×4-2×2×2=16.72xch=-15%~30%16.72×0.28×42.2×0.85=167.9南外窗3.26×4×2×42.2×0.85=935.5地面第一地带K=0.47F=(6-0.18)×2+(4.5-0.18)×2=20.280.47×20.28×42.2=402.2第二地带K=0.23F=(5.82-2)×2+(4.32-2-2)×2=8.280.23×8.28×42.2=80.4第三地带K=0.12F=(5.82-4)×(4.32-4)=0.580.12×0.58×42.2=2.9Q1=165.2+522.8+167.9+935.5+402.2+80.4+2.9=2276.9单个窗l=1.5×4+0.5×8=10，内插法v=3.2时，L=1.98；有密封条时L×(0.5-0.6)=0.99哈尔滨n东=0.2；n南=0.1，东窗:V=Lln=0.99×10×0.2=1.98南窗：V=2×Lln=2×0.99×10×1=19.8Q2=0.278ρVC×42.2=0.278×(1.98+19.8)×1.4×1×Q3=0101房间总负荷为Q1+Q2+Q3=2276.9+357.7+0=2634.6作业1批阅情况一、作业收取及批阅情况建环171-174班，共166人。截止9月14日，共收取第一次作业154份，全部完成批阅。已逐一通知未提交作业的同学将作业1随作业2一同提交。作业成绩：100分~5人；90-99分~17人；80-89分~51人；70-79分~49人；60-69分~28人；60分以下~3人。总体看，建环173-174的作业情况优于建环171-172。二、问题汇总1.未求k值，或求K值时将内外壁对流换热热阻代错。2.求外墙和地面面积时，没扣除半个外墙厚，或者扣除了整墙厚度0.36m。3.缝隙长度求错。求错的同学大部分求的是：东外窗缝隙长度12m，南外窗缝隙长度24m或：东外窗缝隙长度14m，南外窗缝隙长度28m.4.查表并内插值求得每米门窗冷空气渗透量后，没根据原题“密封条”而把L乘以（0.5-0.6）的系数。5.101房间的户门不是底层外门，无需计算冷风侵入耗热量（此错误主要在一、二班出现，三、四班几乎无）。

作业（二）——散热器计算带跨越管的单管系统的散热器平均温度如何计算？(提示：将进流系数作为已知量代入，可仅算一组散热器，也可计算多组散热器的通用表达式)2.供热工程作业2答案带跨越管的单管系统的散热器平均温度如何计算？(提示：将进流系数作为已知量代入，可仅算一组散热器，也可计算多组散热器的通用表达式)答：Way1:通用表达式单管跨越式系统中，散热器立管水温同单管顺流式，对于第i个节点，由此可得节点i散热器出水支管水温为散热器热媒平均温度为Way2:仅求最高层一组/两组散热器由于，因此则第一组散热器的热媒平均温度为(tg+tc)/2=tg-0.43Q/αG第一组散热器后的立管水温第二组散热器，入口水温tx，散热器出水支管水温为tx-0.86Q/αG则第二组散热器的热媒平均温度为tx-0.43Q/αG=2.答：1-2层为一组、3-4层为一组，组内双管，组与组之间单管。设第3、4层出口处的水温为t1，则t1=tg-(tg-th)×2000/4000=95-0.5×(95-70)=82.53-4层散热器热媒平均温度为tpj1=(95+82.5)/2=88.75Δt=88.75-18=70.75;k=2.237×70.750.302=8.1;F=1000/(8.1×70.75)=1.741-2层散热器热媒平均温度为tpj2=(82.5+70)/2=76.25;Δt=76.25-18=58.25;k=2.237×58.2550.302=7.63;F=1000/(7.63×58.25)=2.25作业二批阅情况第一题：在课堂集中讲过后，大多同学都能理解并正确回答。第二题：多数同学正确，此题关键是要缕清管路走向，搞清散热器连接方式。

作业（三）——机械循环水平式热水供暖系统的水力计算试用等温降计算方法进行下图中所示水平式热水供暖系统的水力计算。图中散热器内的数字为其设计热负荷(W)。小圆圈内的数字表示管段号，圆圈旁短线上标注管段热负荷(W)，短线下标注管段长度(m)。系统设计供回水温度为tg’=95℃,th’=70℃。底层散热器中心与热力入口高差1.6m。水平式热水供暖系统图 作业（三）答案作业（三）完成情况大都能掌握水力计算基本步骤，会查水力计算表；部分同学易漏掉重力循环作用压头一项。

作业（四）——供热调节作业以哈尔滨市某锅炉房简单直接连接供热系统为例，供热管网设计供、回水温度为120℃、60℃，热用户供暖系统设计供、回水温度为80℃、60℃，室内计算温度18℃，室外计算温度-24.2℃，散热器的指数b为0.3。计算并绘制采用分两阶段改变流量质调节，且分阶段点定供回水温差时的水温调节曲线，已知φ2=0.75。作业（四）完成情况大都能正确应用供热调节公式。

