《供暖系統(tǒng)原理》課件

供暖系統(tǒng)原理目錄1供暖系統(tǒng)概述2基本原理集中與分散系統(tǒng)第一章：供暖系統(tǒng)概述定義提供熱環(huán)境的技術(shù)系統(tǒng)歷史從火爐到現(xiàn)代集中供暖重要性保障健康舒適生活環(huán)境分類按熱源、傳熱媒介等分類1.1供暖系統(tǒng)的定義功能性定義提供并維持室內(nèi)環(huán)境溫度的系統(tǒng)系統(tǒng)性定義熱量產(chǎn)生、傳遞與分配的綜合系統(tǒng)技術(shù)性定義控制建筑熱環(huán)境的工程設(shè)施集合1.2供暖系統(tǒng)的發(fā)展歷史1古代火塘、煙道與火炕2羅馬時期地下暖氣系統(tǒng)（Hypocaust）318-19世紀(jì)蒸汽供暖與暖氣片出現(xiàn)4現(xiàn)代智能控制與節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)1.3供暖系統(tǒng)的重要性健康保障預(yù)防低溫疾病，提供舒適環(huán)境舒適度改善生活質(zhì)量，提升幸福感建筑保護防止管道凍裂，延長建筑壽命1.4供暖系統(tǒng)的分類按熱源分類燃煤、燃?xì)狻㈦娏?、太陽?按傳熱媒介熱水、蒸汽、熱空氣、電熱2按供熱范圍集中供暖、獨立供暖3按末端設(shè)備散熱器、地板輻射、風(fēng)機盤管4第二章：供暖系統(tǒng)的基本原理熱傳遞傳導(dǎo)、對流、輻射三種方式熱量計算溫差、熱容量與熱損失計算負(fù)荷計算建筑特性與熱需求分析熱媒循環(huán)流體循環(huán)與熱量分配原理2.1熱傳遞原理傳導(dǎo)熱量在固體中的分子振動傳遞如墻體熱傳導(dǎo)對流熱量通過流體流動傳遞如空氣循環(huán)加熱輻射熱量以電磁波形式傳遞如地暖的輻射熱傳遞2.2熱量計算基礎(chǔ)熱量公式Q=m·c·ΔT傳熱系數(shù)K值，W/(m2·K)溫差室內(nèi)外溫差決定熱損失熱流密度單位面積通過的熱量2.3供暖負(fù)荷計算1圍護結(jié)構(gòu)傳熱墻體、窗戶、屋頂?shù)臒釗p失2冷風(fēng)滲透門窗縫隙的空氣滲透熱損失3間歇供暖附加考慮間歇供暖的附加熱負(fù)荷4安全系數(shù)預(yù)留10-15%的熱量安全裕度2.4熱媒循環(huán)原理熱量產(chǎn)生鍋爐或熱泵產(chǎn)生熱量1熱量輸送熱媒通過管道輸送熱量2熱量釋放末端設(shè)備向室內(nèi)釋放熱量3熱媒回流冷卻后的熱媒回流再加熱4第三章：集中供暖系統(tǒng)1末端設(shè)備散熱器、地暖等2控制系統(tǒng)溫控閥、智能控制器3輸配系統(tǒng)管網(wǎng)、循環(huán)泵、換熱站4熱源設(shè)備鍋爐房、熱電廠3.1集中供暖系統(tǒng)概述定義通過集中熱源為多個建筑供暖優(yōu)點能源利用率高，管理成本低缺點初投資大，靈活性差應(yīng)用范圍城市、大型社區(qū)、校園3.2熱源設(shè)備燃煤鍋爐大型供暖系統(tǒng)，效率較低燃?xì)忮仩t清潔環(huán)保，自動化程度高電鍋爐無污染，但運行成本高熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電余熱利用，效率高3.3輸配系統(tǒng)1一級管網(wǎng)熱源到換熱站的主干線2換熱站調(diào)節(jié)溫度壓力的中轉(zhuǎn)站3二級管網(wǎng)換熱站到建筑的分支管網(wǎng)4建筑內(nèi)管網(wǎng)建筑內(nèi)部的熱量分配系統(tǒng)3.4末端設(shè)備鑄鐵散熱器熱容量大，升溫慢，散熱持久鋼制散熱器重量輕，升溫快，美觀鋁制散熱器導(dǎo)熱性好，升溫快，外形多樣3.5控制系統(tǒng)1溫度控制恒溫閥、溫控器調(diào)節(jié)溫度2流量控制平衡閥、調(diào)節(jié)閥控制流量3壓力控制安全閥、減壓閥控制壓力4智能控制聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制第四章：分散供暖系統(tǒng)電加熱電暖氣、電熱膜燃?xì)夤┡趻鞝t、地暖爐空氣源熱泵從空氣中提取熱量地源熱泵利用地下恒溫特性4.1分散供暖系統(tǒng)概述定義單獨建筑或住戶的獨立供暖系統(tǒng)優(yōu)點靈活性高，個性化調(diào)節(jié)缺點整體能效較低，維護成本高應(yīng)用范圍別墅、農(nóng)村住宅、分散建筑4.2電加熱系統(tǒng)電加熱簡單直接，無需燃燒，但運行成本高，適合局部供暖或作為輔助系統(tǒng)。