夏熱冬冷地區“供熱工程”課程內容體系改革實踐與建議

于國清　劉洪芝　鄒志軍

摘 要 “供熱工程”課程是建筑環境與能源應用工程專業的核心課程，目前的教材和課程內容體系是針對嚴寒和寒冷地區的，城市集中供熱占有很大的比例;夏熱冬冷地區的供暖系統形式與嚴寒寒冷地區有較大的區別，這使得畢業后留在這些地區的學生在學習和實踐上存在著脫節。本文介紹了夏熱冬冷地區供熱工程的教學實踐中，對供熱課程中熱負荷、熱源、熱網和供熱末端的相關內容進行取舍和補充，形成了夏熱冬冷地區供熱工程的內容體系，取得了較好的教學效果。同時提出了編寫夏熱冬冷地區專用供熱工程教材的建議。

關鍵詞 內容體系 供熱工程 改革 夏熱冬冷地區

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.02.026

Practice and Suggestions on the Reform of the Course Content System

of "Heating Engineering" in Hot Summer and Cold Winter Areas

YU Guoqing， LIU Hongzhi， ZOU Zhijun

（University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093）

Abstract The course of heating engineering is the core course of architectural environment and energy application engineering. The current teaching materials and course content system are aimed at the severe cold and cold areas， and the urban central heating accounts for a large proportion. The heating system form in the hot summer and cold winter areas is quite different from that in the cold and cold areas， which makes the students who stay in these areas after graduation exist in learning and practice It's disjointed. This paper introduces the teaching practice of heating engineering in hot summer and cold winter area， and makes a selection and supplement of the relevant contents of heat load， heat source， heat network and heating end in the heating course， forming the content system of heating engineering in hot summer and cold winter area， and achieving better teaching effect. At the same time， some suggestions are put forward for compiling the teaching materials of special heating engineering in hot summer and cold winter areas.

Keywords content system; heating engineering reform; hot summer and cold winter areas

1供熱教學內容改革的背景

供熱工程是建筑環境與能源應用工程專業的一門專業核心課，本課程的任務是使學生能系統地掌握建筑供暖和城市集中供熱的工作原理、設計方法及運行的基本專業知識，培養學生具有建筑供暖系統方案確定、設計和調節的能力。

由于以前供熱工程主要應用于嚴寒和寒冷地區，因此“供熱工程”課程的基本要求以及相關教材，其熱負荷計算、系統形式、供熱管網主要是根據北方地區供熱情況制定的，建筑集中供暖與城市集中供熱管網是整個課程的核心和主體內容。[1]

我國夏熱冬冷地區主要是指秦嶺淮河以南的長江中下游地區，冬季日平均氣溫一般在0～10℃之間，不是很冷，以前冬季房間不供暖，也沒有城市集中供熱管網。但不供暖時，房間溫度只有8～12℃，加之濕度較大，因此冷感十分明顯，隨著人民生活水平的提高，各房間或者整個建筑逐漸設置各種供暖設施。對于夏熱冬冷地區，其供暖系統與北方地區有很大的差別，許多學者已對夏熱冬冷地區的供暖形式做了深入的研究和分析。金文[2]詳細介紹了南方地區現存的供暖形式，并綜合對多種供暖方式的技術性和經濟性進行比較。殷平[3]分析了南方供暖的現狀，并指出空氣源熱泵的使用可以在一定程度上解決南方供暖問題。龍惟定[4]對南方地區供暖進行了深入分析，并指出分散式供暖還是夏熱冬冷地區供暖的主要形式。周瑞芳[5]分析了夏熱冬冷地區低溫熱水地板采暖的可行性，并指出空氣源熱泵為該地區較佳熱源選擇。

這些學者的研究為夏熱冬冷地區高校“供熱工程”課程的改革提供了方向。就讀于夏熱冬冷地區高校的建筑環境與能源應用工程專業學生，畢業后大多選擇留在這些地區從事相關的工作，他們在日常生活及工作中接觸的更多是夏熱冬冷地區的供熱形式，因此供熱工程的課程宜與之相適應，否則他們會感覺所學到的專業知識與實際應用存在明顯脫節?！肮峁こ獭闭n程改革需要根據本地區供暖特點，編制因地制宜的課程教學內容體系。

2課程內容改革的基本指導原則

基于上述背景，我們在講授供熱工程時，對原來教材的內容進行較大幅度的取舍和增加，以便更好地滿足需要，我們在取舍時遵循以下原則：

（1）保留精要。既要考慮到夏熱冬冷地區的情況，又要考慮到全國的情況，因為學生并不是全部在夏熱冬冷地區工作，因此本課程的核心內容必須要保留下來，讓學生掌握供熱工程的精要。

