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

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采暖地點的管網(wǎng)。散熱設(shè)備——將熱媒的熱量釋放出來，向采暖地點散熱的設(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，由熱源向各個房間或各個建筑物供給熱量的系統(tǒng)１、采暖方式

全面采暖：為使整個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：對于非全天使用的建筑物，僅在其使用時間內(nèi)使室內(nèi)平均溫度達到設(shè)計溫度，而在非使用時間內(nèi)可自然降溫的采暖方式。

連續(xù)采暖：對于全天使用的建筑物，使其室內(nèi)平均溫度全天均能達到設(shè)計溫度的采暖方式。值班采暖：在非工作時間或中斷使用的時間內(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)傳熱以達到室溫要求的采暖方式。對流采暖：利用對流換熱或以對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：利用可燃氣體在輻射器中通過一定方式的燃燒，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。

太陽能采暖：通過一定手段，將太陽輻射能轉(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，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。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)，且在非工作時間或中斷使用的時間內(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足要求

時，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，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，如工藝對室內(nèi)溫度無特殊要求，且每名工人占用的建筑面積超過100m2時，不宜設(shè)置全面采暖，但應(yīng)在固定工作地點設(shè)置局部采暖。當(dāng)工作地點不固定時，應(yīng)設(shè)置取暖室。第二節(jié)采暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷一、室內(nèi)外空氣計算參數(shù)計算參數(shù)：特指設(shè)計計算過程中所采用的表征空氣狀態(tài)或變化過程及太陽輻射的物理量。常用的計算參數(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，各類建筑物的室內(nèi)溫度，可參照有關(guān)專業(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，當(dāng)室內(nèi)散熱量小于23W/m3時，不宜大于0.3m/s；

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

２、室內(nèi)空氣流速３、室外計算溫度twn

采暖室外計算溫度，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算溫度的日數(shù)，或夏季室外空氣日平均溫度高于室外計算溫度的日數(shù)。

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

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

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

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

１、圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量

圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量指經(jīng)過墻、窗、門、地面和屋頂?shù)龋捎谑覂?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)計算溫度

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

護

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序號圍護

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)外墻上有窗戶時當(dāng)外墻上無窗戶且位于室外地坪以上時外墻上無窗戶且位于室外地坪以下時

0.750.600.405與有外門窗的不采暖房間相鄰的隔墻與無外門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照射影響而對圍護結(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)速變化而對圍護結(jié)構(gòu)耗熱量的修正。對建在不避風(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)考慮垂直外圍護結(jié)構(gòu)附加5％～10％。

高度修正耗熱量是考慮房間的高度對圍護結(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，可以不考慮高度附加。高度超過4m時，每高出1m附加2％，但總的附加率不應(yīng)大于15％。３、加熱進入室內(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，室外的冷空氣通過門、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，如門窗構(gòu)造、門窗朝向、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、外門冷風(fēng)侵入耗熱量冷空氣由開啟的外門侵入室內(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，因此對于開啟時間不長的外門如果能確定冷風(fēng)侵入量V，冷風(fēng)侵入耗熱量可以采用外門的基本耗熱量乘以下列百分?jǐn)?shù)的簡便方法進行計算。無門斗的雙層外門100n％有門斗的雙層外門80n％無門斗的單層外門65n％對出入頻繁的公共建筑主要出入口，其外門冷風(fēng)侵入耗熱量，可按外門冷風(fēng)侵入耗熱量的5倍考慮。四、建筑采暖設(shè)計熱負荷的估算在進行初步設(shè)計或規(guī)劃設(shè)計時，需要估算建筑物的采暖負荷，此時可用熱指標(biāo)法。熱指標(biāo)是在調(diào)查了同一類型建筑物的采暖熱負荷后，得出的該類建筑物每ｍ2建筑面積或在室內(nèi)外溫差為1℃時每ｍ3建筑物體積的平均采暖熱負荷。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℃時的單位體積熱指標(biāo)法。建筑物類型熱指標(biāo)w/m2

建筑物類型熱指標(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圖書館45-75體育館115-160第三節(jié)對流采暖系統(tǒng)一、熱水采暖系統(tǒng)１、熱水采暖系統(tǒng)的分類按系統(tǒng)循環(huán)動力不同，可分為重力（自然）循環(huán)系統(tǒng)和機械循環(huán)系統(tǒng)?？克拿芏炔钸M行循環(huán)的系統(tǒng)，稱為重力循環(huán)系統(tǒng)；靠機械力（水泵）進行循環(huán)的系統(tǒng)，稱為機械循環(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多組散熱器，并順序地在各散熱器中冷卻的系統(tǒng)，稱為單管系統(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??；在散熱器內(nèi)被冷卻后，水的密度增加。整個系統(tǒng)將因供回水密度差的不同而維持循環(huán)流動。維持該系統(tǒng)循環(huán)流動的壓力稱為自然作用壓力。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，靠水泵的機械能使水在系統(tǒng)中強制循環(huán)。機械循環(huán)上供下回式熱水采暖系統(tǒng)機械循環(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。在機械循環(huán)系統(tǒng)中，水流速度往往超過自水中分離出來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匯集到系統(tǒng)的最高點，通過設(shè)在最高點的排氣裝置，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：通過頂層散熱器的冷風(fēng)閥手動分散排氣?；蛲ㄟ^專設(shè)的空氣管手動或自動集中排氣。為避免立管中的水通過空氣管串流，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兩點在采暖系統(tǒng)運行時的壓差值。機械循環(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)

通過各個立管的循環(huán)環(huán)路的總長度不相等。這種布置形式稱為異程式系統(tǒng)。

同程式系統(tǒng)的特點是通過各個立管的循環(huán)環(huán)路的總長度都相等。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，因而通過各個立管環(huán)路的壓力損失較難平衡。有時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，會出現(xiàn)近處立管流量超過要求，而遠處立管流量不足。在遠近立管處出現(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)計要求的溫度，而出現(xiàn)上、下層冷熱不均的現(xiàn)象，通常稱作系統(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或兩個以上的獨立系統(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

按立管的布置特點單管式雙管式按回水方式重力回水機械回水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