《暖通空调》PPT课件.ppt

1 绪论,一、一般含义 1、英文及缩写 Heating Ventilating and Air Condioning2、专业:供热通风与空调工程、建筑环境与设备工程3、学术：如：暖通空调学会、暖通空调方向4、工程：空调工程、通风工程、暖通工程等。二、本课程含义1、供暖：建筑供暖2、通风：本课程以民用建筑通风为主3、空气调节：,xe,1.1 暖通空调含义,1 绪论,一、供暖 1、定义：冬季，为维持房间空气一定的温度，必须向房间提供一定的热量，为向房间提供热量所采取的设施系统，称为供暖或供暖系统。2、一般组成（1）热源：锅炉、市政热网+换热、废热、余热、可再生能源等。（2）输热系统：把热量从热源处输送、分配到供暖房间。（3）散热设备：加热房间空气，维持房间要求的温度。,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,3、原理,xe,1.2 HVAC系统、一般组成、原理及分类,1 绪论,4、分类（1）按热源是否集中分：集中式：由一个集中统一的热源向多个供暖房间或建筑提供热量的供暖系统（）分散式：热源、散热设备为一个整体，对供暖房间而言，每个房间均需布置要热源，如：烤火炉、电热汀、暖风机等。（2）按热媒种类不同分：热水供暖：输热介质即热媒为热水，有低温水（100）、高温水（100）系统之分。（）,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,蒸汽供暖：热媒为蒸汽，有低压（小于0.7个表压）、高压（0.7个表压）系统之分。热风供暖：热媒为热风即加热后的空气，如暖风机、空调器等。（3）按加热室内空气方式不同分：散热器供暖：以对流散热为主（）。辐射供暖：以辐射散热为主，如：低温热水地板辐射供暖、电热膜供暖、高温辐射供暖等。,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,二、通风 1、定义：即通过通风换气，达到控制室内污染物浓度或含量满足卫生标准要求，具体：收集室内污染空气-（净化处理，如除尘、净化等）-室外大气；室外新鲜空气-（净化处理，如过滤）-送入室内。注：（1）污染物：指有害气体、粉尘、高温、高湿等（2）通风只能在一定程度上调节室内空气的温度与湿度。,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,2、方式（1）机械排风+自然进风（2）机械进风+自然排风（3）机械排风+机械进风（4）自然进风+自然排风3、一般组成：以机械排风+机械进风为例，排风系统：室内排风口-风管-风机-（除尘或净化）-室外排风口 送风系统：室外进风口-（过滤或净化）-风机-风管-室内送风口,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,机械通风系统示意图,1 绪论,4、分类（1）按用途分工业与民用通风：通风换气，控制有害物浓度或含量低于卫生标准要求（其中民用建筑通风是本课程学习的重点）建筑防排烟：控制烟气流动，保证疏散通道安全，如：正压送风、机械排烟。（）事故通风：排除突发事故产生的有害物、可燃、爆炸危险的气体，如燃气泄漏。,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,（2）按作用范围分：全面通风：作用范围是整个房间，如厨房排气扇排风。（）局部通风：作用范围为产生有害物的局部地点，如厨房排油烟机一般局部通风效果优于全面通风。（3）按动力分：自然通风：动力为自然作用压力：风压、热压。机械通风：动力为风机，离心式，轴流式等。（）,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,三、空调1、定义：用人工的方法控制室内空气参数满足人体舒适感要求及工艺要求，其中空气参数为所谓空气“四度”、压力、气味等。所谓“四度”即为：温度、相对湿度、流速、清洁度（洁净度、新鲜程度）。2、一般方法：把一定量经过处理的空气送入空调房间，吸收余热、余湿，然后排出或循环使用。,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,3、一般组成（1）空气调节系统：待处理空气（进风口）-空气处理空气输送分配（风管+风机+送风口）-空调房间（2）冷、热水（媒）系统：冷、热源（冷水机组、锅炉）冷热量输送分配（水管+水泵或冷媒管路）-空气处理设备4、分类（1）按冷热源、空气处理是否集中分：集中式：冷热源集中、空气处理集中（）半集中式：冷热源集中、空气处理集中部分集中、部 分分散（）,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,分散式：冷热源与空气处理为一个整体，每个空调房间均须布置，如：分体式空调。注：说明解释（1）中央空调；（2）户式中央空调。（2）按用途分 舒适性空调：主要满足人体舒适感要求，对温、湿度精度要求不高。（）工艺性空调：主要有：恒温恒湿空调：对温湿度精度有严格控制的要求。