10建筑供暖1

第六章供暖§6－1供暖系统及其分类◆供暖系统冬季室外温度低于室内温度，因而房间的热量不断地传向室外，为使室内保持所需要的温度，必须向室内供热，这种向室内供给热量的工程设备，称为供暖系统。◆该课程研究的对象和主要内容对象：是以热水或蒸汽作为热媒的建筑供暖系统。内容：研究用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度。◆供暖系统的三大组成部分：（1）热源：生产热能的部分（热电厂、锅炉房、工业余热、地热、太阳能、原子能等）。（2）输热管道（热网）：由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。（3）散热设备（热用户）：利用热能的用户。热媒（带热体，蒸汽或热水）在管网中流动，将热能从热源输送到热用户。热用户热源热网热媒◆供暖系统可分为“局部供暖系统”与“集中供暖系统”（1）如热源和散热设备都在同一个房间内，称为“局部供暖系统”。如烟气供暖（火炉、火墙和火炕等）；电热供暖；燃气供暖。（2）如热源远离供暖房间，利用热源产生的热量去弥补很多房间散出的热量，称为“集中供暖系统”。其示意图见图6－1煤气炉电暖器热媒的概念：把热量从热源输送到散热设备的物质叫“热媒”。按所用热媒的不同，集中供暖系统可分为三类：热水供暖系统、蒸汽供暖系统、热风供暖系统。一、热水供暖系统◆按系统循环动力不同分类：重力循环系统、机械循环系统◆按供回水方式不同分类：单管系统、双管系统◆按系统管道敷设方式不同分类：垂直式系统、水平式系统◆按热媒温度不同分类：低温水供暖系统（95/70℃~85/65℃）高温水供暖系统（120~130/70~80℃）（一）自然循环热水供暖系统其示意图如下图所示。循环动力：靠供、回水的密度差进行循环。系统组成：锅炉、输热管道、膨胀水箱、散热设备。★工作原理及作用压力下图为重力循环热水供暖系统工作原理图。散热器膨胀水箱热水锅炉供水管路回水管路h1hh0AAP右P左ρgρh假设上图的循环环路最低点的断面A－A处有一假想的阀门。分析断面A－A两侧受到的水柱压力。P右＝P1＝g（h0ρh＋hρh＋h1ρg）P左＝P2＝g（h0ρh＋hρg＋h1ρg）断面A－A两侧之差值，即系统的循环作用压力为：ΔP＝P1－P2＝gh（ρh－ρg）★重力循环热水供暖系统的主要型式分双管和单管两种型式。1、双管上供下回式系统。该系统各层散热器支管上安装阀门，房间温度可以任意调节。双管系统2、单管上供下回式系统。分单管顺流式和单管跨越式两种型式。（1）单管顺流式系统该系统各层散热器支管上不能安装阀门，房间温度不能任意调节。单管顺流式系统（2）单管跨越式系统特点：立管中的水在散热器旁分成两部分，一部分直接进入该层散热器，而另一部分则通过跨越管与该层散热器的回水混合后再流向下层散热器。逐层被冷却，最后流回锅炉。可以在跨越管或散热器支管上安装阀门。系统调试时用来调节热水流量，以缓和“上热下冷”的弊端。该阀门建议采用钥匙阀，以免调试后用户任意开启，影响系统平衡。★重力循环热水供暖系统管道布置的特点为：供水干管有向膨胀水箱方向上升的坡向（即供水干管低头走），其坡度为0.5%～1%；散热器支管坡度为1％，坡向为供水支管低头走，回水支管低头走；回水干管有向锅炉方向下降的坡向（即回水干管低头走），其坡度为0.5%～1%；★在重力循环热水供暖系统中膨胀水箱的作用有三个：1）容纳水受热膨胀增加的水量。2）排出系统中的空气。3）为系统定压。★双管系统为什么会出现“上热下冷”的垂直失调现象？双管系统有多个并联的循环环路，各环路的循环压力不相同，使得流过上层散热器的热水流量多于实际需要量，而使流过下层散热器的热水流量少于实际需要量，从而造成上层房间温度偏高，下层房间温度偏低。当楼层数越高，这种现象就越严重。故双管系统不宜在四层以上的建筑物中采用。