建筑设备工程培训教材课件.ppt

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1、建筑设备工程,目录,项目三、建筑通风，防火排烟及空气调节,项目五、火灾自动报警系统,项目四、配电设备及室内照明,项目二、传热基础知识及供暖及燃气供应,项目一、流体力学基础及室内给排水,项目六、安全用电及建筑防雷,项目七、常见弱电系统,热能传递的基本方式：,导热（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：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子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：,（ 1 ）气体中：气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果。,（ 4 ）液体中：兼有气体和固

2、体导热的机理。,（ 2 ）导电固体中：自由电子的运动。,（ 3 ）非导电固体中：晶格结构振动。,2、导热的特点必须有温差物体直接接触依靠分子、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没有能量形式之间的转化,3、导热的基本规律,1 ）傅立叶定律 1822 年，法国物理学家 如图 1-1 所示的两个表面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 是比例系数，称为热导率，又称导热系数，负号表示热量传递的方向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与当地的温度变化率及平板面积A成正比，即,（1）,3 ）

3、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，记为 q ，单位 w/ 。 当物体的温度仅在 x 方向发生变化时，按傅立叶定律，热流密度的表达式为:,2 ）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 ，单位 w。,（2）,4 ）导热系数 表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，单位： w/（mk） 。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。金属材料最高，良导电体，也是良导热体，液体次之，气体最小。,4.1.2、热对流（ thermal convection）1、定义,热对流:是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间发生相对位移，

4、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。,注意：对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随有导热现象。,对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递过程，称为对流换热。,对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递过程，称为对流换热。,2 、对流换热的分类 1）根据对流换热时是否发生相变分无相变的对流换热有相变的对流换热 沸腾换热：液体在热表面上沸腾的对流换热。 凝结换热：蒸汽在冷表面上凝结的对流换热。,2）根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。自然对流： 由于流体冷热各部分的密度不同而引起流体的流动。如：暖气片表面附近受热空气的向上流动。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。

5、,3) 根据流动状态分为：层流和湍流。,3、对流换热的特点必须有流体的宏观运动，必须有温差；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。流体与壁面必须直接接触；没有热量形式之间的转化。,4 、对流换热的基本规律 ,流体被加热时：,流体被冷却时：,式中， 及 分别为壁面温度和流体温度，。,（3）,（4）,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 h 比例系数（表面传热系数） 单位 。,（5）,（6）,表面传热系数（对流换热系数）, 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量h是表征对流换热过程强弱的物理量,表面传热系数

6、h的影响因素,1、流体的物性（导热率、粘度、密度、比热容等）2、流体流动的形态（层流、湍流）3、流动的成因（自然对流、受迫对流）4、物体表面的形状、尺寸5、换热时流体有无相变（凝结、沸腾）,4.1.3、热辐射（thermal radiation）,辐射：物体向外发射电磁波的过程,电磁波的数学描述：c =,电磁波传播速率，m/s，真空中：c=3108m/s,波长，m,频率，s-1,0.1 m,100 m,1、热辐射定义热辐射:由热运动产生的，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递称辐射换热。 2、特点 所有温度大于0K的物体都具有发射热

7、辐射的能力，温度越高，发射热辐射的能力就越强；,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,物体间以热辐射进行热量传递是双向的,生活中的例子： a 当你靠近火的时候，会感到面向火的一面比背面热； b 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； c 太阳能传递到地面； d 冬天，蔬菜大棚内的空气温度在0以上，但地面却可能 结冰。,2.辐射换热的特点,不需要物体直接接触。可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。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。辐射时：辐射体内热能辐射能；吸收时，辐射能受射体内热能。只要温度大于零就有能量辐射。物体

8、的辐射能力与其温度性质有关。这是热辐射区别于导热，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，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辐射热能。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，但辐射与吸收过程仍在不停的进行，只是辐射热与吸收热相等。,3 ）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最有效。 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。 在辐射时，辐射体内热

9、能 辐射能； 在吸收时，辐射能 受射体内热能 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表面辐射能的物体。 或称绝对黑体。（Black body）,黑体的辐射能力与吸收能力最强,Ludwig Boltzmann (1844-1906),（7）,其中 T 黑体的热力学温度 K ； 斯忒潘玻耳兹曼常数（黑体辐射常数），其值为 ； A辐射表面积 m2 。,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

