暖通空调课件.doc

暖通空调脚本一、课程介绍本课程是面对土木工程专业开设的专业选修课程。暖通空调课程在高等院校工程类专业特别是城建类、土木类专业中占有重要地位。对于土木建筑类学生，掌握好土木工程学科重要分支暖通空调的基本知识及其设计方法，对于今后从事的建设工作十分有益。该课程的任务在于使学生掌握暖通空调系统的组成、基本理论、规划设计原则以及计算方法，培养学生具备一定的民用和工业建筑暖通空调系统设计能力。二、课程内容章节内容第一章建筑采暖系统第二章建筑通风系统第三章建筑空调系统第四章冷热源及其机房第五章建筑防排烟系统三、相关资源1孙一坚 .工业通风（第三版）.北京：中国建筑工业出版社,19942赵荣义 .空气调节（第三版）.北京：中国建筑工业出版社,19943贺平 .供热工程（新一版）.北京：中国建筑工业出版社,19934陆耀庆 .实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社,19945全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材.北京：中国建筑工业出版社,20046何天祺.供暖通风与空气调节.重庆：重庆大学出版社,2002 7徐勇.通风与空气调节工程.北京：机械工业出版社,2005 8刘源全,张国军.建筑设备.北京：北京大学出版社,20069全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调.动力.北京：中国计划出版社,2003 10建筑设备专业设计技术措施. 北京：中国建筑工业出版社,1998 11吴萱. 供暖通风与空气调节.北京：北京交通大学出版社,清华大学出版社,2006 12陆亚俊.暖通空调.北京：中国建筑工业出版社,2002 13卢军.建筑环境与设备工程概论.重庆：重庆大学出版社,2003 14建筑设计防火规范（GB50016-2006）.北京：中国计划出版社,2006 15高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）2005年版.北京：中国计划出版社,200516潘云钢 .高层民用建筑空调设计.北京：中国建筑工业出版社,199917马最良,姚杨.民用建筑空调设计.北京：化学工业出版社,200318王继明 .建筑设备.北京：中国建筑工业出版社,199719网站：；四、课程大纲一、建筑采暖系统1采暖系统的分类与选择2供暖系统的设计热负荷3采暖设备及附件二、建筑通风系统1建筑通风概述2机械通风3自然通风4通风系统的主要设备和构件5通风管道系统设计计算三、建筑空调系统1湿空气的焓湿图2湿空气焓湿图的应用3空调室内计算参数和空调室外计算参数的确定4空调房间冷（热）、湿负荷的计算5空调房间的送风状态与送风量的确定6空气调节系统7典型空气处理设备及空调机房8空调风系统9空调水系统10空调系统的消声减振四、冷热源及其机房1热源2冷源五、建筑防排烟系统1烟气的流动规律与控制原理2自然排烟3机械排烟4加压防烟送风系统5防排烟系统的设备部件五、教师简介六、脚本内容第一章 建筑采暖系统本章导学建筑采暖系统是为了维持建筑物室内所需的空气温度而向其供给相应的热量所需的工程设施。本章主要介绍建筑集中采暖系统的分类、特点和选择，以及采暖系统的管路布置和敷设方面的建筑要求；采暖系统的热负荷计算方法与原则；采暖系统的设备及其附件。学习目标和学习建议掌握建筑采暖系统的基本概念、基本原理以及采暖设备与系统管道的建筑设计要求；掌握建筑热负荷的计算方法、熟悉集中采暖系统的分类、选择以及特点。相关资源1贺平 .供热工程（新一版）.北京：中国建筑工业出版社,19932陆耀庆 .实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社,19943全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调.动力.北京：中国计划出版社,20034何天祺.供暖通风与空气调节.