净化空调：对室内灰尘、细菌浓度或个数等有严格控制要求。,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,除湿空调：对高湿环境湿度有控制要求。人工气候室：用于科学实验，但自然界没有的特殊气候环境。,xe,1.2 HVAC系统一般组成、原理及分类,1 绪论,一、设备、材料、方法 1、高效换热：如何提高制冷机、换热器能能效。如：微尺度换热。2、制冷剂、管材 3、新的方法，如：温湿度独立控制空调系统二、自控1、HVAC系统自控的现状2、HVAC系统对自控的要求3、智能建筑与楼控系统。,xe,1.3 HVAC的技术发展,1 绪论,2、节能要求与规范（1）要求：住宅50%、70%。；公建50%。（2）节能标准与规范。3、热回收 4、关于低碳与空调。5、关于可再生能源利用：水地源、太阳能等。6、关于绿色建筑、生态建筑。,xe,1.3 HVAC的技术发展,1 绪论,一、专业基础及课外阅读1、专业基础2、课外阅读：主要参考资料二、专业素质1、专业素质2、职业敏感三、热爱专业1、专业特点及优势2、发展前景,xe,1.4 如何学好本课程,2 负荷计算,2.1 HVAC负荷的基本概念 1、供暖负荷 2、通风负荷 3、空调负荷：冷负荷、热负荷、湿负荷注意：设计负荷与实际负荷，一般不特指，均为设计负荷2.2 室外空气计算参数与室内设计标准 一、室外空气计算参数（1）变化规律：日变、季变、年变（2）确定原则：不保证原则（3）暖通规范:（GB50736-2012）规定（条）,xe,2.1 HVAC负荷的基本概念,2 负荷计算,a 供暖 b 通风：夏、冬 c 空调：夏、冬 注意：参数的用处（4）确定方法 a 计算法:GB50736-2012附录B b 查取法:GB50736-2012附录A,如：合肥市。注意：气象资料的权威性；没有气象资料的地点的处理：地理纬度相近、气候条件相近。,xe,2.2 室外空气计算参数与室内设计标准,2 负荷计算,2 室内设计标准（1）空调区域（2）空调基数与精度：如：tn=251,505%（3）确定依据：满足人体舒适感要求和生产工艺要求。（4）影响因素:温度、相对湿度、流速、表面温度、衣着热 阻等。（5）规范规定:GB50536-3.0 a 供暖:GB50536-3.01 b空调：GB50736-3.023.05,xe,2.2 室外空气计算参数与室内设计标准,2 供暖设计热负荷,研究表明：20比较舒适；18 无冷感；15 是冷感的界限温度；国外标准：16-22。国家室内空气质量标准（GB/T 18883）规 定民用建筑：16-24。民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）规定：严寒地区：18-24 夏热冬冷地区：16-22,2 负荷计算,5）确定方法：主要考虑一下方面因素确定 a 房间（建筑）的使用功能以及标准（档次）要求 b 生活水平及习惯 c 各类建筑规范的相应要求 d 节能要求注意：节能与舒适要求；节能设计标准；工艺与舒适要求。,xe,2.2 室外空气计算参数与室内设计标准,2 负荷计算,一、供暖负荷组成 1、得热量(Qd)：太阳辐射，人体、照明、设备散热。2、失热量(Qs)：围护结构传热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量等 3、热负荷：Q=Qs-Qd注意：得热量不大的民用建筑可以忽略，作为安全余量，则：QQs；民用建筑计算热负荷时，主要计算围护结构传热量、冷风渗透耗热量。,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,二、热负荷计算（一）、围护结构传热量计算 围护结构传热量由：基本耗热量+附加（或修正）耗热量组成,即：Q1=Q1J+Q1X1、基本耗热量计算（1）计算方法：稳定传热（2）计算公式：Q1J=KF(tn-tw)a式中:tn:供暖室内设计（或计算）温度；tw：供暖室外计算温度；F：传热面积，丈量方法如下：,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,墙：高取建筑层高，宽见图；门、窗：取建筑门窗孔洞尺寸；地、顶：见图。,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,：温差修正系数，=(tn-tl)/(tn-tw)，tl：邻室温度。K：围护结构传热系数注意：a、应考虑冷（热）桥作用，取加权平均值；b、应满足节能设计标准限值要求或建筑节能权衡计算要求;c、获取：一般由建筑节能计算给出；d、关于建筑节能与设计标准的有关概念。2、附加耗热量计算（1）朝向修正（对基本耗热量的修正）北、东北、西北：0%10%；东、西：-5%东南、西南、：-10-15%；南：-15-30%,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,注：冬季日照率35%时，东南、西南和南向宜取-100%，东西不修正；日照被遮挡时，南向可按东西向、其它方向按北向修正；偏角15度时，按主朝向修正。