换热器原理与设计绪论ppt课件.pptx

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1、换热器原理与设计绪论. . 课程教学说明课程教学说明. . 课程简介课程简介. . 前言前言. . 绪论绪论. . 课程教学说明课程教学说明1 1、使用教材、使用教材2 2、课程内容及学时分配、课程内容及学时分配3 3、讲课方法、讲课方法4 4、考核标准、考核标准换热器原理与设计换热器原理与设计出版社出版社: : 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社作者：作者： 余建祖余建祖1 1、教材、教材1. 1. 热工与流体力学基础热工与流体力学基础ISBN：978-7-111-36441-2作者：蒋祖星作者：蒋祖星 主编主编出版日期：出版日期： 2012-02-282012-02-28出版社：

2、出版社： 机械工业出版社机械工业出版社参考教材：参考教材：2. 2. 热交换器热交换器ISBNISBN： 978-7-111-38246-1978-7-111-38246-1作者：王亚荣作者：王亚荣 田智敏田智敏 马洪源马洪源 编编出版日期：出版日期： 2012-07-182012-07-18出版社：出版社： 机械工业出版社机械工业出版社2 2、课程、课程内容及内容及学时分配学时分配总学时：总学时： 4848学时学时换热器基础理论教学：换热器基础理论教学： 3636学时学时 康玉宽康玉宽太阳能集热器介绍：太阳能集热器介绍： 2 2学时学时 陈陈 军军模具设计相关：模具设计相关： 2 2学时学时

3、 武武 燕燕制造相关：制造相关： 4 4学时学时 徐学林徐学林绪论：绪论： 4 4学时学时 何运琪何运琪3 3、授课方法、授课方法4 4、考核标准（暂定）、考核标准（暂定）课堂表现及作业或论文课堂表现及作业或论文教师授课教师授课课堂讨论为主课堂讨论为主学生自学相关知识为辅学生自学相关知识为辅何运琪：何运琪：1010分分康玉宽：康玉宽：7070分分陈陈 军：军：5 5分分武武 燕：燕：5 5分分徐学林：徐学林：1010分分合合 计：计：100100分分成绩评定成绩评定平时成绩（占平时成绩（占60%60%），合计），合计6060分分。课堂表现（占课堂表现（占30%30%），小计），小计3030分分

4、。 课堂考勤：旷课一次扣课堂考勤：旷课一次扣5 5分，分， 3030分扣完为止！分扣完为止！迟迟到、早退、中途溜号一次扣到、早退、中途溜号一次扣3 3分，分， 3030分扣完为止！分扣完为止！ 课堂问题讨论、回答：答不出每项扣课堂问题讨论、回答：答不出每项扣3 3分，错误分，错误每项扣每项扣2 2分，分， 3030分扣完为止！分扣完为止！ 课堂笔记：漏一次扣课堂笔记：漏一次扣3 3分，分， 3030分扣完为止！分扣完为止！ 书面作业：缺一次扣书面作业：缺一次扣4 4分，分， 3030分扣完为止！分扣完为止！ 平时测试（占平时测试（占15%15%），小计），小计1515分。分。 考查、随堂测试、

5、大作业。考查、随堂测试、大作业。 创造创新（占创造创新（占15%15%），小计），小计1515分。分。 大作业、论文。大作业、论文。 期末考试（占期末考试（占40%40%），合计），合计4040分分。 关于换热器方面的论文。关于换热器方面的论文。总计：总计：60+40=10060+40=100分分。1. 1. 为什么要开设本门课程？为什么要开设本门课程？课程的研究对象课程的研究对象课程定位课程定位设置该课的目的和原因设置该课的目的和原因. . 课程简介课程简介换热器：换热器：把热量从一种介质传到另一种介质的设备。把热量从一种介质传到另一种介质的设备。 该课程是过控、暖通、能源等专业的专业课程。

6、该课程是过控、暖通、能源等专业的专业课程。 学生学生主要主要学习学习过过物理化学物理化学、工程热力学工程热力学、流体、流体力学、力学、工程力学、机械设计及计算机控制工程力学、机械设计及计算机控制技术技术等等方方面面的基本理论和基本的基本理论和基本知识知识。 通过本课程的学习，使学生通过本课程的学习，使学生受到受到机械机械设计设计、测、测控技能和工程科学研究的基本控技能和工程科学研究的基本训练训练；掌握对单元掌握对单元设设备及成套装备的优化设计、创新改造和备及成套装备的优化设计、创新改造和新型装置新型装置技技术开发研究的基本能力。术开发研究的基本能力。学院改革及发展定位的需要学院改革及发展定位的