10、体的种类及表面状态有关。,（ 8 ）,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，即收支平衡量。 物体包容在一个很大的表面温度为的空腔内，物体与空腔表面间的辐射换热量,（ 9 ）,4.1.4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。,2 、传热过程的组成 一般包括串联的三个环节： 热流体 壁面高温侧； 壁面高温侧 壁面低温侧； 壁面低温侧 冷流体。 稳态过程通过串联环节的热流量相同。,3 、传热过程的计算,（a）,（b）,（c）,针对稳态的传热过程，即 =const 传热环节有三种情况，则其热流量的表达式如下：,将式（a）、（

11、b）、（c）改写成温差的形式：,（d）,（e）,（f）,三式相加，整理可得:,也可以表示成:,式中，k称为传热系数，单位,（10）,（11）,4、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的影响因素 参与传热过程的两种流体的种类； 传热过程是否有相变。,或,（13）,（14）,传热系数的表达式为:,（12）,5、热阻分析类比方法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。热电类比（热阻分析）是传热学

12、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,（1）、热阻1）热阻定义：热转移过程的阻力称为热阻。2）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：面积热阻RA：单位面积的导热热阻。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中，若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）、导热热阻单位面积平壁的导热热阻面积为的平壁，导热热阻,（3）、对流换热热阻单位壁表面积上的对流换热热阻：对于面积为的

13、平壁，对流换热热阻为,单位面积的传热热阻：,k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：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。,换热器的分类,按照操作过程,间壁式换热器： 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；,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。,蓄热式换热器：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放出热量，即热流体流过换热器时，蓄热材

14、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。,蓄热式换热器,混和式换热器,混合式换热器：冷热流体直接接触，彼此混合进行换热，在热交换同时存在质交换，如空调工程中喷淋冷却塔，蒸汽喷射泵等；,按表面紧凑程度区分,紧凑程度可用水力直径dh来区别，或用每立方米中的传热面积即传热面积密度来衡量。,适用于传热量不大或流体流量不大的情形。,1、套管式换热器,间壁式换热器主要型式,套管式换热器,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。传热面由管束组成，管子两端固定在管板上，管束与管板

15、再封装在外壳内。两种流体分管程和壳程。,列管式冷凝器实例,1-2型换热器,增加管程,2-4型换热器,进一步增加管程和壳程,波纹管换热器,波纹换热管,管壳式换热器,间壁式换热器的又一种主要型式。其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。根据换热表面结构的不同又可分为管束式、管翅式及管带式、板翅式等。,3、交叉流换热器,管翅式,直片形,U形,L形,方形,板翅式,4 板式换热器：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，其特点是拆卸清洗方便，故适用于含有易结垢物的流体。,特点：结构紧凑 ,占用空间小；传热系数高 ；端部温差小(可达1); 热损失小 ，热效率高(98%); 适应

16、性好，易调整 ; 不易结垢,1 ,2 介质3 环行孔道 垫圈4 板片密封 垫圈5 激光切焊 焊缝6 焊接密封 流道,板式换热器,5、螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，,螺旋板换热器的特点: 传热效率高(总传热系数最高可达3300Kcal/m2.h.，传热效率为列管式换热器的13倍。 )，节能效果好，体积小、价格便宜，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传热。但密封较困难.,螺旋板式换热器,6. 管束式换热器,7. 热管换热器,换热器中流体的流程及流向,流程: 用 i j 表示 i 壳程数 ； j 管程数,4.1.6增强、削弱传热的方法,增强传热的方法

17、：,扩展传热面改变流动状态使用添加剂改变流体物性改变表面状况改变换热面形状和大小改变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表面状况,4.2 采暖系统的分类与组成,4.2.1 采暖系统的分类1. 按照供暖范围划分,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-可以满足多个房间的采暖要求的供暖系统 。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,4）按照热媒温度的不同可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。,1）按照系统循环动力的不同：自然循环热水供暖系统和机械循环热水供暖系统。,2）按照供回水方式的不同可分

18、为单管系统和双管系统。,3）按照管道敷设方式的不同可分为垂直式和水平式。,（1）热水供暖系统的分类,第2章 采暖工程,（2）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，蒸汽供暖系统可分为重力回水和机械回水。,4.2.2 采暖系统的组成,（1）热源 ；（2）输送管道 （3）散热器 ；（4）膨胀水箱或膨胀罐 （5）集气罐；（6）除污器 （7）循环水泵 ；（8）疏水器；（9）控制附件,4.3 热水供暖系统4.3.1自然循环热水供暖系统1. 自然循环热水供暖系

