09建筑采暖

建筑采暖下页上页返回第9章建筑采暖§9.1采暖方式、热媒及系统分类§9.2采暖热负荷§9.3对流采暖系统§9.4辐射采暖系统§9.5采暖系统的末端设备§9.6采暖系统的管路布置与主要设备建筑采暖下页上页返回1.采暖系统的基本组成4.采暖系统中的主要设备3.蒸汽采暖系统的工作原理及蒸汽采暖系统的形式2.热水采暖系统的工作原理及热水采暖系统的形式本章重点建筑采暖下页上页返回§9.1采暖方式、热媒及系统分类在冬季，室外温度低于室内温度，房间的围护结构（墙、屋顶、地板、门窗等）不断向室外散失热量，使房间温度降低。为了使室内温度保持在一定范围，必须向室内供给相应热量，以创造适宜的生活环境和工作环境。用人工的方法向室内提供热量的设备系统称为建筑采暖系统。在本章的学习中，我们主要是了解“集中采暖系统”的有关内容。建筑采暖下页上页返回图9-1集中供暖系统示意图建筑采暖下页上页返回建筑采暖下页上页返回一、采暖方式及其选择1、采暖系统组成所有采暖系统都是由以下三个主要部分组成的。(1)热源（热媒制备）：使燃料燃烧产生热，将热媒加热成热水或蒸汽的部分，如锅炉房、热交换站等。(2)供热管道：供热管道是指热源和散热设备之间的连接管道，将热媒输送到各个散热设备(3)散热设备：将热量传至所需空间的设备，如散热器、暖风机等。建筑采暖下页上页返回2、采暖方式及选择(1)采暖方式集中采暖系统：热源和散热设备分别设置，用热媒管道相连接，由热源向各个房间或建筑物供给热量的采暖方式。分散采暖系统：热源、热媒和散热设备在构造合为一体的就地采暖系统。全面采暖系统：使整个采暖房间保持一定温度要求而设置的采暖方式。局部采暖系统：使室内局部区域保持一定温度要求而设置的采暖方式。建筑采暖下页上页返回连续采暖系统：根据建筑物使用功能要求，室内平均温度均需达到设计要求的采暖系统。间歇采暖系统：仅在使用时间内使室内平均温度达到设计要求的采暖系统。值班采暖：在非工作时间或者中断使用的时间内，为使建筑物保持最低室温要求而设置的采暖方式，一般为5℃。建筑采暖下页上页返回(2)采暖方式的选择供暖方式应根据建筑物规模、功能、工艺要求以及所在地区气象条件、能源状况、政策和环保要求等，通过技术经济比较进行选择。以下建筑物宜采用集中采暖：a.累年日平均温度≤5℃的天数≥90天的地区；b.累年日平均温度≤5℃的天数为60~89天或者累年日平均温度≤5℃的天数不足60天，但累年日平均温度≤8℃的天数≥75天的地区，其幼儿园、养老院、中小学校、医疗结构等建筑。建筑采暖下页上页返回在集中供暖系统中，把热量从热源输送到散热器的物质叫热媒（能量的载体），集中采暖系统常用的热媒有热水、蒸汽和热空气等。民用建筑应采用热水做热媒；工业建筑，当厂区以供暖用热为主时，宜采用高温热水做热媒；当厂区供暖用热以蒸汽为主时，也可采用蒸汽做热媒。二、集中采暖系统的热媒建筑采暖下页上页返回三、集中采暖系统的分类根据热媒性质的不同热水采暖系统蒸汽采暖系统热风采暖系统建筑采暖下页上页返回三、集中采暖系统的分类根据散热设备的不同散热器采暖系统暖风机采暖系统盘管采暖系统建筑采暖下页上页返回三、集中采暖系统的分类根据散热设备传热方式不同对流采暖系统辐射采暖系统对流采暖系统：全部或主要依靠散热设备与周围空气以对流传热（由于温度不同而造成的相对流动）方式把热量传递给周围空气的室内采暖系统；辐射采暖系统：全部或主要依靠散热设备与周围空气以辐射传热（以电磁波的形式实现冷热物体间的热量传递）方式把热量传递给周围空气的室内采暖系统。建筑采暖下页上页返回相同舒适条件下，辐射采暖的室内计算温度可比对流采暖的室内计算温度低2~3℃，即辐射采暖热负荷要小于对流采暖热负荷，故辐射采暖更符合建筑节能设计要求。建筑采暖下页上页返回在冬季，采暖房间要维持一定的温度，这就需要散热设备放出一定的热量来维持房间热平衡（得热量与失热量的平衡）。采暖系统的失热量（耗热量）一般包括：1、由于室内外温差引起的围护结构的耗热量；2、加热由门、窗缝隙渗入的冷空气的耗热量；3、加热由于门、窗开启而进入的冷空气的耗热量；4、其他途径散失的热量。