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1、建筑设备工程建筑设备工程目录工程三、建筑通风，防火排烟及空气调节工程三、建筑通风，防火排烟及空气调节工程五、火灾自动报警系统工程五、火灾自动报警系统工程四、配电设备及室内照明工程四、配电设备及室内照明工程二工程二、传热基础知识及供暖及燃气供给传热基础知识及供暖及燃气供给工程一、流体力学基础及室内给排水工程一、流体力学基础及室内给排水工程六、安全用电及建筑防雷工程六、安全用电及建筑防雷工程七、常见弱电系统工程七、常见弱电系统热能传递的基本方式：导热导热热传导、对流、热辐射热传导、对流、热辐射4.1 传热基础知识4.1.1、导热热传导 1、概念 定义：物体各局部之间不发生相对位移时，依靠分子、原子
2、及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称导热。如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。导热微观机理：导热微观机理：1 1 气体中：气体分子气体中：气体分子不规则热运动时相互碰撞不规则热运动时相互碰撞的结果。的结果。4 4 液体中：兼有气体和固体导热的机理。液体中：兼有气体和固体导热的机理。2 2 导电固体中：自由电子的运动。导电固体中：自由电子的运动。3 3 非导电固体中：晶格结构振动。非导电固体中：晶格结构振动。2、导热的特点v必须有温差v物体直接接触v依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；不发生宏观的相对位移v没有能量形式之间的转化3、导热的基本规律 v1 傅立叶定律v
3、 1822 年，法国物理学家 如图 1-1 所示的两个外表分别维持均匀恒定温度的平板，是个一维导热问题。考察x方向上任意一个厚度为dx的微元层式中式中 是比例系数，称为是比例系数，称为热导率热导率，又称，又称导热系数导热系数，负号表示热量传递的方向负号表示热量传递的方向与温度升高的方向相反。与温度升高的方向相反。根据傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热热量根据傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热热量与当地的温度变化率及平板面积与当地的温度变化率及平板面积A A成正比，即成正比，即（1 1）3 3 热流密度面积热流量热流密度面积热流量单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度，单位时间内通过单位面
4、积的热量称为热流密度，记为记为 q q，单位，单位 w/w/。当物体的温度仅在当物体的温度仅在 x x 方向发生变化时，按傅立叶方向发生变化时，按傅立叶定律，热流密度的表达式为定律，热流密度的表达式为:2 2）热流量）热流量单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为记为 ，单位，单位 ww。（2 2）4 4 导热系数导热系数 表征材料导热性能优劣的参数，是一种物表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，单位：性参数，单位：w/w/mmk k 。同材料的导热系数值不同，即使同一种材同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关
5、。金属材料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最高，良导电体，也是良导热体，液体料最高，良导电体，也是良导热体，液体次之，气体最小。次之，气体最小。4.1.2、热对流热对流thermalconvection1、定义、定义热对流热对流:是指由于流体的宏观运动，从而使流体各局是指由于流体的宏观运动，从而使流体各局部之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的部之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。热量传递过程。注意：对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随注意：对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随有导热现象。有导热现象。对流换热对流换热：流体流过一个物体外表时的热量传递过程，流体流过一