19、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，先由冷水管向系统内充满水，然后锅炉开始加热。当水温升高后，容重开始降低，热水沿供水管上升流入散热器，在散热器中散热后温度降低，沿回水管流回锅炉再次被加热，如此循环往复。,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 系统称为自然循环热水供暖系统或重力循环热水供暖系统。,2. 自然循环热水供暖系统中应注意的几个问题,（1）排气问题,在自然循环上供下回式热水供暖系统中，可以通过在供水总立管最上部

20、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0.51。散热器支管也应沿水流方向设置下降坡度，坡度置为1，以便于空气可以逆水流方向聚集到膨胀水箱中排出。,（2）垂直失调问题,多层建筑为避免垂直失调，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。同一根立管上的各层散热器就不会存在垂直失调。,4.3.2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，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。,机械

21、循环热水供暖系统图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,1. 机械循环热水供暖系统与自然循环热水供暖系统的主要区别：,（1）循环动力不同 （2）膨胀水箱的连接点和作用不同 （3）排气途径不同,2. 机械循环热水供暖系统的主要方式,（1）垂直式,1）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,机械循环上供下回式热水供暖系统,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，因其管道布置合理，故而是应用最广的一种布置形式。,2）机械循环下供下回式热水供暖系统：,1热水锅炉 2循环水

22、泵 3集气罐 4膨胀水箱 5空气管 6放气阀,供回水干管都在散热器之下。双管下供下回式热水供暖系统一般应用在平屋顶建筑顶棚下不允许设置供水干管的情形。如建筑物设有地下室，供回水干管可设于地下室中，若没有地下室，供回水干管可设于地层地沟中。,第2章 采暖工程,3）机械循环中供式热水供暖系统：,水平干管设置在系统的中部。当顶层的梁下和窗户之间的距离较小，若将供水干管设于梁下，将妨碍窗的开启或建筑的美观时可采用这种系统。,4）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，仅使用膨胀水箱排气。系统中的水不易汽化，利用膨胀水箱定压时，可以降低水箱的安装高度 。其散热效

23、果也低于上供下回式。,（2）水平式,水平单管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在散热器支管之间连接跨越管，热水一部分流入散热器，另一部分直接通过跨越管与散热器的出水混合后，再次分流，一部分进入下一个散热器，另一部分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,3. 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

24、 4膨胀水箱,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，热量分配易于达到设计要求。,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,低温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,隔热层 豆石混凝土 附加层 防潮层 防水层,1）传统的低温辐射采暖系统加热构件的构造,2）LG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

25、做成的1200600mm的块状体，其内部空腔可以通过热媒，它直接铺设在楼板上，块与块之间用专用的弯头连接，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。,（2）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为直列型、旋转型和往复型,加热盘管布置图,4.3.4高层建筑热水采暖系统,1. 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，要求散热设备和管材具有更高的承压能力。当建筑高度超过50m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12

26、层。,2. 高层建筑热水采暖的形式,（1）竖向分区式,设热交换器的分区热水供暖系统,1热交换器 2循环水泵 3膨胀水箱,双水箱分区热水供暖系统,1加压水泵 2回水箱 3进水箱 4进水箱溢流管 5信号管 6回水箱溢流管,阀前压力调节器的分区式热水供暖系统,1加压水泵 2单向阀 3阀前压力调节器,第2章 采暖工程,设断流器和阻旋器的热水供暖系统,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,垂直双线单管式供暖系统,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,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

27、器 5截止阀 6节流孔板 7调节阀,（3）单、双管混合式系统,优点：当楼层过度时，可避免双管式的垂直失调问题；可避免单管顺流式的散热器支管管径过大的缺点。,4.4 蒸汽采暖系统,蒸汽供暖系统原理图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,4.4.1 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。3）蒸汽供暖系统的热惰性很小，系统的加热和冷却都很快。,4）由于蒸汽供暖系统的散热器表面温度较高，容易发生烫伤事故。 5）蒸汽供暖系统中的热媒为蒸汽，其比容大、密度小，当用于高层建筑时

28、，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。 6）蒸汽供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和经济性。,4.4.2 低压蒸汽采暖系统,1. 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些。,2.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。,3. 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。,第2章 采暖工程,4. 凝水回收方式,（1）重

