暖通设计电加热器的设计和计算
工程建设标准强制性条文-暖通专业强条-天津建筑院
工程建设标准强制性条文（选编）暖通专业天津市建筑设计院2006年6月选编说明一、为我院设计人员熟练掌握，方便查找和运用国家和地方规范、标准、规程中的强制性条文，提高施工图设计质量，特编此集。
二、选编内容，以原规范、标准、规程中建设部、我市建委发布的公告中所列强制性条文为准，如与原规范有出入，以原规范为准。
三、凡2002年以后没有再版和新编的国家规范、标准和规程的有效版本，以中华人民共和国《工程建设标准强制性条文》为准。
四、选编中的条款号均按原规范条款号列出，以便查对。
暖通专业技委会目录一、《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 (1)二、《建筑设计防火规范》GB50016-2006 (8)三、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 (12)四、《地面辐射供暖技术规程》JGJ142-2004 (13)五、《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005 (13)六、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002 (14)七、《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002 (17)八、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005 (19)九、《城市热力网设计规范》CJJ34-2002 (22)十、《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005 (24)十一、《空调通风系统运行管理规范》GB50365-2005 (24)一、《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-20033.1.9 建筑物室内人员所需最小新风量，应符合以下规定：1民用建筑人员所需最小新风量按国家现行有关卫生标准确定；2 工业建筑应保证每人不小于30m 3/h 的新风量。
4.1.8 围护结构的最小传热阻，应按下式确定：ny w n o t t t R αα∆-=⋅)(min （4.1.8－1） 或 n y w n o R t t t R ∆-=⋅)(min α （4.1.8－2）式中 m i n⋅o R ——围护结构的最小传热阻（㎡·℃/W ）； t n ——冬季室内计算温度（℃），按本规范第3.1.1条和第4.2.4条采用；t w ——冬季围护结构室外计算温度（℃），按本规范第4.1.9条采用；α——围护结构温差修正系数，按本规范表4.1.8－1采用； Δt y ——冬季室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差（℃），按本规范表4.1.8－2采用；αn ——围护结构内表面换热系数〔（W/（㎡·℃）），按本规范表4.1.8－3采用；R n ——围护结构内表面换热阻（㎡·℃/W ），按本规范表4.1.8－3采用。
加热效率计算公式
加热效率计算公式1 热效率的概念热效率是指热量总输入量中，实际产生有效热用量的比率。
这一比率反映出能源利用效率的高低，也是衡量设备效率水平的重要指标。
一般情况下，越高的热效率表明设备能够更有效地转换能源与有效热，从而节约能源。
2 计算热效率的公式根据理论，热效率的计算公式为：热效率 = 有效热输出 / 热能总输入量×100%。
其中,有效热输出即有功热，冷却水出口温度减去供暖水入口温度的差乘以系统的供暖水流量，即可得出有效热输出量；热能总输入量即热量总输入，是指把蒸发器内的蒸汽压缩到室温流量所需要的动力和制冷循环系统中暖通设备用热量以及制冷循环系统中需要抽取热量中所有的能量输入之和。
3 热效率的影响因素热效率的影响因素也有很多，影响热效率的因素主要有：冷热源温度差、负荷量、热负荷模式、加热器施电率、室内与室外环境温度等。
冷热源温度差是热力发动机（如采暖、太阳能采暖系统）基本运行条件之一，差越大，热效率可以达到较高值。
负荷量与热效率也是密切相关的，当热量负荷量随着变化而变化时，热效率也会发生变化；热负荷模式影响着室内的加热周期，在选择合适的负荷模式时，可以获得较高的热效率；加热器施电率也影响热效率，当施电率高时，热量更容易被转换成有效热，从而可以增加热效率；室内与室外环境温度也会对热效率产生影响，当室外温度较低时，热效率可以较高地保持。