第四部分《供热工程》教案一、课程基本信息课程名称供热工程课程性质/类别专业课/必修课课程学分2.5课程学时48理论学时44实验学时4二、课程教学设计方案（整门课程的教学设计）课程目标课程目标1.了解和掌握建筑环境与能源应用专业涉及到供暖系统与集中供热系统的工作原理和设计方法，以及运行管理的基本知识。课程目标2.了解和掌握与供热系统有关的设计、施工、运行管理的基本技能，具备供热系统相关设计、运行与管理的基本能力。课程目标3.通过案例分析，培养学生系统性与全局性解决问题的思维与意识，培养分析解决实际工程问题的技能，提高学生工程分析素养。学情分析学生对视觉材料更易形成深刻印象，课程教学应结合图形、动画等强化教学效果。学生具备《传热学》、《流体力学》、《工程热力学》、《流体输配管网》等理论基础，能够在本课程的学习过程中深化理论应用，分析解决实际工程问题，让学生学会综合性学习。学生面临就业，有更强的学习内部动机，紧扣工程案例的教学可激发学生学习的积极性，增加他们的学习性投入，促进学生与教育实践之间的互动。教学设计思路

本课程的授课采用线下为主、线上为辅的方式，线下方式是课堂讲解及讨论，线上教学以课前测、自学内容、作业发布为主。教学过程中采用如下的教学方法：对比式教学，对于不同的供热系统形式、水力计算方法、管网敷设方式等教学内容，通过对比，利于学生理解和记忆。启发式教学，授课过程中通过“教学对话”引导学生设想自己从作为工程师的视角，遇到实际问题时，应该如何分析和解决问题，推动学生自由思考。通过思维导图，及时提炼、梳理各章节内容，分别建立室内供暖系统与集中供热系统的知识网，注重知识的系统性与条理性。分组讨论与团队合作的教学方法：在翻转课堂中以分组合作的形式进行知识点的巩固与问题的讨论，留给学生“思考”的空间，营造充满集体思维过程的环境。

供热工程作为建环专业骨干课，具有很强的工程应用背景。授课中注重与工程实践的结合，基于工程问题所涉及的理论基础，探讨解决实际工程问题的素养和能力。教学资源本课程的线上教学资源已全部上传至智慧树平台（/courseHome/2110014#teachTeam），提供课程的教学大纲、教学进度表、教案、PPT、案例、课前测、课后作业等教学资源，学生按要求完成作业上传到平台上，完成线上学习行为统计分析。同时利用知到App进行课上互动，包括签到、讨论、测试、作业、投票等功能，实现师生互动和反馈，并完成线下学习行为统计分析。

第1次课的教学设计授课时间第1周：周四第3,4,5节课时安排3授课章节绪论第1章室内热水供暖系统热负荷§1.1室内供暖系统设计热负荷的概念与组成教学目标，及支撑的课程目标通过本次课的学习，让学生了解供热系统的基本构成与分类，了解我国集中供热工程的发展概况与趋势，了解课程内容设置与知识框架；掌握室内供暖系统设计热负荷的概念与组成。支撑课程目标1教学难点重点重点：供热系统的基本构成与分类；集中供热工程的发展概况与趋势；2）供热工程的研究对象与内容；3）室内供暖系统设计热负荷的组成。难点：供暖与集中供热；建筑物热平衡分析教学内容供热系统的基本构成与分类；供热工程的发展历程；供热工程的未来发展趋势与新技术；供暖系统设计热负荷的概念与组成。教学方法启发式教学：让学生讨论冬季为了保持室内温度，弥补建筑物热损失，需要如何分析建筑物的热平衡关系？包括哪些失热量与得热量？问题引导式教学：供暖是否等同于集中供热工程？集中供热工程有什么优点？集中供热为什么是城镇的重要基础设施？授课类型：√理论课翻转课讨论课实验课习题课其他教学方式：√讲授√讨论指导其他教学资源：√多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计一、智慧树签到3分钟。二、说课(7分钟)介绍供热工程的课程目标、课程大纲、总体教学设计、教学进度安排、考核方式等。三、绪论（95分钟）1.研究内容（35分钟）1.1供热系统的组成（10分钟）热能工程的概念供热工程的范畴——生产、输配和应用中、低品位热能的工程技术。对于集中供热系统而言，生产~锅炉房和热电厂；输配~热网；应用~保证建筑物卫生和舒适条件的供暖、通风、空调和热水供应；中低品位热能~温度≤300-350℃，热媒通常是热水、蒸汽或热空气。供热系统的组成热媒制备（热源）+热媒输送（热网）+热媒利用（散热设备）供暖系统分类1)热源、热媒输送和散热设备的位置关系不同→局部供暖系统（分散供暖）、集中供热系统2)散热方式不同→对流供暖（散热器）+辐射供暖（金属辐射板、顶棚、地板或墙壁）案例讨论（5分钟）：户用壁挂炉、楼用空气源热泵属于局部供暖还是集中供暖；集中供热的热用户有哪些？“供热”是否等于“供暖”1.2.供热工程的研究内容（5分钟）第一篇~供暖工程，建筑物室内供暖系统，热媒是热水和蒸汽，重点是集中式散热器供暖系统的工作原理和设计、运行的基本知识，并介绍辐射供暖的散热设备第二篇~集中供热系统，集中供热系统的工作原理和设计、运行的基本知识，并以热网和热用户为主。1.3课程目标与课程目的（5分钟）课程目标的三个层次：1.基本知识；2.基本能力；3.解决实际工程问题的技能。课程目的：学生基本可以进行供热系统的设计和运行管理。1.4集中供热系统的形式（10分钟）1）区域热水锅炉房集中供热系统2）区域蒸汽锅炉房集中供热系统3）热电厂集中供热系统供热工程发展概况（58分钟）人类基本生存的需要Þ经济发展的需要2.1原始供热（3分钟）课内拓展：引入道光、乾隆的诗句，介绍地坑火道烟气采暖的形式。2.2集中供热的出现（5分钟）蒸汽机的发明→欧洲首先出现以蒸汽或热水作热媒的集中供暖系统→美国纽约建第一座区域锅炉房→利用发电厂内汽轮机的排汽供热，随后发展成现代化的热电厂2.3国内外集中供热发展2.3.1国内外集中供热发展规模比较（3分钟）2.3.2我国集中供热规模的发展（7分钟）1）1949年以前，只有在大城市的高级建筑物中才有供暖或空调的应用，设备都是舶来品。