29、力回水,蒸汽在散热器内放热变成凝结水后，依靠重力沿凝水管流回锅炉房。,（2）机械回水,凝结水先依靠重力流回凝结水箱，再由水泵加压返回锅炉房的回水方式。,第2章 采暖工程,4.4.3 高压蒸汽采暖系统,1.上供上回式高压蒸汽供暖系统,2.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,第2章 采暖工程,4.4.4 采暖系统的布置与保温,采暖管道的布置,1.干管,a）异程式 b）同程式1供水总立管

30、 2供水干管 3回水干管 4立管 5供水进口管 6回水出口管,常见供回水干管走向布置方式,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

31、的尺寸应由沟内敷设的管道数量、管径、坡度及安装、检修的要求确定，其净尺寸不应小于800 mm1000 mm l200 mm。沟底应有3的坡向供暖系统引入口的坡度用以排水。,上供式供热系统,下供式供热系统,第2章 采暖工程,2.立管,室内热水供暖系统的立管应尽可能的布置在房间的角落。对于有两面外墙的房间，立管宜设置在外墙转角处。楼梯间除可以与辅助房间如厕所、厨房合用一根立管外，一般应尽量单独设置，以防结冻后影响其他立管的正常供暖。 要求暗装时，立管可敷设在墙体内预留的沟槽中，也可以敷设在管道竖井内。 在每根立管的上端和下端都要安装阀门，以便个别散热器损坏时可以只放掉一根立管中的热水，进行检修，不

32、至影响其他更多用户的供暖。,3.支管,支管与散热器的连接方式有三种：上进下出式、下进上出式和下进下出式。散热器支管进水、出水口可以布置在同侧，也可以在异侧。上进下出、同侧连接方式，这种连接方式具有传热系数大，管路最短，外形美观的优点。下进下出的连接方式散热效果较差，但在水平串联系统中可以使用，因为安装简单，对分层控制散热量有利。下进上出的连接方式散热效果最差，这种连接有利于排气。在蒸汽供暖系统中，双管系统均采用上进下出的连接方式，以便于凝结水的排放，并应尽量采用同侧连接。连接散热器的支管应有坡度以利排气，当支管全长小于500 mm时，坡度值为5mm；大于500 mm时，坡度值为l0mm，进水、

33、回水支管均沿流向顺坡。,第2章 采暖工程,4.4.5 散热器的布置,1）散热器一般应安装在外墙的窗台下。2）为防止冻裂散热器，两道外门之间不准设置散热器。在楼梯间或其他有冻结危险的场所，散热器应单独设置立管和支管。楼梯间的散热器应尽可能分配在底层，因为底层散热器加热的空气可以自动上升，补偿上部热损失。3）散热器应该明装，布置简单。对于美观要求高的房间可以暗装。为防烫伤儿童，幼儿园的散热器应暗装或加防护罩。4）在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器可同邻室串连连接。两串联散热器之间的串联管直径应与散热接口直径相同，以便水

34、流畅通。,第2章 采暖工程,采暖管道的保温,1.对保温材料的要求导热系数小、密度小、具有一定的机械强度、吸水率小、不易燃烧且耐高温、施工方便、价格低廉。2.保温材料及其制品,供热管道中常用的保温材料有：石棉，矿渣棉，泡沫混凝土，蛭石硅藻土，膨胀珍珠岩，玻璃棉、微孔硅酸钙等。,3.保温结构,（1）防锈层-在敷设保温层前，必须先清理管子表面，去除脏物及铁锈，再涂上防锈漆两遍。 （2）保温层-供热管道常用的保温方法有涂抹式、预制式、缠绕式、填充式、灌注式及喷涂式。 （3）保护层-保护层可分为涂抹式保护层、金属保护层、毡布类保护层。（4）防水层-选用防水性能优良好的材料 。,4.5 采暖系统的主要设备

35、及附件4.5.1 锅炉,1.锅炉房设备的组成,（1）锅炉本体（2）锅炉房的辅助设备 1）运煤、除灰系统 2）送、引风系统 3）水、汽系统(包括排污系统) 4）仪表控制系统,2.锅炉的工作过程,（1）燃料的燃烧过程,燃料在加煤斗中借自重下落到炉排面上，炉排借链轮来带动，犹如皮带运输机，将燃料带入炉内。燃料一面燃烧，一面向后移动；燃烧需要的空气是由风机送入炉排腹中风仓后，向上穿过炉排到达燃料层，进行燃烧反应形成高温烟气。燃料最后烧尽成灰渣，在炉排末端被除渣板(俗称老鹰铁)铲除于灰渣斗后排出，这整个过程称为燃烧过程。,（2）烟气向水(汽等工质)的传热过程,由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高。在炉膛的四