★该系统特点：由于不设水泵，工作时不消耗电能、无噪声而且维护管理简单。但系统的作用半径小、管径大、升温慢。该系统目前很少使用。（二）机械循环热水供暖系统循环动力：靠水泵产生的循环作用压力。优点：管径小、升温快、作用半径大、起动容易，应用更广泛。系统组成：锅炉、输热管道、水泵、膨胀水箱、集气罐（自动排气阀）、散热设备。与自然循环系统相比，机械循环热水供暖系统多了水泵和排气设备。另外，膨胀水箱的连接位置不同。机械循环热水供暖系统的主要型式分为：垂直式系统和水平式系统两大类。★垂直式系统按供、回水干管布置位置分：1、上供下回式（双管、单管顺流、单管跨越）热水供暖系统；2、下供下回式双管热水供暖系统；3、中供式（双管、单管）热水供暖系统；4、下供上回式（倒流式）（双管、单管）热水供暖系统；5、混合式热水供暖系统；6、上供上回式双管热水供暖系统。1、机械循环上供下回式（双管、单管顺流、单管跨越）热水供暖系统。◆配管方式:（1）供水干管敷设在整个系统散热器之上。（2）回水干管敷设在底层散热器以下的地面上或地沟里。（3）供水干管末端装设排气装置。供水干管坡度与水流方向相反（即供水干管应抬头走），取i＝0.3%；回水干管坡度与水流方向相同（即回水干管应低头走，有向锅炉方向下降的坡向），取i＝0.3%；散热器支管坡度为i＝1％，坡向为供水支管低头走，回水支管低头走；◆双管系统：优点－－每组散热器可进行局部散热量调节。缺点－－1）存在“上热下冷”的垂直失调现象。2）较费管材，施工量较大。◆单管顺流式系统：优点－－1）系统型式简单、施工方便，造价低。2）不存在如双管系统那样的“上热下冷”的垂直失调现象。缺点－－1）不能进行局部散热量调节。2）散热器支管管径较大。◆单管跨越式系统：优点－－1）不存在如双管系统那样的“上热下冷”的垂直失调现象。2）可进行局部散热量调节。缺点－－散热面积增加，施工工序多，系统造价增加。上供下回式系统是最为合理的系统，最常采用。双管式系统中自然压力仍起作用，存在垂直失调；但各散热器独立便于分户热计量（这是未来供热的发展趋势）在不考虑热计量前，单管顺流式系统居多。2、机械循环下供下回式双管热水供暖系统。适用于平屋顶的建筑物内而顶层的顶棚下又难以布置管道的场合。或有地下室的建筑物内。排气比较困难，可通过空气管或顶层散热器上跑风门排气。配管方式:1）供、回水干管都敷设在底层散热器之下。（不供暖的地下室或地沟中）2）系统中空气通过顶层散热器上的跑风门进行排气。或者通过专设的空气管集中排气。3、机械循环中供式热水供暖系统。适用于“品”字形建筑或加建楼层的场合。配管方式:1）供水干管敷设在中间楼层的顶棚下。2）回水干管敷设在底层散热器以下的地面上或地沟里。4、机械循环下供上回式（倒流式）热水供暖系统。适用于高温水供暖系统中。配管方式:1）供水干管敷设在底层散热器之下的地面上或地沟中。2）回水干管敷设在顶层散热器以上。5、机械循环混合式热水供暖系统。由下供上回式（倒流式）和上供下回式两组串联组成的系统。适用于高温水供暖系统中。6、机械循环上供上回式双管热水供暖系统。在单层厂房内，为了避免作许多大的过门地沟，可把供、回水干管都放在高支架上。配管方式:1）供、回水干管都敷设在顶层散热器以上。2）在每组散热器下装一个泄水阀，停泵时，将水泄空，以免冻裂。7、异程式系统与同程式系统。根据各立管循环环路的总长度是否相等分为：异程式系统与同程式系统（1）异程式供暖系统：各立管循环环路的总长度不相等的供暖系统。系统特点：（2）同程式供暖系统：各立管循环环路的总长度都相等的供暖系统。系统特点：同程系统增加了回水管长度，各分立管循环环路管长相等，压力损失易平衡，流量易分配。系统环路较多、管道较长时，采用之。★水平式系统按供水管与散热器的连接方式分：顺流式和跨越式。1、单管水平顺流式（串联式）：最省管材；但每个散热器不能进行局部散热量调节。