第8章建筑采暖系统

第八章建筑采暖工程蒸汽采暖系统热水采暖系统其他采暖系统采暖方式、热媒及系统分类采暖设备及附件采暖系统的设计热负荷采暖的主要方式热媒及其选择采暖系统的分类§8.1采暖方式、热媒及系统分类本节主要内容采暖：使室内获得热量并保持一定温度，以达到适宜的生活条件或工作条件的技术，也称供暖（供热）。采暖系统组成：热媒制备——热源；热媒输送——管道（热网）；热媒利用——散热设备（热用户）一、采暖方式及其选择1、采暖方式（1）集中采暖与分散采暖集中采暖：热源与散热设备分别设备，用热媒管道相连接，由热源各个房间或各个建筑物供给热量的采暖方式。我国三北地区城市一般建立集中供热系统，其热源一般为热电厂、区域锅炉房、分散小锅炉房等。分散采暖：热源、热媒输送和散热设备在构造上合为一体的就地采暖方式。（2）全面采暖与局部采暖全面采暖：为使整个采暖房间保持一定温度要求而设置的采暖方式。局部采暖：为使室内局部区域或局部工作点保持一定温度要求而设置的采暖方式。（3）连续采暖与间歇采暖连续采暖：对于全天使用的建筑物，使其室内平均温度全天均能达到设计温度的采暖方式。间歇采暖：对于非全天使用的建筑物，仅在使用时间内使室内平均温度达到设计温度，而在非使用时间内可自然降温的采暖方式。（4）值班采暖在非工作时间或中断使用的时间内，为使建筑物保持最低室温要求而设置的采暖方式。值班采暖一般为5℃。2、采暖方式的选择根据建筑物规模，所在地气候条件、能源状况、能源政策、环保等要求，通过技术经济比较确定。累年日平均气温≤5℃的天数≥90天，宜采用集中采暖；累年日平均气温≤5℃的天数为60~89天或＜60天，但≤8℃的天数≥75天，其幼儿园、养老院、中小学校、医疗机构等建筑宜采用集中采暖。设置采暖的公共建筑和工业建筑，非工作时间室温必须≥0℃，而利用房间蓄热不能满足要求的，需设置值班采暖。二、集中采暖的热媒及选择集中采暖系统热媒最常用的是热水和蒸汽。民用建筑应采用热水做热媒；工业建筑、当厂区只有采暖用热或以采暖用热为主时，宜采用高温热水做热媒；当厂区供热以工艺用蒸汽为主时，在不违反卫生、技术和节能要求下，可采用蒸汽做热媒。三、采暖系统的分类1、按热媒不同分为：热水采暖系统蒸汽采暖系统热风采暖系统2、按散热方式不同：对流采暖系统：如热水、蒸汽、热风采暖系统辐射采暖系统：如低温辐射地板采暖系统采暖室内、外温度计算参数采暖系统设计热负荷的计算本节主要内容§8.2采暖系统的设计热负荷一、采暖室内、外温度计算参数1、室内计算温度tn（1）民用建筑：16~24℃；表8-1供热工程室内计算温度表（2）工业建筑：轻作业18~21℃、中作业16~18℃、重作业14~16℃。2、室外计算温度twn为某一固定值，可从《采暖通风与空气调节设计规范》查阅到，根据中国气象参数统计而得。二、采暖系统设计热负荷的计算1、设计负荷理论计算：Q=Qs-Qd建筑物失热量Qs包括：围护结构的耗热量；加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称冷风渗透耗热量；加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称冷风侵入耗热量；水分蒸发的耗热量；加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量。建筑物得热量Qd：生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；热管道及其他热表面的散热量；热物料的散热量；太阳辐射进入室内的热量。2、设计热负荷的估算Q=qF·F，其中qF：单位面积的热指标重力循环热水采暖系统的型式与特点机械循环热水采暖系统的型式与特点本节重点与难点§8.3热水采暖系统一、热水采暖系统分类1、按循环动力不同分：重力回水和机械回水（主要的）2、热媒参数不同分：低温（T≤100℃）和高温（T≥100℃）热水采暖系统3、按供回水方式不同分：上供下回式、下供下回式、中供式、下供上回式和混合式系统4、按立管数量不同分：单管式和双管式（主要的）5、按各并联环路水的流程不同分为：同程式与导程式系统，热媒沿管网各环路管路总长度不同的为异程式系统。