6、个物体外表时的热量传递过程，称为对流换热。称为对流换热。对流对流换热换热：流体流过一个物体外表时的热量传递流体流过一个物体外表时的热量传递过程，称为对流换热。过程，称为对流换热。2 2、对流换热的分类、对流换热的分类 1 1根据对流换热时是否发生相变分根据对流换热时是否发生相变分无相变的对流换热无相变的对流换热有相变的对流换热有相变的对流换热 沸腾换热：液体在热外表上沸腾的对流换热。沸腾换热：液体在热外表上沸腾的对流换热。凝结换热：蒸汽在冷外表上凝结的对流换热。凝结换热：蒸汽在冷外表上凝结的对流换热。2根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。v自然对流：由于流体冷热各局部的密度不同而引起流体
7、的流动。如：暖气片外表附近受热空气的向上流动。v强制对流：流体的流动是由于水泵、风机或其他压差作用所造成的。3 3 根据根据流动状态流动状态分为：层流和湍流。分为：层流和湍流。3、对流换热的特点v必须有流体的宏观运动，必须有温差；v对流换热既有对流，也有导热；对流换热不是基本的热量传递方式。v流体与壁面必须直接接触；v没有热量形式之间的转化。4 4、对流换热的基本规律、对流换热的基本规律 流体被加热时：流体被加热时：流体被冷却时：流体被冷却时：式中，式中，及及 分别为壁面温度和流体温度，分别为壁面温度和流体温度，。34v如果把温差亦称温压记为 ，并约定永远取正值，则牛顿冷却公式可表示为 其中其
8、中 h h 比例系数外表传热系数比例系数外表传热系数 单位单位 。56外表传热系数对流换热系数 当当流流体体与与壁壁面面温温度度相相差差1 1度度时时、每每单单位位壁壁面面面积上、单位时间内所传递的热量面积上、单位时间内所传递的热量h h是表征对流换热过程强弱的物理量是表征对流换热过程强弱的物理量外表传热系数外表传热系数h的影响因素的影响因素v1、流体的物性导热率、粘度、密度、比热容等v2、流体流动的形态层流、湍流v3、流动的成因自然对流、受迫对流v4、物体外表的形状、尺寸v5、换热时流体有无相变凝结、沸腾4.1.3、热辐射热辐射thermalradiation10-510-410-310-2
9、10-1110102103104105 /m可可见见光光X射线射线 射线射线紫外线紫外线红外线红外线无线电波无线电波热辐射热辐射0辐射：物体向外发射电磁波的过程辐射：物体向外发射电磁波的过程电磁波的数学描述：电磁波的数学描述：c=电磁波传播速率，电磁波传播速率，m/s，真空中：，真空中：c=3108m/s波长，波长，m频率，频率，s-10.1m100m1、热辐射定义热辐射定义热辐射热辐射:由由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象辐射换热：辐射换热：辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行的物体间的热量传
10、递称辐射换热。的物体间的热量传递称辐射换热。2、特点、特点所有温度大于所有温度大于0K的物体都具有发射热辐射的能力，温度越高，的物体都具有发射热辐射的能力，温度越高，发射热辐射的能力就越强；发射热辐射的能力就越强；高温高温物体物体低温低温物体物体发射：内热能发射：内热能辐射能辐射能吸收：辐射能吸收：辐射能内热能内热能可以不借助中间媒介，可在真空中传播可以不借助中间媒介，可在真空中传播伴随着能量形式的转换伴随着能量形式的转换 物体间以热辐射进行热量传递是双向的物体间以热辐射进行热量传递是双向的生活中的例子：生活中的例子：a a 当你靠近火的时候，会感到面向火的一面比反面热；当你靠近火的时候，会感
11、到面向火的一面比反面热；b b 冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘时冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘时 要舒服；要舒服；c c 太阳能传递到地面；太阳能传递到地面；d d 冬天，蔬菜大棚内的空气温度在冬天，蔬菜大棚内的空气温度在00以上，但地面却可能以上，但地面却可能 结冰。结冰。2.辐射换热的特点不不需需要要物物体体直直接接接接触触。可可以以在在真真空空中中传传递递，而而且且在真空中辐射能的传递最有效。在真空中辐射能的传递最有效。在在辐辐射射换换热热过过程程中中，不不仅仅有有能能量量的的转转换换，而而且且伴伴随有能量形式的转化。随有能量形式的转化。辐射时：辐射体内热
