建筑设备概论-建筑供暖

第六章建筑供暖第一节供暖系统的组成及分类©建筑供暖.组成热源管网散热设备在热能发生器中燃料燃烧产生热，经载热体热能转化，形成热水或蒸汽。热源由热源转送热媒至热用户，散热冷却后返回热源的闭式循环管道网络。管网供暖房间的放热设备，带热体在其中放出热量加热室内空气。散热设备©建筑供暖.一、供暖系统的组成一、供暖系统的组成热源散热设备局部供暖系统©建筑供暖.A火炉供暖B燃气供暖C电热供暖一、供暖系统的组成©建筑供暖.集中供暖系统热源远离供暖房间，利用一个热源产生热量输送给很多房间。二、供暖系统的分类集中供暖系统热媒：热量从热源输送到散热器的物质。热水供暖系统©建筑供暖.蒸汽供暖系统热风供暖系统二、供暖系统的分类432定义1以热水作为热媒的供暖系统。适用居住、公共建筑和民用建筑。特点热能利用率高、节省燃料、供热稳定、供热半径大、卫生、安全等。分类©建筑供暖.热水供暖系统自然循环系统机械循环系统低温热水供暖高温热水供暖单管系统双管系统垂直式系统水平式系统循环动力热水参数立管根数管道敷设二、供暖系统的分类©建筑供暖.自然循环系统二、供暖系统的分类©建筑供暖.机械循环系统二、供暖系统的分类©建筑供暖.二、供暖系统的分类©建筑供暖.二、供暖系统的分类432定义1以蒸汽作为热媒的供暖系统。特点应用范围大、热媒温度高、所需散热面积小，使用不卫生和不安全的隐患。组成水在沸腾时含有的热量；从沸腾水变为饱和蒸汽的汽化潜热。分类蒸汽供暖系统低压和高压真空蒸汽供暖上供下回式下供下回式单管式双管式重力回水机械回水蒸汽压力干管布置立管布置回水动力©建筑供暖.二、供暖系统的分类©建筑供暖.二、供暖系统的分类©建筑供暖.二、供暖系统的分类©建筑供暖.1234定义来源特点适用热风供暖系统以空气作为热媒的供暖系统。蒸汽、热水或烟气来加热空气。升温快、设备简单、投资较小，但系统噪声大，不宜用于住宅建筑中。耗热能大，所需供暖面积大，定时使用供暖的建筑，如影剧院、体育场等大型公共建筑或有特殊要求的工业厂房。第二节热水供暖系统AA1hh0h2p1p一、热水供暖系统工作原理©建筑供暖.（1）工作原理：靠热水散热冷却产生的自然压头促使系统内循环。A-A断面两侧的水柱压力差即为驱使水进行循环流动的作用力。A-A右侧水柱作用力101hhgpghhhA-A左侧水柱作用力201hggpghhh系统内的作用压力为12hgpppgh1、自然供暖系统工作原理©建筑供暖.一、热水供暖系统工作原理（2）工作流程：系统中的冷水在锅炉内被加热，密度减小，同时承受着从散热器流回来密度较大的回水，驱动热水沿着回水干管流回锅炉。（3）设计要求：在工程计算中，对于因管壁散热引起水温沿途改变需加上一个附加压力；要求锅炉中心与最低散热器中心垂直距离不宜小于2.5~3.0m。建筑物占地面积小，地下室、半地下室或就近较低处设置锅炉时，采用自然循环热水供暖系统。©建筑供暖.2、机械循环热水供暖系统定义在系统中设置循环水泵，靠水泵的机械能使水在系统中循环。①组成由锅炉、输热管道、水泵、散热器和膨胀水箱等组成。②设计要求•水在管道内流速大，管径可小，使系统中循环时的冷却温降小；•系统中水泵和电动机需要经常检修；•供水干管按水流方向设置向上的坡度0.003，并在干管最高点处设置排气阀或集气罐；•水泵设在回水管的干管上，并将膨胀管连接在吸入端管路上，膨胀水箱位于系统的最高点。③0.0030.0032、机械循环热水供暖系统©建筑供暖.©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式1、自然循环热水供暖系统50mL0.005i300上水0.005i适用：半径不超过50m的多层建筑。特点：升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、水利稳定性好，可缩小锅炉中心与散热器中心距离。（1）单管上供下回式（1）单管上供下回式©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式1、自然循环热水供暖系统适用：作用半径不超过50m的3层（10m以下）建筑物。