2）20世纪50年代，仿制前苏联产品。3）20世纪60-70年代转向自主开发。4）政府鼓励发展热电联产，1958年在由北京市建设第一热电厂。5）改革开放以来，中央制定了“能源开发与节约并举，把节约放在首位”的能源方针，我国城市集中供热事业得到迅速发展。1991-2005年，年均增长速度超过17%。充分认识到供热工程对国民经济的意义。2.3.2我国供热范围（7分钟）1）引入暖通规范条文5.1.2和5.1.3，区别应设置供暖设施，并宜采用集中供暖的供暖范围，以及宜设置供暖设施的范围。2）供热地区南扩，夏热冬冷地区供热需求量增加。3）我国供热结构2.3.3新设备、新技术、新材料的发展（10分钟）兴建高参数、大容量供热机组热电厂和大型区域锅炉。区域锅炉房向单台大容量锅炉发展集中供热系统型式多样化。直埋保温管技术的发展。新型的供热管道附件和设备推广应用。供热系统调节技术和计算机控制技术的发展，提高运行管理水平，优化了集中供热系统规范化管理。2.3.4集中供热存在的问题和重点（3分钟）2.3.5集中供热发展重点和推广技术（15分钟）未来发展方向：绿色化、低碳化、智能化、舒适化、安全化相关技术：能源系统规划、系统蓄热、智能供热、城际供热、供热计量、运行核查工程案例介绍（5分钟）：1:古交热电厂远距离输热；2:济南章丘余热长输入济3．供热工程中的能源问题（10分钟）建筑节能的目标及节能理念的竖立4.参考资料（2分钟）教材、规范及标准、手册、期刊四、第一章§1.1室内供暖系统热负荷的概念及组成(20分钟)本章要求学会的基本技能：查阅手册和规范。供暖系统热负荷的概念（5分钟）思考：室外温度不断变化，Q随建筑物得失热量变化，是一个不确定的值，不能作为设计依据，该如何解决？引入供暖设计热负荷的概念供暖热负荷的确定（15分钟）确定依据：热平衡；使房间得热量=房间失热量启发学生分析：建筑物失热量、建筑物得热量；由热平衡关系确定建筑物所需供热量。将围护结构耗热量分解成基本耗热量与附加耗热量的原因；太阳辐射得热被计入围护结构附加耗热量。

第2次课的教学整体安排授课时间第2周：周四第3,4,5节课时安排3授课章节§1.2-1.7围护结构基本耗热量的计算、围护结构附加耗热量的计算；冷风渗透耗热量的计算；冷风侵入耗热量的计算；隔墙传热与户间传热；辐射供暖系统热负荷计算方法教学目标，及支撑的课程目标掌握围护结构基本耗热量、围护结构附加耗热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量的计算方法；掌握辐射供暖系统热负荷的计算。支撑课程目标1，2，3教学难点重点重点：围护结构基本耗热量的计算、围护结构附加耗热量的计算、冷风渗透耗热量的计算方法、冷风侵入耗热量的计算、辐射供暖系统热负荷的计算难点：温差修正、隔墙传热、户间传热的比较与应用；冬季围护结构室外计算温度的概念与应用；围护结构最小传热阻的应用教学内容围护结构基本耗热量的计算、围护结构附加耗热量的计算；冷风渗透耗热量的计算；冷风侵入耗热量的计算；隔墙传热与户间传热；辐射供暖系统热负荷计算方法。教学方法对比式教学：供暖设计热负荷是否需要象空调冷负荷一样逐时计算？启发式教学：温差修正的应用条件及方法？与住宅阳台相隔的房间如何计算热负荷？授课类型：√理论课翻转课讨论课实验课习题课其他教学方式：√讲授√讨论指导其他教学资源：√多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计智慧树签到3分钟。§1.2围护结构的基本耗热量（45min）1.讨论由基本传热过程起，分析围护结构传热特点，介绍供暖热负荷按稳态计算的原因。2.围护结构基本耗热量的计算：tn、tw'、K、F、a的取值、计算与应用新规范考虑到不同地区居民生活习惯不同，分别对严寒和寒冷地区、夏热冬冷地区主要房间的供暖室内设计温度进行规定；tw'——累年平均不保证5天的日平均温度思考：区分供暖冬季空调、通风的tw？难点：温差修正系数温差修正系数修正的是什么？a与哪些因素有关？引入温差修正系数后，有何优点？实际工程中如何应用温差修正系数？匀质多层材料的传热系数两种以上材料组成、两向非匀质围护结构的传热系数空气间层传热系数k值地面传热系数k值——划分地带法F的确定原则：当围护结构吸热面与散热面不等时，要按散热面积丈量案例分析（10min）与有外门窗不供暖楼梯间相邻隔墙的多层建筑的a。封闭阳台温差修正系数（严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准）§1.3围护结构的附加耗热量（15min）一、朝向修正耗热量Qch考虑建筑物受太阳辐射影响而对围护结构基本耗热量的修正。启发学生思考此修正的正负二、风力附加耗热量Qf考虑室外风速变化而对外围护结构基本耗热量进行的修正。注意高度附加的对象和基数。三、高度附加耗热量Qg考虑房间高度对围护结构传热量的影响。补充：新规范对辐射供暖系统高度附加问题的条文及条文解释。四、其它修正§1.4冷风渗透耗热量（20min）一、忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作用时的V的计算方法多层建筑冷风渗透耗热量计算方法：缝隙法、换气次数法、百分数法缝隙法（较准确）换气次数法（民用建筑概算；当设计的某个阶段，不具备必要的建筑资料供暖通设计时，可用此法估算）百分数法（工业建筑概算）综合考虑热压风压，且室外风速随高度递增时的计算方法（高层建筑）理论基础：Q2产生的原因——热压+风压；；；；m——风压和热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通等因素后，不同朝向、不同高度的门窗冷风渗透压差综合修正系数；时，冷空气渗入。