（2）风力附加：建筑物位于不避风的高低、河边、湖滨、海岸、旷野时，其垂直的外围护结构传热耗热量应附加5%。（3）高度附加：房间高度大于4m时，应在基本耗热量与附加耗热量之和基础上计算高度附加率，每高出1m，附加2%，最大不应大于20%。注：住宅一般情况这2项都可以不考虑。,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,（4）外门开启附加（冷风侵入耗热量，对外门基本耗热量修正）开启一般外门（如住宅、宿舍、幼儿园等）一道门：65n%二道门（有门斗）：80n%三道门（二道门斗：60n%开启频繁外门（如办公、学校、门诊部、商店等）一道门：98130n%二道门（有门斗）：120160n%三道门（二道门斗）：90120n%,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,注：a、n为楼层数；外门是指建筑底层入口的门，不是各层入户的门，阳台门不应计算；b、外门最大附加不应大于500%。；c、外门开启附加率仅适用短时间开启的、无热幕的外门；d、仅计算冬季经常开启的外门。（5）技术措施-2009提出的附加：窗墙比过大的附加、两面外墙附加、间歇使用建筑附加。,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,（二）、冷风渗透耗热量 计算公式：Q2=0.278 Cp L w(tn-tw)(W)Cp：空气定压质量比热,kJ/kg.,一般取1.01 w：空气密度,kg/m3 L：渗入室内的冷空气体积流量m3/h L的确定 1、多层建筑（1）缝隙法（忽略热压作用和风速沿高度变化）L=(lL1n)l：房间某朝向可开启门窗缝隙长度,m,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,L1：每m缝隙渗透的冷空气量m3/h.m,查表获取n：朝向修正系数，查表获取。（2）换气次数法：L=NVN：换气次数，V：房间体积m3 居住建筑房间换气次数如下：,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,2、高层建筑：考虑热压风压联合作用，以及室外风速沿高度变化，渗的冷空气量计算：L=(lL0mb)（l:缝隙长度）L0:单位长度门窗缝隙深入的理论空气量,m3/h.mm：朝向综合修正系数，m=CrCf(n1/b+C)Ch Cr：热压系数；Cf：风压差系数 n：纯风压下朝向修正系数 C:门窗缝两侧有效热压差与风压差之比 Ch：高度修正系数 b：渗风指数,b=0.56-0.78，无数据时，可取0.67,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,技术措施规定：阳台门的冷风渗透量：按相应朝向和级别门窗冷风渗透2倍计算；住宅防盗门：按2级窗计算；普通外门：按1级窗计算；住宅户门：楼梯间不供暖时，按2m3/h计算。3、负荷概算：面积指标法 Q=qsF qs：面积指标,w/；F；建筑面积或供暖面积 注意：建筑面积真对整个建筑，供暖面积针对供暖房间。,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,技术措施规定：阳台门的冷风渗透量：按相应朝向和级别门窗冷风渗透2倍计算；住宅防盗门：按2级窗计算；普通外门：按1级窗计算；住宅户门：楼梯间不供暖时，按2m3/h计算。,xe,2.3 供暖负荷计算,2 负荷计算,一、冷负荷 1、冷负荷与得热量关系（1）得热量外扰：室外空气温度；太阳辐射热 内绕：人体、照明、设备（电热、电动、电子）散热（2）得热分类 a、得热：对流、辐射 b、得热：显热（与温度变化有关），潜热（与温度变化无关，与含湿量变化有关）。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,（3）得热形成冷负荷过程：,2 负荷计算,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,（1）材料蓄热能力越强，冷负荷衰减越大，滞后时间越长。（2）蓄热能力与材料容量有关，热容越大，蓄热能力越强。（3）热容量=材料重量乘比热（建筑比热差距不大）。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,2、冷负荷计算方法（1）稳定传热与不稳定传热（2）得热量与冷负荷是否区分 当量温差法（1946年，美国）:逐时计算，得热=冷负荷 谐波分解法(50年代，前苏联):逐时计算，得热=冷负荷 反应系数法(1968年，加拿大):逐时计算，得热冷负荷-改进：传递函数法（1978年)（3）谐波反应法（我国，82年，基础-谐波分解法）（4）冷负荷系数法（我国，82年，基础传递函数法）（5）其它方法,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,3、冷负荷系数法计算空调冷负荷（1）围护结构冷负荷 外墙、屋顶温差传热形成的冷负荷 a、计算公式：CL=KF(tl.t-tn)K:传热系数，一般由建筑节能计算给出 