供暖系統(tǒng)及其分類課件

第十一章供暖系統(tǒng)及其分類供暖系統(tǒng)定義：

在冬季，室外溫度低于室內溫度，房間內的熱量通過圍護結構（墻、窗、門、地面、屋頂等）不斷向外散失，為使室內保持所需的溫度，就必須向室內供給相應的熱量，這種向室內供給熱量的工程設備叫做供暖系統(tǒng)。局部供暖系統(tǒng)：將熱源和散熱設備合并成一個整體，分散設置在各個房間里的供暖系統(tǒng)。局部供暖系統(tǒng)包括火爐采暖、煤氣采暖及電熱采暖。如火爐、紅外線煤氣爐、電暖器、電熱膜等。集中供暖系統(tǒng)：由遠離采暖房間的熱源、輸熱管道和房間內的散熱設備等三部分組成的工程設施，稱為集中供暖系統(tǒng)。熱媒：把熱量從熱源輸送到散熱設備的物質叫熱媒。熱媒主要有：熱水、蒸汽、熱空氣。供暖系統(tǒng)的分類局部供暖系統(tǒng)定義：以熱水作為熱媒的供暖系統(tǒng)。它是目前最廣泛使用的一種供暖系統(tǒng)。熱水供暖系統(tǒng)的分類：1、按熱媒參數分：低溫熱水供暖系統(tǒng)（＜100

℃

）高溫熱水供暖系統(tǒng)（＞100

℃

）2、按系統(tǒng)循環(huán)動力分：自然循環(huán)（即重力循環(huán)）和機械循環(huán)系統(tǒng)3、按系統(tǒng)的每組立管根數分：單管和雙管系統(tǒng)4、按系統(tǒng)的管道敷設方式分：垂直式和水平式第一節(jié)熱水供暖系統(tǒng)自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)特點：這種系統(tǒng)中不設循環(huán)水泵，僅靠供、回水的溫度差而形成的密度差所產生的壓力使水在系統(tǒng)中進行循環(huán)。這種水的循環(huán)作用壓力稱為自然壓頭。下面對自然壓頭進行理論分析，以二層房屋為例：首先假定系統(tǒng)沿程熱損失為零，即系統(tǒng)中的熱媒僅在鍋爐內升溫及在散熱器內降溫。假定圖中最低點斷面A-A處有一假想閥門，若突然將閥門關閉，則斷面A-A兩側所受到的水柱壓力之差就是驅使水進行循環(huán)流動的自然壓頭。對于經過一層散熱器的循環(huán)環(huán)路斷面A-A右側的水柱壓力為：斷面A-A左側的水柱壓力為：該環(huán)路的自然壓頭為：AAi=0.003i=0.003h3h2h1h0圖11-1自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)工作原理圖（11-1）下面以供熱系統(tǒng)的水平距離為20m，h1=3m，h2=3m，供水溫度為tg=95℃，ρg=962kg/m2;供水溫度為th=70℃，ρh=977kg/m2

為例計算自然壓頭、。

自然壓頭算例解：查附表16得ΔP2=100Pa，則：1、對于多層建筑，若各層房間的熱負荷相同，采用的立、支管相同，則流經上層散熱器的流量多于實際需要量，流經下層散熱器的流量少于實際需要量，這會造成上層房間溫度偏高，下層房間溫度偏低，即垂直失調現(xiàn)象。2、由于自然壓頭很小，為了保證輸送所需的流量，系統(tǒng)管徑不致過大，要求鍋爐中心與散熱器中心的垂直距離不小于2.5～3m。3、在自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，由于水的流速較?。ǎ?.2m/s），水平供水干管可以逆流排氣排入膨脹水箱，但要求水平供水干管必須有向膨脹水箱方向