另外，还有设备操作条件、管路损失、能耗、热补偿以及冷热源控制等因素也会影响到热效率的大小。
4 提升热效率的措施针对影响热效率的不同因素，可以采取以下几种方式去提升热效率：（1）提高冷热源之温度差，尽可能做到较大的差值，以增大热量的输入量；（2）改善热负荷模式，根据实际情况采用合理的模式及方式；（3）加强加热器施电率的控制，以保证暖通设备能够正常运行；（4）优化管路损失，确保管路密封型式正确，锁定松动件，提高热量传递效率；（5）增大补偿量，选择合适的热补偿模式；（6）优化系统的结构和设计，选择合适的冷热源控制系统；（7）更新设备，采用节能装置，提高热量的使用效率。
暖通规范中关于各类常见风管风速、风口风速、水管流速的规定
暖通规范中关于各类常见风速的规定一、各类风口风速规定1、采暖风口1.1、采用热风采暖系统时,应遵守下列规定:送风口的送风速度V（m/s），应根据送风口的高度、型式及布置经过计算确定，当送风口位于房间上部时，送风速度宜取：V= 5~15m/s；当送风口位于离地不高处时，送风速度宜取：V =0.3m/s~0.7m/s；回风口的回风速度，宜取：V=0.3m/s。
来源：《全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力》（2009年版）2.8.71.2、热风幕的送风速度：公共建筑的外门，风速不宜大于6 m/s，高大外门不应大于25m/s。
来源：《全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力》（2009年版）2.8.152、送排回风口2.1、进风、排风口风速（m/s）注：风口风速应按实际有效面积计算，一般百叶风口的遮挡率取50%。
来源：《全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力》（2009年版）4.1.4.82.2、自然通风系统的进排风口风速宜按下表采用：来源GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》6.6.42.3、机械通风的进排风口风速宜按下表采用：来源：GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》6.6.52.4、厨房排风系统的风管风速不宜小于8m/s，且不宜大于10m/s；排风罩接风管的喉部风速应取4~5m/s。
来源：《全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力》（2009年版）4.2.102.5、侧送和散流器平送的出口风速采用2m/s~5m/s。
孔板下送风的出口风速，从理论上讲可以采用较高的数值。
因为在一定条件下，出口风速较高时，要求稳压层内的静压也较高，这会使送风较均匀;同时，由于送风速度衰减快，对人员活动区的风速影响较小。
但当稳压层内的静压过高时，会使漏风量增加，并产生一定的噪声。
一般采用3m/s"'_'5m/s 为宜。
2023年公用设备工程师之专业知识(暖通空调专业)练习题(二)及答案
2023年公用设备工程师之专业知识（暖通空调专业）练习题(二)及答案单选题（共30题）1、下述四种关于“大气污染物最高允许浓度”的叙述，哪一项不符合《大气污染物综合排放标准》GB162971996的规定？A.指无处理设施后，排气筒污染物任何一小时浓度平均值不得超过的限值B.指无处理设施后，排气筒污染物任何一小时浓度平均值不得超过的最大值C.指处理设施后，排气筒污染物任何时刻浓度不得超过的限值D.指处理设施后，排气筒污染物任何一小时浓度平均值不得超过的限值【答案】 C2、根据规范规定，燃气锅炉房的锅炉间火灾危险性分类是哪一项？A.属于甲类生产厂房B.属于乙类生产厂房C.属于丙类生产厂房D.属于丁类生产厂房【答案】 D3、氨制冷站的氨压缩机房的火灾危险性分类，正确的应是下列哪一项？( )A.甲类B.乙类C.丙类D.丁类【答案】 B4、热力站加热器在选择设计时，对列管式、板式加热器传热系数的计算应乘以污垢修正系数( )。
A.0.6～0.8B.0.7～0.9C.0.6～0.85D.0.5～0.7【答案】 C5、某公共建筑的地下房间内设置排烟系统，房间不吊顶，排烟管明装，设板式排烟口，下列哪一项的设置方法是合理的？A.板式排烟口设置于风管顶部B.板式排烟口设置于风管侧面C.板式排烟口设置于风管底部D.板式排烟口可设置于风管的任何一个面【答案】 C6、采用不等温降方法进行水力计算时，最远立管温降一般比设计温降高( )℃。