重庆：重庆大学出版社,20025网站：；学习内容引言建筑采暖系统的任务和目的就是满足人们日常生活和社会生产所需要的大量的热能，它是利用热媒(如热水、水蒸汽或其他介质)将热能从热源通过热力管道输送至各个热用户的工程技术。建筑采暖工程的应用已经有很长的一段历史。在19世纪初期，人们就已经开始用一个锅炉产生的蒸汽或热水通过管路供给一座建筑物各个房间来采暖。在1877 年，美国建成了区域采暖系统，即由一个锅炉房满足全区许多座建筑物的生活、生产的采暖需求热能。区域采暖技术得到普遍应用是在第二次世界大战后，前苏联和东欧各国主要以热电厂作为区域采暖系统的热源，而美国和西欧则以区域锅炉房为主。我国的采暖事业，在新中国成立后随着我国经济的快速发展也得到了较大的发展，主要热源为热电厂、区域锅炉房和分散锅炉房。第一节 采暖系统的分类与选择供暖(也称采暖)就是为了创造适宜的生活或工作条件，用人工的方法，保持一定的室内温度的技术。供暖系统主要由热源、热媒输配和散热设备三个部分组成。根据这三个主要组成部分的相互位置关系，供暖系统可分为局部供暖系统和集中供暖系统。主要组成部分在构造上都在一起的供暖系统，称为局部供暖系统，如烟气供暖（火炉、火墙和火炕等）、电热供暖等。虽然燃气和电能通常由远处输送到室内来，但热量的转化和利用都是在散热设备上实现的。集中采暖系统主要由远离采暖房间的热源、输送管网和散热设备三部分组成。热源泛指锅炉房，煤、重油、轻油、天然气、液化气、管道煤气等作为燃料在锅炉中燃烧，使矿物能转化为热能，将水加热成热水或水蒸汽。热能以热水或蒸汽作为载体，通过输送管道、管网输送到各个用热房间和多个用热建筑，以供使用，如图1-1所示。在这种系统中，采暖工程不仅承担为房间加热的任务，还常常为房间内的其他生活、生产过程提供热量。1.锅炉房 2.供热管道 3.散热器图1-1 集中采暖系统示意图根据供暖系统散热方式不同，主要可分为对流供暖和辐射供暖。以对流换热为主要方式的供暖，称为对流供暖。系统中的散热设备是散热器的称为散热器供暖系统；利用热空气作为热媒，向室内供给热量的供暖系统，称为热风供暖系统。辐射供暖是以辐射传热为主的一种供暖方式。其散热设备，主要采用金属辐射板或以建筑物部分顶棚、地板或墙壁作为辐射热面。在集中供暖技术基础上，出现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式即集中供热。目前，集中供热已成为现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公用事业的重要组成部分。集中供热与小型集中供暖系统比较具有很大优越性，主要表现为以下几点：热效率高，节省燃料。小型锅炉房的热效率一般不超过60%。区域锅炉房热效率为70%80%，热电厂可达85%以上。取代了大量的小型锅炉房，燃料燃烧较充分，而且均有完善的消烟除尘设施，改善了环境卫生条件，减少了对空气的污染。大大减少了燃料和灰渣的转运工作及其贮存与堆放场地，节省了运费，增加了可用场地面积。机械与自动化程度高，运行管理先进，改善了劳动条件，减少了火灾事故，降低了消耗，提高了供热质量和经济社会效益。但集中供热初次投资高，耗钢材量大，建设周期较长。因此，发展集中供热，应根据人力、物力、财力条件，有计划有步骤地进行。我国地域辽阔，南北地区气候相差很大，北方大部分地区冬季严寒而干燥且持续时间长,供暖措施在北方广泛应用。目前，集中供暖系统是我国北方城市中比较普遍，采用最多的冬季供暖技术，如在北方一些城市、县城的热电厂供暖，居住小区的区域锅炉房供暖。我国南方大部分地区属于“采暖通风空调设计规范”非采暖地区，在南方非采暖地区很少采用集中供暖系统，而且也不宜推广使用。单户取暖多采用热泵空调机、燃气取暖器和电取暖设备等。以下介绍的重点是北方地区常见的集中供暖系统。一、热水采暖系统以热水作为热媒的采暖系统，称为“热水采暖系统”，它是目前广泛使用的一种采暖系统，不仅用于居住和公用建筑，而且也用在工业建筑中。（一）热水采暖系统的分类1按热水供暖循环动力的不同，可分为自然循环系统和机械循环系统。