第6章建筑采暖与燃气供应-刘源泉

一、热工设计分区P352•《民用建筑热工设计规范》GB50176-93:全国分五个区Ⅰ～Ⅴ区：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。•分区见图1。图1热工设计分区6.3热源6.3.1锅炉与锅炉基本特性参数6.3.2锅炉房设备及系统6.3.3锅炉房的位置确定与锅炉房对建筑设计的要求6.3.4热力管网与热力引入口6.4采暖设备及附件6.4.1散热器6.4.2膨胀水箱6.4.3排气设备6.4.4疏水器6.4.5除污器6.4.6散热器控制阀第6章建筑采暖与燃气供应6.5燃气工程6.5.1燃气介绍6.5.2城市煤气管道介绍6.5.3建筑燃气供应系统6.5.4燃气表与燃气用具6.5.5民用燃气用具与烟气的排除第6章建筑采暖与燃气供应采暖系统分类集中采暖系统：具有一定作用面积、系统化的采暖局部采暖系统：将热源和散热设备合并成一个整体，分散设置在各个房间。热媒利用（散热设备）集中供热系统利用热能的用户热媒输送（热力网）由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统热媒制备（热源）区域锅炉房、热电厂燃料、核能、地热、电能、工业余热组成第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择总目录集中采暖系统分类热风采暖系统蒸汽采暖系统热水采暖系统热媒在集中采暖系统中，把热量从热源输送到散热器的物质叫做“热媒”，这些物质有热水、蒸汽和热空气等。第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.1热水采暖系统热水采暖系统分类按热媒温度不同：低温水（小于100℃）采暖系统、高温水（大于100℃）采暖系统按供回水管道设置方式：单管系统、双管系统按管道敷设方式：垂直式系统、水平式系统按系统循环的动力：重力(自然)循环系统、机械循环系统按立管的循环环路长度：异程式系统、同程式系统总目录低温热水采暖系统：水温≤100℃高温热水采暖系统：水温＞100℃我国热水采暖系统，大多采用低温水作为热媒，供回水温度多采用95／70℃；新型采暖系统设计供回水温度60／40℃，50／30℃；高温水采暖系统用在生产厂房，采用120～130／70～80℃。单管系统：热水经供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统。双管系统：热水经供水管平行地分配给多个散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿水管回流热源的系统。特点：每组散热器都能组成一个循环环路，每组散热器的供水温度基本上是一致的，各组散热器可自行调节热媒流量，互相不受影响垂直式系统垂直式系统，按供、回水干管布置位置不同，有下列几种型式：上供下回式、下供下回式、中供式、下供上回式（倒流式）、混合式…水平式系统重力循环系统自然压头：在自然循环热水供暖系统中，依靠锅炉与散热器的供水、回水温度差而形成的密度差所产生的作用压力。ghPgh)(机械循环系统机械循环热水系统的排气：水流速度常常超过了自水中分离出来的空气气泡的浮升速度。为了使气泡不致被带入立管，在供水干管内要使气泡随着水流方向流动，应按水流方向设上升坡度。气泡聚集到系统的最高点，通过在最高点设排气装置．将空气排至系统以外。供水及回水干管的坡度，宜用0.003，不得小于0.002。回水干管的坡向与重力循环系统相同，目的是使系统内的水能全部排出。靠机械力(水泵压力)进行水循环的系统机械循环系统机械循环系统机械循环系统机械循环系统同程与异程式P114页单、双管混合式系统双线式系统分区采暖系统高层建筑热水采暖系统第6章建筑采暖系统6.1采暖系统的分类与选择6.1.2高层建筑热水采暖系统总目录分层式采暖系统将高层建筑热水采暖系统在垂直方向上分成若干个相互独立的系统。第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.3蒸汽采暖系统一、蒸汽采暖系统特点1.同样的热负荷，蒸汽供热时所需要的蒸汽流量比热水供热时所需热水流量少得多。2.蒸汽在散热设备中定压凝结放热，散热设备的热媒平均温度为该压力下的饱和温度。3.蒸汽和凝水在系统内循环流动时，其状态参数变化较大，且伴随相态变化。4.