12、能辐射时：辐射体内热能辐射能；辐射能；吸收时，辐射能吸收时，辐射能受射体内热能。受射体内热能。只要温度大于零就有能量辐射。只要温度大于零就有能量辐射。物物体体的的辐辐射射能能力力与与其其温温度度性性质质有有关关。这这是是热热辐辐射射区别于导热，对流的基本特点。区别于导热，对流的基本特点。自然界中的物体都在不停的向空间发出热辐射，自然界中的物体都在不停的向空间发出热辐射，同时又不断的吸收其他物体发出的辐射热，不仅同时又不断的吸收其他物体发出的辐射热，不仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物体向高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能。高温物体辐射热能。说明：辐射换热是一个动态
13、过程，当物体与周围说明：辐射换热是一个动态过程，当物体与周围环境温度处于热平衡时，辐射换热量为零，但辐环境温度处于热平衡时，辐射换热量为零，但辐射与吸收过程仍在不停的进行，只是辐射热与吸射与吸收过程仍在不停的进行，只是辐射热与吸收热相等。收热相等。3 3 导热、对流、辐射的评述导热、对流、辐射的评述 导热、对流两种热量传递方式，只在有物质存在导热、对流两种热量传递方式，只在有物质存在的条件下，才能实现，而热辐射不需中间介质，的条件下，才能实现，而热辐射不需中间介质，可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。最有效。在辐射换热过程中，不仅有能量的
14、转换，而且伴在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。随有能量形式的转化。在辐射时，辐射体内热能在辐射时，辐射体内热能 辐射能；辐射能；在吸收时，辐射能在吸收时，辐射能 受射体内热能受射体内热能 物体的辐射能力与其温度性质有关。物体的辐射能力与其温度性质有关。3.热辐射的基本规律斯蒂芬-玻尔兹曼定律Stefan-Boltzmann law黑体：能全部吸收投射到其外表辐射能的物体。黑体：能全部吸收投射到其外表辐射能的物体。或称绝对黑体。或称绝对黑体。Black bodyBlack body黑体的辐射能力与吸收能黑体的辐射能力与吸收能力最强力最强Ludwig Boltzmann
15、 Ludwig Boltzmann 1844-19061844-19067其中其中 T T 黑体的热力学温度黑体的热力学温度 K K；斯忒潘斯忒潘玻耳兹曼常数黑体辐玻耳兹曼常数黑体辐射常数，其值为射常数，其值为 ；A A辐射外表积辐射外表积 mm2 2 。实际物体辐射热流量根据斯忒潘玻耳兹曼定律求得：其中 物体自身向外辐射的热流量，而不是辐射换热量；物体的发射率黑度，其值总小于1，它与物体的种类及外表状态有关。8 要计算辐射换热量，必须考虑投到物体上要计算辐射换热量，必须考虑投到物体上的辐射热量的吸收过程，即收支平衡的辐射热量的吸收过程，即收支平衡量。量。物体包容在一个很大的外表温度为的空腔物
16、体包容在一个很大的外表温度为的空腔内，物体与空腔外表间的辐射换热量内，物体与空腔外表间的辐射换热量 94.1.4传热过程和传热系数 1、概念 热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。导热导热对流对流辐射辐射对流对流2 2、传热过程的组成、传热过程的组成 一般包括串联的三个环节：一般包括串联的三个环节：热流体热流体 壁面高温侧；壁面高温侧；壁面高温侧壁面高温侧 壁面低温侧；壁面低温侧；壁面低温侧壁面低温侧 冷流体。冷流体。稳态过程通过串联环节的热稳态过程通过串联环节的热流量相同。流量相同。3、传热过程的计算 abc针对稳态的传热过程，即针对稳态的传热过程，即 =const
17、=const 传热环节有三种情况，则其热流量的表达式传热环节有三种情况，则其热流量的表达式如下：如下：将式将式a a、b b、c c改写成温差的形式：改写成温差的形式：def三式相加，整理可得:也可以表示成:式中，式中，k k称为传热系数，单位称为传热系数，单位10114、传热系数 概念 是指用来表征传热过程强烈程度的指标。数值上等于冷热流体间温差 ，传热面积 A=1m2时热流量的值。K值越大，则传热过程越强，反之，则弱。K K的影响因素的影响因素 参与传热过程的两种流体的种类；参与传热过程的两种流体的种类；传热过程是否有相变。传热过程是否有相变。或或 13131414传热系数的表达式为传热系
18、数的表达式为:12125、热阻分析类比方法v对各种转移过程的规律进行分析与比较，充分揭示出相互之间的类同之处，并相互应用各自分析的结论，是研究转移过程的一种行之有效方法。v热电类比热阻分析是传热学常用的研究方法：即将电学中的欧姆定律及电学中电阻的串并联理论应用于传热学热量传递现象的研究。热路与电路的相似性热路与电路的相似性1、热阻v1热阻定义：热转移过程的阻力称为热阻。v2热阻分类：不同的热量转移有不同的热阻，其分类较多，如：导热阻、辐射热阻、对流热阻等。对平板导热而言又分：v面积热阻RA：单位面积的导热热阻。v热阻R：整个平板导热热阻。3热阻的特点 串联热阻叠加原则：在一个串联的热量传递过程