4.3燃?xì)夤┡到y(tǒng)燃?xì)獗趻鞝t小型燃?xì)忮仩t，安裝在墻面燃?xì)鉄崴魈峁崴筒膳p功能燃?xì)獾嘏癄t專為地暖系統(tǒng)設(shè)計的燃?xì)鉅t燃?xì)馀L(fēng)機直接加熱空氣的燃?xì)庠O(shè)備4.4空氣源熱泵系統(tǒng)吸收熱量蒸發(fā)器從空氣中吸收熱量1壓縮升溫壓縮機提高制冷劑溫度2釋放熱量冷凝器向水系統(tǒng)釋放熱量3膨脹降壓膨脹閥降低制冷劑壓力44.5地源熱泵系統(tǒng)1地下?lián)Q熱器水平埋管或垂直鉆孔2熱泵主機提升低溫?zé)崮転楦邷責(zé)崮?室內(nèi)末端地暖或風(fēng)機盤管4控制系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)運行參數(shù)第五章：熱水供暖系統(tǒng)系統(tǒng)原理利用熱水作為熱媒進行熱量傳遞管路形式單管系統(tǒng)與雙管系統(tǒng)設(shè)計要點溫度選擇、水力平衡、防凍措施5.1熱水供暖系統(tǒng)原理1產(chǎn)熱熱源設(shè)備加熱水2輸送循環(huán)泵推動熱水流動3換熱散熱器與室內(nèi)空氣換熱4回流冷卻后的水回到熱源5.2雙管系統(tǒng)定義供水管和回水管分開的系統(tǒng)優(yōu)點水力平衡好，溫度均勻缺點材料用量大，成本高適用要求溫度均勻的大型建筑5.3單管系統(tǒng)定義熱水依次流經(jīng)各散熱器的系統(tǒng)優(yōu)點管道少，成本低，安裝簡單缺點溫度不均，調(diào)節(jié)困難適用小型住宅或溫度要求不高場所5.4熱水供暖系統(tǒng)設(shè)計要點1溫度選擇供水75-95℃，回水50-70℃2水力平衡確保各環(huán)路流量合理分配3膨脹系統(tǒng)補償水溫變化造成的體積變化4防凍措施防止低溫凍裂管道第六章：蒸汽供暖系統(tǒng)100℃蒸汽溫度沸點以上的高溫蒸汽2系統(tǒng)類型高壓和低壓兩種5倍熱容量比熱水高5倍左右1850歷史19世紀(jì)中期開始應(yīng)用6.1蒸汽供暖系統(tǒng)原理蒸汽產(chǎn)生鍋爐加熱水生成蒸汽1蒸汽輸送高溫蒸汽通過管道輸送2蒸汽冷凝散熱器中蒸汽冷凝釋放潛熱3冷凝水回流冷凝水回到鍋爐再加熱46.2蒸汽供暖系統(tǒng)組成1鍋爐產(chǎn)生高溫高壓蒸汽2管網(wǎng)系統(tǒng)蒸汽管和冷凝水管3末端設(shè)備蒸汽散熱器或換熱器4調(diào)節(jié)裝置壓力閥、疏水閥等6.3蒸汽供暖系統(tǒng)設(shè)計要點1坡度設(shè)計確保冷凝水順利排出2疏水設(shè)計正確選擇和安裝疏水閥3膨脹補償考慮熱脹冷縮的位移補償4壓力控制保持合適的系統(tǒng)壓力第七章：地板輻射供暖系統(tǒng)管道鋪設(shè)蛇形或螺旋形布置在地板下保溫層防止熱量向下傳遞的關(guān)鍵分集水器控制各回路的水流和溫度7.1地板輻射供暖原理輻射對流傳導(dǎo)地板輻射供暖主要通過輻射方式傳遞熱量，約占60%，其次是對流和傳導(dǎo)。7.2地板輻射供暖系統(tǒng)組成1地面裝飾層地磚、地板等2找平層混凝土或石膏基找平層3管道層PE-X、PE-RT等塑料管4保溫層擠塑板或聚苯板5結(jié)構(gòu)層樓板或地基7.3地板輻射供暖系統(tǒng)優(yōu)缺點優(yōu)點舒適度高溫度分布均勻節(jié)能環(huán)保不占用室內(nèi)空間缺點初投資大升溫慢維修困難對地面裝飾有限制7.4地板輻射供暖系統(tǒng)設(shè)計要點溫度控制供水溫度控制在35-45℃管道間距一般150-300mm，負(fù)荷大處密集回路長度單回路不宜超過120m保溫設(shè)計下部保溫層厚度≥30mm第八章：供暖系統(tǒng)水力計算計算基礎(chǔ)摩擦阻力與局部阻力計算管網(wǎng)阻力壓力損失與管徑選擇系統(tǒng)平衡確保熱量合理分配循環(huán)泵根據(jù)流量和揚程選型8.1水力計算基礎(chǔ)摩擦阻力Rf=λ·(l/d)·(ρv2/2)局部阻力Rl=ξ·(ρv2/2)總阻力R=Rf+Rl管道流量G=0.86·Q/(t1-t2)8.2管網(wǎng)阻力計算流速(m/s)壓力損失(Pa/m)管道內(nèi)流速與單位長度壓力損失的關(guān)系圖。流速增加，壓力損失呈二次方關(guān)系增加。