36、周墙面上，都布置一排水管，俗称水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热，将热量传递给管内工质。继而烟气受引风机、烟囱的引力作用而向炉膛上方流动。烟气出炉膛并掠过防渣管后，就冲刷蒸汽过热器一组垂直放置的蛇形管受热面，使汽锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到过热。烟气流经过热器后又掠过上、下锅筒间的对流管束，在管束间设置了折烟墙使烟气呈“S”形曲折地横向冲刷，再次以对流换热方式将热量传递给管束内的工质。沿途烟气的温度降低，最后进入尾部烟道，与省煤器和空气预热器内的工质进行热交换后，以经济的较低烟温排出锅炉。,（3）水的受热和汽化过程 它也是蒸汽的生产过程，主要包括水循环和汽水分离过程。经过水

37、处理的锅炉给水是由水泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入汽锅。,4.5.2 散热器,1. 对散热器的要求,在热工性能方面，要求散热器的传热系数要高； 在经济方面，要求放出单位有效热量的散热器价格和金属消耗要低； 在安装使用和制造工艺方面，要求便于组装成所需要的散热面积，具有一定的机械强度，可承受一定的压力，不漏水、不漏汽、耐腐蚀，使用寿命长。 在卫生和美观方面，要求外表光滑，使得灰尘沉积少并容易清扫。,2. 散热器的选择,选用散热器类型时，应注意在热工、经济、卫生和美观等方面的基本要求。,3. 散热器的类型（1）铸铁散热器,具有耐腐蚀、使用寿命长、热稳定性好，以及结构比较简单的特点，铸铁散

38、热器应用广泛。,工程中常用的铸铁散热器有翼型和柱型两种。翼型散热器分圆翼型和长翼型两种。,翼型散热器承压能力低，外表面有许多肋片，易积灰，难清扫，外形不美观，不易组成所需散热面积，不节能。,翼型适用于散发腐蚀性气体的厂房和湿度较大的房间，以及工厂中面积大而又少尘的车间。,1）圆翼型散热器由生铁铸成，其形状为外面有圆形翼片的圆管。,2）长翼型散热器,我国目前常用的柱形散热器有带脚和不带脚两种片型，便于落地或挂墙安装。,由生铁铸成。它的外面有许多竖向翼片，外壳内部为一个扁盒状空间 。,柱形散热器,（2）钢制散热器,主要有闭式钢串片散热器、板型散热器、钢制柱型散热器以及扁管型散热器四大类。,闭式钢串

39、片式散热器,a）240100型,b) 30080型,钢制柱式散热器,钢制板型散热器,钢制扁管型散热器,4.5.3 膨胀水箱、集气罐、排气阀、除污器1.膨胀水箱,作用是用来贮存热水供暖系统加热的膨胀水量。在重力循环上供下回式系统中，它还起着排气作用。膨胀水箱的另一作用是恒定供暖系统的压力。,方形膨胀水箱,1膨胀管 2一溢流管 3循环管 4排水管 5信号管 6箱体 7人孔 8玻璃管水位计,膨胀水箱与机械循环系统的连接,1膨胀管 2循环管 3热水锅炉 4循环水泵,2排除空气装置,（1）集气罐,立式集气罐 卧式集气罐,1放气管 2进水口 3出水口,第2章 采暖工程,（2）自动排气阀,自动排气阀常会因水

40、中污物堵塞而失灵，需要拆下清洗或更换，因此排气阀前应安装一个阀门。此阀门应常年开启，只在排气阀失灵，需要检修时，方临时关闭。,1杠杆机构 2垫片 3阀堵 4阀盖5垫片 6浮子 7阀体 8接管 9排气孔,3除污器,除污器一般设置在供暖系统入口调压装置前、锅炉房循环水泵的吸入口前和换热设备入口前。,（3）手动排气阀,1外壳；2进水管；3出水管； 4排污管；5放气管；6截止阀,4.5.4 疏水器,蒸汽疏水器的作用是自动阻止蒸汽逸漏而且迅速地排出用热设备及管道中的凝水，同时能排除系统中积留的空气和其他不凝性气体。,1. 疏水器的类型,简单的有水封、多级水封和节流孔板； 能自动启闭调节的有机械型、热力型