19、中，假设通过各串联环节的热流量相同，则串联过程的总热阻等于各串联环节的分热阻之和。2、导热热阻v单位面积平壁的导热热阻v面积为的平壁，导热热阻3、对流换热热阻v单位壁外表积上的对流换热热阻：v对于面积为的平壁，对流换热热阻为单位面积的传热热阻：单位面积的传热热阻：k越大，传热越好；热阻越小，传热越好越大，传热越好；热阻越小，传热越好4.1.5 换热器的型式换热器换热器：用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规：用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置。定的工艺要求的装置。换热器换热器的分类的分类按照操作过程按照操作过程v间壁式间壁式换热器：换热器：是指冷热流体被壁面隔开进行换
20、热的热是指冷热流体被壁面隔开进行换热的热交换器。如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器；交换器。如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器；v间壁式挨热器种类很多，从构造上主要可分为：管壳式、间壁式挨热器种类很多，从构造上主要可分为：管壳式、肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其中以前两种用肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其中以前两种用得最为广泛。另外，按流体流动方向可有顺流、逆流、交得最为广泛。另外，按流体流动方向可有顺流、逆流、交叉流之分。叉流之分。蓄热式蓄热式换热器：换热器由蓄热材料构成，并分成两半，冷换热器：换热器由蓄热材料构成，并分成两半，冷热流体轮换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和
21、放出热流体轮换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和放出热量，即热流体流过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，热量，即热流体流过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高，经过一段时间后切换为冷流体，蓄热材料放出温度升高，经过一段时间后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体，如锅炉中间转式空气预热量加热冷流体。一般用于气体，如锅炉中间转式空气预热器，全热回收式空气调节器等。热器，全热回收式空气调节器等。蓄热式换热器蓄热式换热器混和式换热器混和式换热器混合式混合式换热器：冷热流体换热器：冷热流体直接接触，彼此混合进行直接接触，彼此混合进行换热，在热交换同时存在换热，在热交换同时存在质
22、交换，如空调工程中喷质交换，如空调工程中喷淋冷却塔，蒸汽喷射泵等；淋冷却塔，蒸汽喷射泵等；按外表紧凑程度区分按外表紧凑程度区分紧凑程度可用水力直径紧凑程度可用水力直径d dh h来区别，或用每立方米中的传热来区别，或用每立方米中的传热面积即传热面积密度面积即传热面积密度来衡量。来衡量。适用于传热量不大或流体流量不大的情形。适用于传热量不大或流体流量不大的情形。1 1、套管式换热器、套管式换热器间壁间壁式换热器主要型式式换热器主要型式 优点优点结构简单，可利用标准管件。结构简单，可利用标准管件。两种流体都可在较高温度和两种流体都可在较高温度和压力下换热，传热系数大。压力下换热，传热系数大。传热面
23、积可根据需要增减。传热面积可根据需要增减。套管式换热器套管式换热器缺点缺点单位换热面积金属耗量大，单位换热面积金属耗量大，价格较高。价格较高。检修、清洗不便。检修、清洗不便。2、壳管式换热器 间壁式换热器的一种主要形式，又称管壳式换热器。传热间壁式换热器的一种主要形式，又称管壳式换热器。传热面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。装在外壳内。两种流体分管程和壳程。列管式冷凝器实例列管式冷凝器实例1-21-2型换热器型换热器增加管程增加管程2-42-4型换热器型换热器进一步增加管程和壳程进一步增加管程和