F：传热面积 tn：空调室内设计（计算）温度 tl.t:逐时冷负荷计算温度 b、热作用（室外空气温差和太阳辐射热，即综合温度（tz=tw+J/w）；,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,c、冷负荷计算温度的定义及来源 tl.t=CL/K d、地点、外表面放热系数、吸收系数不同时的修正；e、对于非轻型外墙，可采用平均综合温度代替（tzp=twp+J/w）玻璃窗温差传热形成冷负荷 a、计算公式：CL=KF(tl.t-tn)K:传热系数，一般由建筑节能计算给出 F：传热面积；tn：空调室内设计（计算）温度 tl.t:玻璃窗逐时冷负荷计算温度,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,b、热作用（室外空气温度）；c、冷负荷计算温度的定义及来源：tl.t=CL/K d、地点不同时的修正。日射得热形成冷负荷 a、透过玻璃窗的得热量：q=qt+qqt：透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热q：玻璃吸收太阳辐射热传入室内的热量,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,b、日射得热因素由于窗的类型、遮阳设施、太阳入射角及强度等因素组合太多，无法用数学函数表达，工程上采用所谓对比的计算方法，即采用计算简化、固定条件下的日射得热量。条件：标准玻璃：3mm，普通平板玻璃外侧放热系数：18.6内侧放热系数：8.7,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,以夏季7月为代表日射得热因素：Dj=qt+q 经过大量统计、计算、相似分析给出了适合全国各地区（纬度带，带宽5度）的Djmax。对非标准玻璃、不同窗框、遮阳设施，引入综合遮挡系数修正 Cz=CsC i Cs：窗玻璃遮阳系数,Cs=实际玻璃的日射得热量/标准玻璃日射得热量 Ci：窗内遮阳系数,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,c、冷负荷计算 CL=CaFCzDjmaxCLQF：窗口面积；Ca：窗有效面积系数CLQ:冷负荷系数，注意 定义：CLQ=CL/Djmax 数据给出以北纬27.5度分南北区。内围护结构冷负荷按稳定传热计算CL=KF(tl-tn)tl：邻室计算温度，tl=twp+tl,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,twp：夏季空调室外日平均温度。tl：邻室计算温度与夏季空调室外日平均温度差，可按下表取值：邻室发热量(w)tl 很少（如办公，走廊）0-2 23 3 23-116 5 关于地面冷负荷：一般情况地面温度低于室内温度，可 以不计算。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,（2）设备散热形成的冷负荷 电动设备 a 电机工艺设备均在空调区CL=（1000n1n2n3N/）CLQ b 电机在空调区，工艺设备不在空调区CL=(1000n1n2n3N(1-/)CLQ c 电机不在空调区，工艺设备在空调区CL=1000n1n2n3NCLQ N：电动设备安装功率，KW；：电机效率，一般产品样本给出。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,n1：利用系数,电机最大实耗功率与安装功率之比，一般 可取0.7-0.9。n2：电动机负荷系数，电机每小时平均实耗功率与最大功 率之比，一般可取0.4-0.5。n3：同时使用系：电机同时使用的功率与安装功率之比，一般可取0.5-0.9。CLQ：冷负荷系数，详见附录2-20、21。注：当空调系统间歇运行时，则，CLQ=1.0。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,电热设备 对于无保温密闭罩的电热设备：CL=1000n1n2n3n4NCLQ n1、n2、n3：含义同前。n4：考虑排风带走热量的系数，一般取0.5。电子设备CL=（1000n1n2n3N/）CLQ n1、n2、n3：含义同前，其中n3根据情况而定，一般：注：公共建筑电器设备散热量可参照节标 表B.0.7-1。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,（3）照明设备散热形成的冷负荷 白炽灯（热光源）CL=1000NCLQ N：照明设备功率，KW；CLQ：冷负荷系数。荧光灯（冷光源）CL=1000Nn1n2CLQ N：照明设备功率，KW；CLQ：冷负荷系数,见附录。n1:镇流器消耗功率系数，在空调房间内取1.2，在吊 顶内取1.0。n2：灯罩隔热系数，有通风孔取0.5-0.6，反之取0.6-0.8。