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建 筑 暖 通 空 调,第三章 供热工程,热源通过载热体把热能输配到各热用户的工程技术称为供热工程,建筑物供暖系统、热水供应系统及生活用燃气输配系统等,本章学习内容,一 供暖系统的组成：,由热源（热媒制备）、管网（热媒输送）和散热设备（热媒利用）三部分组成,二 供暖系统的分类：,按使用热媒不同：,热风供暖系统,蒸汽供暖系统,热水供暖系统,根据供、回水管网的布置形式及散热器与管路连连方式不同：,垂直式,水平式,单管式,混合式,双管式,同程式,异程式,上供式,中供式,下供式,分区式,不分区式,第一节 供暖系统的设计热负荷,一 什么是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，为了达到要求的设计室内温度，供暖系统在单位时间内必需向建筑物提供的热量。,二 围护结构的耗热量,1 围护结构的基本耗热量,传热系数、面积,室内计算温度,室外计算温度,温差修正系数,围护结构的最小传热热阻的确定：,（1）围护结构的内表面温度应满足不结露的要求,（2）室内空气与围护结构内表面的温度差应满足 人体健康的要求,2 围护结构的附加耗热量,围护结构的附加耗热量是指在计算基本耗热量时未考虑在内的因素加以补充和修正。包括：朝向、风力、建筑高度等,（1）朝向附加耗热量,根据朝向不同采用不同的修正率：北、东北、西北 010%东南、西南-10-15%东、西-5%南-15-30%,（2）风力附加耗热量,考虑室外风速变化对围护结构基本耗热量的修正，在垂直围护结构上附加510%,（3）高度附加耗热量,考虑房屋层高对围护结构基本耗热量的修正，层高超过4m时，每增高1m附加2%,总的不超过15%,三 冷风渗透耗热量,由于风压和热压的作用，室外冷空气通过门、窗的缝隙渗入室内，把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称冷风渗透耗热量。,如何确定？,1 缝隙法,2 换气次数法,3 百分数法,四 冷风侵入耗热量,由于风压和热压的作用，冷空气通过开启的门或孔洞侵入室内，把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量，称冷风侵入耗热量。,不易确定,外门开启附加,即在外门开启部分的基本耗热量乘以附加率作为通过该门侵入室内的冷空气耗热量,五 建筑供暖热负荷的估算,1 用单位面积供暖热指标估算热负荷,2 用单位体积供暖热指标估算热负荷,第二节 热 水 供 暖 系 统,一.热水供暖系统的分类,1.按循环的动力分为自然（重力）循环系统和 机械循环系统.,2.按供回水方式分为单管系统和双管系统.,3.按管道布置方式分为垂直式系统和水平式系统.,4.按热媒温度的不同分为低温水系统和高温水 系统.,二.重力循环热水供暖系统,1、工作原理,2、布置形式 有单管式和双管式两种,3、特点与应用,三、机械循环热水供暖系统1、与重力循环系统的比较 1）增设了循环水泵和排气装置 2）供水干管的坡度相反 3）膨胀水箱的安装位置不同2、主要形式 1）垂直式（1）上供式 双管式 单管式（顺流式、跨越式、混合式）,a.什么是供暖系统的垂直失调b.主要原因,2）下供下回双管式 特点：（1）无效热损失少。（2）冬季施工方便（3）空气排除困难,如何排？?,3）中供式,4）下供上回式（倒流式）（1）优点（2）缺点,2）水平式 有顺流式和跨越式，两者的优、缺点,与垂直式比较，其特点优点:（1）造价低（2）管路简单，管道少穿楼板，室内美观缺点:（1）排气困难 方法：a.散热器上设风阀分散排气 b.在同一层散热器上部串联一根 空气管集中排气（2）单管水平式串联散热器较多时易出 现水平失调,3）同程式和异程式,四、高层建筑热水供暖系统,一）高层建筑供暖的特点：高层建筑热水供暖系统设计时面临的新问题,1、高层建筑热负荷的计算问题热负荷增加,2、高层建筑热水供暖系统的型式与室外热网的连接 方式问题下层散热器及管道的水静压增加,原因：,围护结构传热系数增加,室外冷空气进入量增加,室内蓄热能降低,二）在建筑及供暖方面采取的措施,1）分层式供暖系统（分区式）,在垂直方向分成两个或两个以上的独立系统.,2 高层建筑供暖系统的主要型式：,1 为减少由于风压和热压造成的室外空气渗入量，应增加门窗的气密性。