暖通工程基礎(chǔ)介紹之采暖系統(tǒng)一

第八章采暖第一節(jié)

采暖方式、熱媒及系統(tǒng)分類(lèi)

采暖（供暖）——用人工方法使室內(nèi)獲得熱量，保持一定的溫度，以達(dá)到適宜的生活條件或工作條件的技術(shù)。采暖系統(tǒng)的組成（三要素）熱源、輸熱網(wǎng)和散熱設(shè)備熱源——產(chǎn)生熱能的設(shè)備和裝置。輸熱網(wǎng)——將熱源加熱的熱媒輸送到各個(gè)采暖地點(diǎn)的管網(wǎng)。散熱設(shè)備——將熱媒的熱量釋放出來(lái)，向采暖地點(diǎn)散熱的設(shè)備。一、采暖方式和選擇集中采暖：熱源和散熱設(shè)備分別設(shè)置，用管道相連，由熱源向各個(gè)房間或各個(gè)建筑物供給熱量的系統(tǒng)１、采暖方式

全面采暖：為使整個(gè)采暖房間保持一定溫度要求而設(shè)置的采暖。

局部采暖：為使室內(nèi)局部區(qū)域或局部工作地點(diǎn)保持一定溫度要求而設(shè)置的采暖。

分散采暖：集熱源和散熱體為一體，就地產(chǎn)生熱量

間歇采暖：對(duì)于非全天使用的建筑物，僅在其使用時(shí)間內(nèi)使室內(nèi)平均溫度達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，而在非使用時(shí)間內(nèi)可自然降溫的采暖方式。

連續(xù)采暖：對(duì)于全天使用的建筑物，使其室內(nèi)平均溫度全天均能達(dá)到設(shè)計(jì)溫度的采暖方式。值班采暖：在非工作時(shí)間或中斷使用的時(shí)間內(nèi)，為使建筑物保持最低室溫要求而設(shè)置的采暖。

高壓蒸汽采暖：以工作壓力高于70KPa的蒸汽作熱媒的采暖。

低壓蒸汽采暖：以工作壓力低于或等于70KPa但高于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ恼羝鳠崦降牟膳?/p>

真空采暖：工作壓力低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ恼羝膳?/p>

熱水采暖：以熱水作熱媒的采暖。

高溫?zé)崴膳阂詼囟雀哂?00℃的熱水作熱媒的采暖，也稱(chēng)高溫水采暖。蒸汽采暖：以蒸汽作熱媒的采暖。

散熱器采暖：借助于散熱器向室內(nèi)傳熱以達(dá)到室溫要求的采暖方式。對(duì)流采暖：利用對(duì)流換熱或以對(duì)流換熱為主的采暖方式。

熱風(fēng)采暖：利用熱空氣作媒質(zhì)的對(duì)流采暖方式。

集中送風(fēng)采暖：在一定高度上，將熱風(fēng)從一處或幾處以較大速度送出，使室內(nèi)造成射流區(qū)和回流區(qū)的熱風(fēng)采暖。

輻射采暖：以輻射傳熱為主的采暖方式。

頂棚輻射采暖：以熱水或熱風(fēng)作熱媒，加熱元件鑲嵌在頂棚內(nèi)的低溫輻射采暖。

地板輻射采暖：以熱水或熱風(fēng)作熱媒，加熱元件鑲嵌在地板中的低溫輻射采暖。

墻壁輻射采暖：以熱水或熱風(fēng)作熱媒，加熱元件鑲嵌在墻壁中的低溫輻射采暖。

金屬輻射板采暖：以高溫?zé)崴蚋邏赫羝鳠崦?，以金屬輻射板作散熱設(shè)備的中溫輻射采暖。

煤氣紅外線輻射采暖：利用可燃?xì)怏w在輻射器中通過(guò)一定方式的燃燒，主要以紅外線的形式放散出輻射熱的高溫輻射采暖。

電熱輻射采暖：以電能通過(guò)加熱元件輻射出的紅外線作為高溫輻射源的采暖。

火爐采暖：以火爐作為熱源和散熱體的采暖。

太陽(yáng)能采暖：通過(guò)一定手段，將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能的采暖。２、采暖方式的選擇