8.3系統(tǒng)平衡計算確定最不利環(huán)路熱源到最遠(yuǎn)末端的路徑計算總阻力該環(huán)路的管道與設(shè)備阻力各并聯(lián)環(huán)路計算計算其他環(huán)路的阻力平衡措施安裝平衡閥調(diào)節(jié)平衡8.4循環(huán)泵選型1流量確定根據(jù)系統(tǒng)熱負(fù)荷計算2揚程計算系統(tǒng)最不利環(huán)路的總阻力3泵的特性曲線選擇工作點接近高效區(qū)4變頻調(diào)速根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整轉(zhuǎn)速第九章：供暖系統(tǒng)控制1概述控制系統(tǒng)的功能與分類2溫度控制熱源溫度和室溫控制3流量控制通過閥門調(diào)節(jié)水流量4智能控制聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程、智能化控制9.1供暖控制系統(tǒng)概述功能溫度控制、時間控制、安全保護分類手動控制、自動控制、智能控制層級熱源控制、輸配控制、終端控制目標(biāo)舒適度提高、能耗降低、安全可靠9.2溫度控制溫控器感應(yīng)室溫并控制設(shè)備開關(guān)恒溫閥自動調(diào)節(jié)散熱器進水量氣候補償根據(jù)室外溫度調(diào)節(jié)供水溫度分區(qū)控制不同區(qū)域獨立溫度設(shè)定9.3流量控制流量控制閥保證系統(tǒng)水力平衡，按需分配熱量，提高系統(tǒng)效率，減少能源浪費。9.4智能控制系統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)采集控制器分析數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制策略執(zhí)行機構(gòu)閥門、水泵等調(diào)節(jié)裝置用戶界面手機APP、觸摸屏等交互方式第十章：供暖系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)建筑節(jié)能提高圍護結(jié)構(gòu)保溫性能1系統(tǒng)調(diào)節(jié)水力平衡與溫度調(diào)節(jié)2可再生能源太陽能、地?zé)崮艿葢?yīng)用3熱回收余熱利用與熱回收技術(shù)410.1建筑節(jié)能與供暖系統(tǒng)60%節(jié)能潛力建筑保溫可減少供暖能耗U值熱傳導(dǎo)系數(shù)評價圍護結(jié)構(gòu)保溫性能3級建筑節(jié)能等級國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能效等級20年回收期節(jié)能投資回收周期10.2供暖系統(tǒng)調(diào)節(jié)與平衡1水力平衡確保各環(huán)路水量合理分配2分時控制根據(jù)使用時間調(diào)整供熱量3分區(qū)控制不同區(qū)域獨立調(diào)節(jié)溫度4負(fù)荷調(diào)節(jié)根據(jù)實際需求調(diào)整熱量10.3可再生能源在供暖中的應(yīng)用太陽能供暖利用集熱器收集太陽輻射熱量地?zé)崮芄┡玫叵路€(wěn)定溫度提供熱量生物質(zhì)供暖利用農(nóng)林廢棄物作為燃料10.4熱回收技術(shù)廢熱來源排煙、排水、排風(fēng)中的熱量1熱回收設(shè)備換熱器、熱泵、蓄熱裝置2熱能再利用用于供暖或生活熱水3節(jié)能效果可降低15-30%能耗4第十一章：供暖系統(tǒng)運行維護系統(tǒng)調(diào)試確保初次運行參數(shù)符合設(shè)計日常運行監(jiān)控運行狀態(tài)，調(diào)整運行參數(shù)故障診斷分析系統(tǒng)異常，查找故障原因定期維護清洗保養(yǎng)，延長設(shè)備壽命11.1系統(tǒng)調(diào)試與試運行1沖洗與水壓試驗清除管道雜質(zhì)，檢查密封性2單機調(diào)試各設(shè)備單獨運行測試3系統(tǒng)聯(lián)調(diào)整體系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行測試4參數(shù)設(shè)定設(shè)置控制參數(shù)，確保穩(wěn)定運行11.2日常運行管理運行監(jiān)控溫度、壓力、流量等參數(shù)監(jiān)測記錄管理運行數(shù)據(jù)和能耗記錄參數(shù)調(diào)整根據(jù)需求變化調(diào)整運行參數(shù)能效分析分析運行能耗，找出節(jié)能空間11.3故障診斷與排除常見故障可能原因處理方法不熱氣阻、水流不暢排氣、清洗系統(tǒng)熱不均系統(tǒng)失衡調(diào)節(jié)平衡閥噪音氣泡、水流速度過大排氣、降低流速漏水接口松動、材料老化緊固接口、更換部件11.4定期維護與保養(yǎng)