24、壳程波纹管换热器波纹管换热器波纹换热管波纹换热管管壳式换热器管壳式换热器优点优点结构坚固，对压力和温度的结构坚固，对压力和温度的适用范围大。适用范围大。管内清洗方便，清洁流体宜管内清洗方便，清洁流体宜走壳程。走壳程。处理量大。处理量大。缺点缺点传热效率、结构紧凑性、传热效率、结构紧凑性、单位换热面积的金属耗单位换热面积的金属耗量等不如新型换热器。量等不如新型换热器。间壁式换热器的又一种主要型式。其主要特点是冷热流体间壁式换热器的又一种主要型式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。根据换热外表结构的不同又可分为管束式、呈交叉状流动。根据换热外表结构的不同又可分为管束式、管翅式及管带式、板翅式等。管
25、翅式及管带式、板翅式等。3、交叉流换热器 管翅式管翅式直片形直片形U形形L形形方形方形板翅式板翅式4 4 板式换热器：板式换热器：由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有易结垢物的流体洗方便，故适用于含有易结垢物的流体。特点：结构紧凑特点：结构紧凑,占用空间小；传热系数高占用空间小；传热系数高；端部温差小端部温差小可达可达1;热损失小热损失小，热效率高，热效率高98%;适应性好，易调整适应性好，易调整;不易结垢不易结垢1,2介质介质3环行孔
26、道环行孔道垫圈垫圈4板片密封板片密封垫圈垫圈5激光切焊激光切焊焊缝焊缝6焊接密封焊接密封流道流道优点优点结构紧凑、体积小、重量轻。结构紧凑、体积小、重量轻。流体湍动程度大，强化流体湍动程度大，强化传热效果好。传热效果好。便于清洗和维修。便于清洗和维修。板式换热器板式换热器缺点缺点密封周边长，易泄漏。密封周边长，易泄漏。承压能力低（承压能力低（P2MPa）。）。流动阻力大，处理量小。流动阻力大，处理量小。5 5、螺旋板式换热器、螺旋板式换热器：换热外表由两块金属板卷制而成，：换热外表由两块金属板卷制而成，螺旋板换热器的特点螺旋板换热器的特点:传热效率高传热效率高总传热系数最高可达总传热系数最高可
27、达3300Kcal/m2.h.，传热效率为列管式换热器的传热效率为列管式换热器的13倍。倍。，节能效果好，节能效果好，体积小、价格廉价，使用可靠等。适用气气、液体积小、价格廉价，使用可靠等。适用气气、液液、气液对流传热，以及用于蒸气冷凝和液体蒸发液、气液对流传热，以及用于蒸气冷凝和液体蒸发传热。但密封较困难传热。但密封较困难.优点优点结构紧凑，单位体积结构紧凑，单位体积传热面积大。传热面积大。两种流体都能以高速流两种流体都能以高速流动，传热效率高。动，传热效率高。螺旋流动，有自冲刷作用，螺旋流动，有自冲刷作用，适于处理粘性和易结垢流体。适于处理粘性和易结垢流体。缺点缺点承压能力差（承压能力差（
28、P1MPa，t500C）损坏后检修困难。损坏后检修困难。螺旋板式换热器6.管束式换热器管束式换热器7.热管换热器热管换热器换热器中流体的流程及流向换热器中流体的流程及流向流程流程:用用ij表示表示i壳程数壳程数；j管程数管程数流向：流向：顺流顺流冷热两种流体平行而同向流动冷热两种流体平行而同向流动逆流逆流冷热两种流体平行而反向流动冷热两种流体平行而反向流动交叉流交叉流冷热两种流体空中垂直相交流动冷热两种流体空中垂直相交流动混合流混合流上述几种流向的混合上述几种流向的混合4.1.6增强、削弱传热的方法增强传热的方法：扩展传热面改变流动状态使用添加剂改变流体物性改变外表状况改变换热面形状和大小改变
29、能量传递方式靠外力产生振荡，强化传热削弱传热的方法：覆盖绝缘热材料改变外表状况2023/4/184.2 4.2 采暖系统的分类与组成采暖系统的分类与组成4 4.2.1.2.1 采暖系统的分类采暖系统的分类1.按照供暖范围划分按照供暖范围划分局部供暖系统局部供暖系统-局部供暖系统、集中供暖系统和区域供暖系统。集中供暖系统集中供暖系统-可以满足多个房间的采暖要求的供暖系统。区域供暖系统区域供暖系统-满足多个建筑采暖要求的供暖系统。2.按照热媒的不同划分按照热媒的不同划分4按照热按照热媒温度的不媒温度的不同可分为低同可分为低温水供暖系温水供暖系统和高温水统和高温水供暖系统。供暖系统。1按照系按照系统
30、循环动统循环动力的力的不同：不同：自然循环自然循环热水供暖热水供暖系统和机系统和机械循环热械循环热水供暖系水供暖系统。统。2按照供按照供回水方式的回水方式的不同可分为不同可分为单管系统和单管系统和双管系统。双管系统。3按照管按照管道敷设方道敷设方式的不同式的不同可分为垂可分为垂直式和水直式和水平式。平式。1热水供暖系统的分类热水供暖系统的分类2023/4/18第第2 2章章 采暖工程采暖工程2蒸汽供暖系统的分类蒸汽供暖系统的分类1按照供汽压力的大小，分为高压蒸汽供暖、低压蒸汽供暖和真空蒸汽供暖。2按照蒸汽干管布置的不同，蒸汽供暖系统可分为上供式、中供式、下供式。3按照回水动力的不同，蒸汽供暖系