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,（4）人体散热形成的冷负荷 人体显热冷负荷 CLx=qsnCLQ qs：不同室温、活动强度成年男子显热散热量，w，见 表2-13。n：室内人数：群集系数，以成年男子为计算基础，对不同功能的 建筑不同人群（成年男子、女子、儿童）引入的修 正系数，见表2-12 CLQ：冷负荷系数,见附录2-23，注意计算时刻为人员进 入房间时刻算起。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,人体潜热冷负荷CLq=qlnql:不同室温、活动强度成年男子显热散热量，w，见 表2-13。人体散热冷负荷CL=CLx+CLq（5）食物散热冷负荷，食物包括显热和潜热，可按下列数值 采用：食物全热取17.4W/人；食物显热取 8.7W/人；食物潜热取8.7W人；食物散湿量取11.5g/h。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,二、空调热负荷 1、计算方法：稳定传热 2、注意区别冬季空调与供暖室外计算温度 3、一般空调房间为正压，可不计算冷风渗透耗热量三、湿负荷 1、人体散湿量：W=0.278ng10-6(kg/s)g:人体小时散湿量kg/h，见表2-13，其它参数同前。2、敞开水面散湿量 3、围护结构透湿量,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,四、新风负荷Qw=Gw(iw-in)(kw)Gw:新风量(kg/s)；in、iw：室内、外空气焓值(KJ/kg干）五、室内冷负荷与制冷系统冷负荷 1、室内冷负荷（1）围护结构传热冷负荷（2）人员、照明、设备散热冷负荷 逐时最大值：各空调区（房间）逐时相加得到的逐时 最大值。最大值累计：各空调区（房间）最大值的累计。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,2、制冷系统冷负荷（1）室内冷负荷：空调系统有自动温控时取逐时最大值；没有温控时取最大值累计。（2）新风冷负荷（3）空气处理附加冷负荷（如再热）（4）水泵、水管温升附加，计算参见措施2009。（5）风机、风道温升附加，计算参见措施2009。（6）送风管道漏风附加，计算参见措施2009。（7）制冷系统冷负荷：选择冷源设备的依据，制冷系统冷负荷=（1）+（2）+（3）+（4）+（5）+（6）,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,六、负荷概算1、面积指标法：CL=qsF qs：空调冷负荷概算面积指标，w/m2。F：建筑面积或空调面积，m2。2、面积指标（1）建筑面积指标（w/m2）：总冷负荷/建筑面积（2）空调面积指标（w/m2）：总冷负荷/空调面积 注：建筑面积指空调区域面积与非空调区域面之和；空调面积指空调区域建筑面积；面积指标一般包含新风负荷 在内。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,七、负荷计算参考步骤1、熟悉建筑条件图纸及项目地点（地理纬度）2、明确供暖或空调房间3、查阅室外计算参数4、确定室内设计参数5、热工参数确定 实际工程K值由建筑节能计算提供，课程设计按以下方法确定：（1）外墙、外窗、屋顶：主要根据气象区域划分，参照节标限值要求确定。（2）内围护结构：计算确定。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,2 负荷计算,6、人员、照明指标 可参照节标权衡计算指标确定7、阅读规范、节标、措施负荷计算相关规定8、计算房间编号 如204，2-楼层，04计算房间序号9、简化相同房间10、编制负荷计算表11、负荷计算：供暖热负荷、空调（冷）热湿负荷。12、负荷汇总（1）房间负荷汇总；（2）建筑总负荷汇总；（3）面积指标。,xe,2.4 空调冷（热）湿负荷,3 供暖,一、系统的分类1、闭式与开式2、按循环动力分（1）自然循环热水供暖：循环动力，自然作用压力。（2）机械循环热水供暖：循环动力，水泵。3、按水温不同（1）低温热水供暖：水温=100 4、按散热器连接方式不同分（1）单管系统；散热器与立管串联，立管：1根。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（2）双管系统：散热器与立管并联，立管：2根。5、垂直式系统与水平式系统6、垂直式系统按供回水干管位置不同分（1）上供下回单管系统：供水干管在系统上部，回水干管 在系统的下部。（2）上供下回双管系统：供水干管在系统上部，回水干管 在系统的下部。（3）下供下回双管系统：供回水干管均在系统下部。（4）其它：上供上回式、下供上回式、中供式等7、分户计量系统：分户计量，分室控制。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,关于热媒温度：措施09规定：,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（1）热源为锅炉房时温差，不得小于20；（2）热源为热电联产集中供热时，温差宜在15-20；（3）热源为各类热泵时，温差宜在10以内。