第三章、供暖工程课程名称建筑设备授课对象建筑工程技术、工程造价、工程监理专业学生授课章节第三章、供暖工程授课学时数10学时基本教材或主要参考书教材：中国建筑工业出版社《建筑设备》贾永康主编参考书：《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社陆耀庆《供热工程》第三版建筑工业出版社教学目的与要求通过一个综合项目的实施，使学生能达到预定的学习目标，包括知识目标、能力目标和素质目标。
教学内容与时间安排第三章、供暖工程第一次课：引入项目，介绍供暖基本知识（2）第二次课：子项目一、散热器的类型及片数确定（2）第三次课：子项目二、锅炉的选择（2）第四次课：子项目三、管道的选择；子项目四、管路的布置与敷设（2）第五次课：项目中未涉及的知识（2）教学重点与难点掌握热水采暖系统的工作原理及采暖系统的形式；采暖系统的布置和敷设；建筑采暖施工图的识读方法考核方式闭卷考试+实践第三章、供暖工程项目教学法：在供暖整个教学过程中，为把理论和实践有机的结合起来，挖掘我们同学的创造潜能，提高综合运用知识的能力和解决实际问题的能力，我们采用项目教学法，即师生通过共同实施一个完整的项目而进行的教学活动，要求同学们运用自己所学过的知识来处理一个相对独立的项目。
项目：给济南市槐荫区营市东街42号楼3单元303室安装一套自然循环热水采暖系统（即土暖气）提供：资金、安装过程中用到的设备（如管道连接用设备和墙壁打洞用设备）。
要求：同学们自己去购买设备、管材为用户安装一套自然循环热水采暖系统（土暖气）并调试运行。
讨论：（1）同学们考虑接到项目后要按什么步骤实施该项目？（2）同学们考虑在项目的实施过程中有可能碰到哪些方面的问题？通过这个项目的实施我们的学习目标是：职业培养目标知识目标：掌握供暖工程中各系统的组成及工作原理，并了解系统中各设备的具体组成和工作原理；掌握管道布置和敷设的基本要求。
能力目标：通过学习使学生能基本达到可在无老师指导的情况下看懂供暖的施工图；具备认识供暖系统中各种实物的能力；能运用所学知识进行供暖系统的安装施工；具备协调各专业之间关系、保护建筑本体和供暖设备的能力。
素质目标：通过本课程的学习使学生具备自我学习的能力，使用工具的能力，并养成有计划性、细心、全面考虑问题的职业素质，培养细致到位、合作、高效的工作习惯。
我们通过分析发现，一个供暖系统由三个部分组成，即热源、供热管道、及散热设备，具体到我们这个项目就是由管子、炉子、散热器（暖气片）组成。
所以我们在工作过程中可能碰到的无外乎以下四个方面的问题：炉子怎么选？暖气片怎么选？管子怎么选？怎样把它们布置安装在一起？要想完成该综合项目必须先完成以下四个子项目：子项目一：散热器的类型及片数的确定子项目二：锅炉的选择子项目三：管道的选择子项目四：管路的布置和敷设知识准备：在进行子项目之前，先给同学们介绍一些供暖的基本知识：自然循环热水采暖系统的工作原理：图3-1为自然循环热水采暖系统的工作原理图。
在系统工作前，先将系统中充满冷水。
当水在锅炉内被加热后，它的密度减小，同时受着从散热器流回来密度较大的回水的驱动，使热水沿着供水干管上升，流入散热器。
在散热器内水被冷却，再沿回水干管流回锅炉。
这样，水连续被加热，热水不断上升，在散热器及管路中散热冷却后的回水又流回锅炉被重新加热，形成如图3-1中箭头所示的方向循环流动。
这种水的循环称之为自然(重力)循环。
由此可见，自然循环热水采暖系统的循环作用压力的大小取决于水温在循环环路的变化状况。
在分析作用压力时，先不考虑水在沿管路流动时的散热而使水不断冷却的因素，认为在图3-1中的循环环路内水温只在锅炉和散热器两处发生变化。
