暖通空调习题集和答案要点

1/24第五章建筑供暖5-1对室内供暖常用方式进行分类，并分析各自的特点。【答】①集中供暖与分散供暖：集中供暖方式是由单独设置的热源集中配置热媒，通过管道向各个房间或各个建筑物供给热量。而分散供暖方式是将热源、热媒输配和散热设备构成独立系统或装置，向单个房间或局部区域就地供暖。②全面供暖与局部供暖：全面供暖是使整个供暖房间维持一定温度要求；局部供暖使室内局部区域或局部工作地点保持一定温度。③连续供暖与间歇供暖：连续供暖使得全天使用的建筑物的室内温度全天均达到设计温度；而间歇供暖仅使非全天使用的建筑物在使用时间内的室内平均温度达到设计温度，而在其他时间自然降温。④值班供暖：在非工作时间或中断使用的时间内，使建筑物保持最低室温要求的供暖方式。5-2供暖系统有哪些形式？并对其进行比较。【答】见表5-1表5-1供暖系统对比表分类方式系统形式特点热媒种类热水供暖系统高温水供暖（水温100℃）和低温水供暖（水温≤100℃）。热能利用率高、节省燃料、热稳定性好、供暖半径大、卫生、安全。相同的供热量下所需供热设备较多，管道系统的管径较大，造价高，且热媒流量大，输送热媒消耗电能多。民用建筑和公共建筑的主要采暖形式。蒸汽供暖系统应用范围广、热媒温度高、所需散热面积小。缺点：由于散热器表面温度高，容易使其表面有机灰尘烤焦产生异味，卫生条件较差，且易烫伤，影响安全使用。可用于供热以工艺用蒸汽为主的厂区。热风供暖系统升温快、设备简单、投资较少。缺点：风机设备和气流噪声较大，通常用于耗热量大、所需供热面积较大、定时使用的大型公共建筑或有特殊要求的工业厂房中。散热方式对流供暖利用对流换热器或以对流换热为主向房间散发热量。辐射供暖利用受热面积释放的热射线，将热量直接投射到室内物体和人体表面。5-3对散热器进行经济技术评价主要考虑哪些指标或参数？列表对比分析铸铁和钢制2/24散热器的性能。【答】散热器性能评价指标是多方面的，主要有：①热工性能：主要指传热系数，传热系数越高，其热工性能越好。②经济指标：主要考虑有单位散热量的成本越低，安装费用越低，使用寿命越长，其经济性越好；同样材质的金属热强度越高，其经济性越好。③安装使用和工艺方面的指标：机械强度和承压能力；尺寸应较小，占地少；安装和使用过程不易破损；制造工艺简单，适于批量生产。④卫生和美观方面的评价指标：表面应光滑，易于清除灰尘；外形应美观，与房间装饰协调。铸铁散热器与钢铁散热器性能比较见表4.2表5.2铸铁散热器与钢铁散热器性能比较表评价指标散热器热工性能经济指标安装使用和工艺方面的指标卫生和美观方面的评价指标铸铁散热器热稳定性好，水容量大；铸铁柱型散热器传热系数较大，单片散热量小防腐性能好，使用寿命长，价格便宜金属热强度低结构简单；金属耗量大，笨重；有些产品档次不高，生产工艺简陋，造成环境污染严重。铸铁柱型散热器外形美观，积灰较易清除；铸铁翼型散热器外形不美观，肋间较易积灰不易清除。钢制散热器有些类型散热器水容量较少，热稳定性差容易腐蚀，使用寿命短，制造工艺先进，适于工业化生产；金属耗量少，耐压强度高，占地少，便于布置外形美观整洁，易实现产品多样化系列化，适应于各种建筑物对散热器的多功能要求。5-4散热器传热系数受哪些因素影响，并说明为什么要对其进行修正？【答】散热器的传热系数主要取决于散热器外表面空气侧的放热系数，而在自然对流情况下，放热系数又主要与传热温差有关。另外，还会受到通过散热器的热水流量、散热器的片数、散热器的安装方式、热媒种类和参数、室内空气温度和流速等因素的影响。而实验方法确定的传热系数是在特定的情况下测定的，故在实际情况不同时需要对其进行修正。主要3/24考虑的修正有散热器组装片数修正、散热器连接形式修正系、散热器安装形式，从相关表中查到各项修正系数值，将传热系数除之皆可修正。5-5图5.1中为同一组散热器，当进出水温度和室内温度相同，而接管方式不同时，试比较其传热系数的大小。