7、需要。校本校本能力建设能力建设（依托依托学校学校的的行业行业资源资源）。拓展拓展学生学生知识面知识面、培养培养（专业）创新（专业）创新能力能力。拓展拓展学生学生知识面知识面、培养培养（专业）创新（专业）创新能力能力“博博”和和“创创” 创新是人类所特有的创造性劳动的体现，创新是人类所特有的创造性劳动的体现，是人类社会进步的核心动力和源泉。是人类社会进步的核心动力和源泉。博学是创新的基础博学是创新的基础建筑节能建筑节能 和和 健康养老健康养老产业产业学院改革及发展定位的需要学院改革及发展定位的需要。建筑节能的行业认识建筑节能的行业认识 建筑节能建筑节能：指指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑在建筑材

8、料生产、房屋建筑和构筑物施工及物施工及使用过程使用过程中，满足同等需要或达到相同目的中，满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗。的条件下，尽可能降低能耗。 国务院印发：国发国务院印发：国发201320133030号号关于加关于加快发展节能环保产业的意见快发展节能环保产业的意见 “ “意见意见”指出：开展绿色建筑行动。到指出：开展绿色建筑行动。到20152015年，新增绿色建筑面积年，新增绿色建筑面积1010亿平方米以上，亿平方米以上，城镇新建建筑中二星级及以上绿色建筑比例超城镇新建建筑中二星级及以上绿色建筑比例超过过20%20%；建设绿色生态城（区）。推进既有居；建设绿色生态城（区

9、）。推进既有居住建筑供热计量和节能改造；带动绿色建筑建住建筑供热计量和节能改造；带动绿色建筑建设改造投资和相关产业发展。设改造投资和相关产业发展。校本校本能力能力建设建设： 依托依托学校学校的的行业行业资源，资源，认识学校的行业能力认识学校的行业能力。u学院的建筑节能项目简介学院的建筑节能项目简介 新型多能源复用中央热水及空调系统新型多能源复用中央热水及空调系统： 利用利用太阳能、污水太阳能、污水能能、空气空气能以及少量的电能以及少量的电能为集中住宅用户提供洗浴热水、适宜的温度环能为集中住宅用户提供洗浴热水、适宜的温度环境、湿度环境、空气环境。境、湿度环境、空气环境。主要主要技术技术： 热泵技

10、术、热泵技术、换热器技术换热器技术、控制系统、控制系统A. A. 生产生产全部零部件、组装机器。全部零部件、组装机器。B. B. 生产生产一部分关键的零部件，一部分关键的零部件，其余由其余由其它企业供应。其它企业供应。 C. C. 不不生产零部件，自己只负责生产零部件，自己只负责设计、组装与设计、组装与销售。销售。 企业组织产品生产的模式：企业组织产品生产的模式： D. D. 完全不生产实体产品，完全不生产实体产品，自己只负责自己只负责设计与设计与销售。销售。 城市学院的模式是那种？城市学院的模式是那种？问：问：B. B. 一、一、能量能量与能源与能源1 1、能量、能量u物质物质和和能量能量是

11、构成客观世界的是构成客观世界的基础。基础。u科学史观科学史观认为：认为：世界是由物质构成的，没有世界是由物质构成的，没有物质世界物质世界便便虚无飘渺。虚无飘渺。运动是物质存在的方式，是物质固有的属性，运动是物质存在的方式，是物质固有的属性，能量能量则是物质运动的则是物质运动的度量。度量。. 前言前言宇宙间一切运动着的物体，都具有宇宙间一切运动着的物体，都具有能量能量，人类的，人类的一切活动都与一切活动都与能量及其使用能量及其使用紧密相关。紧密相关。所谓所谓能量能量，也就是，也就是“产生某种效果（变化）的能产生某种效果（变化）的能力力”。反过来说，产生某种效果（变化），必然。反过来说，产生某种效

12、果（变化），必然伴随能量的消耗和转换。伴随能量的消耗和转换。人类所认识的六种人类所认识的六种能量能量形式形式机械能机械能热热 能能电电 能能辐射能辐射能化学能化学能核核 能能机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相关的能量，前者称为动能，后者称为关的能量，前者称为动能，后者称为势能。势能。构成物质的微观分子运动的动能和势能总和构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称为称为热能热能。电能是和电子流动与积累有关的一种电能是和电子流动与积累有关的一种能量。能量。辐射能是物体以电磁波形式发射的辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。能量。物质或物系在化学反应过程中以热能