2按供、回水管连接方式的不同，可分为单管系统和双管系统。按供回水管道设置方式：分为单管系统和双管系统。热水经供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统，称为单管系统。单管系统的特点是立管上的散热器串联起来形成构成一个循环环路，从上到下各楼层散热器的进水温度不同，每组散热器的热媒流量不能单独调节。热水经供水管平行地分配给多个散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿水管回流热源的系统，称为双管系统。双管系统的特点是每组散热器都能组成一个循环环路，每组散热器的供水温度基本上是一致的，各组散热器可自行调节热媒流量，互相不受影响，如图1-2、图1-3所示。 图1-2 单管系统 图1-3 双管系统3按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式系统。4按热媒温度的不同，分为低温水采暖系统(热水温度低于100)和高温水采暖系统(热水温度高于100)。室内热水采暖系统大多采用低温水采暖来设计供回水温度。（二）自然循环热水采暖系统图1-4是自然循环热水采暖系统工作原理图。在系统工作之前，先将系统中充满冷水。当水在锅炉中被加热后，它的密度变小，同时受着从散热器流回来密度较大的回水的驱动，使得热水沿着供水干管流向散热器。这样，水连续被加热，热水不断上升，在散热器及管路中被散热冷却后的回水又流回锅炉被重新加热，形成图1-4 中箭头所示的方向循环流动。为了计算自然循环作用压力大小，假设水温只在两处发生变化，即锅炉内(加热中心)和散热器内(冷却中心)。设供水管水温为tg()，密度为 (kg/m3)，冷却后的回水管水温为th()，密度为 (kg/m3)，系统内各点之间的距离分别用h0、h、h1表示，假设图1.4的循环环路最低点的断面A-A 处有一个假想阀门，若突然将阀门关闭，则在断面A-A 两侧受到不同的水柱压力，这两侧所受到水柱压力之差就是驱使水进行循环流动的作用压力。断面A-A 左侧的水柱作用力为 PL=g(h0h+hg+h1g) Pa （1-1）断面A-A 右侧的水柱作用力为 PR=g(h0h+hh+h1g) Pa (1-2)断面A-A 两侧之差P= PR- PL，即系统内的作用压力，其值为 P =g h(h-g) Pa (1-3)式中： P自然循环系统的作用力，Pa；g重力加速度，取9.81，m/s2；h锅炉中心到散热中心的垂直距离，m；g供水热水的密度，kg/m3；h水冷却后回水的密度，kg/m3。由式(1-3)可知，自然循环作用力取决于冷热水之间的密度差和锅炉中心到散热器中心的垂直距离。自然循环热水供暖系统主要分单管系统和双管系统两种形式。图1-5左侧系统为双管上供下回式系统，右侧为单管上供下回式系统。为了顺利地排除系统内的空气，系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡向，其坡度为0.5%1.0%，散热器支管的坡度一般取1%。因系统中若积存空气，就会形成气塞，影响水的正常循环。为了使系统顺利排气和在系统停止运行或检修时能通过回水干管顺利地排水，回水干管应有流向锅炉方向的向下坡度。双管系统中，由于各层散热器与锅炉的高度差不同，虽然进入和流出各层散热器的供、回水温度相同（不考虑管路沿途冷却的影响），但竖向上与锅炉距离较大的作用压力大，距离小的作用压力小。即使选用不同管径仍不能达到各层阻力平衡，将出现上下层流量分配不均，冷热不匀的现象，通常称之为垂直失调。而且建筑楼层数越多，上下层的作用压力差值越大，垂直失调现象就会越严重。图1-4 自然循环采暖工作原理 图1-5 自然循环采暖系统1.散热器 2.热水锅炉 3.供水管道 1.总干管 2.供水干管 3.供水立管 4.散热器供水支管4. 回水管道 5.膨胀水箱 5.散热器回水支管 6.回水立管 7.回水干管 8.膨胀水箱连接管 9.充水管 10.泄水管 11.