31、统可分为重力回水和机械回水。4 4.2.2.2.2 采暖系统的组成采暖系统的组成1热源热源；2输送管道输送管道3散热器散热器；4膨胀水箱或膨胀罐膨胀水箱或膨胀罐5集气集气罐；罐；6除污器除污器7循环水泵循环水泵；8疏水器；疏水器；9控制附件控制附件2023/4/184.3 4.3 热水供暖系统热水供暖系统4 4.3.1.3.1自然循环热水供暖系统自然循环热水供暖系统1.自然循环热水供暖系统作用原理自然循环热水供暖系统作用原理自然循环热水供暖系统的工作原理图1散热器2热水锅炉3供水管路4回水管路5膨胀水箱系统启动之前，先由冷水系统启动之前，先由冷水管向系统内充满水，然后管向系统内充满水，然后锅炉
32、开始加热。当水温升锅炉开始加热。当水温升高后，容重开始降低，热高后，容重开始降低，热水沿供水管上升流入散热水沿供水管上升流入散热器，在散热器中散热后温器，在散热器中散热后温度降低，沿回水管流回锅度降低，沿回水管流回锅炉再次被加热，如此循环炉再次被加热，如此循环往复。往复。在水的循环流动过程中，由于锅炉中的热水与散热器内的在水的循环流动过程中，由于锅炉中的热水与散热器内的冷水存在着温度差，形成一定的容重差值，该容重差便是冷水存在着温度差，形成一定的容重差值，该容重差便是促使水在系统中循环的动力，所以该促使水在系统中循环的动力，所以该系统称为自然循环系统称为自然循环热水供暖系统或重力循环热水供暖系
33、统。热水供暖系统或重力循环热水供暖系统。2023/4/182.自然循环热水供暖系统中应注意的几个问题自然循环热水供暖系统中应注意的几个问题1排气问题排气问题在自然循环上供下回式热水供暖系统中，可以通过在供水总在自然循环上供下回式热水供暖系统中，可以通过在供水总立管最上部设置水箱排气。同时，系统的水平干管必须有向立管最上部设置水箱排气。同时，系统的水平干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡向，其坡度为膨胀水箱方向上升的坡向，其坡度为0.51。散热器支。散热器支管也应沿水流方向设置下降坡度，坡度置为管也应沿水流方向设置下降坡度，坡度置为1，以便于空，以便于空气可以逆水流方向聚集到膨胀水箱中排出。气可以逆
34、水流方向聚集到膨胀水箱中排出。2垂直失调问题垂直失调问题多层建筑为防止垂直失调，多采用单管系统。单管式系统多层建筑为防止垂直失调，多采用单管系统。单管式系统的特点在于热水流入立管后，依次流入各层散热器，水温的特点在于热水流入立管后，依次流入各层散热器，水温逐渐降低，即流入各散热器的热水流量是相等的然而水温逐渐降低，即流入各散热器的热水流量是相等的然而水温不同。每一根立管与锅炉、供回水干管组成一个回路。同不同。每一根立管与锅炉、供回水干管组成一个回路。同一根立管上的各层散热器就不会存在垂直失调。一根立管上的各层散热器就不会存在垂直失调。2023/4/184 4.3.2.3.2机械循环热水采暖系统
35、机械循环热水采暖系统系统运行前先灌满水，开始点火的同时，开启循环水泵，系统运行前先灌满水，开始点火的同时，开启循环水泵，热媒在不断的循环过程中从锅炉吸收热量，到散热器中散热媒在不断的循环过程中从锅炉吸收热量，到散热器中散热，向房间供暖。热，向房间供暖。机械循环热水供暖系机械循环热水供暖系统图统图1锅炉2供水立管3供水干管4膨胀水箱5散热器6供水立管7集气罐8回水立管9回水干管10循环水泵2023/4/181.机械循环热水供暖系统与自然循环热水供暖系机械循环热水供暖系统与自然循环热水供暖系统的主要统的主要区别：区别：1循环动力不同循环动力不同2膨胀水箱的连接点和作用不同膨胀水箱的连接点和作用不同
36、3排气途径不同排气途径不同2023/4/182.机械循环热水供暖系统的主要方式机械循环热水供暖系统的主要方式1垂直式垂直式1机械循环上供下回式热水供暖系统机械循环上供下回式热水供暖系统1热水锅炉2循环水泵3集气装置4膨胀水箱机机械械循循环环上上供供下下回回式式热热水水供供暖暖系系统统供水干管位于所有散热器之上，供水干管位于所有散热器之上，回水干管位于所有散热器之下，回水干管位于所有散热器之下，因其管道布置合理，故而是应用因其管道布置合理，故而是应用最广的一种布置形式。最广的一种布置形式。2023/4/182机械循环下供下回式热水供暖系统：机械循环下供下回式热水供暖系统：1热水锅炉2循环水泵3集
37、气罐4膨胀水箱5空气管6放气阀供回水干管都在散热器供回水干管都在散热器之下。双管下供下回式之下。双管下供下回式热水供暖系统一般应用热水供暖系统一般应用在平屋顶建筑顶棚下不在平屋顶建筑顶棚下不允许设置供水干管的情允许设置供水干管的情形。如建筑物设有地下形。如建筑物设有地下室，供回水干管可设于室，供回水干管可设于地下室中，假设没有地地下室中，假设没有地下室，供回水干管可设下室，供回水干管可设于地层地沟中。于地层地沟中。2023/4/18第第2 2章章 采暖工程采暖工程3机械循环中供式热水供暖系统：机械循环中供式热水供暖系统：水平干管设置在系统的水平干管设置在系统的中部。当顶层的梁下和中部。当顶层的