13、形式释物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能称为放的内能称为化学能。化学能。核能是蕴藏在原子核内部的物质结构核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。能。2. 2.能源能源l所谓所谓能源能源，是指能够直接或经过转换而获取，是指能够直接或经过转换而获取某种能量的某种能量的自然资源。自然资源。l自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能风能、水能、地热能、核能等。等。l为了便于运输和使用，上述资源经加工可得为了便于运输和使用，上述资源经加工可得到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、电力、焦炭、蒸汽

14、、沼气、氢能电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。等。l能源是人类社会可持续发展的能源是人类社会可持续发展的物质基础物质基础合理利用合理利用现有能源、同时现有能源、同时积极开发和利用新能源积极开发和利用新能源是解决当前能源问题的根本是解决当前能源问题的根本途径。途径。l本课程简要介绍能量交换和提高本课程简要介绍能量交换和提高能源利用率能源利用率的途径的途径和多种和多种新能源的开发、利用技术，以新能源的开发、利用技术，以拓宽学生在能源科学方面的拓宽学生在能源科学方面的知识。知识。u自然界中的能源根据它们的自然界中的能源根据它们的初始来源初始来源，当前，当前可概括为三大可概括为三大类：类：与与太阳太阳有

15、关的有关的能源；能源；来自地球本身来自地球本身: :与与地球内部的热能有关的地球内部的热能有关的的的能源，与能源，与原子核反应原子核反应有关的能源；有关的能源；地球地球- -月球月球- -太阳相互联系太阳相互联系有关的有关的能源。能源。二、能源二、能源分类分类直接太阳辐射能直接太阳辐射能太阳辐射能转化太阳辐射能转化（煤炭、石油、天然气、生物燃料、（煤炭、石油、天然气、生物燃料、风能、水能、海洋能等）风能、水能、海洋能等）来自太阳来自地球本身原子核能和地热能原子核能和地热能来自地球与其他天体相互作用潮汐能潮汐能p以上三大以上三大类能源都是自然界中现成存在的、未经加类能源都是自然界中现成存在的、未

16、经加工或转换的能源，也称作工或转换的能源，也称作一次能源一次能源或或初级初级能源。能源。p其它如电力、氢气、沼气、煤气、汽油、激光、酒其它如电力、氢气、沼气、煤气、汽油、激光、酒精等由一次能源直接或间接转化而来的能源称作精等由一次能源直接或间接转化而来的能源称作二二次能源次能源我们的研究对象与利用那类能源有关我们的研究对象与利用那类能源有关？问：问：不会随它本身的转化或人类的不会随它本身的转化或人类的利用而越来越少，利用而越来越少，如：水能如：水能、风能、潮汐能、太阳能风能、潮汐能、太阳能等。等。非再生能源非再生能源随人类的利用而越来越少，随人类的利用而越来越少，如：如：石油石油、煤、天然气、

17、核燃料、煤、天然气、核燃料等。等。可再生能源可再生能源一次能源按能否再生分类一次能源按能否再生分类常规能源常规能源技术上比较成熟、已被广泛利用的技术上比较成熟、已被广泛利用的能源；能源；如如: :水能水能、煤、石油、煤、石油等。等。新能源新能源 尚未大规模科学利用的、正在积极尚未大规模科学利用的、正在积极研究和开发的能源。研究和开发的能源。如如: :太阳能等。太阳能等。按能源的开发利用情况按能源的开发利用情况三、能源三、能源与环境与环境n 化石燃料化石燃料是世界能源结构的主体。它的是世界能源结构的主体。它的开发和利用，创造和维系人类文明，也带来开发和利用，创造和维系人类文明，也带来两大问题：两

18、大问题：非再生能源的储量日益减少非再生能源的储量日益减少，供需矛盾日，供需矛盾日趋趋尖锐。尖锐。化石燃料的大量利用，已对人类赖以生存化石燃料的大量利用，已对人类赖以生存的的自然界构成严重自然界构成严重威胁。威胁。联合国联合国最新公布的研究结果显示，在过去最新公布的研究结果显示，在过去3030年中，虽然国际社会在环保领域取得了一定年中，虽然国际社会在环保领域取得了一定成绩，但全球整体环境状况持续成绩，但全球整体环境状况持续恶化。恶化。n 国际国际社会普遍认为，贫困和过度消费导社会普遍认为，贫困和过度消费导致人类无节制地开发和破坏自然资源，这是致人类无节制地开发和破坏自然资源，这是造成环境恶化的造