（2）有所舍棄。由于課時較少，一些在以后實際工作中應用較少的內容要忍痛割愛。

（3）突出特色和實用，針對夏熱冬冷的供暖特征，增加相關的內容。

另外，我們在教學中反復強調供暖形式的多樣性，供暖不等于集中供暖，供暖不等于散熱器供暖，給學生詳細分析集中供熱形成的歷史原因和利弊得失;告訴學生對于特定的工程，一定要根據當地的條件進行詳細和全面的技術經濟分析，選擇合適的供熱方案。

3夏熱冬冷地區供熱工程課程內容體系的改革

3.1 建議保留的核心內容

根據上述原則和供熱工程課程的基本要求，我們確定了供熱工程的核心內容。

（1）供暖系統設計熱負荷。包括供暖系統熱負荷和設計熱負荷的概念，圍護結構基本耗熱量、修正耗熱量的計算，圍護結構最小傳熱阻及其計算方法，冷風滲透耗熱量的計算等基本內容。

（2）供暖系統的散熱設備。包括散熱器的熱工、衛生和技術經濟要求，散熱器的種類、選擇計算，地板輻射供暖，暖風機和鋼制輻射板。

（3）室內熱水供暖系統。包括重力循環雙管和單管系統作用壓力的計算，雙管系統垂直熱力失調的原因，室內熱水供暖系統（單管、雙管;上供下回、下供上回;水平式、垂直式），同程式和異程式的特點，高層建筑熱水供暖系統的特點以及常用的系統型式，膨脹水箱的作用、接管方法、水箱容積的確定方法。

（4）熱水供暖管網水力計算。包括室內供暖的水力計算基本原理、機械循環單管系統異程式、同程式系統水力計算的方法，異程系統容易產生水平失調的原因。

（5）蒸汽供暖系統。包括蒸汽作為熱媒的特點，室內蒸汽供熱系統常用型式及其分類，低壓蒸汽供暖系統如何保證系統的正常運行，疏水器的作用、選擇計算與接管方式，減壓閥的作用、管路連接簡圖、各閥門儀表的作用，低壓蒸汽系統水力計算的方法。

（6）熱水集中供熱系統。體積熱指標和面積熱指標的含義，熱水供應熱負荷的計算公式，熱負荷延續圖的繪制，供暖用戶與供熱管網的幾種連接方式簡圖及其特點、適用場合，開式熱水供熱系統與閉式系統的含義以及各自的優點、缺點和適用范圍，常用的凝結水回收的幾種方式。

（7）熱水網路水力計算、水壓圖。包括熱水網路水力計算，水壓線的含義，熱水供暖系統水壓圖的繪制方法，熱水網路壓力狀況的基本技術要求，靜水壓線、動水壓線的確定原則，循環水泵（包括混水泵）流量、揚程的計算，補給水泵流量、揚程的計算。

（8）水力工況分析。包括水力工況分析的原理、各類型水力失調的定義，熱水網路中壓降、流量、阻力數三者之間的關系，水力工況分析具體案例分析，水力穩定性的含義和增強穩定性的措施。

（9）熱水供熱系統的集中運行調節。包括供熱調節的基本公式，常用集中供熱調節方法的含義，直接連接（包括無混合裝置和有混合裝置）供熱調節的計算，供熱調節曲線的繪圖。

我們把這些內容作為供熱工程的核心內容，進行重點講授，并通過例題、習題、課程設計和實驗，力爭讓學生掌握。

3.2 課堂不講授的內容

目前我校供熱工程只有32課時，因此原教材中，下述章節沒有講述：

第7章 集中供熱系統的熱源

第12章 熱水供熱系統的初調節方法

第13章 蒸汽供暖系統管網的水力計算和水力工況

第14章 熱力管線的敷設和結構

第15章 供熱管道的應力計算

第16章 集中供熱系統方案設計比選

第17章 集中供熱系統自動化

這些內容占有教材較多的章節，主要集中在城市集中供熱方面，由于在夏熱冬冷地區應用較少，沒有在課堂上講授。

3.3 建議增加的內容

3.3.1 間歇供暖負荷計算

“供熱工程”中主要是針對北方地區的集中連續供暖，通過對夏熱冬冷地區的調查可以發現，該地區居民普遍的冬季供暖習慣是采取“有人開，無人關”的間歇式供暖方式。[6]間歇供暖雖然有一定的節能效果，但影響其供暖效果的因素有很多，包括建筑物形狀、圍護結構各部分尺寸、保溫形式、房間位置、材料熱工性質、室外氣象參數在整個供暖季的變化情況、太陽輻射、冷風滲透、通風情況和間歇時間等。間歇供暖時設計負荷要適當增加。