单向阀（三）机械循环热水采暖系统机械循环热水采暖系统与自然循环热水采暖系统的主要区别是在系统中设置了循环水泵，主要靠水泵的机械能使水在系统中强制循环，如图1-6 所示。 在该系统中，水泵装在回水干管上，膨胀管连接在水泵吸入端管路上，膨胀水箱位于系统的最高点，由于它能容纳水受热后膨胀的体积，因此可使整个系统处于正压状态下工作，不会有水汽化的状况发生，避免了因水汽化所带来的断水现象的产生。为了顺利排除系统中的空气，供水干管应按水流方向有向上的坡度，使气泡沿水流方向汇集到系统最高点，通过设在最高点的排气装置排除系统中的空气。回水干管坡向与重力循环相同：坡向锅炉的向下的坡度。供、回水干管的坡度一般为0.003，不得小于0.002。图1-6 机械循环双管上供下回热水采暖系统1. 锅炉 2.总立管 3.供水干管 4.供水立管 5.散热器6.回水立管 7.回水干管 8.水泵 9.膨胀水箱 10.集气罐图1-7所示是机械循环下供下回式热水采暖系统，这种系统适用于平屋顶建筑物的顶层难以布置干管的场合，以及有地下室的建筑。在这种系统中，供、回水干管敷设在底层散热器下之下，系统内的排气较为困难，可以通过专设的空气管或顶层散热器上的跑风门进行排气。这种系统适用于室温有调节要求且顶层不能敷设干管时的四层以下建筑，缓和了上供下回系统的垂直失调现象。图1-7 机械循环下供下回式系统1. 热水锅炉 2.循环水泵 3.集气罐 4.膨胀水箱 5.空气管 6.冷风阀图1-8为机械循环中供式热水采暖系统示意图，它适用于顶层无法设置供水干管或边施工边使用的建筑。水平供水干管布置在系统的中部。这种系统减轻了上供下回系统楼层过高易引起的垂直失调的问题，同时可避免顶层梁底高度过低致使供水干管挡住窗户而妨碍开启等的问题。图1-9为机械循环下供上回式热水采暖系统，这种系统的供水干管设置在下部，回水干管设置在上部，顶部有顺流式膨胀水箱，排气方便，可取消集气装置，水的流向与系统中空气的流动方向一致，都是由下而上。图1-8 机械循环中供式热水采暖系统 图1-9 机械循环下供上回式热水采暖系统1.热水锅炉 2.循环水泵 3.膨胀水箱 1. 热水锅炉 2.循环水泵 3.膨胀水箱图1-10为水平串联式热水采暖系统，由一根立管水平串联起多组散热器的布置形式。由于系统串联的散热器较多，因此易出现前端过热，末端过冷的水平失调现象，因而一般每个环路散热器组数以812 为宜。这种系统的排气可以采用在每个散热器的上部设置专门的空气管，最终集中在一个散热器上由放气阀集中排气，如图1-10 中的(2)所示，当设置空气管有碍建筑使用和美观时，可在每个散热器上装一个排气阀进行局部排气。如图1-10中的(1)所示。图1-11为水平跨越式热水采暖系统，可以在散热器上进行局部调节，适用于需要进行局部调节的建筑物，它的放空气措施与水平串联式系统相同。 图1-10 水平串联式热水采暖系统 图1-11 水平跨越式热水采暖系统1.冷风阀 2.空气管 1.冷风阀 2.空气管（四）同程式与异程式采暖系统在以上介绍的各个系统中，通过各立管所构成的循环环路的管道总长度是不相等的，因此都可称为“异程系统”，靠近总立管的分立管，其循环环路较短；而远离总立管的分立管，其循环环路较长。因此造成各个环路水头损失不相等，最远环路与最近环路之间的压力损失相差也很大，压力平衡很困难，最终导致热水流量分配失调，靠近总立管的供水量过剩，系统末端供水不足的现象。图1-12 所示为同程式机械循环热水采暖系统，即增加回水管长度，使每个循环环路的总长度近似相等，因此每个环路水头损失也近似相等，这样环路间的压力损失易于平衡，热量分配也易达到设计要求。因此在较大建筑物中，当采用异程式系统压力难以达到平衡时，可采用同程式系统，只是同程式系统对管材的需求量较大，因此系统管道初投资较大。图1-12 同程式机械循环热水采暖系统1. 热水锅炉 2.循环水泵 3.膨胀水箱 4.集气罐二、蒸汽采暖系统（一）蒸汽采暖系统的特点蒸汽采暖系统具有以下优点：蒸汽汽化潜热比起每千克水在散热器中靠降温放出的热量要大得多，因此对相同热负荷，蒸汽采暖系统的蒸汽流量比热水采暖系统所需的热水流量要少得多，较之热水，蒸汽采用的流速较高，因此可采用较小管径的管道，所以在管道初投资方面，蒸汽采暖系统较经济。