民用建筑供暖通风空调设计规范报批稿中规定：5.3.1 散热器供暖系统应采用热水作为热媒：宜按60-45连续供暖设计。（关于水温的讨论）目前工程上常用水温 95/70 85/60 80/60（散热器）60/50 45/35（低温地板辐射、热泵）,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,二、系统组成及原理,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,1、热源：热水锅炉、集中供热等2、输热管网：供、回水干管、立管、支管3、散热设备：散热器、暖风机4、附属设备（1）膨胀水箱与系统定压 作用：容纳水受热膨胀体积；定压作用，使系统在正 压下工作；补水。位置：系统最高点（一般高于系统最高点1.5m。）定压点（连接点）：系统压力最低点（一般是水泵入 口）其它补水定压方式,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（2）循环水泵 位置：a 热源进口；b 热源出口（有什么区别？）流量：L=计算流量x1.1 m3/h 扬程H=（最不利环路阻力+锅炉阻力+散热器阻力）x1.1 kPa 系统工作压力：P=定压点压力+水泵杨程 kPa（3）系统排气 排气方式：沿供干管逆水流设置坡度，最高点设置排 气装置。排气装置：集气罐、自动排气阀、手动放气阀。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,思考题已知条件如图，求：水泵杨程 定压点压力 系统工作压力,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（4）阀门附件 立管：供回水立管均应设关断阀门，系统复杂时可设平衡阀。散热器进、出口：设截止阀、温控阀，其中温控阀有三通型（对应定流量），二通型（对应变流量），有手动型和自动型（自励式）膨胀水箱：浮球阀、闸阀等 排气：散热器尾部均设放气阀（一般产品自带）；系统 高点（如总立管顶端，供水干管 末端等）泄水：系统低处泄水阀，放空系统，维护检修。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,三、系统的形式及特点 1、双管上供下回系统,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（1）系统形式：供水干管在系统上部，回水干管在下部。（2）系统特点 与散热器相连的立管有2根，散热器并联在立管上；水流平行分配给各层散热器，各散热器进、出口水温一致（热负荷相同时，散热面积相同）；散热器散热量可以单独调节；存在“垂直失调”现象，楼层越高，现象越严重；排气在供水干管最高点（逆顺水流向上）（3）适用情况 四层及以下建筑。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,下层散热器环路：a-S1-b自然作用压力：P1=h gh1-g gh1=gh1(h-g)上散热器环路：a-S2-b自然作用压力：P2=h gh1+h gh2-(g gh1+g gh2)=P1+gh2(h-g)“垂直失调”是自然作用压力引起的“水力失调”，导致上层散热器分配流量多，下层少导致上热下冷的一种热力失调。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,三、系统的形式及特点2、单管上供下回式系统。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（1）系统形式：供水干管在系统上部，回水干管在下部。（2）系统特点 与散热器相连的立管有1根，散热器串联在立管上；水流顺序分配给各层散热器，各散热器进、出口水温不一致一致（热负荷相同时，越往底层散热面积越大）；散热器散热量不能单独调节；不存在“垂直失调”现象；排气在供水干管最高点（逆顺水流向上）（3）适用情况 10层及以下建筑。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,自然作用压力 P=g（h1+h2）(h-g)连续性方程计算水温GL=（Q1+Q2）/（tg-th）=Q2/（tg-t1）=Q1/（t1-th）,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,3、双管下供下回式系统。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（1）系统形式：见上图。（2）系统特点 供回水干管在系统下部；存在“垂直失调”现象么？（讨论）排气：顶层散热器尾部放气阀；供水立管顶端设自动排气阀；供水立管顶端设空气管+排气阀。（3）适用情况 67层及以下建筑。