,2）双线式系统,（1）垂直双线单管供暖系统,（2）水平双线单管供暖系统,3）单、双管混合式系统,将散热器沿垂直方向分成若干组，组内采用双管形式，而组与组之间用单管连接.,特点,？,第三节 蒸汽供暖系统,一、蒸汽供暖系统的分类 1.按供汽压力分为高压蒸汽供暖 表压70kpa 低压蒸汽供暖 表压70kpa 真空蒸汽供暖 表压0 2.按蒸汽干管的布置有上供式、中供式和下供 式三种.3.按立管的布置有单管式和双管式.4.按回水动力分为重力回水和机械回水.,二、低压蒸汽供暖系统 1、重力回水,2、机械回水,在蒸汽供暖系统设计时，要解决、处理好供汽、疏水、排气三方面问题，是保证系统正常工作的重要条件。,“水击”现象？,减少措施？,三、高压蒸汽供暖系统,高压蒸汽供暖与低压蒸汽供暖的比较：1.供汽压力高，流速大，系统作用半径大，同样热负荷所需管径小，但沿程热损失也大。2.散热器内热媒温度高，所需散热器数目减少。3.凝水温度高，易产生“二次蒸汽”。4.管道温度变化大，应重视热胀冷缩现象。,四、蒸汽供暖与热水供暖比较 1.蒸汽供暖系统节省设备、管材，投资少 2.蒸汽供暖系统热惰性小 3.蒸汽供暖系统使用年限较短 4.蒸汽供暖系统可用于高层建筑 5.蒸汽供暖系统热损失大,第四节 热风供暖系统,一、什是热风供暖系统,二、暖风机的构造,三、暖风机的布置,四、热风供暖系统的特点,第五节 供暖设备及附件,一、散热器,2.钢制散热器 1）闭式钢串片对流散热器 2）钢制柱式散热器 3）板式散热器,（一）散热器的类型,1.铸铁散热器 1）翼型散热器 2）柱型散热器,（二）散热器的计算,（三）散热器的布置 1.散热器一般布置在外窗的窗台下.2.散热器一般应明装.3.楼梯间布置散热器时尽量布置底层.4.防冻裂，两层外门间及门斗内不宜 布置散热器.,二、热水供暖系统的 主要设备及附件,（一）膨胀水箱,1、作用,2、接管1）膨胀管2）循环管3）溢流管4）信号管5）泄水管,（二）排气设备1、空气如何产生?2、空气产生的危害3、排气设备有：1）集气罐 2）自动排气阀 3）冷风阀（三）除污器,三、蒸汽供暖系统的主要设备（一）疏水器 1、作用 2、型式（按工作原理不同）1）机械型疏水器 利用蒸汽与凝水的密度差形成凝水液位以控制凝水排水孔自动启闭。主要有：浮筒式、吊筒式、浮球式,2）热力型疏水器,3）热静力型疏水器,3、疏水器的安装（与管路的连接方式）,利用蒸汽与凝水的热动力学（流动）特性不同而工作。主要有：脉冲式、孔板式,利用蒸汽与凝水温度差引起恒温元件变形而工作。主要有：波纹盒式、双金属片式、液体膨胀式,机械型和热力型用于高压蒸汽供暖系统,用于低压蒸汽供暖系统,（二）减压阀,（三）伸缩器（补偿器）,1.自然补偿器 2.套管式补偿器 3.方形伸缩器,作用：自动调节阀门开启度，稳定阀后压力。,型式：活塞式和薄膜式,一 辐射供暖的定义,第六节 辐射供暖,辐射供暖是指主要依靠供热部件向围护结构内表面和室内设施辐射热量，进而提高房间空气的温度的供暖方式。,辐射供暖与对流供暖的主要区别？,二 辐射板的分类,按与建筑物的构造关系分埋管式、贴附式和悬挂式,按辐射板面温度高低分低温辐射、中温辐射和高温辐射,按辐射板的位置分墙面式、地面式和顶面式,按热媒的种类分热水式、蒸汽式和电热式,三 水媒低温地板辐射采暖,回字形铺设较为简单，供回水管路相间温度分布较为均匀，是常用的铺设方式,四 辐射采暖的特点,节能和舒适是辐射供暖的显著特点,节能,舒适：,辐射供暖时，ntn,围护结构内表面温度高，减少了人体向围护结构内表面的辐射热量，特别是地板采暖，工作区温度较高，增加了人体的热舒适性。,辐射供暖时室内设计温度比常规供暖可以降低1-3得到同样的舒适效果。,辐射供暖时室内沿高度方向温度分布均匀，上部温度较低，无效热损失减少。,辐射地板表面温度不宜高于28，且辐射板面积大，可大幅度降低辐射表面温度，从而采用低温热媒及低品位热源，节省供暖能耗。,第六节 供热锅炉及锅炉房,一、常用供热锅炉 锅炉有动力锅炉和供热锅炉 供热锅炉：按介质有热水锅炉和蒸汽锅炉 按压力有高、低压锅炉 按形状有立式、卧式锅炉 按燃料有燃油、燃煤、燃气锅炉,二、锅炉的基本特性 1.蒸发量D：蒸汽锅炉每小时蒸汽产量.t/h 2.