建筑設(shè)備(9采暖系統(tǒng))

第9章建筑供熱采暖系統(tǒng)供暖工程供暖工程：指用人工的方法向室內(nèi)供給熱量，保持一定的室內(nèi)溫度，以創(chuàng)造適宜的生活或工作環(huán)境的工程技術(shù)。供暖系統(tǒng)包括三部分：熱媒制備（熱源）

熱媒輸送（熱力網(wǎng)，即輸送管網(wǎng)）

熱媒利用（散熱設(shè)備）供暖系統(tǒng)分為局部供暖系統(tǒng)和集中式供暖系統(tǒng)。根據(jù)這三個(gè)組成部分的相互位置關(guān)系三個(gè)部分在構(gòu)造上都在一起火墻、火炕局部供暖系統(tǒng)集中式供暖系統(tǒng)：熱源和散熱設(shè)備分別設(shè)置，用熱媒管道相連接，由熱源向各個(gè)房間或各個(gè)建筑物供給熱量的供暖系統(tǒng)。

集中供暖系統(tǒng)這是集中式熱水供暖系統(tǒng)的示意圖。熱水鍋爐1與散熱器2分別設(shè)置，通過(guò)熱水管道(供水管和回水管)3相連接。循環(huán)水泵4使熱水在鍋爐內(nèi)加熱，在散熱器冷卻后返回鍋爐重新加熱。圖中的膨脹水箱5用于容納供暖系統(tǒng)升溫時(shí)的膨脹水量，并使系統(tǒng)保持一定的壓力。圖中的熱水鍋爐，可以向單幢建筑物供暖，也可以向多幢建筑物供暖。對(duì)一個(gè)或幾個(gè)小區(qū)多幢建筑物的集中式供暖方式，在國(guó)內(nèi)稱為區(qū)域供熱(暖)。根據(jù)供暖系統(tǒng)散熱給室內(nèi)的方式不同，可分為：對(duì)流供暖：以對(duì)流換熱為主要方式的供暖，稱為對(duì)流供暖。系統(tǒng)中的散熱設(shè)備是散熱器。

輻射供暖：以輻射傳熱為主的一種供暖方式。輻射供暖系統(tǒng)的散熱器，主要采用金屬輻射板或以建筑物部分頂棚、地板或墻壁作為輻射散熱面。

傳統(tǒng)的鑄鐵散熱器輻射地板好舒服!我也是!地板輻射采暖系統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)包括三部分：熱源：是指供熱熱媒的來(lái)源。目前最廣泛應(yīng)用的是：區(qū)域鍋爐房和熱電廠。在此熱源內(nèi)，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能將熱水或蒸汽加熱。此外，也可以利用核能、地?zé)?、電能、工業(yè)余熱作為集中供熱系統(tǒng)的熱源。熱網(wǎng)：由熱源向熱用戶輸送和分配供熱介質(zhì)的管線系統(tǒng)。

熱用戶：集中供熱系統(tǒng)利用熱能的用戶，稱為熱用戶。如室內(nèi)供暖、通風(fēng)、空調(diào)、熱水供應(yīng)以及生產(chǎn)工藝用熱系統(tǒng)等。室外熱力管網(wǎng)以區(qū)域鍋爐房為熱源的熱水供熱系統(tǒng)，稱為區(qū)域鍋爐房集中供熱系統(tǒng)。熱媒熱水采暖蒸汽采暖根據(jù)熱媒的不同，可分為：

蒸氣熱水采暖以熱水為熱媒的供暖系統(tǒng)，稱為熱水供暖系統(tǒng)。

1、按熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力的不同，分為：

自然循環(huán)系統(tǒng)

機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)

2、按供、回水方式的不同，可分為：

單管系統(tǒng)

雙管系統(tǒng)

3、按系統(tǒng)管道敷設(shè)方式的不同，分為：

垂直式

水平式

4、按熱媒溫度的不同，分為：低溫水供暖和高溫水供暖系統(tǒng)?？克拿芏炔钸M(jìn)行循環(huán)靠機(jī)械力進(jìn)行循環(huán)自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)工作原理及其環(huán)路作用壓力自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)圖9-4重力循環(huán)供暖系統(tǒng)

a)雙管上供下回式系統(tǒng)b)單管順流式系統(tǒng)