采暖方式的選擇，應(yīng)根據(jù)建筑物的用途、工藝和使用要求、室外氣象條件以及能源狀況、能源政策、環(huán)保等要求，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。規(guī)范規(guī)定：

設(shè)置集中采暖的公共建筑和生產(chǎn)廠房及輔助建筑物，當(dāng)其位于嚴(yán)寒地區(qū)或寒冷地區(qū)，且在非工作時(shí)間或中斷使用的時(shí)間內(nèi)，室內(nèi)溫度必須保持在0°C以上，而利用房間蓄熱量不能滿(mǎn)足要求

時(shí)，應(yīng)按5°C設(shè)置值班采暖。

注：當(dāng)工藝或使用條件有特殊要求時(shí)，可根據(jù)需要另行確定值班采暖所需維持的室內(nèi)溫度。

設(shè)置集中采暖的生產(chǎn)廠房，如工藝對(duì)室內(nèi)溫度無(wú)特殊要求，且每名工人占用的建筑面積超過(guò)100m2時(shí)，不宜設(shè)置全面采暖，但應(yīng)在固定工作地點(diǎn)設(shè)置局部采暖。當(dāng)工作地點(diǎn)不固定時(shí)，應(yīng)設(shè)置取暖室。第二節(jié)采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷一、室內(nèi)外空氣計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)：特指設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中所采用的表征空氣狀態(tài)或變化過(guò)程及太陽(yáng)輻射的物理量。常用的計(jì)算參數(shù)有干球溫度、濕球溫度、含濕量、比焓、風(fēng)速和壓力等。１、室內(nèi)空氣計(jì)算溫度tn

輔助建筑及輔助用室，不應(yīng)低于下列數(shù)值：

浴室25°C

更衣室2５°C

辦公室、休息室18°C

食堂1８°C

盥洗室、廁所12°C

注：當(dāng)工藝或使用條件有特殊要求時(shí)，各類(lèi)建筑物的室內(nèi)溫度，可參照有關(guān)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行

設(shè)置集中采暖的建筑物，冬季室內(nèi)生活區(qū)的平均風(fēng)速，應(yīng)符合下列規(guī)定：

民用建筑及工業(yè)企業(yè)輔助建筑物，不宜大于0.3m/s；

工業(yè)建筑的工作地點(diǎn)，當(dāng)室內(nèi)散熱量小于23W/m3時(shí)，不宜大于0.3m/s；

當(dāng)室內(nèi)散熱量天于或等于23W/m3時(shí)，不宜大于0.5m/s。

２、室內(nèi)空氣流速３、室外計(jì)算溫度twn

采暖室外計(jì)算溫度，應(yīng)采歷年平均不保證5天的日平均溫度。

不保證天數(shù)：冬季室外空氣日平均溫度低于室外計(jì)算溫度的日數(shù)，或夏季室外空氣日平均溫度高于室外計(jì)算溫度的日數(shù)。

歷年值：逐年值。特指整編氣象資料時(shí)，所給出的以往一段連續(xù)年份中每一年的某一時(shí)段的平均值或極值。

歷年平均不保證：系針對(duì)累年不保證總天數(shù)或小時(shí)數(shù)的歷年平均值而言。

采暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷：是指在某一室外溫度twn’下，為了達(dá)到要求的室內(nèi)溫度tn，采暖系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)向建筑物供給的熱量。二、采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷：是指在某一室外計(jì)算溫度twn下，為了達(dá)到要求的室內(nèi)溫度tn，采暖系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)向建筑物供給的熱量。采暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷與采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷并不相同。三、設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的理論計(jì)算

１、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量

圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量指經(jīng)過(guò)墻、窗、門(mén)、地面和屋頂?shù)?，由于室?nèi)外的空氣溫差而造成的從室內(nèi)傳向室外的熱量。

tn

——采暖室內(nèi)計(jì)算溫度

α——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)，主要用于計(jì)算與大氣不直接接觸的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量。序號(hào)維