向上的坡度，且不得小于0.5%～1%。結論結論4、因自然壓頭很小，因而干管長度不宜過長，否則系統(tǒng)的管徑就會過大。因此，系統(tǒng)的作用半徑不宜大于50米。5、自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)僅能用于有地下室、地坑的一些較小的獨立的建筑。1-熱水鍋爐；2-供水總立管；3-供水干管；4-供水立管；5-散熱器6-回水立管；7-回水干管；8-循環(huán)水泵；9-膨脹水箱；10-集氣罐；11-膨脹管6i=0.003i=0.003358219410711機械循環(huán)雙管上供下回式機械循環(huán)雙管上供下回式循環(huán)水泵：提供循環(huán)動力，促使水在系統(tǒng)內循環(huán)。一般安裝在回水干管上膨脹水箱：容納系統(tǒng)水熱脹冷縮的體積及系統(tǒng)定壓（高于大氣壓力以避免水泵吸入口處水產生汽化）一般通過膨脹管與水泵吸入口相連，并設于系統(tǒng)最高處集氣罐（自動排氣閥）：聚集和排出系統(tǒng)中空氣。設于供水干管的末端，也就是供水干管的最高處

優(yōu)點：可調節(jié)各房間的散熱量，各層的散熱器比較均衡缺點：由于自然壓頭的存在，造成系統(tǒng)垂直失調，即上部房間溫度偏高，下部房間溫度偏低。樓層越高，失調越嚴重。因此，雙管系統(tǒng)不宜在四層以上的建筑中采用膨脹水箱i=0.003i=0.003圖11-4異程單管上供下回式358219410711優(yōu)點：立管少，安裝方便。不存在垂直失調問題。缺點：由于水溫是逐層遞減的，所以下層散熱器片數多，占地面積大。單管上供下回式還分為順流式和跨越式。單管上供下回式跨越式可克服順流式無法調節(jié)各房間調節(jié)散熱量的缺陷水平順流（水平串聯(lián)）式系統(tǒng)Z型補償器DN10手動放風門水平跨越式系統(tǒng)DN10手動放風門水平順流式系統(tǒng)：優(yōu)點：最省管材，管路簡單，便于施工。因無沿墻立管，不影響室內美觀。缺點：末端散熱器較多。散熱器排氣困難。不能進行局部調節(jié)水平跨越式系統(tǒng)：優(yōu)點：可以進行局部調節(jié)。缺點：由于水在散熱器中流動速度較慢，散熱器內容易積垢應用范圍：分戶熱計量的居住建筑；對室溫要求不高且不宜使用垂直系統(tǒng)的工業(yè)及公用建筑。同程式和異程式同程式：通過各立管的循環(huán)管路的長度近似相等的系統(tǒng)不等的稱為異程系統(tǒng)同程系統(tǒng)環(huán)路壓力損失容易平衡，因此較大的建筑物一般都采用同程系統(tǒng)。i=0.003i=0.003358219410711同程系統(tǒng)較異程系統(tǒng)多耗管材，在較小的建筑物一般都采用異程系統(tǒng)。系統(tǒng)分類：1、分層式供暖系統(tǒng)；2、雙線式系統(tǒng)；3、單、雙管混合式系統(tǒng)。一、分層式供暖系統(tǒng)定義：高層建筑熱水供暖系統(tǒng)在垂直方向分成若干個系統(tǒng)。亦稱垂直分區(qū)。這是高層供暖常用的一種供暖形式因為散熱器的承壓能力相對較小，當建筑高度超過散熱器承壓能力時必須垂直分區(qū)高層建筑熱水供暖系統(tǒng)垂直雙線供暖系統(tǒng)水平雙線供暖系統(tǒng)二、雙線式系統(tǒng)1.垂直雙線單管供暖系統(tǒng)立管在豎向成Π型結構,一根上升管，一根下降管，因此可以近似認為每層散熱器的平均溫度相同，可以避免垂直失調。