二、重力（自然）循环热水采暖系统系统循环动力：要提高Δp，当供回水温（95/70℃）一定时，只能增加尽量增大锅炉与散热设备之间的垂直距离h。1、型式：单、双管供水干管有0.5~1%坡向膨胀水箱方向上升的坡度；回水管有0.5~1%坡向锅炉方向向下的坡度。2、特点：作用压力小、管径大、系统简单、不耗电。A、双管上供下回：由于各层h不同，循环压力Δp由大变小，故流过上层热水量大于下层，造成上层温度偏高，下层偏低，出现“垂直失调”现象。适用于作用半径≯50m的3层（≯10m）建筑。B、单管上供下回：从上到下逐渐冷却过程所产生的压力叠加在一起形成一个总的作用力，故不存在“垂直失调”现象。但流经各层水温不同，各组散热器热媒流量不能单独调节。适用于作用半径≯50米的多层建筑。本讲主要内容机械循环热水采暖系统与自然循环系统的主要区别机械循环采暖系统不同型式及其特点二、机械循环热水采暖系统主要型式垂直式水平式上供下回单管系统双管系统下供下回双管系统中供式系统下供上回式（倒流式）系统混合式系统顺流式跨越式异程式系统同程式系统1、机械循环上供下回式采暖系统213立管I4IIIIIIVV3机械循环上供下回式热水采暖系统双管系统单管系统1—热源2—循环水泵3—集气罐4—膨胀水箱213立管I4IIIIIIVV3立管Ⅰ、Ⅱ是双管式系统，主要优点是可以调节流量。立管Ⅲ是单管系统，它的优点是经济好，施工简单，运行管理简单，水力工况稳定。立管Ⅳ是单管跨越式系统。散热器面积增加，支管装阀门，造价高，施工工序多，多用于需进行局部调节散热器散热量。立管V,在高层建筑（通常超过六层）中，可采用跨越式与顺流式相结合的系统形式——上部几层采用跨越式，下部采用顺流式。213立管I4IIIIIIVV3上供下回式采暖系统特点符合建筑物热负荷分布规律散热器平均温度高系统型式简单施工方便造价低缺点是不能进行局部调节，易出现垂直失调现象2、下供下回式采暖系统系统的供水和回水干管都敷设在底层散热器下面。在设有地下室的建筑物中或在平屋顶建筑棚下难以布置供水干管的场合，常采用下供下回式系统。下供下回式系统排除空气的方式主要有两种：通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气。或通过专设的空气管手动或自动集中排气。12a453bh6机械循环下供下回热水采暖系统1—热源2—循环水泵3—集气罐4—膨胀水箱6—冷风阀12a453bh6下供下回式采暖系统特点在地下室布置供水干管，管路直接散热给地下室，无效热损失小。在施工中，每安装好一层散热器即可开始供暖，给冬季施工带来很大方便。排除系统中的空气较易。3、中供式采暖系统水平供水干管敷设在系统中部。下部：上供下回；上部：下供下回（左）上供下回（右）中供式系统可避免由于顶层梁底标高过低,致使供水干管挡住顶层窗户的不合理布置,并减轻了上供下回式楼层过多,易出现垂直失调的现象；但上部系统要增加排气装置。中供式系统可用于加建楼层的原有的建筑物或“品”字形建筑（上部建筑面积少于下部的建筑）供暖上。4、下供上回式（倒流式）采暖系统系统的供水干管设在下部，而回水干管设在上部，顶部还设置有顺流式膨胀水箱。i12iii3机械循环下供上回（倒流式）热水采暖系统无需设置集气罐等排气装置（水与空气流动方向一致）。底层散热器的面积减小，便于布置。当采用高温水采暖系统时，可减少布置高架水箱的困难。散热器的面积要比上供下回顺流式系统的面积增多。下供上回式采暖系统特点i12iii3机械循环下供上回（倒流式）热水采暖系统5、混合式采暖系统混合式系统是由下供下回式(倒流式)和上供下回式两组串联组成的系统。由于两组系统串联，系统的压力损失大些。这种系统一般只宜使用在连接于高温热水网路上的卫生要求不高的民用建筑或生产厂房。6、异程式采暖系统通过各个立管的循环环路的总长度不相等。这种布置形式称为异程式系统。213立管I4IIIIIIVV3异程式系统供、回水干管的总长度短。