護(hù)

結(jié)

構(gòu)

及

其

所

處

情

況

α值1外墻，平屋頂及其直接接觸室外空氣的樓板等1.002帶通風(fēng)間層的平屋頂，坡屋頂悶頂及與室外空氣相通的不采暖地下室上面的樓板等0.903與有外門(mén)窗的不采暖樓梯間相鄰的隔墻：多層建筑高層建筑

0.700.60序號(hào)圍護(hù)

結(jié)

構(gòu)

及

其

所

處

情

況

α值4不采暖地下室上面的樓板：當(dāng)外墻上有窗戶(hù)時(shí)當(dāng)外墻上無(wú)窗戶(hù)且位于室外地坪以上時(shí)外墻上無(wú)窗戶(hù)且位于室外地坪以下時(shí)

0.750.600.405與有外門(mén)窗的不采暖房間相鄰的隔墻與無(wú)外門(mén)窗的不采暖房間相鄰的隔墻0.700.406伸縮縫、沉降縫墻抗震縫墻0.300.70２、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的修正耗熱量

朝向修正耗熱量：朝向修正耗熱量是考慮建筑物受太陽(yáng)照射影響而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正。北、東北、西北0％～－10％東、西－5％東南、西南－10％～－15％南－15％～－３０％

風(fēng)力修正耗熱量：風(fēng)力修正耗熱量是考慮室外風(fēng)速變化而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的修正。對(duì)建在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物，應(yīng)考慮垂直外圍護(hù)結(jié)構(gòu)附加5％～10％。

高度修正耗熱量是考慮房間的高度對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的影響而附加的耗熱量。當(dāng)房間高度在4m以下時(shí)，可以不考慮高度附加。高度超過(guò)4m時(shí)，每高出1m附加2％，但總的附加率不應(yīng)大于15％。３、加熱進(jìn)入室內(nèi)冷空氣所需熱量

冷風(fēng)滲透耗熱量：在風(fēng)力和熱壓造成的室內(nèi)外壓差作用下，室外的冷空氣通過(guò)門(mén)、窗等縫隙滲入室內(nèi)，被加熱后又逸出室外。把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量，稱(chēng)為冷風(fēng)滲透耗熱量。影響冷風(fēng)滲透耗熱量的因素很多，如門(mén)窗構(gòu)造、門(mén)窗朝向、室外風(fēng)向和風(fēng)速、室內(nèi)外空氣溫差、建筑物高低以及建筑物內(nèi)部通道狀況等。４、外門(mén)冷風(fēng)侵入耗熱量冷空氣由開(kāi)啟的外門(mén)侵入室內(nèi)，把這部分冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱(chēng)為冷風(fēng)侵入耗熱量。由于流入的冷空氣量Vw不易確定，因此對(duì)于開(kāi)啟時(shí)間不長(zhǎng)的外門(mén)如果能確定冷風(fēng)侵入量V，冷風(fēng)侵入耗熱量可以采用外門(mén)的基本耗熱量乘以下列百分?jǐn)?shù)的簡(jiǎn)便方法進(jìn)行計(jì)算。無(wú)門(mén)斗的雙層外門(mén)100n％有門(mén)斗的雙層外門(mén)80n％無(wú)門(mén)斗的單層外門(mén)65n％對(duì)出入頻繁的公共建筑主要出入口，其外門(mén)冷風(fēng)侵入耗熱量，可按外門(mén)冷風(fēng)侵入耗熱量的5倍考慮。四、建筑采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的估算在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)或規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需要估算建筑物的采暖負(fù)荷，此時(shí)可用熱指標(biāo)法。熱指標(biāo)是在調(diào)查了同一類(lèi)型建筑物的采暖熱負(fù)荷后，得出的該類(lèi)建筑物每ｍ2建筑面積或在室內(nèi)外溫差為1℃時(shí)每ｍ3建筑物體積的平均采暖熱負(fù)荷。一種是單位面積熱指標(biāo)法；另一種是在室內(nèi)外溫差為1℃時(shí)的單位體積熱指標(biāo)法。建筑物類(lèi)型熱指標(biāo)w/m2