散熱器采用蛇形管或輻射板2.水平雙線單管供暖系統(tǒng)具有水平式供暖系統(tǒng)的特點，能夠進行分層調節(jié)調節(jié)。定義：在垂直方向上分為若干組，每組若干層（2～3層），每一組均為雙管系統(tǒng)，各組之間用單管相連系統(tǒng)中的每一組雙管系統(tǒng)，只對2～3層房屋供暖，形成的自然壓頭僅在2～3層中起作用，避免了純雙管系統(tǒng)造成的嚴重的垂直失調現(xiàn)象；純垂直單管系統(tǒng)通過支管流量為立管流量（單側連接）或約一半立管流量（雙側連接），而混合式系統(tǒng)通過支管流量僅約為垂直單管系統(tǒng)的1/2～1/3，因此支管管徑較小，便于施工。單、雙管混合式系統(tǒng)2、蒸汽的比容是熱水的比容的數百倍，因此蒸汽在管中的流速，通常采用比熱水高得多的數值，但阻力損失較小。3、蒸汽的密度小，不會產生很大靜壓力－－相對應于熱水的分層供暖4、因蒸汽熱媒一般比熱水熱媒的溫度高，傳熱系數K（K=A(tp-tn)?）較大，而散熱器散熱面積F=Q/K*Δt，因此對于同一建筑而言，采用蒸汽系統(tǒng)可減少散熱器數量；另一方面，采用蒸汽系統(tǒng)的管道管徑較小，所以蒸汽系統(tǒng)的初投資要比熱水系統(tǒng)少。蒸汽供暖系統(tǒng)的優(yōu)點5、蒸汽供暖系統(tǒng)的熱惰性很小，并采用間歇調節(jié)，系統(tǒng)的加熱和冷卻都很快，房間溫度波動較大，特別適應于人群迅速集散的建筑如工業(yè)車間、大禮堂、影劇院等。不適合辦公、居住建筑。6、蒸汽供暖系統(tǒng)采用間歇調節(jié)，系統(tǒng)管道內交替充滿空氣、蒸汽，腐蝕快，系統(tǒng)壽命短。7、因散熱器表面溫度較高，產生較強的熱對流，引起揚塵，衛(wèi)生條件較差。蒸汽供暖系統(tǒng)的缺點一、低壓蒸汽供暖系統(tǒng)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的凝水回流有兩種形式：1、重力回水：凝水依靠重力回流到鍋爐中。2、機械回水：凝水依靠重力回流到凝結水箱中，再用水泵送入鍋爐工程中多采用機械回水方式i=0.003i=0.003機械回水雙管上供下回式蒸汽供暖系統(tǒng)358219467101-蒸汽鍋爐；2-蒸汽總立管；3-蒸汽干管；4-蒸汽立管；5-散熱器；6-凝結水立管；7-凝結水干管；8-凝結水泵；9-凝結水箱；10-疏水器.疏水器：阻止蒸汽通過，只允許凝結水及不凝氣體（空氣）及時排往凝結水管的一種裝置。注意：在每組散熱器后都要安裝疏水器。恒溫式疏水閥：啟閉由內部裝有酒精的金屬波形囊控制。機械回水蒸汽系統(tǒng)設計注意事項沿途凝水：蒸汽在管道中流動時會向外散失熱量，因供暖系統(tǒng)一般用飽和蒸汽，很容易造成一部分蒸汽凝結成水，叫做“沿途凝水”。水擊現(xiàn)象：高速流動的蒸汽和凝結水在遇到閥門、彎頭等改變流動方向的部件時，會產生“水擊”現(xiàn)象為了及時排除沿途凝水，避免水擊現(xiàn)象的發(fā)生，應使汽、水同向流動，即蒸汽干管應有沿流動方向向下的坡度，必要時在蒸汽干管下部接凝結水管道并設疏水器空氣是不凝性氣體，系統(tǒng)運行時如不能及時排除系統(tǒng)中的空氣，它會堵在管道和散熱器中，影響系統(tǒng)的散熱量順利排除系統(tǒng)中的空氣是保證系統(tǒng)正常工作的必要條件凝結水箱：一般按15～20min