19、成环境恶化的罪魁祸首。罪魁祸首。全球环境状况全球环境状况n 全球环境全球环境恶化主要表现在大气和江海污恶化主要表现在大气和江海污染加剧、大面积土地退化、森林面积急剧减染加剧、大面积土地退化、森林面积急剧减少、淡水资源日益短缺、大气层臭氧空洞扩少、淡水资源日益短缺、大气层臭氧空洞扩大、生物多样性受到威胁等多大、生物多样性受到威胁等多方面。方面。 n 同时同时温室气体的过量排放导致全球气候温室气体的过量排放导致全球气候变暖，变暖，使得自然灾害使得自然灾害发生的频率和强度大幅发生的频率和强度大幅增加。增加。 19991999年发现年发现的臭氧空洞是有的臭氧空洞是有史以来观测到的史以来观测到的最大一次

20、，达到最大一次，达到26002600万万kmkm2 2的巨的巨大面积。大面积。 天空正在塌陷天空正在塌陷全球气候变暖全球气候变暖 海平面上升与陆地海平面上升与陆地淹没；淹没； 气候带的气候带的移动；移动； 飓风的飓风的加剧；加剧； 植被的迁徙与物种植被的迁徙与物种灭绝；灭绝； 洋流的变化与洋流的变化与厄尔尼诺现象；厄尔尼诺现象； 雨型的雨型的改变。改变。COCO2 2浓度浓度/10/106 6温度偏差温度偏差/ /CC年份年份地球表面温度的历史地球表面温度的历史变迁变迁CO2浓度浓度平均温度偏差平均温度偏差大气环境的三大问题大气环境的三大问题l地球变暖、温室效应地球变暖、温室效应和和酸雨沉降酸

21、雨沉降问题构成问题构成全球性的大气环境问题，明显地危及全人全球性的大气环境问题，明显地危及全人类的生存和繁衍，引起了国际社会的高度类的生存和繁衍，引起了国际社会的高度关注，使当今的世界环境问题具有明显的关注，使当今的世界环境问题具有明显的时代时代特征。特征。l能源与环境问题能源与环境问题的妥善解决是人类社会可持的妥善解决是人类社会可持续发展的续发展的前提。前提。l目前主要从两个方面入手目前主要从两个方面入手u合理利用现有合理利用现有能源；能源；u积极开发和利用各种积极开发和利用各种可再生能源。可再生能源。 以上以上二者并举，完成能源结构从常规能源二者并举，完成能源结构从常规能源向可再生能源的过

22、渡和转换，最终解决能源问向可再生能源的过渡和转换，最终解决能源问题并消除环境污染产生的题并消除环境污染产生的根源。根源。38四、四、我国能源状况我国能源状况1. 1.能源资源能源资源（可开发）（可开发）煤煤亿吨亿吨石油石油亿吨亿吨天然气天然气万亿万亿m m3 3世界世界98421434146.4中国中国1145381.37中国比例中国比例11.611.62.62.60.90.9中国储采比中国储采比922458世界储采比世界储采比2184163人均资源不足！人均资源不足！2022-6-6392. 2.能源能源消费消费u一次能源消耗一次能源消耗总量总量2005 2010年世界及主要国家一次能源消费

23、总量年世界及主要国家一次能源消费总量 单位：亿吨标准煤单位：亿吨标准煤国家/地区 2005年2006年2007年2008年2009年2010年 占比（%）韩国3.153.183.303.363.383.642.1加拿大4.654.624.704.674.464.522.6德国4.764.854.634.674.394.562.7日本7.537.557.487.376.767.164.2印度5.205.455.926.356.867.494.4俄罗斯9.399.659.809.879.359.875.8美国33.5933.3233.9033.1531.4932.6519.0中国24.1626.5

24、428.5329.7131.2534.7520.3世界154.30158.40162.83164.80162.33171.46100.0中美一次性能源消费总量对比中美一次性能源消费总量对比年份年份能源消费总量能源消费总量( (万吨标准煤万吨标准煤) )占能源消费总量的比重占能源消费总量的比重 (%)(%)煤炭煤炭石油石油天然气天然气水、核电、风电水、核电、风电2001200115040615040668.368.321.821.82.42.47.57.52002200215943115943168.068.022.322.32.42.47.37.32003200318379218379269.

25、869.821.221.22.52.56.56.52004200421345621345669.569.521.321.32.52.56.76.72005200523599723599770.870.819.819.82.62.66.86.82006200625867625867671.171.119.319.32.92.96.76.72007200728050828050871.171.118.818.83.33.36.86.82008200829144829144870.370.318.318.33.73.77.77.72009200930664730664770.470.417.917.