时，表示所计算给定朝向的门窗已无冷空气侵入，或已有室内空气渗出。§1.5外门冷风侵入耗热量（15min）N值见教材P21表1-10，是经验总结值。n指什么？教材、规范中，n为楼层数；（新手册中n为外门所在层以上的楼层数）。思考：单层门的进风比双层门多，为何一道门的外门附加率为65n%，而两道门的附加率为80n%？此外门附加率仅适用于短时间开启、无热风幕的情况，对开启时间较长的民用建筑外门，可将上述附加率乘以1.5-2.0。此处所指的外门是建筑物底层入口的门，而不是各层每户的外门。建筑物阳台门不必考虑冷风侵入耗热量。（因为住宅分户门一般开于楼梯间，阳台门也不属于外门，且开启频率非常低，因此，一般情况下住宅不考虑外门附加，亦不计算外门开启冷风侵入耗热量。但当住宅有直接对外的开门时，应计算外门附加）空调建筑室内通常保持正压，计算热负荷时一般不考虑冷风渗透和冷风侵入耗热量。补充规范内关于隔墙传热与户间传热的条文；（15min）区分温差修正、隔墙传热和户间传热（难点；重在应用）§1.6辐射供暖系统热负荷计算（10min）一、低温辐射采暖负荷的计算（低温热水地板辐射采暖系统、低温加热电缆地板辐射采暖系统）1）热负荷计算全面辐射采暖vs局部辐射采暖负荷1.全面辐射采暖负荷的计算按第二-五节的方法进行计算，热负荷×0.9-0.95的系数；或将室内计算温度tn取值降低2℃。注：不计地面热损失（地板敷设加热管）；不考虑高度附加。2.局部辐射采暖负荷的计算整个房间全面辐射供暖热负荷×附加系数，附加系数见教材P24表1-11，与建筑面积与所在房间的面积的比值有关二、热水吊顶辐射采暖负荷的计算用于高度3-30m的建筑物。负荷计算同上。供水温度宜采用40-140℃。非采暖季应充水保养。三、燃气红外线辐射供暖负荷的计算用于建筑物室内采暖或室外工作地点的采暖。全面采暖时，按2-5节计算围护结构耗热量，可不计算高度附加，并在此基础上×0.8-0.9的系数§课堂小结（2min）作业：热负荷计算作业第3次课的教学整体安排授课时间第3周：周四第3,4,5节课时安排3授课章节§1.7-1.10围护结构最小传热阻和经济传热阻；供暖设计热负荷计算例题；高层建筑供暖设计热负荷计算特点；建筑节能及措施第二章室内供暖系统的末端装置§2.1-2.2供暖系统末端装置种类与特点、散热器选型与布置教学目标，及支撑的课程目标理解围护结构最小传热阻与经济传热阻的概念；掌握供热建筑节能指标；会计算供暖设计热负荷；了解对散热器的热工、卫生和技术经济要求；掌握散热器的构造与性能，会选择散热器。支撑课程目标1，2，3教学难点重点重点：围护结构最小传热阻的概念及应用建筑物耗热量指标与热负荷指标；散热器的选型难点：围护结构最小传热阻的应用；冬季围护结构室外计算温度的概念与应用；建筑物耗热量指标与热负荷指标的区别；散热器的选用教学内容围护结构的最小传热阻和经济传热阻；供暖设计热负荷的计算例题；建筑节能与措施；散热器类型与选用。教学方法问题引导式教学：围护结构最小传热阻是限定哪个温度？小组讨论：围护结构最小传热阻计算式此处为何不直接取tw?据围护结构热惰性大小采用四种类型冬季围护结构室外计算温度，有何优点？案例探讨：散热器选型授课类型：√理论课翻转课讨论课实验课习题课其他教学方式：√讲授√讨论指导其他教学资源：√多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计课前智慧树签到。§1.7围护结构的最小传热阻与经济传热阻（30min）最小传热阻Rmin（限制外墙内表面温度最低温度，最大室内与内壁面温差，最小热阻）难点：概念、推导、应用、分析1）围护结构内表面温度太低，内表面可能受潮结露，围护结构耗热量增加，且内表面滋生霉菌，破坏人居环境和结构强度；2）和室内温度太低，人体向外辐射热增多，感到不舒适因此，围护结构传热阻的热工卫生要求是：围护结构内表面必须维持一定温度，以满足人体热舒适，并保证内表面处不结露。为满足上述两项要求而确定的外围护结构的传热阻为最小传热阻。在稳态传热条件下，围护结构传热阻、室内外空气温度、围护结构内表面温度之间的关系为：（，，得到下式），推得规定室内计算温度与外围护结构内表面温度的允许温度差，则围护结构最小传热阻——冬季围护结构室外计算温度，按围护结构热惰性指标D值分成四个等级来确定，见教材P18表1-6。思考：此处为何不直接取tw?据围护结构热惰性大小采用四种类型冬季围护结构室外计算温度，有何优点？二、经济传热阻在一个规定年限内，使建筑物的建造费用与经营费用之和最小的围护结构传热阻。1）规定年限：折旧年限，可以是建筑物的使用年限、投资回收年限、补偿年限。2）建造费用：围护结构和供暖系统（含室内、管网、锅炉房热源三部分）的建造费用。3）经营费用包括围护结构和供暖系统的折旧费、维修费及系统的运行费（水、电费、工费、燃料费等）。按经济传热阻确定的围护结构传热阻，要比目前采用的传热阻大很多，增加基建投资，难以立刻实现。目前控制围护结构的方法是：校核R0,min、控制围护结构平均传热系数的最大值，即给出传热系数的限值。