蒸汽质量体积大、容重小，因此不会像热水采暖系统一样，给系统带来很大的静压，对设备的承压要求不高。蒸汽采暖系统散热器内热媒的温度一般等于或高于100，比一般热水采暖系统热媒温度高(在一般热水采暖系统中，供水温度为95，回水温度为70，散热器内平均温度为82.5)，且蒸汽系统的传热系数也比热水系统的传热系数要高，因此蒸汽系统所用的散热器面积比热水采暖系统也要小，节省了散热器初投资。当蒸汽采暖系统蒸汽流速与热水采暖系统热水流动速度相同时，蒸汽采暖系统形成的阻力损失比热水流动时所形成的阻力损失要小。蒸汽采暖系统与热水采暖系统相比存在以下不足：蒸汽与凝结水状态变化较大，使得蒸汽采暖系统设计和运行管理会出现困难，处理不当时，系统中易出现蒸汽的“跑、冒、滴、漏”，造成能源的浪费，也影响系统设备的正常运行工作。由于蒸汽采暖系统散热器表面温度高，散热器上的有机灰尘易剧烈升华或被烘烤，影响室内卫生。因此对卫生要求较高的建筑物如住宅、学校、医院等不宜采用蒸汽采暖系统，宜采用热水采暖系统。一般的蒸汽采暖系统不能调节蒸汽温度。当室外温度高于采暖室外设计温度时，蒸汽采暖系统必须运行一段时间，停止一段时间，即采用间歇调节，这样易造成管内蒸汽与空气交替出现，与热水采暖系统相比，管道更易被氧化腐蚀，所以蒸汽采暖系统比热水采暖系统的使用寿命相对要短，尤其是凝结水管，更易损坏。在真空蒸汽采暖系统中，蒸汽的饱和温度低于100，且蒸汽压力越低，蒸汽的饱和温度也就会越低。这种系统虽满足卫生要求，但由于系统压力低于大气压力，所以一旦系统稍有缝隙，空气就会大量进入，破坏系统的正常工作。因此系统要求的密封性很高，并需要有抽气设备和专门的保持真空自控设备。这使得真空蒸汽采暖系统应用范围不广。此外，蒸汽采暖系统由于系统的热惰性小，供气时热得快，停气时冷得也较快，因此非常适用于人群短时间迅速集散，需要间歇调节的建筑，由于间歇调节会使房间温度波动较大，因此不适用于有人长期停留的建筑物。（二）蒸汽采暖系统的分类蒸汽采暖系统按供汽压力的大小可分为：高压蒸汽采暖系统，它的供气压力大于70kPa；低压蒸汽采暖系统，它的供气压力等于或低于70kPa；真空蒸汽采暖系统，它的供气压力低于大气压。蒸汽采暖系统按干管布置方式的不同，可分为上供式、中供式和下供式蒸汽采暖系统。按立管布置特点的不同，可分为单管式和双管式蒸汽采暖系统。按回水动力的不同，可分为重力回水和机械回水蒸汽采暖系统两种形式。1低压蒸汽采暖系统低压蒸汽采暖系统的凝水回流入锅炉有以下两种形式：（1）重力回水：如图1-13 所示，在系统运行前，锅炉中充水至a-a 平面被加热后产生一定压力和温度的蒸汽，蒸汽在自身压力作用下克服流动阻力，沿供气管道输送到散热器内，进行热量交换后，凝水靠自重作用沿凝水管路返回锅炉中。同时，聚集在散热器和供气管道内的空气也被驱入凝水管，最后经连接在凝水管末端点的排气装置排出。（2）机械回水，如图1-14 所示。它不同于连续循环重力回水系统，凝水不直接返回锅炉，而是先靠重力流进入专用的凝结水箱，然后通过凝结水泵将凝结水箱内的凝结水送入锅炉重新加热产生蒸汽。在低压蒸汽采暖系统里，凝结水箱的位置应低于所有的散热器及凝水管，并且进凝结水箱的凝结水管应随凝结水的流向作向下的坡度，因为是重力流。图1-13 重力回水低压蒸汽采暖系统 图1-14 机械回水低压蒸汽采暖系统2高压蒸汽采暖系统由于高压蒸汽采暖系统供气压力大，因此与低压蒸汽系统相比，它的作用面积较大，蒸汽流速也大，管径小，因此在相同的热负荷情况下，高压蒸汽采暖系统在管道初投资方面则较省，有较好的经济性。也正由于这种系统的压力高，因此散热器表面温度非常高，使得房间卫生条件极差，并容易烫伤人，所以这种系统一般只在工业厂房中使用。高压蒸汽和凝结水在遇到阀门等改变流速方向的构件时，有时在立管中会反向流动发出噪声、产生“水击”等现象，为了避免这一现象，在管道内最好使凝结水和蒸汽同方向流动，所以一般高压蒸汽采暖系统均采用双管上供下回式系统。由于凝结水温度高，在凝结水通过疏水器减压后，部分凝结水可能会汽化，产生二次蒸汽。