最大小時凝水量設計。在熱源處的總凝結水箱也可按0.5～1h

最大小時凝水量設計。凝結水泵：應按少于30min的時間將凝結水箱的凝結水送入鍋爐的標準進行設計。凝結水箱和凝結水泵小結：

及時排除空氣（影響散熱）凝水順利送回鍋爐（設置凝結水箱、水泵）防止蒸汽逸入凝水管（設置疏水閥）避免水擊現(xiàn)象為避免水泵吸入口處壓力過低造成凝結水汽化，以至造成氣蝕、水泵停轉現(xiàn)象，保證水泵正常工作，凝結水泵的最大吸水高度及最小正壓水頭高度要受凝結水溫度的制約。為安全考慮，當凝結水溫度小于70℃時，水泵必須低于水箱底面0.5m。凝結水泵的安裝定義：壓力為1.7x105～4.0x105Pa的蒸汽供暖系統(tǒng)。高壓蒸汽供暖系統(tǒng)常與生產用汽合用，生產用汽壓力一般較高，所以從鍋爐房來的蒸汽需經減壓閥減壓。高壓蒸汽供暖系統(tǒng)形式：上供下回式、下供下回式、單管式、雙管式等形式為了避免高壓蒸汽和凝結水在立管中方向流動發(fā)出噪聲并產生水擊現(xiàn)象，一般高壓蒸汽供暖系統(tǒng)均采用雙管上供下回系統(tǒng)。高壓蒸汽供暖系統(tǒng)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的特點1、高壓蒸汽供暖系統(tǒng)由于散熱器可能漏氣，加上二次蒸發(fā)汽的存在，造成凝水管路會有蒸汽存在，所以在每個散熱器的蒸汽和凝結水支管上都應設閥門，以調節(jié)供汽并保證關斷。2、因疏水器單個排水能力遠超過每組散熱器的凝水量，故系統(tǒng)僅在每一支凝水干管的末端設疏水器。高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的特點3、由于凝結水溫度較高，通過疏水器減壓后，會產生二次蒸汽。所以在進入凝結水箱之前要設置二次蒸發(fā)器及水－水換熱器。4、由于管道溫度變化大，要考慮補償問題。5、高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的管徑和散熱器片數都小于低壓蒸汽供暖系統(tǒng)，因此具有較好的經濟性。但是由于安全、衛(wèi)生條件很差，所以僅能用于工業(yè)廠房。第三節(jié)供暖系統(tǒng)的管路布置和主要設備1、根據建筑的特點，確定供暖系統(tǒng)的熱媒及系統(tǒng)形式2、合理確定引入口位置：一般設置在熱負荷中心位置即長度方向的中線上，并要服從室外熱力管網的總體布局。3、布置管道時，應力求管道最短，便于維護管理，不影響房間的美觀。供暖系統(tǒng)的管路布置的總體原則：供暖系統(tǒng)的管路布置的總體原則4、在上供下回式系統(tǒng)中，對于美觀要求較高的民用建筑，供水干管布置在頂棚內。如頂棚內無法布置且建筑物是平屋頂，可在屋頂上建造專門的管槽，其他建筑干管布置在頂棚下。5、回水干管敷設在地下室頂棚下、地溝內、地面上。地溝宜采用半通行地溝（地溝分通行地溝、半通行地溝、不通行地溝），每隔一定距離應設活動蓋板i=0.005i=0.005i=0.01i=0.005排污絲堵立管凝結水干管過門連接方式

回水干管過門連接方式i=0.003i=0.003i=0.003空氣繞行管敷設在地面上的回水干管（凝結水管）過門時，設不通行過門地溝，但應采取一定的技術措施?；厮艿墓苈凡贾脽崴┡到y(tǒng)中集氣罐或自動放氣閥應每一環(huán)路設置一個，集氣罐或自動放氣閥宜設在衛(wèi)生間