3.3.2 供暖系統形式的多樣化

“供熱工程”中主要同集中供暖系統相結合的末端裝置是散熱器和地板輻射供暖，在夏熱冬冷地區，除了散熱器和傳統的地板輻射供暖，還有很多其他供暖方式：

（1）預制式輕型地板供暖。地板供暖是近年來應用日益廣泛的供暖方式，其因良好的熱均勻性和較高的供熱效率而得以廣泛應用，但傳統的重型地板供暖，熱慣性大，熱響應時間長，不利于間歇供暖的場合;輕型地板輻射供暖對于間歇供暖更加合適，應考慮增加其設計和安裝方法的介紹。

（2）個性化電加熱供暖。電采暖形式很多，包括電熱膜、電熱地暖、電采暖散熱器等方式。電加熱供暖方式，屬于“高質低用”，不能大面積使用，但其可以作為補充供熱應用于夏熱冬冷地區，電供暖與個性化供暖相結合，十分方便調節，通過減少供暖空間和運行時間，能耗也有可能比常規供暖低。

（3）風機盤管。風機盤管作為供暖系統的末端裝置，其工作原理是在機組內循環其所在房間的空氣，能夠迅速加熱房間的空氣。其非常適合夏熱冬冷地區的賓館、辦公室等房間間歇供暖的建筑。而且供暖與空調可以合用一套系統，十分適合夏熱冬冷地區。

3.3.3 供暖的熱源

“供熱工程”中集中供熱的熱源主要是鍋爐房、熱電廠等大型集中供熱設施，而在絕大部分夏熱冬冷地區，一般沒有城市集中供熱管網，一般為自行設置的小型熱源。教學中既要重視大系統，又要重視小系統，講清基本原理，融會（下轉第73頁）（上接第52頁）貫通大系統和小系統的內在一致性。

（1）小型戶式燃氣爐供暖。近幾年，戶式燃氣爐供暖逐漸成為夏熱冬冷地區應用較為廣泛的供暖方式之一。一般在部分夏熱冬冷地區就已存在用于熱水供應的燃氣爐，可直接通過適當擴大容量將其用于采暖系統。燃氣爐可以同散熱器和風機盤管等散熱末端相結合用于室內供暖，同時還可以與地板供暖相結合用于房間供暖。

（2）空氣源熱泵。小型空氣源熱泵是夏熱冬冷地區十分重要的供熱熱源形式?？諝庠礋岜?，可以實現夏季制冷，冬季供暖。熱泵可以與輻射地板、風機盤管相結合，夏季利用制冷，冬季通過空氣源熱泵制備出的熱水進入輻射地板，實現對室內的供暖?？諝庠礋岜?，設計時要考慮到當室外氣溫低時，空氣源熱泵的制熱量下降，還要考慮除霜的影響。

（3）小型真空鍋爐。真空鍋爐不屬于壓力容器，管理簡單，出水溫度較低，可以直接和風機盤管或者輻射地板結合，而且可以回收煙氣冷凝熱，具有較高的效率，近年來也得到大量應用。

4建議編寫夏熱冬冷地區供熱工程教材

目前我國位于夏熱冬冷地區設置建筑環境與能源應用工程的高校眾多，比如上海的同濟大學、東華大學、上海理工大學、上海海洋大學，浙江的浙江理工大學、浙江海洋大學、寧波工程學院，江蘇的東南大學、南京工業大學、南京師范大學、南京工程學院、江南大學、南京理工大學，安徽的安徽工業大學、合肥工業大學，湖北的華中科技大學、武漢理工大學、武漢紡織大學，湖南的湖南大學、中南大學、南華大學、重慶的重慶大學、四川的四川大學、西南交通大學，等等。培養的該專業學生也是很多的。

目前已出版的教材均是針對嚴寒和寒冷地區的，如表1所示，因此建議組織力量，編寫專門針對夏熱冬冷地區的供熱工程教材，這對于形成地域特色、提高教學質量是十分有利的。

表1 已有供熱工程教材概況

5結語

根據夏熱冬冷地區供暖現狀對該地區高?！肮峁こ獭闭n程內容現存問題進行了分析，提出了夏熱冬冷地區的供熱工程教學內容體系，經過多年的教學實踐，取得了較好的教學效果，本文也提出了組織編寫相應專門教材的建議。

本文由上海市教委重點課程建設項目和上海理工大學優質在線課程項目資助

參考文獻

[1] 賀平，王飛，吳華新.供熱工程（第四版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2] 金文.南方地區供暖形式介紹[J].中國建筑金屬結構，2014（1）：40-45.

[3] 殷平.南方供暖的現狀和路徑[J].暖通空調，2013.43（6）：50-57.

[4] 龍惟定.同濟大學教授龍惟定談南方供暖[J].制冷與空調，2013.13（2）：35.

[5] 周瑞芳.夏熱冬冷地區住宅冬季采用地板采暖的可行性分析[J].建筑熱能通風空調，2007.26（4）：57-59.

[6] 鐘珂，王琦，亢燕銘.夏熱冬冷地區冬季供暖方式的選擇[J].暖通空調，2004.34（12）：70-73.