建筑物類(lèi)型熱指標(biāo)w/m2住宅45-70商店65-75辦公樓60-80學(xué)校60-80醫(yī)院65-80食堂115-140旅館65-70影劇院90-115圖書(shū)館45-75體育館115-160第三節(jié)對(duì)流采暖系統(tǒng)一、熱水采暖系統(tǒng)１、熱水采暖系統(tǒng)的分類(lèi)按系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力不同，可分為重力（自然）循環(huán)系統(tǒng)和機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)?？克拿芏炔钸M(jìn)行循環(huán)的系統(tǒng)，稱(chēng)為重力循環(huán)系統(tǒng)；靠機(jī)械力（水泵）進(jìn)行循環(huán)的系統(tǒng)，稱(chēng)為機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)。按系統(tǒng)供、回水方式不同，可分為單管系統(tǒng)和雙管系統(tǒng)。

熱水經(jīng)供水立管或水平供水管平行地分配給多組散熱器，冷卻后的回水自每個(gè)散熱器直接沿回水立管或水平回水管流回?zé)嵩吹南到y(tǒng)，稱(chēng)為雙管系統(tǒng)。按系統(tǒng)的管道敷設(shè)方式不同，可分為垂直式系統(tǒng)和水平式系統(tǒng)。上供下回式、下供上回式、下供下回式系統(tǒng)熱水經(jīng)立管或水平供水管順序流過(guò)多組散熱器，并順序地在各散熱器中冷卻的系統(tǒng)，稱(chēng)為單管系統(tǒng)。室內(nèi)熱水采暖系統(tǒng)大多采用低溫水作為熱媒。設(shè)計(jì)供、回水溫度多采用95℃/70℃（也有采用85℃/60℃）。高溫水采暖系統(tǒng)一般宜在生產(chǎn)廠房中應(yīng)用。設(shè)計(jì)供、回水溫度大多采用120～130℃/70～80℃。按熱媒溫度不同，可分為低溫?zé)崴膳到y(tǒng)（熱水溫度低于100℃）和高溫?zé)崴膳到y(tǒng)（熱水溫度高于100℃）２、重力（自然）循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)系統(tǒng)工作原理及其作用壓力

當(dāng)水在鍋爐內(nèi)加熱后，水的密度減小；在散熱器內(nèi)被冷卻后，水的密度增加。整個(gè)系統(tǒng)將因供回水密度差的不同而維持循環(huán)流動(dòng)。維持該系統(tǒng)循環(huán)流動(dòng)的壓力稱(chēng)為自然作用壓力。重力循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力的大小取決于水溫（水的密度）在循環(huán)環(huán)路的變化。

膨脹水箱的作用容納膨脹體積；排氣；定壓。３、機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)