在机械循环系统中，由于作用半径较大，连接立管较多，因而通过各个立管环路的压力损失较难平衡。有时靠近总立管最近的立管即使选用了最小的管径DN15，仍有很多剩余压力。初调节不当时，会出现近处立管流量超过要求，而远处立管流量不足。在远近立管处出现流量失调而引起在水平方向冷热不均的现象，称为系统的水平失调。水平失调142立管IIIIIIIV3同程式系统7、同程式采暖系统为了消除或减轻系统的水平失调，在供、回水干管走向布置方面，可采用同程式系统。特点：是通过各个立管的循环环路的总长度都相等。同程式采暖系统特点142立管IIIIIIIV3同程式系统通过最近立管I的循环环路与通过最远处立管Ⅳ的循环环路的总长度都相等。因而压力损失易于平衡。在较大的建筑物中，常采用同程式但同程式系统，管道的用量多于异程式系统。8、水平式系统按供水管与散热器的连接方式可分为顺流式和跨越式。这些连接方式，在机械循环和重力循环系统中都可应用。12(2)(1)(1)(2)21单管水平串联式图单管水平跨越式1—冷风阀；2—空气管1—冷风阀；2—空气管水平式系统的排气方式要比垂直式上供下回系统复杂些。需要在散热器上设置冷风阀分散排气，或在同—层散热器上部串联—根空气管集中排气。对较小的系统，可用分散排气方式。对散热器较多的系统，宜用集中排气方式。水平式系统排气水平式系统优点（与垂直式相比）系统的总造价，一般要比垂直式系统低；管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便；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，不必在顶棚上专设安装膨胀水箱的房间。这样不仅降低了建筑造价，还不影响建筑物外形美观。计量容易。蒸汽采暖系统的分类低压与高压蒸汽采暖蒸汽采暖系统的特点本节主要内容§8.4蒸汽采暖系统以水蒸汽为热媒的采暖系统称蒸汽采暖系统。一、蒸汽采暖系统的分类1、按供汽压力的大小分：高压蒸汽：压力＞70kPa低压蒸汽：大气压＜压力≤70kPa真空蒸汽：压力＜大气压2、按蒸汽干管布置不同分：上供式、中供式、下供式3、按立管布置特点分：单管式和双管式（主要）4、按回水动力不同分：重力回水和机械回水，高压蒸汽都采用机械回水。二、低压蒸汽采暖系统1、重力回水2、机械回水三、高压蒸汽采暖系统特点：散热器表面温度很高，易烫伤人，卫生条件差，易产生“水击”现象，故常采用双管上供下回式系统。适用：工业厂房“水击”：在蒸汽管道中，若暖管不充分，疏水不彻底，导致送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，发出巨大的音响和振动。四、蒸汽采暖系统特点1、用蒸汽作为热媒，可同时满足对压力和温度有不同要求的多种用户的用热要求。2、放热量大，散热设备的传热温差也大。在相同热负荷条件下，蒸汽采暖系统比热水采暖系统所需的热媒质量流量和散热设备面积都要小。因而节省管道和散热设备的初投资。3、蒸汽供热系统的设计计算和运行管理复杂，易出现“跑、冒、滴、漏”问题，处理不当时，降低蒸汽供热系统的经济性。4、蒸汽密度比水小，适用作高层建筑高区的(特别是高度＞160m的特高层建筑)采暖热媒，不会使建筑物底部的散热器超压。5、蒸汽热惰性小，供汽时热得快，停汽时冷得也快。6、蒸汽流动的动力来自于自身压力。蒸汽压力与温度有关，而且压力变化时，温度变化不大。因此蒸汽采暖不能采用改变热媒温度的质调节，只能采用间歇调节。因此使得蒸汽采暖系统用户室内温度波动大，间歇工作时有噪声，易产生水击现象。7、用蒸汽作为热媒时散热器表面有机灰尘将会影响室内空气质量。同时易烫伤人，无效热损失大。8、蒸汽管道系统间歇工作。管内气、液相交替，管道易受到氧化腐蚀，使用寿命短。热风采暖系统辐射采暖系统本节主要内容§8.5其他采暖系统一、热风采暖系统以空气作为热媒，将加热后的空气送入建筑与室内空气混合换热，以达到加热房间、维持室内气温的采暖技术。空气加热设备：空气加热器：热风采暖空气的加热采用间接加热法