§9.2采暖热负荷建筑采暖下页上页返回供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度tw下，为了达到要求的室内温度tn，保持房间的热平衡，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。采暖系统的设计热负荷是采暖系统的基本参数，它的数值直接影响着采暖方案的选择、采暖管径的大小和散热设备容量的多少，关系着采暖系统的使用效果和经济效果。建筑采暖下页上页返回一、采暖室内外空气计算参数1.室内空气计算参数(1)室内空气计算温度tn民用建筑的主要房间空气计算温度宜取16~24℃,工业建筑具体可参考《实用供热空调设计手册》（2008年）(2)室内空气流速民用建筑及工业企业辅助建筑，不宜大于0.3m/s；工业建筑，当散热量＜23W/m2时，不宜大于0.3m/s；当室内散热量≥23W/m2时，不宜大于0.5m/s。建筑采暖下页上页返回民用及工业辅助建筑的冬季室温要求序号房间名称室温（℃）序号房间名称室温（℃）1卧室和起居室16～186存衣室162厕所、盥洗室127哺乳室203食堂148淋浴室254办公室、休息室16～189淋浴室的换衣室235技术资料室1610女工卫生室23建筑采暖下页上页返回采暖室外空气计算温度tw，应采用历年平均不保证5天的日平均温度。所谓“不保证”是针对室外空气温度状况而言；“历年平均不保证”是针对累年不保证总天数或小时数的历年平均值而言。具体可从相关采暖通风与空调气象资料集中查找。2.室外空气计算参数建筑采暖下页上页返回二、采暖系统设计热负荷Q的计算1、设计热负荷的理论计算采暖系统的设计热负荷，应根据建筑物的得、失热量（热平衡）确定：Q—采暖系统设计热负荷，W；QS—建筑物失热量，W；Qd—建筑物得热量，W。dsQQQ建筑采暖下页上页返回QS围护结构传热耗热量Q1冷风渗透耗热量Q2冷风侵入耗热量Q3通过其它途径散失的热量Q4Qd电热设备的散热量Q5人体散热量Q6太阳辐射进入室内的热量Q7通过其它途径获取的热量Q87321QQQQQQQds××××建筑采暖下页上页返回1()nwQKFtt（1）围护结构传热耗热量Q1α—维护结构温差修正系数，见下表；K—维护结构的传热系数，W/(m2.℃)；A—维护结构的面积，m2；tn—冬季室内计算温度，℃；tw—室外计算温度，℃；(9-3)建筑采暖下页上页返回温差修正系数α序号维护结构及其所处情况α值1外墙，平屋顶及其直接接触室外空气的楼板等1.002带通风间层的平屋顶，坡屋顶闷顶及与室外空气相通的不供暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不供暖楼梯间相邻的隔墙：多层建筑高层建筑0.700.604不供暖地下室上面的楼板：当外墙上有窗户时当外墙上无窗户且位于室外地坪以上时外墙上无窗户且位于室外地坪以下时0.750.600.405与有外门窗的不供暖房间相邻的隔墙与无外门窗的不供暖房间相邻的隔墙0.700.406伸缩缝、沉降缝墙抗震缝墙0.300.70建筑采暖下页上页返回围护结构的传热系数K[W/(m2·℃)]一般建筑物的外墙和屋顶都属于匀质多层材料的平壁结构。常用维护结构的传热系数可直接从有关手册中查得；对于不常用的结构形式，可按下式计算RK1R——表示维护结构的传热热阻，按下式计算：wnnnααR1111材料的导热系数建筑采暖下页上页返回（2）冷风渗透耗热量Q2mttLlCQwnwP)(278.02—不同类型门、窗，每米缝隙渗入的空气量，m3/(m2.h)；—门窗缝隙计算长度，m；—冷空气的定压比热，Cp=1kJ/(kg.℃)；—采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3；0.278—单位换算系数，1kJ/h=0.278W；—冷风渗透朝向修正系数。LlPCwm(9-4)建筑采暖下页上页返回2.