41、和恒温型等。 机械型疏水器是依靠蒸汽和凝结水的密度差，利用凝结水的液位进行工作，主要有浮筒式、钟型浮子式、倒吊桶式等。 热力型疏水器是利用蒸汽和凝结水的热动力特性来工作的，主要有脉冲式、热动力式、孔板式等。 恒温型疏水器是利用蒸汽和凝结水的温度差引起恒温元件变形而工作的，主要有双金属片式、波纹管式和液体膨胀式等。,浮筒式疏水器,2. 疏水器的安装方式,1旁通管 2冲洗管 3检查管 4单向阀,不带旁通管水平安装,带旁通管水平安装,旁通管垂直安装,带旁通管水平安装（上返）,不带旁通管并联安装,带旁通管并联安装,4.5.5 补偿器,L型 Z型,自然补偿器,自然补偿不必特设补偿器，因此布置供热管道时，

42、应尽量利用其自然弯曲的补偿能力。自然补偿的缺点是管道变形时会产生横向的位移，而且补偿的管段不能很长。,方形补偿器（H=A+2R）,1型（B=2A） 2型（B=A） 3型（B=0.5A） 4型（B=0）,方形补偿器的优点为：制造方便，与套管补偿器相比，作用在固定支架上的轴向推力较小；补偿能力大；不需要经常维修，因而不需要为它设置检查井。其缺点是外形尺寸较大，占地面积较多；热媒流动阻力较大。由于它具有上述的优点，方形补偿器在供热管道上应用得最普遍。,单向套管补偿器,套管补偿器的补偿能力大，一般可达250400mm；尺寸紧凑，因而占地较小，对热 媒流动的阻力比弯管式补偿器小。套管补偿器的缺点是：轴向

43、推力较大，需要经常检修和更换填料，否则容易漏水、漏汽，如管道变形有横向位移时，易造成填料圈卡住。这种补偿器主要用在安装方形补偿器的空间不够的场合。,4.5.6 减压阀,1主阀 2活塞 3下弹簧 4脉冲阀5薄膜片 6上弹簧 7旋紧螺丝,目前国产减压阀有活塞式、波纹管式及薄膜式等。 1.活塞式减压阀,活塞式减压阀工作可靠，维修量小，减压范围较大，占地面积小，适用范围广。,活塞式减压阀工作原理图,1波纹箱 2调节弹簧 3调整螺钉4阀瓣 5辅助弹簧 6阀杆,2.波纹管减压阀,波纹管减压阀的主阀启闭靠通至波纹箱1的阀后蒸汽压力和阀杆下的调节弹簧2的弹力相互平衡来调节。,4.6 供暖系统热负荷计算,1、Q

44、=Qs-Qd,Q供暖设计热负荷Qs 建筑物失热量Qd建筑物得热量,2、维护结构传热耗热量,Q=KF(tn-tw）,K围护结构的传热系数（W/m2*）F围护结构的传热面积tn代表室内温度；tw室外供暖计算温度。,3.围护结构的传热系数,K=1/R=1/(1/n+1/1+ n/n+1/w）,n，w分别为围护结构内外的表面的换热系数（ W/m2* ）；1，n分别为围护结构各层材料的导热系数（W/m*）；1，n分别为围护结构各层材料的厚度（m）；,4、围护结构的传热热阻,热工规范第3.2.5条“ 外墙、屋顶、直接接触室外空气的楼板和不采暖楼梯间的隔墙等围护结构，应进行保温验算，其传热阻应大于或等于建筑

45、物所在地区要求的最小传热阻。”最小传热阻是指围护结构在规定的室外计算温度和室内计算温度条件下，为保证围护结构内表面不低于室内空气露点温度，从而避免结露，同时避免人体与内表面之间辐射换热过多，而引起的不舒适感所必需的传热阻,工程设计中，规定了在不同类型建筑物内，冬季室内计算温度与外围护结构内表面的允许温度差值。 Rmin=ab(tn-tw)/ ty n m2 / W 式中 R min 维护结构的最小传热阻m2 / W ty 供暖室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差，；a为围护结构的温差修正系数；b为传热热阻的修正系数； tw 冬季围护结构室外计算温度 ；n围护结构内表面换热系数。,围护结构