1—總立管2—供水干管3—供水立管4—散熱器供水支管5—散熱器回水支管6—回水立管7—回水干管8—膨脹水箱連接管9—充水管(接上水管)10—泄水管(接下水道)11—止回閥重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)作用：1、貯存系統(tǒng)中水溫上升時(shí)的膨脹水量；2、恒定水系統(tǒng)的壓力；3、在此系統(tǒng)中，還起著排氣作用坡度：1、供水干管i＝0.5～1％；2、散熱器支管i＝1％；3、回水干管i

＝0.5～1％圖9-5單管上供下回式系統(tǒng)

1—散熱器2—鍋爐3—供水管4—回水管

5—膨脹水箱6—上水管及閥門(mén)7—排水管單管跨越式圖9-6單戶式系統(tǒng)

1—散熱器2—膨脹水箱3—小型鍋爐重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)單戶式系統(tǒng)：是重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的一種特殊形式，常作為單層房屋單戶使用。供水干管敷設(shè)在頂棚下或閣樓內(nèi)回水干管敷設(shè)在地溝內(nèi)或地板上設(shè)置在與散熱器同一層或低于散熱器。設(shè)置在內(nèi)墻距地坪300～400mm處。機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)(1)雙管熱水供暖系統(tǒng)雙管熱水供暖系統(tǒng)按供水干管的位置不同，可分為上分、中分、中分、下分(或上供、中供、下供)三種形式。圖9-7雙管上供下回式熱水供暖系統(tǒng)膨脹水箱：一般接至循環(huán)水泵吸入口前集氣罐：在供水干管末端最高處設(shè)置圖9-8雙管中分式熱水供暖系統(tǒng)供水干管：在中間某一層的地板上或頂棚下設(shè)置這種系統(tǒng)避免了上分式系統(tǒng)明管敷設(shè)供水干管時(shí)擋上腰窗的問(wèn)題緩和了上分式系統(tǒng)的垂直失調(diào)現(xiàn)象

由于自然循環(huán)的作用壓力，正好被管道的沿程阻力所消耗，因此可減少或消除雙管系統(tǒng)的垂直失調(diào)，是一種推薦的做法，一般適用于六層以下的建筑。

圖9-9機(jī)械循環(huán)雙管下分式系統(tǒng)供、回水干管：均敷設(shè)在地溝或地下室內(nèi)系統(tǒng)中的空氣是通過(guò)最上層散熱器上部的放風(fēng)門(mén)排除的。圖9-10機(jī)械循環(huán)倒流系統(tǒng)有的高溫水系統(tǒng)，把回水干管設(shè)在最上層，稱為倒流式系統(tǒng)。

機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)(2)單管熱水供暖系統(tǒng)——特點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)省管材，造價(jià)低；采用上分式系統(tǒng)能夠集中排除空氣，可減輕垂直失調(diào)，是目前五六層建筑物采用最多的一種系統(tǒng)，個(gè)別可用到十二層；但層數(shù)過(guò)多，會(huì)使立管管徑過(guò)大，下部水溫過(guò)低，散熱器面積過(guò)大而不好布置。圖9-12機(jī)械循環(huán)單管垂直順序式熱水供暖系統(tǒng)圖9-13帶閉合管段的

單管垂直式熱水供暖系統(tǒng)

1—立管2—支管3—閉合管機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)(3)水平串聯(lián)熱水供暖系統(tǒng)水平串聯(lián)的散熱器不宜過(guò)多，過(guò)多時(shí)除后面的水溫過(guò)低而使散熱器片數(shù)過(guò)多外，管道的熱脹冷縮問(wèn)題處理不好易漏水。為此系統(tǒng)的環(huán)路不宜過(guò)長(zhǎng)，每一環(huán)路的散熱器以8～12組為宜。與垂直式系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)的總造價(jià)一般要比垂直式系統(tǒng)低；（2）系統(tǒng)管路簡(jiǎn)單，節(jié)省管材，無(wú)穿過(guò)各層樓板的立管，施工方便；（3）有可能利用最高層的輔助空間（如樓梯間）架設(shè)開(kāi)口式膨脹水箱，不必在頂棚上再專設(shè)安裝膨脹水箱的房間，不僅降低了建筑造價(jià)，還不影響建筑物外形美觀；（4）根據(jù)建筑物的使用要求，可以按層調(diào)節(jié)供熱量。因此，水平式系統(tǒng)也是我國(guó)應(yīng)用較多的一種形式。機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)(4)同程式與異程式系統(tǒng)根據(jù)各并聯(lián)管段所在環(huán)路之間流程長(zhǎng)短的差異情況，可分為同程式管網(wǎng)和異程式管網(wǎng)。定義：各環(huán)路之間的流程長(zhǎng)度有顯著差異的是異程式管網(wǎng)，沒(méi)有顯著差異的為同程式管網(wǎng)。在機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，當(dāng)各環(huán)路的總長(zhǎng)度相差較大時(shí)，各立管環(huán)路的壓力損失難以平衡，有時(shí)在靠近總立管處即使選用了最小管徑，但仍有許多剩余壓力，這樣就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的水平失調(diào)現(xiàn)象。為了消除或減輕這種現(xiàn)象的發(fā)生，可采用同程式系統(tǒng)。