因此为了降低凝结水的温度和减少凝结水管的含汽率，可以设置二次蒸发器，二次蒸发器中产生的低压蒸汽可以应用于附近的低压蒸汽采暖系统或热水采暖系统。高压蒸汽采暖系统在启停过程中，管道温度的变化比热水采暖系统和低压蒸汽采暖系统大，故应考虑采用自然补偿、设置补偿器来解决管道热胀冷缩的问题。三、采暖系统热媒的选择采暖系统热媒的选择，应根据热媒的特性、卫生、经济、使用性质、地区采暖规划等条件来确定，见表1-1。表1-1 采暖系统热媒的选择建筑物的种类采暖系统的热媒适宜采用允许采用居住建筑、医院、幼儿园、托儿所等不超过95的热水不超过110的热水低压蒸汽办公楼、学校、展览馆等不超过95的热水低压蒸汽不超过110的热水车站、食堂、商业建筑等不超过130的热水低压蒸汽高压蒸汽一般俱乐部、影剧院等超过110的热水低压蒸汽不超过130的热水注：幼儿园、托儿所内的散热器及采暖立管应有防烫措施。四、采暖系统的管路布置和敷设在布置采暖管道之前，应先确定采暖系统的热媒种类以及系统形式特点，然后再确定合理的引入口位置，系统的引入口一般设置在建筑物长度方向上的中点，且不能与热力网的总体布局矛盾。同时在布置采暖管道时，应力求管道最短，便于维护方便，并不影响房间美观要求。在上供下回式系统中，一般将干管布置在顶层顶棚以下，只是对于大量底面标高过低妨碍供水，或是蒸汽干管敷设时，才将干管布置在顶棚内。当建筑物是平顶时，从美观上又不允许将干管敷设在顶棚下面时，则可在平屋顶上建造专门的管槽。干管到顶棚的净距，要考虑管道的坡度和集气罐的安装条件。且顶棚中干管与外墙距离不得小于1.0m，以便于安装和检修。对下供式和上供下回式采暖系统的回水干管一般设置在首层地面下的地下室或地沟中，也可敷设在地面上。当地面上不允许敷设(如有过门)或高度不够时，可设在半通行小管沟或不通行地沟内。小管沟每隔一段距离，应设活动盖板，以便于检修。地沟尺寸沟深一般为1.0m1.4m、沟宽一般为0.8m。当允许地面明装，在遇到过门时，可采用两种方法：一种是在门下砌筑小地沟；一种是从门上绕过。立管一般为明装，只有对美观要求很高的建筑物才暗装。立管明装时，应尽量布置在外墙墙角及窗间墙处。每根立管的上端和下端都应安装阀门，以利检修。立管与地面一般是垂直安装。一般民用建筑、公用建筑和工业厂房采用明装方法来安装采暖管道。礼堂、剧院、展览馆等装饰要求高的建筑物经常采用暗装方法来安装采暖管道。对于一个系统的管道，应合理地设置固定点和在两个固定点之间设置自然补偿或方形补偿器，来避免金属管道热胀冷缩时造成的弯曲变形甚至破坏。当管道穿过楼板或隔墙时，为了使管道可自由伸缩且不致弯曲变形甚至破坏，不致损坏楼板或墙面，应在楼板或隔墙内预埋套管，套管的内径应稍大于管道的外径，且套管两端应与饰面平行，在套管与管道之间，应用石棉绳塞紧。当采暖管道实施保温措施时，其保温材料应采用不易腐烂、热阻较大的非燃烧材料，保温层的厚度根据管道的管径来确定，且保温层外面应作保护层。在区域性采暖系统中，由于热水或蒸汽采暖系统的建筑物热力引入口是调节、统计和分配从热力管网取得热量的中心，所以热力引入口的位置最好设在建筑物的中央。可用地下室楼梯间或次要房间作为设置热力引入口的房间。高压蒸汽采暖系统的凝水干管宜敷设在所有散热器的下面，顺流向作下坡度。凝水箱可以布置在采暖房间内，或是布置在锅炉房或专门的凝水回收泵站内。凝水箱可以是开式的，也可以是闭式的。第二节 供暖系统的设计热负荷一、采暖系统设计热负荷采暖系统设计热负荷是在某一室外温度下，为了达到室内温度要求，保持房间的热量平衡，在单位时间向建筑物供给的热量。采暖系统设计热负荷Q包括两部分：一部分是维护结构传热耗热量Q1，即通过建筑物门、窗、地板、屋顶等维护结构由室内向室外散失的热量；另一部分是加热由门、窗缝隙渗入到室内的冷空气的冷风渗透耗热量Q2和加热由于门、窗开启而进入到室内的冷空气的冷风侵入耗热量Q3。即可用下式表示：Q= Q1+ Q2+ Q3 W (1-4)在实际工程应用计算中，我们通常以某一稳定的传热过程来代替实际的不稳定传热过程，以稳定传热的简单计算代替不稳定传热的复杂计算，再在其基础上考虑由于朝向不同、风力大小不同及房间高度过高所引起的朝向、风力和房间高度修正。