设P1和P2分别表示A—A断面右侧和左侧的水柱压力，则P1=g(h0ρh+hρh+h1ρg)P2=g(h0ρh+hρg+h1ρg)断面A—A两侧之差值，即系统的循环作用压力为ΔP=P1-P2=gh(ρh-ρg) (5－1)由式（5-1）可见，起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水密度差。
如供回水温度为95℃/70℃，则每米高差可产生的作用压力为gh(ρh-ρg)=9.81×(977.81-961.92)=156(Pa)自然循环热水采暖系统的主要形式（1）双管上供下回式如图3-2所示为双管上供下回式系统。
其特点是各层散热器都并联在供、回水立水管上，水经回水立管、干管直接流回锅炉。
如不考虑水在管道中的冷却，则进入各层散热器的水温相同。
上供下回式自然循环热水采暖系统管道布置的一个主要特点是：系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡度，其坡度宜采用0.5％～1.0％；散热器支管的坡度一般取1.0％。
回水干管应有沿水流向锅炉方向下降的坡度。
知识准备：图3-2 自然循环热水采暖系统---双管式系统（2）单管上供下回式单管系统的特点是热水送入立管后由上向下顺序流过各层散热器，水温逐层降低，各组散热器串联在立管上。
每根立管(包括立管上各层散热器)与锅炉、供回水干管形成一个循环环路，各立管环路是并联关系。
与双管系统相比，单管系统的优点是系统简单，节省管材，造价低，安装方便，上下层房间的温度差异较小；其缺点是顺流式不能进行个体调节。
知识准备：图3-3 自然循环热水系统（左边为双管式，右边为单管式）作业：1、什么是供暖？2、自然循环热水采暖系统的工作原理是什么？3、自然循环热水采暖系统中双管和单管系统各有什么优缺点？子项目一：散热器的类型及片数的确定分组讨论：你对要选的散热器有什么要求（希望）？你在选择购买的过程中会遇到哪些问题？要求：卫生美观方面：外表光滑、不易积灰、易于清扫。
经济方面：我们通常用散热器的金属热强度来衡量散热器的经济性，金属热强度越大，从耗材方面来说就越经济。
热工性能方面：传热系数越大热工性能越好。
制造和安装方面：能承受较高压力，不漏水、不漏气、耐腐蚀，结构形式便于大规模工业化生产和组装。
好看、经济、好用、好装散热器选择过程中可能出现的问题：选什么材料的？选什么样子的？选多大的？下面我们就来一一解决以上的三个问题：一、散热器的材质：铸铁散热器优点：耐腐蚀，结构简单。
缺点：承压能力低，金属耗量大。
钢制散热器优点：承压能力高，金属耗量小。
缺点：容易被腐蚀。
铝合金散热器优点：重量轻，热工性能好。
缺点：对水质要求高。
铜铝复合散热器优点：兼具了铜的防腐性和吕的高效传热性。
缺点：造价高。
二、散热器的构造：各种材质的散热器都有很多种构造形式，下面我们来分别介绍一下：（1）铸铁散热器铸铁散热器是由铸铁浇铸而成，结构简单，具有耐腐蚀、使用寿命长、热稳定性好等特点，因而被广泛应用。
工程中常用的铸铁散热器有翼形和柱形两种。
①翼形散热器翼形散热器又分为圆翼形和长翼形，外表面有许多肋片，如图3-4所示。
②柱形散热器柱形散热器是呈柱状的单片散热器，每片各有几个中空的立柱相互连通，常用的有二柱和四柱散热器两种。
如图3-5所示。
图3-4 翼形散热器子项目一：散热器的类型及片数的确定图3-5 柱形散热器（2）钢制散热器钢制散热器与铸铁散热器相比具有金属耗量少、耐压强度高、外形美观整洁、体积小、占地少、易于布置等优点，但易受腐蚀，使用寿命短，多用于高层建筑和高温水采暖系统中，不能用于蒸汽采暖系统，也不宜用于湿度较大的采暖房间内。
钢制散热器的主要形式有闭式钢串片散热器（图3-6）、板式散热器（图3-7）和钢制柱式散热器等。