26、93.93.97.87.82010201032493932493968.068.019.019.04.44.48.68.62011201134800234800268.468.418.618.65.05.08.08.02001-20112001-2011年中国能源消费总量及构成年中国能源消费总量及构成u人均能耗：人均能耗： 我国人均能耗已达我国人均能耗已达2.62.6吨标准煤吨标准煤/ /年，年，“赶上赶上”了了世界平均水平。世界平均水平。p 美国的美国的1/51/5；p 经济合作与发展组织（经济合作与发展组织（OECDOECD）国家的）国家的1/31/3；p 日本的日本的3 3倍。倍。日本为

27、什么人均能耗比较低日本为什么人均能耗比较低？我国人均能耗低于美国及我国人均能耗低于美国及OECDOECD是否说明我是否说明我国能源利用率高？节能潜力不大？国能源利用率高？节能潜力不大？问：问：2022-6-6443. 3.能源效率能源效率u全国终端用户支付能源的费用占全国终端用户支付能源的费用占国内生产总国内生产总值值GDP (Gross GDP (Gross Domestic Product)12%Domestic Product)12%；u能源效率比能源效率比OECDOECD国家落后国家落后2020年；年；u能源强度（单位能源强度（单位GDPGDP的能耗）：的能耗）： 大于经合组织（大于经

28、合组织（OECDOECD）国家，）国家， 为为美国的美国的3 3倍倍，为，为发达国家平均值发达国家平均值的的1.21.2倍，为倍，为日本日本的的6 6倍倍。2022-6-6454. 4.能源结构能源结构u 世界世界：一次能源消费中，煤占：一次能源消费中，煤占24.5%24.5%， 中国中国：一次能源消费中，煤占：一次能源消费中，煤占67%67%。u 以煤为主的国家以煤为主的国家（煤约占（煤约占70%70%）：）： 南非南非、中国、波兰、印度、澳大利亚、中国、波兰、印度、澳大利亚u 发达国家发达国家：用油较多，占：用油较多，占35%35%以上。以上。u 天然气丰富的国家，占天然气丰富的国家，占3

29、5%35%。u 还有一些国家，核能比例还有一些国家，核能比例较大，如较大，如法国占法国占42%42%。2022-6-6465 5. . 中国中国2121世纪遇到的环境问题世纪遇到的环境问题 水环境：水环境：n废水废水排放量排放量439439亿吨亿吨；CODCOD（化学耗氧量）（化学耗氧量）排排 放量放量大于环境容量的大于环境容量的8080%。n七七大水系普遍污染：大水系普遍污染： 可饮用可饮用30%30%，工业用，工业用30%30%， 丧失可用性丧失可用性40%40%。n水水生态失调。生态失调。47 大气环境：大气环境：lSOSO2 2排放量超过环境容纳量排放量超过环境容纳量60%60%，居世

30、界之首；，居世界之首；lCOCO2 2排放仅次于美国，占世界第二位；排放仅次于美国，占世界第二位；l酸雨酸雨面积达面积达国土面积的国土面积的30%30%，西南和中南更为严重；，西南和中南更为严重；l燃煤造成的燃煤造成的TSPTSP（Total Suspend ParticleTotal Suspend Particle总悬浮颗粒物）总悬浮颗粒物）普遍超标，治理上存在技术困难；普遍超标，治理上存在技术困难；l一些大城市汽车尾气污染明显上升；一些大城市汽车尾气污染明显上升；l世界十大污染城市。世界十大污染城市。u太原太原、米兰、米兰、北京北京、乌鲁木齐乌鲁木齐、墨西哥城、墨西哥城、兰州兰州、重庆重

31、庆、济南济南、石家庄石家庄、德黑兰。、德黑兰。2022-6-648 生态环境：生态环境：u水土流失水土流失面积面积356356万平方公里，占国土的万平方公里，占国土的37.1%37.1%；u土地荒漠化面积土地荒漠化面积267267万平方公里，年均增加万平方公里，年均增加1 1万万平方公里；平方公里；u林地呈现数量增长与质量下降并存的局面，森林地呈现数量增长与质量下降并存的局面，森林生态系统趋于单一化，生态功能降低。林生态系统趋于单一化，生态功能降低。2022-6-6496. 6. 合理利用能源与保护环境的根本途径合理利用能源与保护环境的根本途径p提高提高能效能效 节约能源节约能源 依靠依靠科技