46、最小热阻的确定,5、加热进入室内的冷空气所需热量Q=LCp（tn-tw）L代表冷空气进入量（立方米每秒）Cp代表空气的定压比热；代表室外温度下空气的密度。,建筑热负荷估算方法,1、单位面积热指标法2、单位体积热指标法,1、Q=qfF,Q代表建筑物的供暖热负荷(KW)；qf代表单位面积供暖热指标KW/m2；F总建筑面积m2。,2、Q=qv V(tn-tw）,qv单位体积供暖热指标（KW/m3*）；V建筑物体积(m3)；tn冬季室内计算温度；tw室外供暖计算温度。,4.7 采暖系统安装,4.7.1管道及配件的安装.室内采暖管道安装工艺,管道的加工准备,管道安装,管子的切断,弯管加工,管子连接,（1

47、）管道的加工准备,室内采暖管道安装，首先要测绘，实测出在建筑结构上的安装尺寸和施工图纸上的差异，然后，据此绘制实际安装草图和计算、量取管段及管件的实际加工制作尺寸，然后按其下料加工。在下料时，应以施工图标注的建筑长度为依据，确定每个管段的尺寸。,水平管段下料示意图,）确定水平管段尺寸时，可由两个连接管件的中心距(建筑长度)减去其中管件的有效尺寸即为安装长度，若此管段为直管段，则安装长度就是加工长度；若此管段中有弯管，则安装长度加上管段因弯曲而增加的长度为加工长度。,）确定立管尺寸时，首先应根据某两个管件(管段)的标高差，确定两个管件(管段)之间的建筑长度。,竖直管段下料示意图,加工长度确定后，

48、首先进行管子的变形检查和调直。管道的弯曲变形可采用目测检查法和滚动检查法来进行检测。如果存在变形，可采用冷态校正法、热态校直法或残缺割除法予以调直。,（2）管道的切断,管子切断时可用人工切断法、机械切断法、热力切断法。,（3）弯管加工,焊接弯头由几个有斜截面的直管段焊接而成。加工时应注意各直管段的下料。 折皱弯头利用加热挤压，在弯曲管段内侧形成皱褶而加工成型。 加工时主要皱纹的成型，对皱纹的要求是分布均匀、大小统一、形状一致不歪斜。 光滑弯曲弯头是采用冷弯法或热弯法将直管段直接弯曲成型制成。,（4）管道的连接,螺纹连接是采用管钳或链钳等连接工具将管端加工了内螺纹和外螺纹的管件拧接在一起，并采用

49、合适的填料密封的一种连接方式。其优点在于拆卸安装方便。螺纹连接一般用于管径为DN1550mm的黑铁管，DN15100mm的白铁管及一些仪表管路的连接。 法兰是固定在管口上的带螺栓孔的圆盘。法兰连接是利用若干个螺栓将法兰盘与管道或法兰盘与法兰盘连接在一起，并使用垫片密封的一种连接方式。法兰连接的特点在于结合强度高，严密性好，拆卸方便，故而常用在中、高压管路系统和低压大管径管路中。 焊接连接是采用氧乙炔焰焊接、电弧焊接、电渣焊、气体保护焊、等离子焊、接触焊、摩擦焊或冷压焊等的方法通过加热、加压或同时加热加压使管件或管段连接在一起的方法。随着焊接工艺的发展，焊接在管道联接工程中得到广泛应用。,第2章

50、 采暖工程,（5）管道的安装1）主立管安装具体的方法是由孔洞挂铅垂线，配以尺寸测量，若有不符合要求之处应及时加以调整。还应在主立管的下部弯头处设支座承受主立管的重量。主立管通常都是采用焊接，自下而上逐层安装。安装时，穿楼板管段应加上套管并加以临时固定，再把管子固定在支架上。2）干管安装干管安装首先应确定干管的安装位置：可由施工图上标出的干管标高、管径以及是否保温等情况，在建筑物墙(柱)上划出支架的位置。一般施工图只标出干管一端的标高，可由此根据管长和坡度推算出另一端的标高和支架位置以及过墙洞位置，打通墙洞后由两端支架拉线得出干管上各支架的标高。,采暖干管上的支架，可根据不同的建筑物、不同的敷设