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1、供热工程供热工程本次课主要内容本次课主要内容 章节名称：章节名称：绪论绪论 第第1章章 供暖系统的设计热负荷与建筑热工供暖系统的设计热负荷与建筑热工 1.1 供暖系统的设计热负荷供暖系统的设计热负荷 重点：重点：概念：供暖系统热负荷概念：供暖系统热负荷 供暖系统的设计热负荷供暖系统的设计热负荷 围护结构的耗热量围护结构的耗热量 围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量 围护结构的附加耗热量围护结构的附加耗热量 计算：计算：围护结构的耗热量围护结构的耗热量绪论绪论0.1“供热工程供热工程”课程的研究对象和主要内课程的研究对象和主要内容容0.2 供热工程的发展概况供热工程的发展概况0.4“供热工程
2、供热工程”课程的任务课程的任务0.1“供热工程供热工程”课程的研究对象课程的研究对象和主要内容和主要内容供热工程：供热工程：生产、输配和应用低品位热能的工程生产、输配和应用低品位热能的工程技术，称为供热工程。技术，称为供热工程。“供热工程供热工程”包括两部分：包括两部分：供暖工程供暖工程 集中供热集中供热 0.1.1 供暖工程供暖工程1.供暖供暖2.是指用人工的方法向室内供给热是指用人工的方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活或工作环境的工程技术。宜的生活或工作环境的工程技术。2.供暖系统的分类供暖系统的分类3.分类一：分类一：4.局部供暖系统
3、，集中式供暖系统局部供暖系统，集中式供暖系统5.分类二，根据散热设备向室内散热方式分类二，根据散热设备向室内散热方式分：分：6.对流供暖，辐射供暖对流供暖，辐射供暖7.分类三，根据供暖系统收费计量方式分：分类三，根据供暖系统收费计量方式分：8.集中供暖的常规形式和分户热计量形集中供暖的常规形式和分户热计量形式式本课在供暖部分讲授：本课在供暖部分讲授：以热水和蒸汽作为热媒的集中式散以热水和蒸汽作为热媒的集中式散热器供暖和低温热水地板辐射供暖系热器供暖和低温热水地板辐射供暖系统、分户热计量供暖系统的工作原理统、分户热计量供暖系统的工作原理和设计、运行的基本知识。和设计、运行的基本知识。0.1.2
4、集中供热集中供热集中供热集中供热 以热水或蒸汽作为热媒，由热源集中以热水或蒸汽作为热媒，由热源集中向一个城镇或较大区域供应热能的方向一个城镇或较大区域供应热能的方式称为集中供热。式称为集中供热。集中供热系统的组成：集中供热系统的组成：热源、热力网（热网）和热用户。热源、热力网（热网）和热用户。热源：泛指能从中吸取热量的任何物热源：泛指能从中吸取热量的任何物 质、装置或天然能源。质、装置或天然能源。热用户：集中供热系统中应用热能的用户热用户：集中供热系统中应用热能的用户热力网：由热源向热用户输送和分配供热力网：由热源向热用户输送和分配供 热介质的管线系统。热介质的管线系统。本课在集中供热部分讲授
5、：本课在集中供热部分讲授：集中供热系统的工作原理、设计、集中供热系统的工作原理、设计、运行和调节的基本知识，并以热网和运行和调节的基本知识，并以热网和热用户为主。热用户为主。0.2 供热工程的发展概况供热工程的发展概况最早是采用局部取暖最早是采用局部取暖。1673年英国工程师发明了热水在管内流动用以加热房间。年英国工程师发明了热水在管内流动用以加热房间。1777年法国人把热水采暖用于房间。年法国人把热水采暖用于房间。19世纪初，欧洲出现了以蒸汽或热水作为热媒的集中供暖世纪初，欧洲出现了以蒸汽或热水作为热媒的集中供暖系统。系统。1877年，在美国纽约建成了第一个年，在美国纽约建成了第一个区域供热
6、锅炉房区域供热锅炉房。20世纪初，一些工业发达国家开始利用世纪初，一些工业发达国家开始利用发电厂内汽轮机的发电厂内汽轮机的排汽供热排汽供热。1965年年原子原子能应用于热电联产。能应用于热电联产。本世纪，本世纪，清洁能源、可再生能源清洁能源、可再生能源将获得更多的应用。将获得更多的应用。0.4“供热工程供热工程”课程的任务课程的任务“供热工程供热工程”课程的研究对象：课程的研究对象：以热水和蒸汽作为热媒的供暖（采暖）系统和以热水和蒸汽作为热媒的供暖（采暖）系统和集中供热系统。集中供热系统。“供热工程供热工程”课程的任务：课程的任务：使学生掌握建筑物供暖系统和集中供热系统的工使学生掌握建筑物供暖