ⅠⅡⅣⅢ同程式系統(tǒng)的特點(diǎn)是各立管環(huán)路的總長(zhǎng)度都相等；由于最近環(huán)路與最遠(yuǎn)立管環(huán)路長(zhǎng)度相同，所以環(huán)路的壓力損失容易平衡。但同程式系統(tǒng)的管徑和長(zhǎng)度都比異程式相同大，增加了投資和施工工程量，且如果設(shè)計(jì)與調(diào)節(jié)不好，個(gè)別立管可能水循環(huán)停滯或倒流。

對(duì)于常用的單管熱水供暖系統(tǒng)，一般應(yīng)按異程式設(shè)計(jì)。位置水頭速度水頭平均水頭損失9.2.3機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的壓力分布1.液體管流能量方程及壓頭表達(dá)式

在液體管網(wǎng)中取任一管段，以0-0為基準(zhǔn)線，在管段的1、2兩斷面間列能量方程，用水頭高度的形式表示為：壓強(qiáng)水頭測(cè)壓管水頭總水頭位壓靜壓動(dòng)壓2.液體管網(wǎng)壓力分布圖----水壓圖

定義水壓曲線：在液體管路中，將各節(jié)點(diǎn)的測(cè)壓管水頭高度順次連接起來(lái)形成的線。水壓圖：可直觀地表達(dá)管路中液體靜壓的分布狀況的圖。

作用（1）利用水壓曲線，可確定管道中任一點(diǎn)的靜壓值；（2）可表示出各管段的壓力損失值；（3）確定管段的單位管長(zhǎng)平均壓降的大小。9.2.3機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的壓力分布當(dāng)液體管道中各處的流速差別不大，則的差值與管段1~2的壓力損失值相比，可忽略不計(jì)時(shí)，上式可該寫(xiě)為：因此可以認(rèn)為：當(dāng)兩點(diǎn)之間沒(méi)有水泵等動(dòng)力源且流速變化可忽略時(shí)，管道中任意兩點(diǎn)的測(cè)壓管水頭高度之差就等于兩點(diǎn)之間的壓力損失值。3.熱水網(wǎng)路壓力狀況的基本技術(shù)要求

