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(nèi)溫度，房間內(nèi)的熱量通過圍護結(jié)構(gòu)（墻、窗、門、地面、屋頂?shù)龋┎粩嘞蛲馍⑹?，為使室?nèi)保持所需的溫度，就必須向室內(nèi)供給相應的熱量，這種向室內(nèi)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(nèi)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(zhì)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(shù)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(shù)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(chǎn)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(nèi)升溫及在散熱器內(nèi)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(guān)閉，則斷面A-A兩側(cè)所受到的水柱壓力之差就是驅(qū)使水進行循環(huán)流動的自然壓頭。對于經(jīng)過一層散熱器的循環(huán)環(huán)路斷面A-A右側(cè)的水柱壓力為：斷面A-A左側(cè)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(jīng)上層散熱器的流量多于實際需要量，流經(jīng)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(diào)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(jié)論結(jié)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(nèi)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(chǎn)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(diào)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(diào)，即上部房間溫度偏高，下部房間溫度偏低。樓層越高，失調(diào)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(diào)問題。缺點：由于水溫是逐層遞減的，所以下層散熱器片數(shù)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(diào)節(jié)各房間調(diào)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(nèi)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(diào)節(jié)水平跨越式系統(tǒng)：優(yōu)點：可以進行局部調(diào)節(jié)。缺點：由于水在散熱器中流動速度較慢，散熱器內(nèi)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(jié)構(gòu),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(diào)。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(diào)節(jié)調(diào)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(diào)現(xiàn)象；純垂直單管系統(tǒng)通過支管流量為立管流量（單側(cè)連接）或約一半立管流量（雙側(cè)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(shù)百倍，因此蒸汽在管中的流速，通常采用比熱水高得多的數(shù)值，但阻力損失較小。3、蒸汽的密度小，不會產(chǎn)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(shù)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(shù)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(diào)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(diào)節(jié)，系統(tǒng)管道內(nèi)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(chǎn)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(jié)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(jié)水立管；7-凝結(jié)水干管；8-凝結(jié)水泵；9-凝結(jié)水箱；10-疏水器.疏水器：阻止蒸汽通過，只允許凝結(jié)水及不凝氣體（空氣）及時排往凝結(jié)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(nèi)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(jié)成水，叫做“沿途凝水”。水擊現(xiàn)象：高速流動的蒸汽和凝結(jié)水在遇到閥門、彎頭等改變流動方向的部件時，會產(chǎn)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(jié)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(jié)水箱：一般按15～20min

最大小時凝水量設計。在熱源處的總凝結(jié)水箱也可按0.5～1h

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

及時排除空氣（影響散熱）凝水順利送回鍋爐（設置凝結(jié)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(jié)水汽化，以至造成氣蝕、水泵停轉(zhuǎn)現(xiàn)象，保證水泵正常工作，凝結(jié)水泵的最大吸水高度及最小正壓水頭高度要受凝結(jié)水溫度的制約。為安全考慮，當凝結(jié)水溫度小于70℃時，水泵必須低于水箱底面0.5m。凝結(jié)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(chǎn)用汽合用，生產(chǎn)用汽壓力一般較高，所以從鍋爐房來的蒸汽需經(jīng)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(jié)水在立管中方向流動發(fā)出噪聲并產(chǎn)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(jié)水支管上都應設閥門，以調(diào)節(jié)供汽并保證關(guān)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(jié)水溫度較高，通過疏水器減壓后，會產(chǎn)生二次蒸汽。所以在進入凝結(jié)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(shù)都小于低壓蒸汽供暖系統(tǒng)，因此具有較好的經(jīng)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(jù)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(wǎng)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(nèi)。如頂棚內(nèi)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(nèi)、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(jié)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(jié)水管）過門時，設不通行過門地溝，但應采取一定的技術(shù)措施。回水管的管路布置熱水供暖系統(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