32、进步科技进步，通过开发新型高效用能，通过开发新型高效用能设备、开发能源转化新技术等来改造传统能设备、开发能源转化新技术等来改造传统能源工业是源工业是实现能源实现能源合理利用的主要合理利用的主要途径。途径。 能源能源的总体规划和的总体规划和管理：管理：即即从从总能系统总能系统的概念出发，根据能源的特性和品位高低，的概念出发，根据能源的特性和品位高低，从环境和社会的高度安排好各种能量的配合从环境和社会的高度安排好各种能量的配合关系和转换利用，从而实现一个机组、一个关系和转换利用，从而实现一个机组、一个企业以至一个地区的能源的合理企业以至一个地区的能源的合理利用。利用。在我国，现有能源的合理利用重点

33、包括在我国，现有能源的合理利用重点包括洁净煤技术洁净煤技术能量的梯级利用和工业余能利用能量的梯级利用和工业余能利用能量转换新技术能量转换新技术2022-6-652五、五、我国建筑发展现状我国建筑发展现状 从从上世纪上世纪8080年代以来，我国房屋建筑速度年代以来，我国房屋建筑速度极快：极快：l8080年代初年代初：每年建筑面积：每年建筑面积7 78 8亿亿m m2 2/ /年年l9090年代初年代初：每年建筑面积：每年建筑面积 10 10 亿亿m m2 2/ /年年l目前目前：每年建筑面积：每年建筑面积16161717亿亿m m2 2/ /年年l 这种这种上升趋势是历史上的最高峰，也是世界上任

34、何上升趋势是历史上的最高峰，也是世界上任何国家不可比拟国家不可比拟的，且的，且会会持续较长一段时间。持续较长一段时间。2022-6-653 目前建筑能耗占我国全社会终端能耗的目前建筑能耗占我国全社会终端能耗的比例约为比例约为27.527.5，而且还在以每年，而且还在以每年1 1个百分点个百分点的速度增加。的速度增加。 从发达国家的情况看，建筑能从发达国家的情况看，建筑能耗一般要占到全社会终端能耗的耗一般要占到全社会终端能耗的40%40%以上。随以上。随着我国城镇化进程的进一步发展，建筑总量着我国城镇化进程的进一步发展，建筑总量将不断增加，建筑能耗总量和占全社会能耗将不断增加，建筑能耗总量和占全

35、社会能耗比例都将持续增加。比例都将持续增加。2022-6-654 建设部统计数字显示，我国每年城乡建设建设部统计数字显示，我国每年城乡建设新建房屋建筑面积近新建房屋建筑面积近2020亿平方米，其中亿平方米，其中80%80%以以上为高能耗建筑；既有建筑近上为高能耗建筑；既有建筑近400400亿平方米，亿平方米，95%95%以上是高能耗建筑。建筑能耗占全国总能以上是高能耗建筑。建筑能耗占全国总能耗的比例将从现在的耗的比例将从现在的27.6%27.6%快速上升到快速上升到33%33%以以上。上。建筑节能市场前景可观！建筑节能市场前景可观！55严寒：严寒：采暖采暖为主；为主； 寒冷寒冷：采暖为主，也需

36、空调采暖为主，也需空调；夏热冬夏热冬冷：冷：空调、采暖；空调、采暖； 夏热冬夏热冬暖：暖：空调空调为主。为主。六、六、我国各气候区对采暖空调的需求我国各气候区对采暖空调的需求 随着随着我国经济的我国经济的发展，特别是发展，特别是9090年代年代中期之后中期之后，住宅，住宅建筑建筑对对采暖及空调采暖及空调的需求的需求急剧增长急剧增长。2022-6-656七、七、建筑能耗建筑能耗 l 建筑建造能耗建筑建造能耗：建造中能耗，同时破坏：建造中能耗，同时破坏自然资源。自然资源。l 建筑使用能耗建筑使用能耗：供暖、空调、热水供应、照明、：供暖、空调、热水供应、照明、炊炊 事事家用电器等方面能耗。其中家用电

37、器等方面能耗。其中以供以供 暖暖空调占比例最大。空调占比例最大。 v 发达国家建筑使用能耗占总能耗：发达国家建筑使用能耗占总能耗：30304040%。v 我国建筑使用能耗占全国商品能源总量我国建筑使用能耗占全国商品能源总量27.627.6%以上。以上。2022-6-657建筑能耗占总能耗比例建筑能耗占总能耗比例国家国家 比例比例(%) (%) 国家国家 比例比例(%)(%) 美国美国 31.9 31.9 荷兰荷兰 33.933.9英国英国 34.3 34.3 意大利意大利 27.427.4瑞典瑞典 33.9 33.9 加拿大加拿大 31 31.8 .8丹麦丹麦 42.4 42.4 比利时比利时