2、单管水平跨越式：每个散热器能进行局部散热量调节。水平式系统与垂直式系统相比，具有如下特点：（1）系统的总造价比垂直式系统低；（2）管路简单，穿楼板的立管少，施工方便；（3）对一些各层有不同使用功能或不同温度要求的建筑物，更便于分层管理和调节。（4）有可能利用最高层的辅助空间（如楼梯间、厕所等），架设膨胀水箱。（5）单管水平式系统串联散热器很多时，运行易出现水平失调，即前端过热而末端过冷现象。★设计注意事项1、供、回水干管坡度、坡向问题。散热器供、回水支管坡度、坡向问题。2、当系统较大时，宜采用同程式系统，以便压力平衡。3、机械循环系统，其总压力由水泵压力和自然循环作用压力（指因水在散热器内冷却而产生的自然循环作用压力，因水在沿途管道内冷却而产生的附加作用压力可忽略不计）组成。4、膨胀水箱的连接位置。机械循环系统中，膨胀水箱的膨胀管连接到水泵的吸入口处。在机械循环热水供暖系统中膨胀水箱的作用有二个：1）容纳水受热膨胀增加的水量。2）为系统定压。5、补偿器的设置。水的热胀冷缩由膨胀水箱来解决；钢管的热胀冷缩由补偿器来解决。补偿器的设置方法：1）自然补偿。依靠管路本身弯曲角度的变化来补偿热胀冷缩，称为自然补偿。如，墙角拐弯处。2）补偿器。方形补偿器、套筒补偿器、球形补偿器等。6、固定支架。在两个补偿器的中间应设固定支架。两个固定支架之间的补偿器承担该段管道的热胀冷缩补偿。供暖系统型式（三）热水供暖系统中的几个问题1、热水供暖系统的排气问题◆为什么热水供暖系统中会有空气？有以下三个因素：1）循环水泵工作时带入空气；2）锅炉或水泵停运时管路会产生负压，空气就会被吸入；3）锅炉运行时要不断补充冷水，而冷水在加热过程中会分离出空气。◆如果有空气会造成什么危害？P99◆排气措施。1）散热器支管的接法。坡度i＝0.01。2）自然循环热水供暖系统：供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡度，坡度为0.5~1%,通过膨胀水箱排空气。3）机械循环热水供暖系统：供水干管应按水流方向有向上的坡度，即应“抬头走”。并在供水干管的最高点设置集气罐（或自动排气阀）排气。坡度为0.3%。4）两个不同的环路不能合用一个集气罐（或自动排气阀）排气。5）过门地沟处回水干管的排气。◆排气设备主要有集气罐、自动排气阀、冷风阀（或称手动跑风、放气旋塞）。1）集气罐其构造见图6－72）自动排气阀应用自动排气阀解决了手动排气的烦琐劳动，彻底取消了暖气管路上唯一存在的放水口，由于排气及时运行时可保持热路畅通，由于不放水有效地节约了能源和水资源。自动排气阀的工作原理当系统中有空气时，气体聚集在排气阀的上部，体内气泡堆积使浮球随水位下降，因此打开排气活塞；气体排尽后，水位上升，浮球也随之上升，关闭排气活塞。如拧紧阀体侧部的阀帽，排气阀停止排气，在通常，阀帽应该处于开启状态。2、热水供暖系统中，水受热膨胀的问题热水供暖系统中，水被加热后体积膨胀，用膨胀水箱来容纳水膨胀后所增加的体积。◆膨胀水箱的作用在自然循环热水供暖系统中的作用有三个：1）容纳水受热膨胀增加的水量。2）排出系统中的空气。3）为系统定压。在机械循环热水供暖系统中的作用有二个：1）容纳水受热膨胀增加的水量。2）为系统定压。◆结构：园形或矩形，用钢板制成，箱上连有六种管道。◆各种配管的作用及安装位置：（1）膨胀管：机械循环系统中，接至系统定压点，即水泵入口前。其上不允许装设阀门。（2）循环管:接至系统定压点前（即水泵入口前）的水平回水干管上，该点与定压点间保持1.5~3m的距离。以防水箱里的水结冰。其上不允许装设阀门。（3）信号管（检查管）：接至建筑物底层的卫生间或厕所的污水盆，也可接至锅炉房内的洗涤盆内，以便观察膨胀水箱内是否有水。其上应装设阀门。（4）溢流管：当膨胀水箱内的水超过溢流管时，水自动溢出。可接至附近的下水道。其上不允许装设阀门。