特点：升温慢、作用压力小、管径大、系统简单、易产生垂直失调，室温可调节。（2）双管上供下回式50mL0.005i3000.005i©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式1、自然循环热水供暖系统（3）单户式适用：单户单层建筑。要求：锅炉与散热器在同一平面内，因此散热器安装高度至少应提高300~400mm，尽量缩小配管长度以减小阻力。20mL0.01i3003000.005i©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式2、机械循环热水供暖系统适用：室温有调节要求的4层以下建筑。特点：排气方便、室温可调节，但易产生垂直失调。（1）单管上供下回式（1）双管上供下回式300©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式2、机械循环热水供暖系统适用：室温有调节要求，且顶层不能敷设干管时的4层以下建筑。特点：缓和了上供下回系统垂直失调现象，但安装供水干管需设置地沟或直埋地下，排气不便。（1）单管上供下回式（2）双管下供下回式©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式2、机械循环热水供暖系统适用：顶层无法设置供水干管或边施工边使用的建筑。特点：对解决垂直失调比上供下回式要好，且对楼层扩建有利，但排气不便。（1）单管上供下回式（3）双管中供式©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式2、机械循环热水供暖系统适用：室温需调节的4层以下建筑。特点：热媒为高温热水，对解决垂直失调有利，且排气方便。（1）单管上供下回式（4）双管下供上回式200©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式2、机械循环热水供暖系统适用：工业建筑及不可能将供暖管道设置在地板上或地沟里的建筑。特点：将回水干管设置在散热设备上，而每根立管下端应装一个泄水阀，可在必要时将水泄空，避免冻结。（1）单管上供下回式（5）双管上供上回式©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式2、机械循环热水供暖系统适用：一般多层建筑。特点：水力稳定性好，排气方便，安装构造简单。（1）单管上供下回式（6）单管上供下回式300©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式2、机械循环热水供暖系统适用：大面积、多层民用和公共建筑。特点：管路简单，便于施工。（1）单管上供下回式（7）水平跨越式1冷风阀空气管©建筑供暖.二、热水供暖系统基本形式2、机械循环热水供暖系统水平单管顺流式、垂直下供上回式等，但使用比较少。（1）单管上供下回式（8）其他形式©建筑供暖.三、热水供暖系统中排除空气的问题1、空气积存散热器中产生的问题减少了散热器的有效散热面积。形成的空气塞堵塞管道，破坏水循环，使系统局部不热空气与钢管内表面接触会引起锈蚀，缩短管道寿命©建筑供暖.三、热水供暖系统中排除空气的问题管路系统充水前管路中充满空气2、空气来源冷水冷水中溶有部分空气，运行时随着水的加热，空气将不断从水中析出©建筑供暖.三、热水供暖系统中排除空气的问题3、空气排除措施1自然循环上供下回式系统，供水干管流速小于0.2m/s，供水干管必须有向膨胀水箱方向设的坡度0.005~0.01，空气经膨胀水箱排出。2机械循环的上供下回式系统，管内水的流速较高，空气随水流动，在供水干管末端安装集气罐排除空气。3下供上回式和水平式系统，利用上层散热器上设置的排气阀或设置空气管、集气罐排除空气。第三节蒸汽供暖系统©建筑供暖.蒸汽系统的特点1、水蒸汽在供暖系统的散热器中靠凝结放出热量；2、蒸汽流量比热水供热时所需热水流量少得多；3、蒸汽的比热容是热水比热容的数百倍，不会造成较高阻力损失；4、高层建筑供暖时，不会产生很大的静水压力；5、蒸汽系统节省散热器面积，减少了管径，节省初投资；6、热惰性小，适合人群短时间迅速集散和间歇供暖的建筑；7、内壁易腐蚀，使用年限短；第三节蒸汽供暖系统©建筑供暖.