7、系统和集中供热系统的工程程设计设计原理、方法，以及原理、方法，以及运行管理运行管理的基本知识；的基本知识；具有供暖系统和集中供热系统的具有供暖系统和集中供热系统的设计能力设计能力和和运行运行管理能力管理能力；能能了解和应用了解和应用相关相关设计规范、施工验收规范和设设计规范、施工验收规范和设备标准备标准等。等。室内供暖系统的设计室内供暖系统的设计供暖系统的设计热负荷计算（即计算在设计供暖系统的设计热负荷计算（即计算在设计条件下房间需要的热量）条件下房间需要的热量）供暖系统形式的选择（即室内采暖管路系统供暖系统形式的选择（即室内采暖管路系统的形式选择）的形式选择）散热器的类型选择、布置，以及面积
8、和片数散热器的类型选择、布置，以及面积和片数的计算的计算供暖系统的水力计算（即计算选择管径及系供暖系统的水力计算（即计算选择管径及系统的压力损失）统的压力损失）集中供热系统的设计集中供热系统的设计集中供热系统热负荷的概算集中供热系统热负荷的概算热媒（热水或蒸汽）和热网形式的选择，管道热媒（热水或蒸汽）和热网形式的选择，管道的布置的布置绘制热水网路的水压图，确定定压方式，选择绘制热水网路的水压图，确定定压方式，选择定压设备定压设备供热管道的强度计算供热管道的强度计算网路的水力计算（即计算选择管径、计算网路网路的水力计算（即计算选择管径、计算网路的压力损失），循环水泵的选择的压力损失），循环水泵的
9、选择供热管道的保温及热力计算供热管道的保温及热力计算热力站设备选择热力站设备选择热水供热系统的热水供热系统的运行与调节运行与调节热水供热系统的热水供热系统的水力工况的分析水力工况的分析与计算，水力稳与计算，水力稳定性分析及提高定性分析及提高措施措施热水供热系统的热水供热系统的热力工况热力工况热水供热系统的热水供热系统的供热调节供热调节初调节初调节运行调节运行调节第第1章章 供暖系统的设计热负荷供暖系统的设计热负荷与建筑热工与建筑热工1.1 供暖系统的设计热负荷供暖系统的设计热负荷1.1.1供暖系统的设计热负荷供暖系统的设计热负荷供暖系统热负荷供暖系统热负荷:是指在某一室外温度下，为了达到要求的
10、室内是指在某一室外温度下，为了达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。量。供暖系统的设计热负荷：供暖系统的设计热负荷：是指在设计室外温度下，为了达到要求的室内是指在设计室外温度下，为了达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。量。冬季供暖系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、失热量确冬季供暖系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、失热量确定：定：供暖房间的失热量有：供暖房间的失热量有：1围护结构传热耗热量；围护结构传热耗热量；2加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称冷风
11、渗加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称冷风渗透耗热量；透耗热量；3加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称冷加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称冷风侵入耗热量；风侵入耗热量；4加热由外部运入的冷物料和运输工具等的耗热量；加热由外部运入的冷物料和运输工具等的耗热量；5通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量；量；6水分蒸发的耗热量。水分蒸发的耗热量。供暖房间的得热量有：供暖房间的得热量有：1.生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；2.热管道和热表面的散热量，热管道和热表面的