三、对围护结构传热阻的节能限值§1.8供暖设计热负荷计算例题P21（20min）强调：校核围护结构传热阻是否满足最小传热阻的要求（含外墙、屋顶）结合学生自学§1.9高层建筑供暖热负荷的计算（20min）思考：高层建筑热负荷与多层建筑的区别结合学生自学§1.10建筑节能及措施（20min）一、节能建筑的节能指标建筑物耗热量指标与采暖设计热负荷建筑物耗热量指标：在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖设备供给的热量，其单位是W/m2。用于评价建筑物能耗水平。节能标准给出了不同地区采暖住宅建筑耗热量指标。采暖设计热负荷指标（热指标）：在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内需由锅炉或其他供热设施供给的热量。确定供热设备容量、热网计算的重要指标。补充：面积热指标民用建筑热负荷的估算，用于校核所计算热负荷的正误。讨论：结合工程实例，从概念、意义、大小上比较建筑物耗热量指标与热指标的区别。采暖耗煤量指标在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在一个采暖期消耗的标准煤量，其单位是kg/m2。它是用来评价建筑物和采暖系统组成的综合体的能耗水平的一个重要指标，不同地区住宅建筑的采暖耗煤量指标也已在节能标准中给出第二章供暖系统的末端装置任务：认识散热器、会选散热器、会布置散热器、会计算散热器片数、会设计低温辐射采暖系统§2.1散热器（43min）一、对散热器的要求（8min）热工性能方面k要高（k常为5-10w/m2.℃），要以良好的散热方式将热量传给空气（工作区温度均匀适宜。对流造成上热下冷，辐射可提高周围物体和围护结构内表面温度，增加人体舒适感）启示：如何提高k？分析：散热器的散热过程及其所对应的热阻数量级：1）散热器内热媒通过对流换热的方式将热量传给散热器内壁面。2）内壁面将热量传导给外壁。3）外壁：大部分对流换热+小部分辐射。热阻数量级：内换热热阻－－1/1000=0.001；导热热阻－－0.005/50=0.0001；外换热热阻－－1/10=0.1金属导热系数、热媒与内壁间的对流换热系数较高，热阻主要集中在外壁和空气的对流、辐射换热过程。key：1）增加外壁散热面积（加肋）；2）提高外壁面温度，或外壁面饰以辐射系数高的涂料，以增加散热器向外辐射强度（表面辐射系数：油漆0.9；铝粉0.4；未处理铸铁表面0.7）；3）减少接触热阻——增加钢管和串片之间的紧密性。经济方面a)释放单位有效热量的散热器价格和金属消耗低；b)材料来源广。衡量指标：金属热强度（同一材质）、单位散热量的成本（不同材质，元/w）金属热强度★——散热器内热媒平均温度与室内空气温度差为1℃时，每公斤质量散热器单位时间所散出的热量（即散热器内外单位温差、单位重量散热率）。q值大，说明散出同样热量消耗金属量少，从材料消耗角度看，其经济性较高。安装使用和制造工艺方面a)耐压（高层、高温水）；b)便于组装；c)结构尺寸小；d)制造简单，适合批量生产。卫生和美观方面a)外表光滑、易清扫；b)与房间协调（形式、色泽）。使用寿命方面安全可靠，不易于被腐蚀和破损，寿命长。二、散热器类型（25min）散热器分类：材质——铸铁、钢制、铝、铜铝等结构——柱型、管型、翼型、柱翼型、平板型传热方式——辐射（占60%以上）、对流（占60%以上）目前，市场不同材质散热器产品数量分布为：铸铁58%，钢制20%～22%，铜、铝及其他产品20%～22%。2010年散热器行业发展方针：以钢为主，以铁为辅，钢铁并存，兼顾铝业。1．铸铁散热器1）特点★上个世纪三十年代在我国出现，在过去几十年内被大量应用，几乎垄断整个采暖市场，但目前各种轻型采暖散热器正逐步取代铸铁散热器。铸铁散热器长盛不衰的原因：防腐性好（灰口铸铁），安全可靠，使用寿命长，适合各种水质；结构简单，价格低廉；水容量大，热稳定性好。缺点：金属耗量大，安装运输强度大；能源消耗大，生产污染大；金属热强度（q=0.3）比钢制低。补充实例：1）能源消耗——国外每吨铸铁件的生产，耗煤340kg，我国乡镇企业每吨铸铁散热器消耗的煤，达1000kg。2）生产污染——产生大量的CO2、SO2、NO2和烟尘颗粒物，难以彻底治理。欧洲认为铸铁散热器是浪费材料和能源的过时产品，目前，除个别国家（如俄罗斯等）还少量生产外，在欧洲已经停止生产。若需要，就宁可从中国进口铸铁散热器，也不自己生产。3）生产污染——08年北京奥运会，污染严重企业提前停产，加上煤炭价格大幅度上涨，造成铸铁散热器价格一度超过钢铝散热器。2）类型翼型（长翼、圆翼）、柱型、柱翼型、板翼型a)翼型（圆翼、长翼已被国家明文淘汰禁止使用，了解即可）圆翼：每个面积1m2左右。内径75mm的管子，外面带有圆形肋片。长翼：外表面有许多竖向肋片，外壳内部为扁盒状空间。单体片数有10片和14片两种，长度为20㎝和28㎝，所以俗称小60和大60。特点：1）k小；2）单体散热量大，不易组成所需面积；3）积灰不易清除；4）耐压差。b)柱型呈柱状。外表面光滑，每片各有几个中空的立柱相互连通。可根据散热面积需要，单片组装。常用二柱、四柱。二柱型宽度为132mm，M132有使用；四柱813已淘汰。长度60mm、80mm，宽度132mm、148mm、164mm，中心距300、500、600、900。