产热量Q:热水锅炉单位时间的产热量.kw 3.蒸汽（或热水）参数：指锅炉出口处蒸汽 或热水的压力和温度.4.锅炉的效率：送入锅炉内的燃料完全燃烧 后产生的热量与用于产生蒸汽或热水的热量 之比值.5.锅炉型号的表示方法三、锅炉房设备 1、主体设备锅炉,2、附属设备 1）运煤除灰系统 2）通风系统（送风系统、引风系统）3）水、汽系统（给水、蒸汽、排污三部分）4）仪表控制系统四、锅炉房位置的选择,第四章 通 风 工 程,第一节 通风工程的概述一、通风工程的任务 通风工程就是把室内被污染的空气排到室外，同时把室外新鲜空气补充进来，从而保证室内空气环境符合卫生标准和满足生产工艺的需要.,二、通风的方式 通风包括从室内排出污浊的空气(排风)和向室内补充新鲜空气(送风)两部分.排风系统和送风系统统称通风系统.按通风系统的作用范围，有局部送风、局部排风 和全面送风、全面排风 按通风系统空气作用的动力有自然通风和机械通风（一）自然通风 自然通风是依靠风压和热压的作用使室内外空 气通过门窗等孔口进行交换的.,自然通风分为有组织的自然通风和无组织的自然通风.（两者的优缺点）,（二）机械通风 依靠风机产生的作用动力强制室内外空气交换流动.1、局部机械通风包括局部排风和局部送风.,2、全面机械通风（包括全面排风和全面送风）,自然通风与机械通风的比较,第二节 全面通风与局部通风,一、全面通风 也称稀释通风，即对整个房间进行通风换气，用新鲜空气对房间内污染物浓度进行稀释，使之降低到最高容许值以下，同时把污浊空气不断排至室外。1、通风工程的空气设计参数 1）通风室外计算参数 2）通风室内计算参数,2、全面通风量的计算,全面通风量是指为了改变车间空气的温度、湿度以及 稀释有害物质的浓度，以使工作地带的空气环境符合卫生标准所必需的通风换气量。,1）消除余热所需的通风量L1,2）消除余湿所需的通风量L2,3）消除有害物质所需的通风量L3,全面通风量=MAX(L1,L2,L3),4、空气量平衡和热量平衡,3、气流组织,气流组织是影响全面通风效果的重要因素,污染车间,洁净室,热量平衡:,详见例8-2,送、排风口,在设计全面通风系统时，要将空气量平衡和热量平衡两者联合考虑，既要保证车间为消除有害物所需的通风量，又要保证车间规定的室内温度。,5 通风系统的主要设备和构件,风道,进风及排风装置,风机,二、局部通风（一）局部送风（二）局部排风,局部排风是利用局部气流将有害物就地收集，经净化处理后排至室外。这种通风方式不仅可以有效防止有害物对人体的危害，又能大大减少通风量。,局部排风系统的组成：排风罩、风道、净化设备及风机 1、排风罩的类型 1）密闭式 2）柜式 3）外部吸气式 4）接受式 5）吹吸式,2、局部排风的净化处理,1）粉尘净化,空气净化或除尘,空气净化分4类：,粗净化,中净化,细净化,超净化,除尘的方法：,利用粉尘自身的重力,利用粉尘运动的惯性力,利用离心力的作用,利用水滴或水膜的洗涤作用,利用多孔或织物的过滤作用,利用高压电场作用,利用超声波振动作用,2）有害气体的净化,净化方法：,燃烧法,燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法,用于有机溶剂蒸气及碳氢化合物的净化处理，燃烧氧化过程中被氧化成二氧化碳和水蒸气。,冷凝法,净化效率低，仅适用于浓度高、冷凝度高的有害蒸气,净化方法：,吸收法,燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法,适用于需要同时进行有害气体净化和除尘的通风处理吸收法的费用低。有物理吸收和化学吸收之分。,吸附法,适用于低浓度有机溶剂的蒸气的处理，净化效率可达100%，吸附剂-吸附质，也有物理吸附和化学吸附之分,湿式处理,干式处理,第三节 自然通风,一、自然通风的定义二、自然通风的特点三、热压作用自然通风的原理四、热压作用自然通风的应用,一、自然通风的定义,自然通风:是指利用建筑物室内外空气的密度差引起的热压或者室外大气运动引起的风压来引进室外新鲜空气达到通风换气作用的一种通风方式。,第三节 自然通风,二、自然通风的特点,没有复杂的空气处理系统，便于管理不需要专门的设备，不消耗电能从舒适性的角度讲，人们通常更喜欢自然的气流形态,三、自然通风的工作原理,1、热压作用下自然通风,余压的概念,余压：室内某一点的压力和室外同标高未受建筑物或其他物体扰动的空气压力的差值称为该点的余压，余压为正，窗孔排风，余压为负，窗孔进风。