【答】散热器连接方式不同时其外表面温度分布不同，其传热量也不同。下进上出时水流总趋势与水在散热器中冷却后的重力作用相反，而使散热器性能变差，传热系数变小。对与图5？？中散热器的传热系数大小关系为（a）（c）（b）。5-6散热器的布置与安装要考虑哪些问题？【答】①考虑散热效果问题。房间有外窗时，最好每个外窗下设置一组散热器，以便于散热器上升的热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和冷辐射影响，同时也可迅速加热从窗缝隙渗入的冷空气。楼梯间布置散热器时，考虑到因热流上升上部空气温度比下部高，应尽量把散热器布置在底层或按一定比例分布在下部各层。②考虑管道布置问题。应避免户内管路穿过阳台门和进户门，应尽量减少管路的安装。③考虑散热器防护问题。为防止冻裂散热器，两道外门之间不能设置散热器。在其他有冻结危险的场所，其散热器应设单独的立、支管供热，且不得装设调节阀。托儿所、幼儿园散热器应暗装或加防护罩，以防烫伤儿童。④散热器应明装，简单布置，内部装修要求高可采用暗装。散热器安装应保证底部距地面不小于60mm，通常取为150mm，顶部距窗台板不小于50mm，背部与墙面净距不小于25mm。5-9已知两并联管段的阻力数为1232Pa/(m/h)、3032Pa/(m/h)，则该并联管段的总阻力为多少？【解】并联管段的阻力数计算公式为：12111bSSS，计算得总阻力数为图5-1题5-5图（b）（c）（a）4/244.532Pa/(m/h)。5-10与对流供暖系统相比辐射供暖有什么优点？适宜用在哪些场合？【答】①由于有辐射强度和温度的双重作用，造成真正符合人体散热要求的热状态，具有最佳舒适感。②利用与建筑结构相符合的辐射供暖系统，不需要在室内布置散热器，也不必安装连接水平散热器的水平支管，不占建筑面积，也便于布置家具。③室内沿高度方向上的温度分布比较均匀，温度梯度较小，无效热损失可大大减小。④由于提高了室内表面的温度，减少了四周表面对人体的冷辐射，提高了舒适感。⑤不会导致室内空气的急剧流动，从而减少了尘埃飞扬的可能，有利于改善卫生条件。⑥由于辐射供暖系统将热量直接投射到人体，在建立同样舒适感的前提下，室内设计温度可以比对流供暖时降低2~3℃（高温伏设施可降低5~10℃），从而可以降低供暖能耗10%~20%。⑦辐射供暖系统还可在夏季用作辐射供冷，其辐射表面兼作夏季降温的供冷表面。辐射采暖可用于住宅和公共建筑。地面辐射采暖可用于热负荷大、散热器布置不便的住宅以及公共建筑的入口大厅，希望温度较高的幼儿园、托儿所，希望脚底有温暖感的游泳池边的地面，需解决局部玻璃幕墙建筑周边区域布置散热器有困难等处。还广泛用于高大空间的厂房、场馆和对洁净度有特殊要求的场合，如精密装配车间等。5-11试分析哪些因素促使辐射采暖降低了采暖热负荷。辐射采暖热负荷应如何确定？【答】设计辐射采暖时相对于对流采暖时规定的房间平均温度可低1~3℃，这一特点不仅使人体对流放热量增加，增加人体的舒适感，与对流采暖相比，室内设计温度的降低，使辐射采暖设计热负荷减少；房间上部温度增幅的降低，使上部围护结构传热温差减少，导致实际热负荷减少；采暖室内温度的降低，使冷风渗透和外门冷风侵入等室内外通风换气的耗热量减少。总之，上述多种因素的综合作用使辐射采暖可降低采暖热负荷。全面辐射采暖的热负荷的确定按正常计算出的热负荷乘以修正系数，中、高温辐射系统取0.8~0.9，低温辐射系统取0.9~0.95；或将室内计算温度取值降低2~6℃，低温辐射供暖系统取下限，高温辐射供暖系统宜采用上限数值。大空间内局部区域辐射采暖的热负荷可按整个房间全面辐射采暖的热负荷乘以该区域面积与所在房间面积的比值相应的附加系数。5-12某一房间采用地板辐射采暖，房间热负荷为2000W，地板面积为50m2，室内温度要求20℃。