38、 31 31.8 .8日本日本 20.3 20.32022-6-658 指指在建筑活动中，依照国家和本市建筑节能的有在建筑活动中，依照国家和本市建筑节能的有关规定，采用节能型的建筑结构、材料、器具和产品，关规定，采用节能型的建筑结构、材料、器具和产品，提高建筑物保温隔热性能和采暖供热系统效率，减少提高建筑物保温隔热性能和采暖供热系统效率，减少采暖、制冷、照明的能耗，合理有效地利用能源。采暖、制冷、照明的能耗，合理有效地利用能源。 包括两方面内容包括两方面内容: : 建筑维护建筑维护结构节能结构节能 建筑建筑能量系统节能能量系统节能 八、八、 建筑节能建筑节能（Building Energy C

39、onservation) 我们研究哪方面的节能？我们研究哪方面的节能？问：问： 九、九、 热量传递的基本方式热量传递的基本方式热量传递有三种基本方式热量传递有三种基本方式: :l导热（热传导）导热（热传导） (thermal conduction)(thermal conduction)l热对流热对流 (thermal convection)(thermal convection)l热辐射热辐射 (thermal radiation)(thermal radiation)。1. 1. 导热：导热： 指指温度不同的物体各部分或温度不同的两温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分

40、子、原子及自由电物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。导热导热现象发生在固现象发生在固体内部，也可发生在静体内部，也可发生在静止的液体和气体之中。止的液体和气体之中。n必须有必须有温差；温差；n物体物体直接接触；直接接触；n依靠分子、原子及自由电子等依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递微观粒子热运动而传递热量；热量；n不发生宏观的相对不发生宏观的相对位移。位移。导热的特点：导热的特点：2. 2. 热对流热对流: : 流体中温度流体中温度不同的各部分不同的各部分之间之间，由于发生相对的，由于发生相对的宏观运

41、动而把热量由一宏观运动而把热量由一 处传递到另一处的现象。处传递到另一处的现象。热对流热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运动而产生的导热运动而产生的导热。对流换热对流换热: : 流体流体流过物体表面时，流过物体表面时，流流体与固体壁间的换热。体与固体壁间的换热。对流换热特点对流换热特点3. 3. 热辐射热辐射 辐射：辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。热辐射：热辐射：物体会因为各种原因发出辐射能物体会因为各种原因发出辐射能。其中。其中因因热的原因而发出辐射能的现象为热辐射。热的原因而发出辐射能的现象为

42、热辐射。理论上理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但在日常热辐射的波长范围从零到无穷大，但在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的波长主要在生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的波长主要在0.10.1 m m至至100100 m m之间之间, ,包括部分紫外线、可见光和部分红包括部分紫外线、可见光和部分红外线三个波段外线三个波段 。电磁波谱电磁波谱u依靠电磁波传递依靠电磁波传递能量；能量；u不需要任何不需要任何介质；介质；u都都有发射辐射粒子的有发射辐射粒子的能力；能力；热辐射的主要热辐射的主要特点：特点：高温物体高温物体低温物体低温物体 辐射辐射换热不仅换热不仅有有能量能量转移转移, ,

43、还有能还有能量量形式形式的的变化。变化。辐射换热辐射换热辐射换热：辐射换热：物体间靠热辐射进行的物体间靠热辐射进行的热量传递。热量传递。热能热能 辐射能辐射能 热能热能发射发射吸收吸收发射辐射能是物质的固有属性发射辐射能是物质的固有属性举举 例例4. 4. 传热传热过程简介过程简介指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁面传递到另一侧流体的过程。面传递到另一侧流体的过程。传热过程通常由导热、热对流、热辐射组合传热过程通常由导热、热对流、热辐射组合形成。形成。传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成: :高高温温流流体体低低

44、温温流流体体固固体体壁壁热量热量从高温流体以对流换热（从高温流体以对流换热（或或对流换热对流换热辐射换热辐射换热） 的的方式传给壁面方式传给壁面热量热量从一侧壁面以导热的方式从一侧壁面以导热的方式传递到另一侧壁传递到另一侧壁面；面； 热量热量从低温流体侧壁面以对流从低温流体侧壁面以对流换热（或换热（或对流换热辐射换热对流换热辐射换热）的方式传给低温流体。的方式传给低温流体。 热量交换原理热量交换原理绪论绪论1. 1. 低温低压气态冷媒经压缩机做功被压缩低温低压气态冷媒经压缩机做功被压缩 成高温高压状态。成高温高压状态。2. 2. 高温高压状态气态冷媒与水进行热交换，使水升高温高压状态气态冷媒与