38、梁下和窗户之间的距离较小，窗户之间的距离较小，假设将供水干管设于梁假设将供水干管设于梁下，将阻碍窗的开启或下，将阻碍窗的开启或建筑的美观时可采用这建筑的美观时可采用这种系统。种系统。2023/4/184机械循环下供上回式热水供暖系统：机械循环下供上回式热水供暖系统：1热水锅炉2循环水泵3膨胀水箱不设集气罐，仅使用膨胀水不设集气罐，仅使用膨胀水箱排气。系统中的水不易汽箱排气。系统中的水不易汽化，利用膨胀水箱定压时，化，利用膨胀水箱定压时，可以降低水箱的安装高度可以降低水箱的安装高度。其散热效果也低于上供下回其散热效果也低于上供下回式。式。2023/4/182水平式水平式水平单管顺流式系统水平单管
39、顺流式系统由一根水平干管将同一楼层的各组散热器串连起来，热水水平地依次流过各组散热器。水平单管跨越式系统水平单管跨越式系统在散热器支管之间连接跨越管，热水一局部流入散热器，另一局部直接通过跨越管与散热器的出水混合后，再次分流，一局部进入下一个散热器，另一局部通过跨越管与散热器的出水混合，如此直至流回回水干管。1放气阀2空气管1放气阀2空气管2023/4/183.异程式与同程式系统异程式与同程式系统每根立管都与锅炉、供、回水管组成循环环路，而通过各根立管的循环环路的长度都是不同的，所以这些系统统称为异程式系异程式系统统。1热水锅炉2循环水泵3集气罐4膨胀水箱1热水锅炉2循环水泵3集气罐4膨胀水箱
40、同程式同程式增加了回水管长度，使各分立管的循环环路的长度相等，有利于环路间的阻力平衡，热量分配易于到达设计要求。2023/4/18低温热水地板辐射采暖系统图根据系统热源的不同，低温地板辐射采暖系统可分为低根据系统热源的不同，低温地板辐射采暖系统可分为低温热水地板辐射采暖系统和低温电地板辐射采暖系统，温热水地板辐射采暖系统和低温电地板辐射采暖系统，因为前者应用较广，所以有时将低温热水地板辐射供暖因为前者应用较广，所以有时将低温热水地板辐射供暖系统简称为低温地板辐射供暖系统或地暖系统。系统简称为低温地板辐射供暖系统或地暖系统。4.3.3低温热水地板辐射系统2023/4/18低温低温热水地板辐射供暖
41、系统的结构特点热水地板辐射供暖系统的结构特点1低温热水辐射采暖系统加热构件的构造低温热水辐射采暖系统加热构件的构造隔热层隔热层豆石混凝土豆石混凝土附加层附加层防潮层防潮层防水层防水层1传统的低温辐射采暖系统加热构件传统的低温辐射采暖系统加热构件的构造的构造2023/4/182LG预制板式地板采暖加热构件的构造预制板式地板采暖加热构件的构造它的加热构件由一种特制材料做成的它的加热构件由一种特制材料做成的1200600mm的块状的块状体，其内部空腔可以通过热媒，它直接铺设在楼板上，块与体，其内部空腔可以通过热媒，它直接铺设在楼板上，块与块之间用专用的弯头连接，下面铺设隔热层，加热构件的上块之间用专
42、用的弯头连接，下面铺设隔热层，加热构件的上面分别为传热铝板和地面材料。面分别为传热铝板和地面材料。2地下加热盘管布置形式地下加热盘管布置形式传统的低温热水地板辐射采暖加热盘管布置的形式可以分传统的低温热水地板辐射采暖加热盘管布置的形式可以分为直列型、旋转型和往复型为直列型、旋转型和往复型加热盘管布置图加热盘管布置图2023/4/184.3.44.3.4高层建筑热水采暖系统高层建筑热水采暖系统1.高层建筑采暖的特点高层建筑采暖的特点随着建筑高度的增加，供暖系统内的水静压力增加，要求随着建筑高度的增加，供暖系统内的水静压力增加，要求散热设备和管材具有更高的承压能力。当建筑高度超过散热设备和管材具有
43、更高的承压能力。当建筑高度超过50m时，宜竖向分区供热。时，宜竖向分区供热。在热水供暖系统中存在着垂直失调现象，随着建筑高度的在热水供暖系统中存在着垂直失调现象，随着建筑高度的增加，垂直失调现象会越来越严重。因此，一般垂直单管热增加，垂直失调现象会越来越严重。因此，一般垂直单管热水供暖系统所供层数不宜超过水供暖系统所供层数不宜超过12层。层。2.高层建筑热水采暖的形式高层建筑热水采暖的形式1竖向分区式竖向分区式设热交换器的设热交换器的分区热水供暖分区热水供暖系统系统1热交换器2循环水泵3膨胀水箱2023/4/18双水箱分区热水供暖双水箱分区热水供暖系统系统1加压水泵2回水箱3进水箱4进水箱溢流