熱水供熱系統(tǒng)在運(yùn)行或停止運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)熱水的壓力必須滿足下列基本技術(shù)要求：（1）在與熱水網(wǎng)路直接相連的用戶系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)熱水的壓力不應(yīng)超過(guò)該用戶系統(tǒng)用熱設(shè)備及其管道構(gòu)件的承壓能力。如供暖用戶系統(tǒng)一般常用的鑄鐵散熱器，其承壓能力為4×105Pa(40mH2O)，作用在該用戶系統(tǒng)最底層散熱器的表壓力，無(wú)論在網(wǎng)路運(yùn)行或停止運(yùn)行時(shí)都不得超過(guò)此值。（2）在高溫水網(wǎng)路和用戶系統(tǒng)內(nèi)，水溫超過(guò)100℃的地點(diǎn)，熱媒壓力應(yīng)不低于該水溫下的汽化壓力。（3）與熱水網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)，無(wú)論在網(wǎng)路循環(huán)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)或停止工作時(shí)，其用戶系統(tǒng)回水管出口處的壓力，必須高于用戶系統(tǒng)的充水高度，以防止系統(tǒng)倒空吸入空氣，破壞正常運(yùn)行和腐蝕管道。（4）網(wǎng)路回水管內(nèi)任一點(diǎn)的壓力，都應(yīng)比大氣壓力至少高出50kPa（5mH2O），以免吸入空氣。（5）在熱水網(wǎng)路的熱力站或用戶引入口處，供、回水管的資用壓差，應(yīng)滿足熱力站或用戶所需的作用壓頭。9.2.3機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的壓力分布不超壓不汽化不倒空高溫水的汽化壓力（表壓）水溫（℃）100110120130140150汽化壓力（mH2O）04.610.317.626.932.6從運(yùn)行安全角度考慮，還應(yīng)留有30~50kPa(3~5mH2O)的富裕壓力。4水壓圖的繪制設(shè)膨脹水箱的水位線為j-j，其水頭高度Hjo。如系統(tǒng)中不考慮漏水或加熱時(shí)水膨脹的影響，即認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)處于穩(wěn)定狀況，因而在循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，膨脹水箱的水位是不變的。O點(diǎn)處的壓頭就等于Hjo當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，由于循環(huán)水泵驅(qū)動(dòng)水在系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，A點(diǎn)的測(cè)壓管水頭必然高于O點(diǎn)測(cè)壓管水頭，其差值應(yīng)為管段OA的壓力損失值。

同理，確定B、C、D、E各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭高度。順次連接各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭的頂端，就可得到熱水供暖系統(tǒng)的水壓圖。

系統(tǒng)工作時(shí)的水壓圖，稱為動(dòng)水壓圖。循環(huán)水泵停止工作時(shí)的水壓圖，稱為靜水壓圖。整個(gè)系統(tǒng)的水壓曲線呈一條水平線。各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭都相等，其值為Hjo？當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)水泵停止工作時(shí)，各點(diǎn)的壓強(qiáng)水頭是多少？5水壓圖的分析利用動(dòng)水壓曲線，可以清晰地看出系統(tǒng)工作時(shí)各點(diǎn)的壓力大小。系統(tǒng)停止工作時(shí)的水壓曲線，稱為靜水壓曲線。通過(guò)上述分析可知，熱水供暖系統(tǒng)水壓曲線的位置取決于定壓裝置對(duì)系統(tǒng)施加的壓力大小和定壓點(diǎn)的位置。采用開(kāi)式高位水箱膨脹水箱定壓的系統(tǒng)，各點(diǎn)的壓力取決于膨脹水箱的安裝高度（靜水壓線高）和膨脹管與系統(tǒng)的連接位置。當(dāng)膨脹水箱的安裝高度超過(guò)用戶系統(tǒng)的充水高度，且膨脹水箱的膨脹管又連接在靠近循環(huán)水泵進(jìn)口側(cè)時(shí)，就可以保證整個(gè)供暖系統(tǒng)，無(wú)論在運(yùn)行或停止運(yùn)行時(shí)，各點(diǎn)的壓力都超過(guò)大氣壓力。這樣系統(tǒng)中不會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓，不會(huì)引起熱水汽化或吸入空氣等，從而保證系統(tǒng)可靠地運(yùn)行。5水壓圖的分析如果膨脹管僅連接在回水干管的某個(gè)位置，水壓圖如圖9-29所示。局部在循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低于靜水壓線的情況。由此可見(jiàn)，在機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，膨脹水箱不僅起到容納系統(tǒng)水體積膨脹的作用，還起著對(duì)系統(tǒng)定壓的作用，因此也稱其為定壓裝置。開(kāi)式高位膨脹水箱是最簡(jiǎn)單的一種定壓裝置。這種方式設(shè)備簡(jiǎn)單、安全可靠。圖9-29膨脹管連接在回水干管上的水壓圖M5水壓圖的分析如果膨脹水箱連接在熱水供暖系統(tǒng)的供水干管上，水壓圖如圖9-30所示。此時(shí)的靜水壓線高于系統(tǒng)的充水高度，運(yùn)行時(shí)的動(dòng)水壓線都降低了。如果供暖系統(tǒng)的水平供水干管過(guò)長(zhǎng)，阻力損失較大，則有可能在干管上出現(xiàn)負(fù)壓。FB段供水干管的壓力就低于大氣壓力，就會(huì)吸入空氣或發(fā)生水的汽化現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在機(jī)械循環(huán)熱水供