最高工作压力：水温低于130℃热水，0.5MPa；蒸汽-0.2MPa。特点：柱型比翼型金属热强度及传热系数高，外形美观，易清除积灰，易组合成所需面积，应用较广泛。c)柱翼型在柱型散热器基础上增加翼片。较新产品，以外形美观、热效率好、承压高已被建筑行业广泛采用组装时，两片翼片近似封闭，形成空气上下对流通道，利用烟囱效应提高对流散热。工作压力：水温低于130℃热水，0.5MPa；蒸汽-0.2MPa。q=0.32d)板翼型散热器主体及翼片在正面形成平面。体型紧凑，占地面积小，便于清扫，适用于各种水质和热媒，q=0.41。3）发展★传统散热器内腔清沙不净，影响温控阀和热量表的正常使用；大城市高层住宅开发建设，人们对居住环境的装饰性提高。传统散热器不适合日益发展建筑和供暖技术的要求，近年来在市场比例下降。目前，铸铁散热器采用新工艺重塑形象，新型铸铁散热器=1\*GB3①内腔无残存粘砂，完全适应了分户热计量采暖系统仪表要求。=2\*GB3②铸件外表面喷塑或抛光处理，改变了外观，提高了产品的质量和美观程度（外型可类似于高档钢制散热器）。2．钢制散热器钢制散热器一般由薄钢板冲压、焊接形成。目前，钢质散热器不断提升制造技术水平和工艺品质，成为轻型散热器主流产品1）特点★：金属耗量少，q=0.8-1.0w/kg.℃；耐压高，钢制板型及柱型最高工作压力可达0.8MPa，适用于高层建筑和高温水供暖；外形美观（钢制产品造型吸引人）、占地少，便于布置；易组合；除钢制柱型外，水容量少，热稳定性差，防堵能力差；易腐蚀，使用寿命短；初投资大，相当于普通铸铁的四倍启示：为何易腐蚀？Key:原因很多，最重要的是电化学腐蚀和应力腐蚀。补充实例：钢制散热器在起步伊始，便因腐蚀而受到沉重打击。Ex1:1990年北京亚运会，钢制散热器因腐蚀而大面积泄露，人们对其敬而远之（关键时刻掉链子）。启示：如何解决？Key:1）被动防腐——在散热器内部涂防腐漆。缺陷：在生产过程中难以确保和检测防腐漆是否有效、均匀地涂敷在内表面。2）主动防腐——供暖系统尽量与空气隔离。a）采用闭式系统（系统定压和膨胀方式应考虑闭式）；b）控制系统水质和补水溶解氧不大于0.1mg/L，水温25℃时pH：给水≥7；锅炉10-12；c）非供暖季节，满水保养（在设计说明中应加以强调）。2）类型：钢串片、板型、柱型、扁管型闭式钢窜片对流散热器——钢管+钢片+联箱+管接头。厚0.5mm碳素冷轧钢板串在2根DN20mm或25钢管上。许多封闭垂直空气通道，增强了对流放热能力。有带罩和无罩两种目前是限制产品，将逐步退出市场。板型散热器——由面板、背板、进出水口接头、放水气阀及上下支架等组成。背板有带对流片和不带对流片两种板型。面板、背板多用1.2～1.5mm厚的冷轧钢板冲压成圆弧形或梯形水道，两半形对合焊接。钢制柱型散热器——与铸铁柱型散热器相似，每片也有几个中空立柱。采用1.25～1.5mm厚冷轧钢板冲压延伸再经压力滚焊复合，最后经气体弧焊联接成散热器。内、外表面进行必要的防腐及喷涂处理。钢制管型散热器——材质为1.5mm厚圆钢管、方钢管，外表美观，表面喷塑成白、红、黄、粉色，今用在卫生间和客厅较多。3．铝制散热器采用铝制型材挤压成形，有柱翼、管翼、板翼特点：结构紧凑、质轻、外形美观，装饰性强（外表面可以阳极氧化，涂各种颜色的瓷漆）；热工性能好，金属热强度高；承压高，工作压力一般为0.8MPa，适用于高层建筑。易碱腐蚀，但不怕氧腐蚀（铝氧化后形成氧化铝薄膜，能避免进一步氧化），可用于开式系统以及卫生间、浴室等潮湿场所。注：热水锅炉水质标准要求锅水的PH值应为10—12，通常大型热力外网的热媒中氯化物含量都超标，容易造成碱腐蚀。4．其它钢铝、铜铝复合——以钢管、不锈钢管、铜管为内芯，以铝合金翼片为散热元件，结合了钢管、铜管高承压、耐腐蚀和铝合金外表美观、散热效果好的优点。具有重量轻，美观华贵，表面光滑，不生锈，金属热强度高，承压高，散热性能强，防腐性能好等，价格高，属于档次较高的产品铝合金：质轻，防腐好(适用于任何水质)，经济实惠，但造型相对单一铝塑：耐腐蚀，但不能承受太高温度和压力铜制：铜是一种防腐材料其抗氧化防腐效果比较好。昂贵（Case：牡丹江丢铜阀；安装空调多加收铜管钱）推荐内腔无砂灰铸铁散热器、钢制防腐散热器、铜铝散热器。三、散热器的选用（10min）★原则：高效、节能、美观、耐用1．散热器承压能力应满足系统工作压力。这对系统安全运行，至关重要。铸铁柱型和长翼型散热器工作压力不应高于0.2MPa，铸铁圆翼型散热器，不应高于0.4MPa。2．民用建筑中，宜选用外形美观、便于清扫的散热器。（启示：社会进步、生活水平提高，人们对居室环境要求提高。散热器的清扫和装饰要求引起国内制造厂商的广泛重视）3．在放散粉尘或防尘要求较高的生产厂房，应采用易于清扫的散热器。4．在具有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度较大的房间，宜采用铸铁散热器（手册新提法：外表面耐腐蚀的散热器）。案例分析：某电解车间内氯气浓度高，曾用铝制散热器，仅两年就严重腐蚀，被迫全部更换。相对湿度大的环境（车间、公共建筑的浴室、卫生间和泳池、洗衣房等）使用钢制散热器时，经常出现锈蚀渗漏现象。因此对具有腐蚀性气体和相对湿度较大的环境应优先发展采用铸铁散热器。5．热水系统采用钢制散热器时，应采取必要的防腐措施，蒸汽采暖系统不得采用钢制柱型、板型和扁管散热器。//选用钢制、铝制、铜制散热器时，为降低内腐蚀，应对水质提出要求。6．采用铝制散热器时，应选用内防腐型铝制散热器，并满足产品对水质的要求。7．安装热量表和恒温阀的热水采暖系统不宜采用水流通道内含有粘砂的铸铁散热器。§课堂小结（2min）