已知加热管覆盖层为：60mm豆石混凝土，20mm水泥砂浆找平层，其平均导热系数λ=1.2W/mK（），初步确定加热管为间距为200mm。若地板表面温度取26℃，则加热管热水平均温度为多少？5/24【解】单位面积地板散热量为：222000W40W/m50mQqF辐射板内部传热系数为：2222λ21.2W/mK8.57W/mK0.2m0.08mKAB（）（）加热管内热水平均温度为002240W/m26C30.7C8.57W/mKpbqttK（）。5-13民用建筑采用低温热水地板辐射采暖的供水温度和供、回水温差及系统的工作压力宜采用何值？【答】从人体舒适和安全角度考虑，民用建筑低温热水地板辐射的供水温度不应超过60℃，供回水温差宜小于或等于10℃。为保证低温热水地板辐射供暖系统管材与配件强度和使用寿命，系统的工作压力不宜大于0.8Mpa，当超过上述压力时，应选择适当的管材并采取相应的措施。5-25某单管热水供暖系统，立管进水温度0g=95Ct，出水温度0h=70Ct，采用四柱813型散热器，明装无遮挡，供暖室内温度0n=16Ct，试确定如图所示立管中，各组散热器的片数（热负荷见图5.2）。【解】①流出第一组散热器的温度：00101700W95C(9570)C1700W1100W1500W85.12Ct流出第二组散热器的温度：00201700W+1100W95C(9570)C1700W1100W1500W78.72Ct②查教材附录28得柱813型散热器的K=2.237Δt0.302，每片散热器的面积为0.28m2，假定：β1=β2=β3=1.0（6～10片）；③00g1001n+95C+85.12C==16C=74.06C22tttt，则110.3021212320011700W=2.796m2.23774.06W/(m74.061.01.01.0C)CQFKt故第一组散热器的片数为：2122.796m==9.99100.28m/n片片，在假定的片数范围内；④0000122n+85.12C+78.72C==16C=65.92C22tttt图5.2题5-25图1700W1100W1500Wtg=95℃th=70℃t2t16/24同理：220.3022212320021100W=2.106m2.23765.92W/(m65.921.01.01.0C)CQFKt故第二组散热器的片数为：2222.106m==7.5280.28m/n片片，在假定的片数范围内；⑤0000h22n+70C+78.72C==16C=58.36C22tttt同理：330.3023212320031700W=3.365m2.23758.36W/(m58.361.01.01.0C)CQFKt第三组散热器的片数为：2233.365m==12.02100.28m/n片片，故另假设β1=1.05（11～20片）3332212333=3.3651.05mm1.05=3.533QFFKt故第三组散热器的片数为：2323.533m==12.62130.28m/n片片，在假定的片数范围内。5-26将上题改为双管系统，其余条件不变，试确定各组散热器片数，并进行对比分析单管和双管系统，对散热选择的影响。【解】系统作用原理图如图5.3：各散热器的散热量分别为（按从上到下的顺序）：1231700W1100W1500WQQQ，，由于各组散热器具有共同的进水温度和回水温度，因此各散热器的热媒平均温度均为：012395+70/2=82.5Cpppttt（）各散热器传热温差：012382.5-16=66.5Cpnttttt=095Cgt070Cht1Q2Q3Q图5.3题5-26图7/24查教材附录28，四柱813型散热器的传热系数为：0.3020.302022.2372.23766.57.95W/(mC)Kt修正系数：假定散热器组装片数修正系数：11.0；该散热器均异侧连接，上进下出，查教材附录31，连接形式修正系数21.004