蒸汽管道中的流速，通常采用比热水高得多的速度，可大大减轻前后加热滞后(失调)的现象。5.在高层建筑供暖时，热惰性小，供汽热得快、停汽冷得快，对间歇供热适用。6.蒸汽热媒参数适用范围广。按供汽压力大小，将蒸汽供暖系统分为三类：高压蒸汽供暖Pb＞70kPa低压蒸汽供暖0＜Pb≤70kPa真空蒸汽供暖Pb＜0按蒸汽干管布置：上供式，中供式、下供式按立管布置特点：单管式、双管式按回水动力不同：重力回水、机械回水（P117图6.16、6.17）第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.3蒸汽采暖系统二、蒸汽采暖系统分类第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.3蒸汽采暖系统第6章建筑采暖系统6.1采暖系统的分类与选择6.1.4辐射采暖一、辐射采暖原理通过利用建筑物内的屋顶面、地面、墙面或其它表面的辐射散热器设备散出的热量来达到房间或局部工作点采暖要求的目的。二、辐射采暖的特点1)热效应方面：主要以辐射来传播热量，但同时也伴随着对流。2)舒适性方面：脚暖头凉。3)能源消耗方面：一般情况下，总的耗热量可减少5%~20%。4)在使用方面：减少建筑面积占用。三、辐射采暖分类低温辐射采暖系统－辐射板面温度低于80℃中温辐射采暖系统－辐射板面温度为80℃~200℃高温辐射采暖系统－辐射板面温度高于500℃总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.5辐射采暖四、辐射采暖缺点1.需要较多的散热板数量，而使它的初投资值较大，一般比对流采暖初投资高出约15%~20%；2.埋管与建筑结构结合在一起，使结构变得更加复杂，施工难度增大，维护检查也不是很方便。总目录地板辐射结构图第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.5热风采暖系统一、热风采暖系统原理以空气作为热媒，首先将空气加热，然后将高于室温的热空气送入室内，与室内空气进行混合换热，达到加热房间、维持室内气温达到采暖使用要求的目的。在这种系统中，空气可以通过热水、蒸汽或高温烟气来加热。二、热风采暖系统特点热惰性小、升温快、室内温度分布均匀、温度梯度较小、设备简单和投资较小。三、热风采暖系统分类根据送风方式的不同，热风采暖有集中送风、风道送风及暖风机送风等几种基本形式。根据空气来源不同，可分为直流式(即空气为新鲜空气，全部来自室外)、再循环式(即空气为回风，全部来自室内)和混合式(即空气由室内部分回风和室外部分新风组成)等采暖系统。总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.6采暖系统热媒的选择采暖系统热媒的选择，应根据热媒的特性、卫生、经济、使用性质、地区采暖规划等条件来确定。建筑物的种类采暖系统的热媒适宜采用允许采用居住建筑、医院、幼儿园、托儿所等不超过95℃的热水1、不超过110℃的热水2、低压蒸汽办公楼、学校、展览馆等1、不超过95℃的热水2、低压蒸汽不超过110℃的热水车站、食堂、商业建筑等1、不超过130℃的热水2、低压蒸汽高压蒸汽一般俱乐部、影剧院等1、超过110℃的热水2、低压蒸汽不超过130℃的热水总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.7采暖系统的管路布置和敷设根据建筑物的具体条件（建筑平面的外形、结构尺寸等）、与外网连接的形式、运行情况等因素合理布置。力求布置合理、节省管材，便于调节和排除空气，并要求各并联环路的阻力损失易于平衡。总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.1采暖系统的分类与选择6.1.8集中采暖住宅分户热计量采暖系统温度调节和户用热量计量装置，实行供热计量收费热量计量及热费分摊方案：1、每个住户设置一个热量表，直接测量住户用热量，作为热费分摊的依据；2、住宅楼设总热量表；3、测量仅反映室内热舒适度的参量及使用延续时间；4、各种方案均要在供热入口设总表。第6章建筑采暖与燃气供应6.2采暖系统的热负荷与采暖系统的计算6.2.1传热学的基本理论dxdtFQtFQ热量传递有三种基本方式：导热、对流和热辐射1.导热：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递方式，或称为热传导。