12、散热量，3.热物料的散热量；热物料的散热量；4.太阳辐射进入室内的热量太阳辐射进入室内的热量供暖系统的供暖系统的设计热负荷设计热负荷围护结构耗热量围护结构耗热量冷风渗透耗热量冷风渗透耗热量围护结构围护结构基本耗热量基本耗热量围护结构附加围护结构附加（修正）耗热量（修正）耗热量朝向修正朝向修正耗热量耗热量高度附加高度附加耗热量耗热量外门附加外门附加耗热量耗热量风力附加风力附加耗热量耗热量1.1.2 围护结构的耗热量围护结构的耗热量 围护结构的耗热量，是指当室内温度高围护结构的耗热量，是指当室内温度高于室外温度时，通过围护结构由室内向室于室外温度时，通过围护结构由室内向室外传递的热量。外传递的热量
13、。围护结构的耗热量围护结构的耗热量 分为基本耗热量和附加（修正）耗热量两分为基本耗热量和附加（修正）耗热量两部分。部分。围护结构的基本耗热量：围护结构的基本耗热量：是指在设计条件下，通过房间各部分围护结是指在设计条件下，通过房间各部分围护结构（门、窗、墙、屋顶、地板等）从室内到室构（门、窗、墙、屋顶、地板等）从室内到室外的稳定传热量总和。外的稳定传热量总和。围护结构的附加（修正）耗热量：围护结构的附加（修正）耗热量：是指考虑围护结构的传热状况发生变化，对是指考虑围护结构的传热状况发生变化，对基本耗热量进行修正的耗热量。基本耗热量进行修正的耗热量。1.1.2.1 围护结构的基本耗热量围护结构的基
14、本耗热量 围护结构基本耗热量，可按下式计算围护结构基本耗热量，可按下式计算 W式中式中 K 围护结构的传热系数，围护结构的传热系数，W(m2)；F 围护结构的传热面积，围护结构的传热面积，m2；tn 供暖室内计算温度，供暖室内计算温度，；tw 供暖室外计算温度，供暖室外计算温度，；维护结构的温差修正系数。维护结构的温差修正系数。整个建筑物或房间的基本耗热量等于它的围护结整个建筑物或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和。构各部分基本耗热量的总和。一、室内计算温度一、室内计算温度tn 室内计算温度是指距地面室内计算温度是指距地面2米以内人们活动米以内人们活动区域的空气平均温度。区
15、域的空气平均温度。我国国家标准采暖通风与空气调节设计规范我国国家标准采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)(简称暖通规范简称暖通规范)规定：规定：1民用建筑的主要房间民用建筑的主要房间,宜采用宜采用1620；2工业建筑的工作地点：轻作业工业建筑的工作地点：轻作业18 21，中作业中作业16 18，重作业，重作业14 16；3辅助建筑物及辅助用室的冬季室内计算温辅助建筑物及辅助用室的冬季室内计算温 度值，见附录度值，见附录A中表中表A-1。二、供暖室外计算温度二、供暖室外计算温度 ：我国现行的暖通规范采用了我国现行的暖通规范采用了不保证天不保证天数方法数方法确定北方城市的供暖室外
16、计算温度确定北方城市的供暖室外计算温度值。值。规范规定：规范规定：“供暖室外计算温度，应采用供暖室外计算温度，应采用历年平均不保证历年平均不保证5天的日平均温度天的日平均温度”。统计年份为统计年份为1951一一1980年共年共30年。年。总共可有总共可有150天的实际日平均温度低于所选天的实际日平均温度低于所选定的室外计算温度值。定的室外计算温度值。三、温差修正系数三、温差修正系数a值值 为考虑供暖房间围护结构外侧不是与室为考虑供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔着不供暖房间或外空气直接接触，而中间隔着不供暖房间或空间的情况，引入温差修正系数空间的情况，引入温差修正系数a。各种