蒸汽系统的分类压力低压：真空：绝对大气压高压：0.07MPaP0.07MPaPP管路上供式中供式下供式单管式双管式第三节蒸汽供暖系统©建筑供暖.一、低压蒸汽供暖系统凝水回流方式重力回水：靠重力沿凝水管流回锅炉。机械回水：靠凝水泵把凝水压入锅炉。特点：作用半径较大，在工程实践中得到广泛的应用。一、低压蒸汽供暖系统©建筑供暖.一、低压蒸汽供暖系统©建筑供暖.工作流程锅炉总立管干管散热器凝结水凝水立管凝水干管凝水水泵锅炉沿途凝水：蒸汽沿管道流动时向管外散失热量，供暖系统中一般使用饱和蒸汽，很容易造成一部分蒸汽凝结成水。水击：蒸汽管道中沿途凝结水被高速运动蒸汽推动产生的浪花或水塞与管件相撞产生振动和巨响的现象。©建筑供暖.一、低压蒸汽供暖系统©建筑供暖.排除凝水减少水击的措施：①使凝结水与蒸汽同向流动，即蒸汽干管应沿蒸汽流动方向设有向下的坡度；②设置疏水装置；③降低蒸汽流速，增大立管管径。系统中空气存在产生的问题及排除措施：①空气是不凝性气体，会影响蒸汽供暖系统的放热量；②依靠蒸汽压力把积存空气赶至凝水管，经凝结水箱排入大气，停止供蒸汽时，空气会通过凝结水箱等充满管路系统，可以避免系统接缝处因内外压差作用形成渗漏。一、低压蒸汽供暖系统©建筑供暖.一、低压蒸汽供暖系统一、低压蒸汽供暖系统疏水器①定义：阻止蒸汽通过，只允许凝水和不凝性气体及时排往凝水管路的一种装置；②工作流程：蒸汽疏水器锥形阀小孔冷凝水小孔打开凝水©建筑供暖.一、低压蒸汽供暖系统©建筑供暖.凝结水箱①容积一般按各用户的15~20min最大小时凝水量设计；②凝水泵无自动启停装置时，水箱容积应适当增大到30~40min最大小时凝水量；③在热源处的总凝水箱也可做到0.5~1.0h的最大小时凝水量容积。水泵①水泵应能在30min内将凝水送回锅炉；②保证凝水泵正常工作，凝水泵的最大吸水高度及最小正水头高度h要受凝水温度制约；③当凝水温度低于70℃时，水泵需低于凝结水箱底面0.5m。二、高压蒸汽供暖系统形式：上供下回、下供下回、双管、单管等形式。特点：供气压力高、流速大，系统作用半径大，对同样热负荷所需管径小。一般高压蒸汽供暖均采用双管上供下回式。疏水器：①在每一支凝水干管末端安装疏水器；②有机械型（浮筒式、吊筒式）、热动力型（热动力式）和热静力型（温调式）等。©建筑供暖.浮筒式疏水器二、高压蒸汽供暖系统©建筑供暖.圆盘式疏水器温调式疏水器二、高压蒸汽供暖系统©建筑供暖.凝水干管：敷设在散热器的下面，顺流向下设置坡度。凝水箱：①布置在供暖房间内，或是布置在锅炉房或专门的凝水回收泵站内；②可以是开式（通大气）的，也可以是密闭的。二次蒸发：①凝水温度高，通过疏水器后部分凝水重新汽化，产生二次蒸发；②凝水管中流动的是凝水和二次蒸发的混合物，可设置二次蒸发器；③产生的低压蒸汽，可应用于低压蒸汽供暖系统或热水供应系统。二、高压蒸汽供暖系统©建筑供暖.二、高压蒸汽供暖系统©建筑供暖.二、高压蒸汽供暖系统©建筑供暖.补偿器：采用自然补偿，可解决管道热胀冷缩问题。优缺点及应用：具有较好的经济性，但蒸汽压力高，温度高，易烧焦落在散热器上的有机灰尘，影响室内卫生，容易烫伤人，一般只在工业厂房中应用。©建筑供暖.第四节热风供暖和辐射供暖的应用一、暖风机组成：吸风口、风机、空气加热器和送风口等。类型：轴流式和离心式两种。适用：各种类型的车间，可独立供暖或补充散热器散热的不足。安装：大型暖风机安装时需用地脚螺栓固定于地面基础上，小型暖风机一般悬挂在墙面和柱子上。©建筑供暖.第四节热风供暖和辐射供暖的应用二、辐射板型散热器辐射板型散热器是以辐射为主要传热方式的散热设备；按表面温度分类①低温辐射板散热器，如混凝土辐射板散热器；②中温辐射板散热器，如钢制辐射板；③高温辐射板散热器，如燃气红外线辐射散热器。©建筑供暖.第四节热风供暖和辐射供暖的应用建筑构体保温隔热层混凝土板加热排管混凝土内埋管散热器钢制辐射板燃气红外线辐射散热器©建筑供暖.第四节热风供暖和辐射供暖的应用三、地板辐射供暖特点：最舒适的供暖方式，但是造价太高。适用：热媒温度小于或等于65℃（最高水温80℃）。管材：①交联聚乙烯（P