傅里叶定律。2.对流：流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。基本计算公式是牛顿冷却公式3.热辐射物体因为热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。对于绝对黑体它的辐射力Eb满足斯蒂芬—波耳茨曼定律：一切实际物体的辐射力E都低于同温度下绝对黑体的辐射力，有：Eb=Cb(T/1000)4Eb=εbCb(T/1000)4总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.2采暖系统的热负荷与采暖系统的计算6.2.1传热学的基本理论传热过程：总目录作业问题：•P139,6第6章建筑采暖与燃气供应6.2采暖系统的热负荷与采暖系统的计算6.2.2热负荷1.定义采暖系统设计热负荷是在某一室外温度下，为了达到室内温度要求，保持房间的热量平衡，在单位时间向建筑物供给的热量。2.组成建筑物热负荷有两部分：一部分是围护结构热负荷，即通过建筑物门、窗、地板、屋顶等维护结构由室内向室外散失的热量；另一部分是加热由门、窗缝隙渗入到室内的冷空气的冷风渗透耗热量和加热由于门、窗开启而进入到室内的冷空气的冷风侵入耗热量。第6章建筑采暖与燃气供应6.2采暖系统的热负荷与采暖系统的计算6.2.2热负荷attKFQwn)()('wnttLcQ1.围护结构的耗热量计算通过导热、对流、辐射三种基本传热方式。在稳定传热条件下，通过各部分围护结构的基本传热量为：2.加热进入室内的冷空气所需的热量包括冷风侵入耗热量和冷风渗透耗热量。公式：3.热负荷的概算法两种概算法：单位面积热指标法和单位体积热指标法。4.高层建筑采暖热负荷的特点高层部分的外表面的对流换热系数比较大。高层部分的外表面的辐射换热系数显著增大。高层部分围护结构的传热系数大，增大了建筑物总的热负荷。风压对冷风渗透耗热量的影响。在风压作用下，冷空风会从迎风面渗入，热空风从背风面渗出。总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.2采暖系统的热负荷与采暖系统的计算6.2.3围护结构的热工要求围护结构必须满足建筑结构的要求，但为了减少采暖热负荷，也必须对围护结构的热工性能有一定的要求，使建筑物保持热稳定性。1.低限热阻(最小传热热阻，露点温度的控制，R小,K大,墙厚也薄)围护结构的传热热阻越小，则采暖耗热量越大，同时也会影响房间的卫生要求和使用条件。因此对围护结构的传热热阻要有一个基本的要求。nywnaRtttRmin02.经济热阻经济热阻就是在一个规定年限内，使建筑物的建造费用与经营费用之和最小的外围护结构总的传热热阻。总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.2采暖系统的热负荷与采暖系统的计算6.2.3围护结构的热工要求3.围护结构的防潮当水蒸汽侵入维护结构内部后，会使维护结构的导热性能增强，恶化隔热效果，因此应采取措施防止水分子的入侵。4.窗户层数、面积和气密性玻璃窗的传热热阻比砖墙要小很多，且随着窗面积的增加，冷风渗透耗热量也会增大，要求窗户的密封性能要好。5.建筑设计和构造建筑物外表面积与其包围的体积之比宜控制在0.35以下，并尽可能的小。建筑物位置应尽可能设在避风、向阳地段，以减少冷风渗透，并充分利用太阳能。公共建筑入口应设置转门、门斗、空气幕等避风措施，以减少室外冷空气的入侵和室内热空气的渗出。总目录第6章建筑采暖与燃气供应6.2采暖系统的热负荷与采暖系统的计算6.2.3围护结构的热工要求５.比较不同热工气候分区的围护结构参数值关于这方面的规范有：(1)严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ26-2010;(2)夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ75-2003；(３)夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ134-2010；(４)公共建筑节能设计标准GB50189-2005以GB50189-20054.2.2条不同地区屋面K值的限值：严寒地区A区体形系数≤0.3，K≤0.35W/