二、围护结构传热耗热量Q1（一）围护结构基本耗热量计算Q1.j围护结构传热是一个很复杂的过程，它通过导热、对流、辐射三种基本传热方式将热量传到室外。在稳定传热条件下，通过各部分围护结构的基本耗热量为 Q1.j=KF(tntw)a W (1-5)式中： K围护结构的传热系数，W/(m2·)；F 计算部分的维护结构的传热面积，m2；tn 室内要求的计算温度，；tw 采暖室外计算温度，；a 维护结构温差修正系数。整个房间的基本耗热量为它的围护结构各部分基本耗热量之和。围护结构各部分的划分是按朝向、材料结构和室内外温差的不同而进行的。对一侧不与室外空气直接接触的围护结构，当室内外温差超过5时，也应计算通过该围护结构的耗热量。1室内计算温度室内空气计算温度一般指距离地面2.0m 以内人们活动地区的环境平均温度，应满足人的生活和生产的工艺要求。室内计算温度的高低与房间用途、室内潮湿情况和散热强度，劳动强度以及生活习惯、舒适性因素等都有关。表1-2为部分民用建筑采暖室内计算温度。表1-2 部分民用建筑采暖室内计算温度序号房 间 名 称室内温度（）序号房 间 名 称室内温度（）一、居住建筑二、体育建筑1饭店、宾馆的卧室201比赛厅162起居室202休息厅163饭店、宾馆的卧室183练习厅164起居室184运动员更衣室225厨房105运动员休息室206走廊166游泳馆267厕所158浴室259洗室182室外计算温度采暖室外计算温度是某一固定数值，这一数值的确定应保证采暖期内绝大多数时间，室内空气温度是维持在设计所要求的温度。我国制定的工业企业采暖通风与空气调节设计规范里规定：“供暖室外计算温度，应采用历年平均每年不保证5天的日平均温度”，这里采用“日平均温度”是考虑到了一般围护结构的热惰性性质，只有在足够长的时间内的室外温度波动才能对室内温度的变化起到实质性的作用。3温差修正系数引入温差修正系数的目的是：当有些围护结构的外侧并不是室外，而是不采暖的房间或空间时，通过该围护结构的传热量计算公式应为Q=KF(tn th)，其中th是传热达到平衡时非采暖房间的温度，为了计算上的方便，工程上用(tntw)a代替tn th进行计算，所以a称为围护结构温差修正系数。a的取值见表1-3。表1-3 温差修正系数序号维护结构及其所处情况值1外墙、屋顶、地面积其直接接触室外空气的楼板等1.002闷顶及其与室外空气相通的供采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的供采暖楼梯间相邻的隔墙（16层）与有外门窗的供采暖楼梯间相邻的隔墙（730层）0.600.504不供暖地下室上面的楼板当外墙上有窗户时当外墙上无窗户且位于室外地坪以上时外墙上无窗户且位于地坪以下时0.750.600.404围护结构的传热系数建筑物围护结构传热系数按以下几种类型计算:（1）匀质多层材料(平壁)的传热系数传热系数K值可用下式计算 K=1/Ro=1/（1/n+i/i+1/w）=1/(Rn+Rj+Rw) W/(m2·) (1-6) 式中： Ro一围护结构的传热阻， (m2·)/W； n, w围护结构内表面、外表面的换热系数，W/(m2·)； Rn，Rw围护结构内表面、外表面的传热阻，(m2·)/W； i一围护结构各层的厚度，m i围护结构各层材料的导热系数， W/(m·)； Rj一由单层或多层材料组成的围护结构各材料层的热阻，(m2·)/W（2）两向非匀质围护结构的传热系数由两种以上材料组成的、非匀质围护结构，其中的传热过程属于两维传热过程，计算它的传热系数K时，通常来用近似计算方法或实验数据。（3）空气间层传热系数间层中的空气导热系数比组成围护结构的其它材料的导热系数小。增加了围护结构传热阻。空气间层传热同样是辐射与对流换热的综合过程。在间层壁面涂覆辐射系数小的反射材料，如铝箔等，可以有效地增大空气间层的换热阻。对流换热强度，与间层的厚度、间层设置的方向和形状、以及密封性等因素有关。当厚度相同时热流朝下的空气间层热阻最大，竖壁次之，而热流朝上的空气间层热阻最小。