44、管5信号管6回水箱溢流管阀前压力调节器的阀前压力调节器的分区式热水供暖系分区式热水供暖系统统1加压水泵2单向阀3阀前压力调节器2023/4/18第第2 2章章 采暖工程采暖工程设断流器和阻旋器的设断流器和阻旋器的热水供暖系统热水供暖系统1加压控制系统2断流器3阻旋器4连通管2双线式供暖系统双线式供暖系统垂直双线单管式垂直双线单管式供暖系统供暖系统1供水干管2回水干管3双线立管4散热器或加热盘管5截止阀6排水阀7节流孔板8调节阀2023/4/18水平双线单管式供暖系统水平双线单管式供暖系统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3单、双管混合式系统单、双管混合式系统优点
45、优点：当楼层过度时，可防当楼层过度时，可防止双管式的垂直失调问题；止双管式的垂直失调问题；可防止单管顺流式的散热器可防止单管顺流式的散热器支管管径过大的缺点。支管管径过大的缺点。2023/4/184.4 4.4 蒸汽采暖系统蒸汽采暖系统蒸汽供暖系统原理蒸汽供暖系统原理图图1蒸汽锅炉2散热器3疏水器4凝结水箱5凝水泵6空气管4 4.4.1.4.1 蒸汽采暖系统的特点蒸汽采暖系统的特点1蒸汽供暖系统中蒸汽和凝结水在管路中流动时，不断发蒸汽供暖系统中蒸汽和凝结水在管路中流动时，不断发生着状态参数和相态的变化。生着状态参数和相态的变化。2蒸汽供暖系统的初投资比热水供暖系统少。蒸汽供暖系统的初投资比热水
46、供暖系统少。3蒸汽供暖系统的热惰性很小，系统的加热和冷却都很快。蒸汽供暖系统的热惰性很小，系统的加热和冷却都很快。2023/4/184由于蒸汽供暖系统的散热器外表温度较高，容易发生烫由于蒸汽供暖系统的散热器外表温度较高，容易发生烫伤事故。伤事故。5蒸汽供暖系统中的热媒为蒸汽，其比容大、密度小，当蒸汽供暖系统中的热媒为蒸汽，其比容大、密度小，当用于高层建筑时，不会象热水供暖系统一样产生很大的水静用于高层建筑时，不会象热水供暖系统一样产生很大的水静压力，底层散热器不会因承受过大的水静压力而破裂。压力，底层散热器不会因承受过大的水静压力而破裂。6蒸汽供暖系统中经常会出现疏水器漏气、凝结水二次蒸蒸汽供
47、暖系统中经常会出现疏水器漏气、凝结水二次蒸发、管件损坏等跑、冒、滴、漏现象。影响系统的使用效果发、管件损坏等跑、冒、滴、漏现象。影响系统的使用效果和经济性。和经济性。2023/4/184 4.4.2.4.2 低压蒸汽采暖系统低压蒸汽采暖系统1.散热器的供汽压力散热器的供汽压力散热器内蒸汽压力应接近大气压力并略高一散热器内蒸汽压力应接近大气压力并略高一些。些。2.合理设置疏水器合理设置疏水器一般在低压蒸汽供暖系统的分汽缸下部、蒸汽管道可能积一般在低压蒸汽供暖系统的分汽缸下部、蒸汽管道可能积水的低点、每组散热器的出口或每根立管的下部设置疏水水的低点、每组散热器的出口或每根立管的下部设置疏水器。器。
48、3.排气排气蒸汽供暖系统启动时，依靠蒸汽压力将散热器中的空气赶入蒸汽供暖系统启动时，依靠蒸汽压力将散热器中的空气赶入干式凝水管，进入凝结水箱，再通过凝结水箱上的空气管排干式凝水管，进入凝结水箱，再通过凝结水箱上的空气管排入大气。入大气。2023/4/18第第2 2章章 采暖工程采暖工程4.凝水回收方式凝水回收方式1重力回水重力回水蒸汽在散热器内放热蒸汽在散热器内放热变成凝结水后，依靠变成凝结水后，依靠重力沿凝水管流回锅重力沿凝水管流回锅炉房。炉房。2机械回水机械回水凝结水先依靠凝结水先依靠重力流回凝结重力流回凝结水箱，再由水水箱，再由水泵加压返回锅泵加压返回锅炉房的回水方炉房的回水方式。式。2
49、023/4/18第第2 2章章 采暖工程采暖工程4 4.4.3.4.3 高压蒸汽采暖系统高压蒸汽采暖系统1.上供上回式高压蒸汽供暖系统上供上回式高压蒸汽供暖系统2.双管上供上回式系统双管上供上回式系统1室外蒸汽管2室内高压蒸汽供热管3室内高压蒸汽供暖管4减压装置5补偿器6疏水器7开式凝结水箱8空气管9凝水泵10固定支点11溢流阀1蒸汽管2暖风机3泄水管4疏水器5单向阀6空气管7凝水管8散热器2023/4/18第第2 2章章 采暖工程采暖工程4.4.4 4.4.4 采暖系统的布置与保温采暖系统的布置与保温采暖采暖管道的布置管道的布置1.干管干管a异程式b同程式1供水总立管2供水干管3回水干管4立
50、管5供水进口管6回水出口管常常见见供供回回水水干干管管走走向向布布置置方方式式2023/4/18供水干管暗装时应布置在建筑物顶部的设备层中或吊顶内；明装时可沿墙敷设在窗过梁和顶棚之间的位置。有闷顶的建筑物，供热干管、膨胀水箱和集气罐都应设在闷顶层内，回水或凝水干管一般敷设在地面上，地面不容许敷设如过门时或净空高度不够时，回水干管可设置在半通行地沟或不通行地沟内。地沟每隔一定距离要设置活动盖板，以方便检修。回水干管也可设置在地下室顶板之下。供热干管和回水或凝水干管均应敷设在建筑物地下室顶板之下或底层地下室之下的采暖地沟内，也可以沿墙明装在底层地面上，当干管穿越门洞时，可局部暗装在沟槽内。地沟断面