第4次课的教学整体安排授课时间第4周：周四第3,4,5节课时安排3授课章节§2.2-2.5散热器选型与布置；散热器的设计计算；低温辐射供暖系统的构造与设计计算；了解钢制辐射板、暖风机与风机盘管第三章室内热水供暖系统§3.1传统热水供暖系统的形式、特点及应用（重力循环热水供暖系统）教学目标，及支撑的课程目标掌握散热器的构造与性能、散热器的选用、散热器面积的确定，散热器的布置；掌握低温辐射供暖系统的构造和设计计算；掌握重力循环热水供暖系统的工作原理。支撑课程目标1，2，3教学难点重点重点：铸铁和钢制散热器的选型和计算；低温热水辐射供暖系统的设计计算；重力循环热水供暖系统的工作原理；自然循环作用压力的计算。难点：不同类型的散热器在建筑物中的使用；对自然循环作用压力的理解及应用。教学内容散热器的计算；低温辐射采暖的计算；钢制辐射板、暖风机和风机盘管等末端装置；室内热水供暖系统的分类；重力循环热水供暖系统的形式、工作原理。教学方法启发与对比式教学：重力循环热水供热系统如何完成循环？空调水系统可否采用重力循环系统？土暖气冷热中心高差？对比分析散热器不同连接形式所对应的传热系数差异；对比分析散热器不同布置位置的优劣。小组讨论：当流入散热器的流体温度不变，其流量发生较大变化时，对散热器的散热量影响大不大？为什么？案例分析：寒冷/严寒地区大空间内，冬季空调送风如何与低温热水地面辐射供暖系统结合？授课类型：√理论课翻转课讨论课实验课习题课其他教学方式：√讲授√讨论指导其他教学资源：√多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计课前智慧树签到。§2.2散热器的计算（45min）在确定供暖负荷、系统形式和散热器形式后，需进行散热器的计算，即确定房间所需散热器面积和片数。一、散热面积计算（5min）★重点：散热器向室内的传热温差是什么？二、散热器内热媒平均温度（2min）★1．热水供暖系统中，2．蒸汽供暖系统中，蒸汽压力≤0.03MPa，=100℃；蒸汽压力>0.03MPa，=散热器进口蒸汽压力对应的饱和蒸汽温度。三、散热器传热系数及其修正系数值（15min）★散热器k：tpj与tn相差1℃时，每m2散热面积所散出的热量。影响因素包括散热器本身特点(材料、几何尺寸、结构形式、片数)、使用条件（热媒种类、流量、温度、接管方式、安装尺寸），影响因素复杂，难以求得精确的解析解，可通过实验测定。ISO规定的散热器k的测试条件：4×4×2.8封闭小室，室温恒定；散热器片数：柱式取8-10片，大60取4；散热器敞开设置；同侧连接，热媒上进下出，标准热水流量。实验结果整理成如下形式：W/m2.℃W/片小组讨论（10min）：当流入散热器的流体温度不变，其流量发生较大变化时，对散热器的散热量影响大不大？为什么？散热器的k是在特定实验条件下得到的，当使用条件与实验条件不同时，应对所测试值进行修正。1．散热器组装片数修正系数组合片式散热器，只有两端的外侧表面才能将其全部辐射热量放入房间，中间各相邻片之间相互吸收辐射热。因此，随着散热器片数的增加，单位散热面积的散热量减少，k减小，所需散热面积增加。2．散热器连接方式修正系数连接方式不同时，散热器外表面温度场发生变化，k变化。教材P324附录2-4（同侧上进下出k最高，同侧下进上出最差，两者k相差28%）对比分析★：1)上进下出时，水流均衡地从上向下流动，水流总趋势与水在散热器中冷却后的重力作用相同，不仅散热器表面温度高，而且最均匀。2)下进下出时，有部分热水从下部短路，散热器表面温度数值较高、均匀性次之。3)下进上出时，部分较低温度的水依靠重力在内部回流，散热器表面温度较低、均匀性较差。3．散热器安装形式修正系数加装遮挡罩板、设壁龛等教材P324附录2-5四、散热器片数或长度的确定（3min）★散热器总片数或总长度（片或m）f——每片或每m长散热器的散热面积，从产品样本中获得。注：板式、翼型散热器按组计；柱型、柱翼型等按片计；卫浴式是整体式。五、散热器的布置（10min）★原则：考虑室内温度分布、散热器防冻、少占建筑空间宜安装在外墙窗台下；当安装或布置管道有困难时，也可靠内墙安装。对比分析：两种散热器布置方式的优劣。进深较大的房间内侧分别设置散热器。两道外门之间不准设散热器，以防冻裂；楼梯间和其它有冻结危险的场所，散热器应由独立的立、支管供热，且不得装设调节阀。散热器一般应明装，布置力求简单。幼儿园的散热器必须暗装或加防护罩（以防烫伤儿童）；内部要求较高的民用建筑也可暗装（暗装时应留有足够的空气流通通道，并方便维修）。垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可串联(主要房间尽量不要与辅助房间的散热器串联和共用立管，以免后者维修时影响主要房间供暖)；储藏室、盥洗室、卫生间和厨房等辅助用房间及走廊的散热器，可与邻室串联连接。两串散热器之间的串联管径应与散热器接口直径相同（DN32），以便水流通畅。楼梯间散热器按一定比例分布在下部各层（分布表手册P398表5.5-8）。铸铁散热器组装片数不宜超过下列各值：两柱(M132)20片；柱型（四柱）25片，长翼型7片。