A.6B.2～5C.7D.1～3【答案】 B7、关于双效溴化锂吸收式制冷机，下列哪一项说法是正确的？( )A.双效溴化锂吸收式制冷机与单效相比，可获得更低的制冷温度B.双效溴化锂吸收式制冷机的能效比(COP)比单效高C.双效溴化锂吸收式制冷机的热力完善度高于压缩式制冷机D.双效溴化锂吸收式制冷机比单效易于发生溶液结晶【答案】 B8、在制冷系统运行工况基本不变情况下，当制冷量增加时，采用毛细管或采用热力膨胀阀的制冷系统过热度变化应为下列哪一项？( )A.两者的过热度均要增大B.采用毛细管的过热度加大C.采用热力膨胀阀的过热度增大D.采用热力膨胀阀的过热度基本不变【答案】 C9、计算低温热水地面辐射采暖的热负荷时，下列哪一项是错误的？A.比对流采暖系统的室内计算温度低2℃B.对寒冷地区，取对流采暖系统计算总负荷的0.9C.可以不考虑高度附加D.局部地区辐射采暖的面积为房间总面积的70%，则需要计入附加系数【答案】 D10、大中型和多层冷藏库多采用下列哪一项制冷系统？A.盐水供冷系统B.液泵供液系统C.直接膨胀式供液系统D.重力式供液系统【答案】 B11、人防地下室平时、战时分设通风系统时，战时通风系统风机按( )选用。
暖通水力计算
热网水力计算的一般要求1.计算热负荷时应按近期热负荷计算，并应考虑计入发展热负荷，对于分期建设设计热负荷，可以留有余地或考虑增设设计管网的可能性。
2.管网水力计算时，应绘管道平面图、简易计算系统图，在图中注明各热用户和管段的集合展开长度及计算温度、管道附件、补偿器、流量孔板、阀门等。
热水管网还应注明各管段的始、标高。
3.在进行热水水力计算时，应注意提高整个供热系统的水力稳定性，为防止水力失调可以采取如下措施：1）减小管网干管的压力损失，宜取较小的比压降，适当增大管径；2）增大热用户系统的压力损失，一般在热用户入口处安装手动调节阀或平衡阀、调压孔板，控制和调节入口压力；3）高温水采暖系统的热源内部压力损失，对管网的水力稳定性也有影响，一般在热源内部留有一定的富裕压头，在正常情况下，富裕压头消耗在循环泵的出口阀门上。
当管网流量发生变化引起热源出口放入压力变化时，可调整循环水泵出口阀门的开度，使出口压力保持稳定。
4）供热主管网的管径DN，不论热负荷多少，均不小于50mm，而通向单体建筑物（热用户）的管径一般不宜小于如下尺寸：蒸汽管网25 mm热水管网32 mm5）在供热管网计算中，有的点出现静压超过允许极限值时，一般从此点与其它系统分开，设置独立的供热系统。
6）热水采暖管网，宜采用双管闭式系统，其供回水应采取系统的管径。
主要设备选择1.热网循环水泵热网循环水泵应按供热系统的调节方式来选择（1）供热系统采用中央质调节热循环水泵的总流量按向热用户提供的热水总流量的110%选取，数量不少于两台。
热网循环水泵扬程H按下式计算：H=1.2（H1+ H2+ H3+ H4+ H5）式中H:热水循环水泵扬程，mH2O(10kpa);H1:热水通过供热站中锅炉或热网加热器的流动阻力，mH2O(10kpa);H2，H3:热水通过供、回水热网管道的流动阻力，mH2O(10kpa);H4:热水在热用户（或热力站）的压力损失，mH2O(10kpa);H5:热源系统内部其它损失（如过滤器，阀门等处），mH2O(10kpa);（2）供热系统采用中央质-量调节（连续变流量调节）热网循环水水泵的流量、台数、扬程可参照中央质调节的选择方法。
2024年公用设备工程师之专业知识(暖通空调专业)练习题(一)及答案
2024年公用设备工程师之专业知识（暖通空调专业）练习题(一)及答案单选题（共45题）1、热水供暖系统采用变温降法进行水力计算时，若温降调整系数是a，则压降调整系数是( )。
A.aB.C.1/aD.【答案】 D2、关于单跨热车间自然通风进、排风窗(局部阻力系数相等)面积与中和界位置，下列哪一项正确？( )A.进风窗面积越大，中和界越靠近排风口B.进风窗面积越大，中和界越靠近进风口C.排风口面积越大，中和界越靠近进风口D.进、排风口增加同样的面积，中和界位置不变【答案】 B3、对现有一级泵空调水系统进行节能改造，增加变频调节功能，下列说法中错误的是( )。
A.多台相同型号的水泵并联运行时，只要一台水泵加变频器即可B.增加变频功能可能造成空调水系统的水力失调C.末端装置应设置温控阀D.仍需设置旁通管和压差控制装置4、某住宅小区中的一栋三层会馆采用重力循环热水供暖系统，每层的散热器均并联在供回水立管间，热水直接被分配到各层散热器，冷却后的水由回水支、立管及干管回流至锅炉。