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,4、水平式,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,四、分户计量系统1、分户计量、分室控制2 负荷计算要求：措施09规定：（1）在计算户内供暖设备容量和管道时，应考虑户间传热对供暖负荷的影响，计算负荷可附加=50%的系数。户间传热也可按下式近似计算：q=Aqh A：房间使用面,;qh：通过户间楼板或隔墙的单位面积平均传热量，一般可近似取10W/。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（2）户间传热，仅作为确定户内供暖设备容量和管道直径的依据，不应计入户外供暖干管和立管热负荷和建筑总热负荷。3、热计量方法（1）热量表：流量计+温度传感器+积分仪表，流量计的型式主要有机械式、超声波式、电磁式等。（2）热量分配表：常用于既有项目改造（3）其它方法：详见措施09,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,3、分户计量系统组成：公用立管+户内系统（1）共用立管系统 形式：下供下回双管系统：详见cad图。要求 a 每组公用立管连接的户数不宜超过40户,每层连接的户数不宜超过3户。b 共用立管的比摩阻保持30-60Pa/m。c 共用立管顶端设自动排气阀。d 公用立管应设在管道井内，管道井应设在楼梯间或户外公共空间。e 公用立管应采用镀锌钢管或焊接钢管,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（2）户内系统 形式：参见cad图 a 水平单管式 b 水平双管式：下供下回、上供上回、上供下回 c 水平放射（章鱼式）式 水平跨越式 要求 a 热计量 b 分室控制：常采用自励式温控阀 c 户内系统压力损失不应大于30kPa,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,（3）热力入口 单元入口：连接室外管网与公用立管的部分，一般设在地下室、或楼梯间下。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,户内入口：连接公用立管和户内系统的部分，一般设在管道井内。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,问题1：热力入口中热量表、压差控制阀、流量控制阀位置及作用。问题2：分户计量系统，共用立管系统是否有垂直失调？,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,五、高层建筑供暖特点及系统主要形式1、特点（1）负荷特点：风压、热压作用导致的冷风渗透加大。（2）垂直失调（3）水静压力2、分区:建筑高度大于50m时，宜竖向分区。3、系统主要形式（1）公建：分区式、双线式（水平、垂直，不能解决水静压力过大问题）、单双管混合式（问题同上）（2）住宅：分区式。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,六、供暖管路布置与敷设1、布置原则2、布置与敷设：（1）布置形式：同程式、异程式（2）布置与敷设 干管 上供下回式供水干管：顶层梁下、顶层吊顶内、屋面。上供下回式回水干管：底层沿墙、室内地沟、室内直埋、室外地沟、室外直埋。下供下回供回水干管：同上,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,立管：靠近散热器，一般布置在外墙角、窗间墙角。3、分户计量系统（1）公用立管：设于管道井内，管道井应邻近楼梯间或户外公共空间；单元入口位置：（2）户内系统 户内入口：设于管道井内。布置形式：一般尽可能布置同程式。敷设方式：垫层内、吊顶内。,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,七、热水管路计算要点 1、水力计算方法概述 2、水力计算内容 3、水力计算步骤及要求 4、推荐比摩阻 5、阻力平衡要求 6、水力计算结果 7、系统压力损失,xe,3.1 热水供暖,3 供暖,一、散热器的性能评价指标 1、热工性能（1）主要指标：传热系数K。（2）提高K的主要途径：增加散热面积、提高扰动、辐射强度、减少接触热阻等。2、经济指标：单位散热量成本（元/w）、安装费用、使用寿命、金属热强度。3、安装及工艺要求：机械强度与承压、安装、尺寸、工艺等。4、卫生美观要求：表面光滑、易于清灰、美观。,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,二、散热器种类1、铸铁散热器（1）形式：柱式、翼型等；（2）承压：差，一般0.4-0.5MPa。（3）防腐：好；（4）K：低（5）不美观、笨重，价格低廉。（6）分户计量系统，应采用内腔无砂工艺产品。2、钢制散热器（1）形式：柱式、板式、扁管、管式、串片式其它新形式等（2）承压：较好，一般0.8MPa。,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,（3）防腐：差，外部易解决，内部难度大，造价高。