（4）地面的传热系数 在冬季，室内热量通过靠近外墙地面传到室外的路程较短，热阻较小；而通过远离外墙地面传到室外的路径较长，热阻增大。因此，室内地面的传热系数随着离外墙的远近而有变化，但在离外墙约8米以远的地面，传热量基本不变。 （二） 围护结构的附加(修正)耗热量Q1.x附加(修正)耗热量有：朝向修正耗热量，风力附加耗热量和高度附加耗热量。1朝向修正耗热量xch是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。计算方法：需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构(门、窗、外墙及用顶的垂直部分)的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。暖通相关规范规定：宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率： 北、东北、西北 010； 东南、西南 -10-15； 东、西 -5% ； 南-15-30。选用上面朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、建筑物使用和被遮挡等情况。对于冬季日照率小于35的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-100，东、西向可不修正。2风力附加耗热量xf指考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。计算方法：一般情况下，不考虑风力附加。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，才考虑垂直外围结构附加510。3高度附加耗热量xg是考虑房屋高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量。计算方法：民用建筑和工业辅助建筑物(楼梯间除外)的高度附加率，当房间高度大于4m时，高出1m应附加2，但总的附加率不应大于15。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(修正)耗热量的总和上。综合上述，建筑物或房间在室外供暖计算温度tw下，通过围护结构的传热耗热量Q1，可用下式综合表示 ： Q1Q1.j+ Q1.x (1+xg) KF(tn-tw )a(1+xch+xf) W (1-7)式中 Q1.j围护结构基本耗热量Q1.x围护结构的附加(修正)耗热量xch朝向修正率，； xf一风力附加率，xf0； xg一高度附加率，15%xg0。三、围护结构的最小传热阻与经济传热阻（一）低限热阻(最小传热热阻)围护结构的传热热阻越小，墙壁的厚度可适当减小，可节省建筑的初投资。但从上述采暖耗热量的分析计算可知，围护结构的传热热阻越小，则采暖耗热量越大，同时也会影响房间的卫生要求和使用条件。因此对围护结构的传热热阻要有一个基本的要求。确定传热热阻，围护结构内表面温度是最主要的考虑因素。围护结构内表面温度必须满足不低于室内空气露点温度的要求，否则内表面结露会使墙体材料导热性能增强，耗热量增加，还会缩短围护结构使用寿命。即使围护结构内表面不结露，但由于过低的墙体内表面使得室内空气与墙体内表面形成较大的温差，会增大人体对墙体内表面的辐射放热，使人体产生不舒适感。因此满足以上要求的传热热阻为低限热阻，即最小传热热阻。在正常使用条件，采用集中采暖的建筑物，非透明部分外围护结构的总传热热阻，都不能低于这一要求的低限热阻。 围护结构的低限热阻可按下式计算：Ro.min =a Rn (tn-tw)/ ty (m2·)/W (1-8) 式中，tn 采暖室内计算温度，；tw 采暖室外计算温度，；a温差修正系数；Rn 围护结构内表面换热热阻，(m2·)/W；ty采暖室内温度与围护结构内表面温度的允许温差，其值可查表1-4。表1-4 允许温度ty 值建筑物及房间类别外墙屋顶居住房间及要