该系统形式属于下列哪一项？A.单项下供上回跨越式系统B.单管上供下回系统C.双管上供下回系统D.水平跨越式系统【答案】 C5、旋风除尘器的“分割粒径”即dc50，其正确的含义是下列哪一项？A.粉尘粒径分布中，累计质量占全部粒径范围总质量50%所对应的料径B.分级效率为50%所对应的粒径C.粉尘粒径分布中，累计粒子个数占全部粒径范围粒子总个数50%所对应的粒径D.某小的粒径区间的代表粒径，该小区间恰好处在将全部粒径范围的粉尘分为质量相等两部分的分界处【答案】 B6、从节能角度，水环热泵空调系统最适用于下列哪种情况？( )A.内区较大且常年有稳定余热的建筑B.有低温余热可利用的情况C.有太阳能辅助热源的情况D.需要同时供冷和供热的情况7、工业场合的职业接触极限，下列哪项定义是正确的？( )A.劳动者在工作过程中长期反复接触，对接触者的健康不引起有害作用的容许接触水平B.劳动者在工作过程中长期反复接触，对接触者不产生感官不适的容许接触水平C.劳动者在工作过程中，对绝大多数接触者的健康不引起有害作用的容许接触水平D.劳动者在工作过程中长期反复接触，对绝大多数接触者的健康不引起有害作用的容许接触水平【答案】 D8、蒸气压缩循环(热泵)机组制热名义工况时的参数，下列哪一项不符合国家标准？( )A.使用侧制热，进出口水温为40℃/45℃B.热源侧水冷式(制热)，进出口水温为12℃/7℃C.热源侧风冷式(制热)，空气干球温度为7℃D.热源侧风冷式(制热)，空气湿球温度为6℃【答案】 B9、热网的热水供热参数为95/70℃，某建筑物热力入口处热网供水管的静压高度为60m，建筑物热力入口处的供回水压差大于室内采暖系统的压力损失，该建筑物顶层供水干管相对于热力人口热网供水管的高差为58m，下列哪一项连接方式是正确的？A.直接连接B.混水泵连接C.采用板式换热器连接D.采用减压阀连接【答案】 C10、动态冰蓄冷的冰片滑落式与静态冰蓄冷的盘管内融冰方式相比，具有下列哪个突出特点？( )A.COP值高B.蓄冷温度高C.释冷速度快，出水温度恒定D.储槽体积小【答案】 C11、人防地下室滤毒通风时的新风量按( )。
暖通规范中关于各类常见风管风速、风口风速、水管流速的规定
暖通规范中关于各类常见风速的规定一、各类风口风速规定1、采暖风口1.1、采用热风采暖系统时,应遵守下列规定:送风口的送风速度V（m/s），应根据送风口的高度、型式及布置经过计算确定，当送风口位于房间上部时，送风速度宜取：V= 5~15m/s；当送风口位于离地不高处时，送风速度宜取：V =0.3m/s~0.7m/s；回风口的回风速度，宜取：V=0.3m/s。
来源：《全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力》（2009年版）2.8.71.2、热风幕的送风速度：公共建筑的外门，风速不宜大于6 m/s，高大外门不应大于25m/s。
来源：《全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力》（2009年版）2.8.152、送排回风口2.1、进风、排风口风速（m/s）注：风口风速应按实际有效面积计算，一般百叶风口的遮挡率取50%。
来源：《全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力》（2009年版）4.1.4.82.2、自然通风系统的进排风口风速宜按下表采用：来源GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》6.6.4来源：GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》6.6.52.4、厨房排风系统的风管风速不宜小于8m/s，且不宜大于10m/s；排风罩接风管的喉部风速应取4~5m/s。
来源：《全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力》（2009年版）4.2.102.5、侧送和散流器平送的出口风速采用2m/s~5m/s。
孔板下送风的出口风速，从理论上讲可以采用较高的数值。
因为在一定条件下，出口风速较高时，要求稳压层内的静压也较高，这会使送风较均匀;同时，由于送风速度衰减快，对人员活动区的风速影响较小。
但当稳压层内的静压过高时，会使漏风量增加，并产生一定的噪声。
一般采用3m/s"'_'5m/s 为宜。
条缝形风口气流轴心速度衰减较快，对舒适性空调，其出口风速宜为2m/s~4m/s 。
空气加热器性能实验
其中：GE—— 蒸汽量，kg/s; i″——入口蒸汽比焓，kJ/kg; i′——出口凝结水比焓，kJ/kg;
其中：G k——被加热的空气量，kg/s;
Cp ——空气定压比热，Cp = 1.01 （kJ/kg·℃） Q2 = Gk Cp(t2－t1), kW