45、水进行热交换，使水升 温变热，冷媒被冷却成液态。温变热，冷媒被冷却成液态。3. 3. 高压液态冷媒通过膨胀阀减压，温度降到外界环高压液态冷媒通过膨胀阀减压，温度降到外界环 境温度以下，大量吸收空气中的低品位热能，蒸境温度以下，大量吸收空气中的低品位热能，蒸发为气态，再由压缩机压缩作功。发为气态，再由压缩机压缩作功。4. 4. 如此循环往复，不断从空气中吸热，制取热水。如此循环往复，不断从空气中吸热，制取热水。一、热泵一、热泵热泵是什么？热泵是什么？水泵水泵气泵气泵油泵油泵u热泵的作用？热泵的作用？ 所谓热泵所谓热泵将将热量从温度较低的介质热量从温度较低的介质“泵泵”送送到温度较高的介质到温度较

46、高的介质中中的装置的装置。 热泵可以把不能直接利用的热泵可以把不能直接利用的低品位热能低品位热能（如空气、（如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等）转换为可利用的土壤、水、太阳能、工业废热等）转换为可利用的高高品位能品位能，从而达到节约部分高位能（煤、石油、天然，从而达到节约部分高位能（煤、石油、天然气、电能等）的目的。气、电能等）的目的。 矿物能源短缺，热泵技术矿物能源短缺，热泵技术是一条极重要的节能途径。是一条极重要的节能途径。空气源热泵空气源热泵u热泵的种类（按热源分）？热泵的种类（按热源分）？空气源、水源、地源空气源、水源、地源水源热泵水源热泵地源热泵地源热泵风冷热泵模块机组风冷热泵模块

47、机组热热 泵的发展史泵的发展史 1919世纪初，人们对能否将热量从温度较低世纪初，人们对能否将热量从温度较低的介质的介质“泵泵”送到温度较高的介质中这一问题送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。发生了浓厚的兴趣。 1824 1824年年法国法国科学家萨迪科学家萨迪. .卡诺卡诺( (SadiSadi karnotkarnot) )，首次，首次以以论文提出论文提出“卡诺循环卡诺循环”理论理论； 30 30年后，英国科学家开尔文年后，英国科学家开尔文( (L.KelvinL.Kelvin) )于于18501850年初年初提出提出: :冷冻装置可以用于加热，之后许多科学家和工程冷冻装置可以用

48、于加热，之后许多科学家和工程师对热泵进行了大量研究。师对热泵进行了大量研究。卡诺循环包括四个步骤卡诺循环包括四个步骤: : 等温吸热，等温吸热， 绝绝热膨胀，等温放热，绝热压缩。热膨胀，等温放热，绝热压缩。即理想即理想气体从状态气体从状态1(P11(P1，V1V1，T1)T1)等温吸热到等温吸热到状态状态2(P22(P2，V2V2，T2)T2)，再从状态，再从状态2 2绝热膨绝热膨胀到状态胀到状态3(P33(P3，V3V3，T3)T3)，此后，从状，此后，从状态态3 3等温放热到状态等温放热到状态4(P44(P4，V4V4，T4)T4)，最，最后从状态后从状态4 4绝热压缩回到状态绝热压缩回到

49、状态1 1。这种由。这种由两个两个等温过程等温过程和两个和两个绝热过程绝热过程所构成的所构成的循环称为卡诺循环。循环称为卡诺循环。 18521852年，年，W.ThomsonW.Thomson教授（即大家熟知的教授（即大家熟知的Lord Lord KelvinKelvin勋爵）发表论文，他指出制冷机也可用于供热勋爵）发表论文，他指出制冷机也可用于供热并第一个提出了热量倍增器（并第一个提出了热量倍增器（Heat MultiplierHeat Multiplier）的概念，）的概念，首次描述了热泵的设想。首次描述了热泵的设想。 1912 1912年瑞士的苏黎世成功安装一套以河水作为低年瑞士的苏黎世

50、成功安装一套以河水作为低位热源的热泵设备用于供暖，这是早期的水源热泵系位热源的热泵设备用于供暖，这是早期的水源热泵系统，也是世界上第一套热泵系统。统，也是世界上第一套热泵系统。现在 热泵热泵技术经历了一段漫长而曲折的发展过程，目技术经历了一段漫长而曲折的发展过程，目前已经得到突破，热泵技术在发达国家得到突飞猛进前已经得到突破，热泵技术在发达国家得到突飞猛进的发展，热泵装置已进入了的发展，热泵装置已进入了家庭、公共建筑、厂房，家庭、公共建筑、厂房，得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。 目前目前热泵主要用来解决热泵主要用来解决100100以下低温用能。以下低温用能。 据据估计，欧洲在估计，欧洲在1