,中和面的概念,在热压作用下，余压沿车间高度变化如图，余压从进风窗孔的负值增加到排风窗孔的正值，在00平面上，余压为零，这个面称为中和面。,2、风压作用下的自然通风,围护结构上各点的风压：,k值为正，说明该点Pf0，处于该位置的孔洞将进风k值为负，说明该点Pf0，处于该位置的孔洞将排风,3、热压和风压共同作用下的自然通风,外围结构上各孔口的内外压差应综合考虑热压和风压的作用。,对于迎风面上的孔口，有利于进风而不利于排风，对于背风面和侧面上的窗孔，有利于排风而不利于进风,为保证自然通风的效果，在设计时,规范规定：对于风压的作用仅定性地考虑其对通风的影响，不予计算，对于热压的作用必须进行定量计算。,二、自然通风的计算,包括两类问题：设计计算和校核计算,1 设计计算,1）计算车间的全面通风量,2）确定进、排风口的位置,3）计算各孔口的内外压差和孔口面积,先假定中和面的位置,可见：中和面的位置随进、排风口的面积之比而变化,排风窗面积增大，进风窗面积减小，中和面向上移，反之亦然,在热车间一般采用上部天窗排风，而天窗的造价比侧窗高，因此，排风天窗的面积不宜过大，即中和面的位置不宜选得太高,二、自然通风的计算,2 校核计算,1）确定中和面的位置,3）计算车间的全面通风量G,2）计算各孔口的内外压差和孔口面积,若实际通风量无法满足通风要求，可采取加大窗孔面积或增加进、排风口垂直距离等措施，增加车间的通风量,4）校核,三、加强自然通风效果的综合措施 一）建筑设计与自然通风的配合 1、厂房的总平面布置 2、建筑形式的选择,二）工艺设备的布置与自然通风,三）进风窗与避风天窗 1、进风窗的布置与选择 2、避风天窗 什么是避风天窗？采用的场合？型式？,人们利用自然通风主要是利用其两大功能:一是通风降温(除湿),借以改善室内热环境(热舒适)状态;二是通风换气,借以改善室内空气质量状态(如增加新风,排除各种有害气体等)。,四 自然通风的应用：,在中国传统民居中，架空的阁楼、竖向的通风井、四合院等都是采用自然通风改善室内环境很好的例子。古代埃及、西亚等地区，采用风塔、风兜、透风遮阳的窗罩等，将自然风引入建筑以实现降温、改善室内环境的目的。,近现代自然通风系统不能得到很好的应用，主要是因为其可控制性不好，不能保证室内气候的稳定性。当前CFD（Computational Fluid Dynamics）技术的发展则提供给自然通风一个应用的平台。,自然通风的优点：可以提高室内空气的质量、在节能方面也很有潜力，但同时对设计的要求也较高。自然通风的应用主要在以下几个方面:,自然通风的应用：,单层工业厂房（有余热）多层或高层工业建筑中的热车间、实验室等乡村民居多层或高层民用建筑如办公楼、教学楼、住宅楼等特种(殊)建筑物或构筑物,单纯的自然通风不使用风扇，节能，造价低，节省空间，减少噪声；可能需增加中庭或者烟囱的造价，不能处理大量的冷热负荷。对于这种通风，根据房间不同的进深和高度采取不同的方式。,进深小于6米可以单边开窗,大于6米小于15米需双边开窗,进深大于15米时，需要加设烟囱结构,因此，热压通风称为“烟囱效应”stack effect,德国法兰克福商业银行commercial bank tower,双层围护结构示意图,商业银行通风示意图,德国国会大厦,英国BRE(Building Research Establishment)办公楼,英国蒙特福德大学女王馆通风示意图,第四节 地下停车库的通风设计,一、地下汽车库通风量的确定（一）排风量的确定（二）送风量的确定 地下汽车库应处于微负压状态，送风量宜为排风量的85%-95%若按换气次数估算，排风不小于6次/h，送风不小于5次/h,二、地下汽车库的气流分布 主要考虑的问题：防止场内局部产生 滞留现象.排风宜从上下同时进行，上部排风1/3，下部排风2/3；新风最好从下部送入，但结构上难做到，送风口可集中布置在上部，采用中间送、两侧回，或两侧送、两侧回。,三、地下汽车库通风系统设计 不仅考虑通风，还要考虑防火排烟，一般宜将两者复合，技术上可行，经济 上合理。（一）通风系统中防火排烟设计有关要求（二）通风排烟系统形式的确定 1、多支路系统 2、单支路系统,