将电加热锅炉上面的蒸汽出口阀关闭。接通电加热器总电源，依次合上锅炉电加热器的开关，并将可调加热器旋至200V左右的位置进行加热。观察锅炉上压力表和温度计的值，使其达到所要求的温度。注意：压力不得超过0.35MPa!否则，应立即关掉电源。
当温度达到所要求的值时，打开蒸汽出口阀门。打开冷凝水箱上部的流量调节阀，由于锅炉的蒸发量一定，所以调节阀不宜开启太大，流量（蒸发量）<6kg/h.(0.0017kg/s)
空气通过空气加热器的阻力H，可由测量空气加热器前后的静压差直接得出。
空气通过蒸汽加热器所得到的热量Q2，按下列计算:
三、实验装置
四、实验方法及数据处理
实验之前,先熟悉实验装置的流程、测试步骤，实验中所要调试的部件，并准备好测试仪表。
给电加热锅炉加水，使水位达到玻璃管水位计的上部。(注意：水位不得低于水位计管的1/3处，以免烧毁电加热管)。若水位不够，可给锅炉补水。步骤是：启动水泵电源开关，打开锅炉下部的进水球阀向其补水，水位达到接近水位管的上部时，关闭阀门，切断水泵电源。
一、实验目的
通过本实验熟悉和掌握空气加热器换热量及传热系数的测定方法。 通过本实验熟悉和掌握空气加热器阻力的测定方法
二、实验原理
F——传热面积，m2，已知
Q——蒸汽与空气通过间壁交换的热量（W），
其中:tq———蒸汽的温度, (℃),取决于蒸汽的压力。
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暖通设计电加热器的设计和计算
一、电加热器的设计计算，一般按以下三步进行：
1、计算从初始温度在规定的时间内加热至设定温度的所需要的功率
2、计算维持介质温度不变的前提下，实际所需要的维持温度的功率
3、根据以上两种计算结果，选择加热器的型号和数量。
总功率取以上二种功率的最大值并考虑1.2系数。
公式：
1、初始加热所需要的功率
△△
KW = ( C1M1T + C2M2T )÷ 864/P + P/2
式中：C1C2分别为容器和介质的比热（Kcal/Kg℃）
M1M2分别为容器和介质的质量（Kg）
△T为所需温度和初始温度之差（℃）
H为初始温度加热到设定温度所需要的时间（h）
P最终温度下容器的热散量（Kw）
2、维持介质温度抽需要的功率
△
KW=C2M3T/864+P
式中：M3每小时所增加的介质kg/h
二、性能曲线
下面是一些在电加热计算中经常要用到的性能曲线，对我们的设计是很有帮助的。
三、电加热器设计计算举例：
有一只开口的容器，尺寸为宽500mm，长1200mm，高为600mm，容器重量150Kg。
内装500mm高度的水，容器周围都有50mm的保温层，材料为硅酸盐。
水需3小时内从15℃加热至70℃，然后从容器中抽取20kg/h的70℃的水，并加入同样重量的水。
需要多大的功率才能满足所要的温度。
技术数据：
1、水的比重：1000kg/m3
2、水的比热：1kcal/kg℃
3、钢的比热：0.12kcal/kg℃
4、水在70℃时的表面损失4000W/m2
5、保温层损失（在70℃时）32W/m2
6、容器的面积：0.6m2
7、保温层的面积：2.52m2
初始加热所需要的功率：
C1M1T = 1×（0.5×1.2×0.5×1000）×(70－15) = 16500 kcal 容器内水的加热：△
C2M2T = 0.12×150×(70－15) = 990 kcal
容器自身的加热：△
平均水表面热损失：0.6m2 × 4000W/m2 × 3h × 1/2 × 864/1000 = 3110.4 kcal 平均保温层热损失：2.52m2 × 32W/m2 × 3h × 1/2 × 864/1000 = 104.5 kcal
(考虑20%的富裕量)
初始加热需要的能量为：（16500 + 990 + 3110.4 + 104.5）×1.2 = 70258.8
kcal/kg℃
工作时需要的功率：
℃
加热补充的水所需要的热量：20kg/H × (70－15)×1kcal/kg = 1100kcal
水表面热损失：0.6m2 × 4000W/m2 × 1h × 864/1000 = 2073.6 kcal
保温层热损失：2.52m2 × 32W/m2 × 1h × 864/1000 = 69.67 kcal
（考虑20%的富裕量）
工作加热的能量为：（1100 + 2073.6 + 69.6）×1.2 = 6486.54 kcal/kg℃
工作加热的功率为：6486.54 ÷864÷1 = 7.5 kw
初始加热的功率大于工作时需要的功率，加热器选择的功率至少要27.1kw。
最终选取的加热器功率为35kw。