17、不同情况的温差修正系数见附录各种不同情况的温差修正系数见附录A中表中表A-3。何时应计算通过隔墙或楼板的传热量？何时应计算通过隔墙或楼板的传热量？与相邻房间的温差大于或等于与相邻房间的温差大于或等于5时，应计算时，应计算通过隔墙或楼板的传热量。通过隔墙或楼板的传热量。与相邻房间的温差小于与相邻房间的温差小于5时，且通过隔墙或时，且通过隔墙或楼板的传热量大于该房间热负荷的楼板的传热量大于该房间热负荷的10%时，应时，应计算其传热量。计算其传热量。四、围护结构的传热系数四、围护结构的传热系数K值值1匀质多层材料匀质多层材料(平壁平壁)的传热系数的传热系数K值值 W/(m2)式中式中 n,w围护结构
18、内表面、外表面的换热系围护结构内表面、外表面的换热系 数，数，W(m2)；i围护结构各层的厚度，围护结构各层的厚度，m i围护结构各层材料的导热系数，围护结构各层材料的导热系数，W(m)；2.地面的传热系数(1)贴土非保温地面(组成地面的各层材料导热系数都大于1.16W(m)的传热系数及热阻见表15。第一地带靠近墙角的地面面积需要计算两次。(2)贴土保温地面贴土保温地面(组成地面的各层材料中，有导热组成地面的各层材料中，有导热系数系数小于小于1.16 W(m)的保的保 温层温层)各地带的热阻值，可按下式计算各地带的热阻值，可按下式计算 m2W式中式中 R0非保温地面的换热阻，非保温地面的换热阻
19、，m2Wi 保温层的厚度，保温层的厚度，m；i保温材料的导热系数，保温材料的导热系数，W(m)五、围护结构传热面积的丈量 围护结构的传热面积围护结构的传热面积F1）门窗面积）门窗面积2）外墙面积）外墙面积3）闷顶和地面面积）闷顶和地面面积4）地下室面积）地下室面积1.1.2.1 围护结构的附加（修正）耗热量围护结构的附加（修正）耗热量围护结构的附加（修正）耗热量包括：围护结构的附加（修正）耗热量包括：朝向修正、风力附加、外门附加和高度附加朝向修正、风力附加、外门附加和高度附加（1）朝向修正耗热量）朝向修正耗热量 垂直的外围护结构垂直的外围护结构(门、窗、外墙及屋顶的垂直部分门、窗、外墙及屋顶的
20、垂直部分)的基本耗热量乘以相应的朝向修正率的基本耗热量乘以相应的朝向修正率 xch。(2)风力附加耗热量风力附加耗热量 暖通规范规定：在一般情况下，不必考虑风力附暖通规范规定：在一般情况下，不必考虑风力附加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围护结构附加才考虑垂直外围护结构附加xf=510。(3)外门附加耗热量外门附加耗热量 定义：定义：冬季由于建筑物的外门频繁开启，在风压和冬季由于建筑物的外门频繁开启，在风压和热压的作用下，冷空气由开启的外门侵
21、入室内，把热压的作用下，冷空气由开启的外门侵入室内，把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量，也称为外门附加耗热量。风侵入耗热量，也称为外门附加耗热量。计算：计算：用外门的基本耗热量乘以外门附加率用外门的基本耗热量乘以外门附加率xm 外门附加率只适用于短时间开启的、无热风幕的外外门附加率只适用于短时间开启的、无热风幕的外门。阳台门不考虑外门附加。门。阳台门不考虑外门附加。(4)高度附加率高度附加率xg暖通规范规定：民用建筑和工业辅助建筑物暖通规范规定：民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率的高度附加率(楼梯间除外楼梯间除外)，当房间高度大于，当房间高度大于4m时，每高出时，每高出1m应附加应附加2，但总的附加率不应，但总的附加率不应大于大于15。应注意：高度附加率，应附加于房间各围护结构应注意：高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其它附加基本耗热量和其它附加(修正修正)耗热量的总和上。耗热量的总和上。围护结构的总耗热量计算式：围护结构的总耗热量计算式：总结概念：概念：供暖系统热负荷供暖系统热负荷 供暖系统的设计热负荷供暖系统的设计热负荷 围护结构的耗热量围护结构的耗热量 围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量 围护结构的附加耗热量围护结构的附加耗热量 计算：计算：围护结构的耗热量围护结构的耗热量谢 谢！