系統(tǒng)中設(shè)置了循環(huán)水泵，靠水泵的機(jī)械能使水在系統(tǒng)中強(qiáng)制循環(huán)。機(jī)械循環(huán)上供下回式熱水采暖系統(tǒng)機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)除膨脹水箱的連接位置與自然循環(huán)系統(tǒng)不同外，還增加了循環(huán)水泵和排氣裝置。在機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中，水流速度往往超過(guò)自水中分離出來(lái)的空氣氣泡的浮升速度。為了使氣泡不致被帶入立管，供水干管應(yīng)按水流方向設(shè)上升坡度，使氣泡隨水流方向流動(dòng)匯集到系統(tǒng)的最高點(diǎn)，通過(guò)設(shè)在最高點(diǎn)的排氣裝置，將空氣排出系統(tǒng)外。供回水干管的坡度宜采用0.3％，不得小于0.2％?；厮晒艿钠孪蚺c自然循環(huán)系統(tǒng)相同，應(yīng)使系統(tǒng)水能順利排出。機(jī)械循環(huán)下供下回式雙管系統(tǒng)系統(tǒng)的供水和回水干管都敷設(shè)在底層散熱器下面。在設(shè)有地下室的建筑物中或在平屋頂建筑棚下難以布置供水干管的場(chǎng)合，常采用下供下回式系統(tǒng)。下供下回式系統(tǒng)排除空氣的方式主要有兩種：通過(guò)頂層散熱器的冷風(fēng)閥手動(dòng)分散排氣。或通過(guò)專(zhuān)設(shè)的空氣管手動(dòng)或自動(dòng)集中排氣。為避免立管中的水通過(guò)空氣管串流，集氣裝置的連接位置，應(yīng)比水平空氣管低h米以上，即應(yīng)大于圖中a和b兩點(diǎn)在采暖系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的壓差值。機(jī)械循環(huán)下供下回式雙管系統(tǒng)中供式系統(tǒng)下部：上供下回；上部：下供下回上供下回水平供水干管敷設(shè)在系統(tǒng)中部異程式系統(tǒng)與同程式系統(tǒng)

通過(guò)各個(gè)立管的循環(huán)環(huán)路的總長(zhǎng)度不相等。這種布置形式稱(chēng)為異程式系統(tǒng)。

同程式系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過(guò)各個(gè)立管的循環(huán)環(huán)路的總長(zhǎng)度都相等。同程式系統(tǒng)

水平式系統(tǒng)

按供水管與散熱器的連接方式可分為順流式和跨越式。水平失調(diào)與垂直失調(diào)

在機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中，由于作用半徑較大，連接立管較多，因而通過(guò)各個(gè)立管環(huán)路的壓力損失較難平衡。有時(shí)靠近總立管最近的立管即使選用了最小的管徑DN15，仍有很多剩余壓力。初調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)近處立管流量超過(guò)要求，而遠(yuǎn)處立管流量不足。在遠(yuǎn)近立管處出現(xiàn)流量失調(diào)而引起在水平方向冷熱不均的現(xiàn)象，稱(chēng)為系統(tǒng)的水平失調(diào)。在雙管系統(tǒng)中，由于各層散熱器與鍋爐的高差不同，雖然進(jìn)入和流出各層散熱器的供、回水溫度相同（不考慮管路沿途冷卻的影響），但仍將形成上層作用壓力大，下層壓力小的現(xiàn)象。如選用不同管徑仍不能使各層阻力達(dá)到平衡，由于流量分配不均，必然要出現(xiàn)上冷下熱的現(xiàn)象；而且樓層數(shù)越多，上下層的作用壓力差值越大，這種現(xiàn)象就會(huì)越嚴(yán)重。在建筑物內(nèi)，同一豎向的各層房間的室溫不符合設(shè)計(jì)要求的溫度，而出現(xiàn)上、下層冷熱不均的現(xiàn)象，通常稱(chēng)作系統(tǒng)垂直失調(diào)。

４、高層建筑熱水采暖系統(tǒng)

分區(qū)式采暖系統(tǒng)在垂直方向上分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立系統(tǒng)

單雙管混合式系統(tǒng)二、蒸汽采暖系統(tǒng)

１、蒸汽采暖系統(tǒng)的分類(lèi)按供氣壓力大小高壓蒸汽采暖系統(tǒng)P70kPa低壓蒸汽采暖系統(tǒng)P70kPa真空蒸氣采暖系統(tǒng)P

大氣壓

按蒸汽干管布置上供式中供式下供式

按立管的布置特點(diǎn)單管式雙管式按回水方式重力回水機(jī)械回水2、重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)下供式

上供式

重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)示意圖3、機(jī)械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)

1—低壓恒溫式疏水器2—凝水箱

3—膨脹水箱4—凝水泵

4、高壓蒸汽采暖系統(tǒng)－減壓－分汽缸－采暖高壓蒸汽－分汽缸－供熱|回水鍋爐凝結(jié)水箱凝結(jié)水泵三、熱風(fēng)采暖與熱風(fēng)幕