图3-6 闭式钢串片式散热器图3-7 板式散热器（3）铝合金散热器铝合金散热器是近年来我国工程技术人员在总结吸收国内外经验的基础上，潜心开发的一种新型、高效散热器。
其造型美观大方，线条流畅，占地面积小，富有装饰性；其质量约为铸铁散热器的十分之一，便于运输安装；其金属热强度高，约为铸铁散热器的六倍；节省能源，采用内防腐处理技术。
子项目一：散热器的类型及片数的确定（4）复合材料型铝制散热器复合材料型铝制散热器是普通铝制散热器发展的一个新阶段。
所谓主动防腐，主要有两个办法：一个是规范供热运行管理，控制水质，对钢制散热器主要控制含氧量，停暖时充水密闭保养；对铝制散热器主要控制pH值。
另一个方法是采用耐腐蚀的材质，如铜、钢、塑料等。
铝制散热器于是发展到复合材料型，如铜-铝复合、钢-铝复合、铝-塑复合等。
这些新产品适用于任何水质，耐腐蚀使用寿命长，是轻型、高效、节材、节能、美观、耐用、环保产品。
三、供暖房间所需散热器的面积和片数：讨论：散热器的面积和什么有关？房间大小原因：房间大围护结构面积就大，相应的从围护结构传出去的热量就多，这样需要暖气片散出的热量就多，所以所需散热器面积就大。
1、供暖负荷的组成及计算：引入一个概念：供暖系统热负荷：在冬季里，当室外温度低于室内供暖设计温度时，为了保持室内空气温度符合设计要求，需由供暖设备向房间供应的热量称为供暖系统热负荷。
供暖热负荷是根据冬季供暖房间的热平衡算出的。
房间的得热量＝房间的失热量对于一般的民用建筑和产热量很少的工业建筑，供暖设计热负荷Q，由下面几项组成：Q，＝ Q1.j，+ Q1.x， + Q2 ， + Q3 ，（1）Q1.j，－围护结构的基本耗热量：Q1.j，＝Σq’＝ΣKF（tn－tw’）a (w)式中：tn－室内计算温度℃tw’－供暖室外计算温度℃a－温差修正系数，a的大小取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。
0<a≤1K －围护结构的传热系数，W/m2.℃F－围护结构传热面积, m2 。
（2）Q1.x，－围护结构的修正耗热量：实际传热条件受到各种因素的影响，因此必须对基本耗热量进行修正，这些修正的耗热量称为围护结构的修正耗热量。
分为:朝向修正耗热量风力修正耗热量高度修正耗热量通常按围护结构的基本耗热量的百分率进行修正。
◆综上所述，通过围护结构的传热耗热量Q1，＝ Q1.j，+ Q1.x，＝（1＋xg）ΣaKF（tn－tw’）（1＋xch+xf）xch－朝向修正率，％；xf－风力附加率，％，xf ≥0；xg －高度附加率，％，15％≥ xg ≥0。
子项目一：散热器的类型及片数的确定（3）Q2 ，－冷风渗透耗热量：把渗入室内的冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。
Q2’＝C×G×（tn－tw’）＝0.278Vρwcp（ tn－tw’） (w)V－经门、窗缝隙渗入室内的冷空气量，m3/h;ρw－室外冷空气的密度，kg/m3;cp－室外冷空气的定压比热，cp＝1kJ/kg.℃子项目一：散热器的类型及片数的确定（4）Q3’－冷风侵入耗热量：把侵入室内的冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风侵入耗热量。
Q3’＝0.278Vwρwcp（ tn－tw’） (w)Vw－经外门侵入室内的冷空气量， m3/h;ρw－室外冷空气的密度，kg/m3;cp－室外冷空气的定压比热，cp＝1kJ/kg.℃2、散热器的计算：（1）散热器面积的计算：为了维持室内所需要的温度，应使散热器的放热量等于房间的供暖热负荷。