（4）工艺先进、外形美观。（5）K相对大。3、其它材质散热器：铝制、铜铝复合、钢铝复合、不锈钢铝复合、搪瓷等（1）K高；承压好；外形美观。（2）铝制有碱腐蚀。（3）价格高。,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,三、散热器的选择与布置1 散热器选择：主要考虑以下因素：散热能力、承压能力、防腐要求、美观及造价。措施09规定（1）符合国家及行业标准。（2）承压满足系统工作要求。（3）钢制散热器必须采取防腐措施。（4）铝制散热器内壁应有防腐措施，PH=9.0。（5）铜铝、铝制接口应有防止电化学腐蚀措施。（6）分户计量系统，铸铁散热器应采用无砂工艺产品。（7）高湿环境优先铸铁散热器。应考虑4 散热器。,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,2、散热器布置（1）外墙窗台下：供暖效果好，应尽量考虑。（2）内墙侧：供暖效果差。（3）楼梯间：应布置在底层或下面几层。3、散热器安装方式（1）明装：敞开布置，散热好，尽量选择。（2）暗装：加装外罩，美观、防烫伤（幼儿园必须加）撒热不如明装。4、散热器与立管的连接方式（1）单面（立管多）；（2）双面；（3）串联。,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,（2）双面：节省立管，但注意，两侧热负荷应尽量接近，尤其是单管系统热负荷应对称。（3）串联：不提倡，只在个别房间没有办法设置立管时采用。,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,四、散热器的计算 1、散热器的基本散热单元（1）片数（2）长度 2、散热器接管方式,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,3、散热器散热面积计算 A=(Q/K(tm-tn)123 A：散热器计算面积(m2)；Q：供暖设计热负荷(w)K：散热器传热系数，由实验确定，实验条件应符合ISO标准，一般可由样本给出。tm：散热器热媒平均温度，tm=(tg+th)/2,tg、th：散热器进出口温度 1、2、3：片数、连接方式、安装形式修正系数。4、散热器片数或长度计算:n=A/f,f:散热单元面积（m2),xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,5、关于K（1）实验公式：K=atb=a（tm-tn）b 或：Qr=c tB a、b、c、B：实验系数；Qr：散热器散热量，w。（2）实验条件 实验环境：国际标准化组织ISO规定应在 长宽高=（40.2m）（40.2m）（2.80.2m）的恒温封闭小室进行。散热器片数：10；安装方式：常开，明装。连接方式：上进下出同侧。,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,6、散热器片数或长度舍取原则（1）双管系统：热量尾数不超过所需散热量5%时可舍去，大于等于5%时应进位。（2）单管系统：上游（1/3）、中游（1/3）、下游（1/3）散热器数量计算尾数分别不超过所需散热量的7.5%、5%及2.5%时舍去，反之进位。（3）铸铁散热器一组片数不宜超过：粗柱型 20片 细柱型 25片 长翼型 7片,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,7、措施09相关规定（1）散热器布置 散热器应明装，有防烫伤要求的场合如托儿所、幼儿园、老年公寓等必须安装。门斗内不得布置散热器（2）片数组对散热器的长度底层不应超过1500mm（25片），上层不应超过1200mm（20片）；串联接管管径DN25。（3）计算散热器散热量时，应扣除室内明装管道的散热量。8、关于暖风机,xe,3.2 散热器及其选型计算,3 供暖,一、蒸汽作热媒的主要特点 1、满足用户对热媒参数不同要求。2、蒸汽靠相变凝结放热，单位质量凝结放热比热水温差放热大许多倍。3、散热器平均热媒温度高，热惰性小。4、管道温度高，热损失大。5、管道易腐蚀。6、凝结水回收困难。7、输送距离小。8、其它。,xe,3.3 蒸汽供暖系统,3 供暖,二、蒸汽供暖系统的分类 1、按蒸汽压力不同分（1）低压蒸汽供暖：压力0.07MPa（表压）（3）真空供暖：压力0.1MPa（绝对压力）2、按凝结水回收方式不同：重力回水、机械回水 3、按凝水是否通大气：开式系统、闭式系统（高压蒸汽）4、根据立管根数分：双管系统、单管系统 5、根据供汽干管的位置：上供式、中供式、下供式,xe,3.3 蒸汽供暖系统,3 供暖,xe,3.3 蒸汽供暖系统,3 供暖,xe,3.3 蒸汽供暖系统,3 供暖,三、低压蒸汽供暖系统设计要点1、供汽：达到散热器入口应满足蒸汽压力要求（入口一般预留2kPa压力），散热器蒸汽流量：G=3.6（Q/r）kg/h，Q:散热器热负荷，r：汽化潜热.2、疏水（1）排出沿途凝水避免水击，尽可能汽水同向流动，一般供汽干管、散热器支管均设坡度。（2）凝