与规范条文的对比：手册和规范也把两柱散热器称为粗柱型，把两柱叫做粗柱，三柱和四柱称为细柱）原因解释：主要考虑散热器组片连接强度及施工安装的限制要求；组装长度不宜超过1.5m，以避免试压合格后、成组搬运时连接片与片之间的对丝受力过大，发生泄漏。六、散热器计算例题§2.3低温辐射采暖的计算（30min）重要依据：山东省低温热水地板辐射采暖工程技术规程DBJ14-BT14-2002；地板辐射供暖技术规程(JGJ142-2004)2.3.1低温热水地板辐射供暖地面构造（10min）注意规范内关于绝热层、加热管等的强制性条文要求。低温热水地面辐射采暖的设计步骤（15min）进行负荷计算并修正得到Q。扣除来自上层的得热量Q2，确定所需辐射供暖地板的有效散热量Q1。房间地面面积F考虑覆盖物的遮挡因素后，得到地面有效散热面积Fr。所需辐射供暖地板的有效散热量Q1，除以有效散热面积F1，得到所需单位面积散热量。校核地面的表面平均温度,确保其不高于本规程表3.1.2的最高限值。按照附录2-6或新规附录B，确定热媒参数、管径、间距和散热量水力校核，v:0.3-1.2m/s,ΔP≯30KPa。三、工程案例讲解（5min）§3.1传统热水供暖系统热媒种类的规定和说明热水供暖系统的分类一、重力循环热水供暖系统（50min）1.重力循环热水供暖系统主要型式1.1双管上供下回式（15min）排气问题：系统积存空气的原因：=1\*GB3①充水时，系统残留空气；=2\*GB3②水温升高、水流动时压力降低，析出空气；=3\*GB3③停运时不严密处渗入空气。后果：若不及时排出，会形成气塞，影响正常水循环。水平干管中流速低（<0.2m/s），气泡浮升速度：干管0.1-0.2m/s，立管0.25m/s。因此，空气能逆着水流方向，经供水干管聚集到系统最高处，通过膨胀水箱排除。供水干管：必须有向膨胀水箱方向上升的流向。坡度：0.5%~1%；低头走（坡向与水流方向相同）。散热器支管坡度：1%-2%（≮0.01）。回水干管：坡度和坡向：0.5%~1%；低头走（为了排气和便于回水）。膨胀水箱设在供水总立管顶部距供水干管顶标高300-500mm，在重力循环系统中的作用：=1\*GB3①容纳系统水温升高时热胀而多出的水量，补充系统水温降低和泄漏时短缺的水量；=2\*GB3②排除系统中的空气；=3\*GB3③稳定系统压力（膨胀水箱水位线决定系统的静水压）。特点：装置简单；运行时无噪声、不消耗电能；作用半径小，管径大、作用范围受限；水流速度低，升温慢。应用：单幢建筑物，作用半径不超过50m。（作用半径：热力入口到最远基本组合体水平干管的展开长度）1.2单管顺流式重力循环系统宜采用单管垂直上供下回式1.3单管跨越式部分立管水量流入散热器2．工作原理和作用压力（20min）2.1系统构成散热器（冷却中心）、锅炉（加热中心）、供回水管、膨胀水箱（容纳系统的膨胀水量）2.2工作原理不同温度水的密度不同（t高，密度小），密度差驱动水循环流动。在热水采暖里，这种推动热水流动的力量叫作用压头（作用压力）。2.3自然(循环)作用压力计算★（考虑到与“流体输配管网”重复，此部分授课时可简化）简化条件：忽略管道散热，水温只在锅炉和散热器处变化，加热、冷却归结为两个“中心”。假想环路最低点A-A断面有一阀门。阀门关闭，两侧受不同水柱压力，水柱压力差即为系统循环作用压力。A-A断面右侧压力：A-A断面左侧压力：系统循环作用压力★：供回水温度95/70时，每米高差可产生的作用压力：在冷热中心高差为1m时，由水密度差引起的自然作用压力，供暖热水系统达156Pa，空调热水系统不到50Pa，而空调冷水系统则不足10Pa。所以重力循环系统的作用范围一般不超过50m，而空调冷、热水系统通常都采用机械循环系统。结论★：起循环作用的只是散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水柱密度差。//自然作用压力仅与供回水密度差和冷热中心高差有关。因此，为增加系统作用压力，设计时，锅炉位置尽可能低。3．重力循环热水供暖系统作用压力的计算3.1重力循环双管系统的自然作用压力★供水同时在上、下两层散热器内冷却，形成两个冷却中心和两个并联环路（as1b和as2b），下、上两个环路的作用压力分别为：；上层散热器作用压力大于下层，两者相差分析★：双管重力循环系统中，各层散热器与锅炉的高差不同，上层作用压力大，下层作用压力小。若所选用的不同管径不能平衡各层阻力损失，会由于流量分配不均而使同一竖向各层房间的室温不符合设计要求，出现上下冷热不均的现象（上热下冷），即垂直失调(竖向失调)★现象。//各层循环作用压力不同是造成双管系统垂直失调的原因★。补充：双管系统中，自然循环作用压力的存在，相当于在系统每一层用户的环路上增加了一个数量不等的附加压头，以不同的比例增加了系统各层的流量。思考：楼层增多，会对双管系统的水力工况产生什么影响？Key：楼层越多，上下层作用压差越大，垂直失调越严重。同一双管系统，供回水温度分别为95/70℃和70/50℃时，哪个水力工况较好？Key：70/50下，设计流量增加25%，自然作用压力下降35%，有利于管网的水力平衡。3.2单管顺流系统的自然作用压力（10min）★散热器串联，热水顺序流过多组散热器，并逐个冷却。作用压力高差为(h1+h2)，循环作用压力：N组散热器串联时，循环作用压力通式为：分析：1）单