设计热负荷的估算在进行初步设计或规划设计时，需要估算建筑物的供暖负荷，此时可用热指标法。热指标是在调查了同一类型建筑物的供暖热负荷后，得出的该类建筑物每ｍ2建筑面积或在室内外温差为1℃时每ｍ3建筑物体积的平均供暖热负荷。具体的计算方法有两种：一种是面积热指标法；另一种是在室内外温差为1℃时的体积热指标法。建筑采暖下页上页返回)(wnVttVqQ(1)体积热指标法采暖体积热指标qv的大小主要与建筑物的围护结构及外形有关。当建筑物围护结构的传热系数愈大、采光率愈大、外部体积相对于建筑面积之比愈小，或当建筑物在长宽比愈大时，单位体积的热损失愈大，体积热指标值愈大。qv—单位体积供暖热指标，kW/(m3·℃)；V—建筑物体积，m3。(9-5)建筑采暖下页上页返回(2)面积热指标法FqQf(9-6)qf—单位面积供暖热指标，kW/m2，如下表所示。F—总建筑面积，m2。序号房间名称qf(kW/m2)序号房间名称qf(kW/m2)1住宅45~706商店65~752办公楼、学校60~807单层住宅80~1053医院、幼儿园65~808食堂、餐厅115~1404旅馆60~709影剧院90~1155图书馆45~7510大礼堂、体育馆115~160选择时，总建筑面积大，外围护结构热工性能好，窗户面积小，可采用较小的指标；反之采用较大的指标。建筑采暖下页上页返回三、围护结构的最小传热阻1．围护结构最小传热阻与经济传热阻室内空气温度与围护结构内表面温度的温度差还要满足卫生要求。当内表面温度过低时，人体向外辐射热过多，会产生不舒适感。根据上述要求而确定的围护结构传热阻称为最小传热阻。在一个规定年限内，使建筑物的建造费用和经营费用之和最小的围护结构传热阻，称为围护结构经济传热阻。建筑采暖下页上页返回2.最小传热阻的确定工程设计中，围护结构的最小传热阻应按下式确定：—围护结构的最小传热阻，—维护结构温差修正系数，—室内采暖计算温度与围护结构内表面温度的允许温差，见下表。0,minR0,min()nwnyattRRtayt建筑采暖下页上页返回建筑采暖下页上页返回3.经济传热阻的确定建筑物围护结构的采用的传热阻值，应大于最小传热阻。单选多大的传热阻才算经济合理？在目前能源紧张、价格上涨和围护结构逐步推广轻质保温材料情况下，必须考虑到经济热阻。建筑采暖下页上页返回建筑围护结构既要满足结构方面的要求，也要满足建筑热工方面的要求。在技术上的要求如下：(1).要满足建筑结构上的强度要求；(2).要保证在建筑结构内表面不结露，即外墙及顶棚内表面温度不应低于室内空气的露点温度；(3).围护结构内表面温度不应过份低于室内空气温度，否则人体将因辐射散热过大而感到不舒适；(4).要考虑建筑物的热稳定性，即由于室外温度或室内产生的热量发生变化而使经过围护结构的热流发生变化时，室内保持原有温度的能力。对于不同的建筑物，若在相同的热流变化下，室温波动越小则建筑物的热稳定性越好。建筑采暖下页上页返回建筑采暖下页上页返回§9.3对流采暖系统一、热水采暖系统以热水作为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。从卫生条件和节能等方面考虑，民用建筑宜采用热水作为热媒。建筑采暖下页上页返回1、热水采暖系统的分类按系统中水的循环动力不同：自然循环系统机械循环系统按连接散热设备的管道数量不同单管系统双管系统按管道敷设方式的不同垂直式系统水平式系统双管系统：散热器的供水管和回水管分别设置。建筑采暖下页上页返回按热媒温度的不同低温水采暖系统高温水采暖系统按干管设置的位置上供下回式上供上回式下供下回式中供式下供上回式混合式系统按热媒在系统中流通路程不同异程式系统同程式系统建筑采暖下页上页返回(1)系统工作原理——当水在锅炉内加热后，水的密度减小；在散热器内被冷却后，水的密度增加。整个系统将因供回水密度差的不同而维持循环流动。维持该系统循环流动的压力称为自然循环压力。见右图。hhhAA2g35右01h41左PPρρ膨胀水箱散热器供水管路回水管路2.自然循环热水采暖系统建筑采暖下页上页返回(2)系统作