第二节 室内热水供暖系统

第二节室内热水供暖系统以热水为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。热水供暖系统是目前广泛使用的一种供暖系统。居住和公共建筑常采用热水供暖系统。分类1.按系统循环动力不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。靠水的密度差进行循环的系统，称为重力循环系统；靠机械（水泵）力进行循环的系统，称为机械循环系统。2.按系统供、回水方式不同，可分为单管系统和双管系统。热水经立管或水平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，称为单管系统。热水经供水立管或水平供水管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。3.按系统的管道敷设方式不同，可分为垂直式系统和水平式系统。4.按热媒温度不同，可分为低温热水供暖系统（热水温度低于100℃）和高温热水供暖系统（热水温度高于100℃）。室内热水供暖系统大多采用低温水作为热媒。设计供、回水温度多采用95℃/70℃（也有采用85℃/60℃）。高温水供暖系统一般宜在生产厂房中应用。设计供、回水温度大多采用120～130℃/70～80℃。一、重力（自然）循环热水供暖系统1.系统工作原理及其作用压力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作用压力。重力循环热水供暖系统的循环作用压力的大小取决于水温（水的密度）在循环环路的变化。hhhAA2g35右01h41左PPρρ作用压力断面A-A右侧的水柱压力为)(g1hh01hhhgP断面A-A左侧的水柱压力为)(g1gh02hhhgP)(gh21ghPPP＝起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水柱密度差。如果取供水温度95℃，回水70℃；则每m高差可产生的作用压力为：9.81×1×（977.81－961.92）=156Pa。重力循环热水供暖系统维护管理简单，不需消耗电能。但由于其作用压力小、管中水流速度不大，所以管径就相对大一些，作用范围也受到限制。自然循环热水供暖系统通常只能在单幢建筑物中使用，作用半径不宜超过50m。2.重力循环热水供暖系统的主要形式双管单管31110i=0.5%～1%6i=0.5%～1%975i=0.5%～1%1482(a)(b)重力循环供暖系统为了使系统内的空气能顺利地排除，对于上供下回式自然循环热水供暖系统，其供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡向，其坡度宜采用0.5％～1.0%；散热器支管的坡度一般取1%。为保证系统中的水能通过回水干管顺利地排出，回水干管应有向锅炉方向向下坡向，其坡度一般为0.5％～1%。3.膨胀水箱的作用容纳膨胀体积；排气；定压。参见P.157～158。二、机械循环热水供暖系统系统中设置了循环水泵，靠水泵的机械能使水在系统中强制循环。（一）主要形式1.机械循环上供下回式热水供暖系统213立管I4IIIIIIVV3机械循环上供下回式热水供暖系统机械循环系统除膨胀水箱的连接位置与自然循环系统不同外，还增加了循环水泵和排气装置。在机械循环系统中，水流速度往往超过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，供水干管应按水流方向设上升坡度，使气泡随水流方向流动汇集到系统的最高点，通过设在最高点的排气装置，将空气排出系统外。供回水干管的坡度宜采用0.3％，不得小于0.2％。回水干管的坡向与自然循环系统相同，应使系统水能顺利排出。2.机械循环下供下回式双管系统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。为避免立管中的水通过空气管串流，集气装置的连接位置，应比水平空气管低h米以上，即应大于图中a和b两点在供暖系统运行时的压差值。12a453bh6机械循环下供下回式系统3.中供式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）4.机械循环下供上回式（倒流式）供暖系统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）热水供暖系统5.异程式系统与同程式系统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。同程式系统的特点是通过各个立管的循环环路的总长度都相等。142立管IIIIIIIV3同程式系统6.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。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（二）水平失调与垂直失调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。P.146在双管系统中，由于各层散热器与锅炉的高差不同，虽然进入和流出各层散热器的供、回水温度相同（不考虑管路沿途冷却的影响），但仍将形成上层作用压力大，下层压力小的现象。如选用不同管径仍不能使各层阻力达到平衡，由于流量分配不均，必然要出现上冷下热的现象；而且楼层数越多，上下层的作用压力差值越大，这种现象就会越严重。在建筑物内，同一竖向的各层房间的室温不符合设计要求的温度，而出现上、下层冷热不均的现象，通常称作系统垂直失调。（p.144）三、高层建筑热水供暖系统1.分层式供暖系统（1）在垂直方向上分为两个或两个以上的独立系统（2）双水箱分层式供暖系统2.双线式系统（1）垂直双线式单管热水供暖系统（2）水平双线式热水供暖系统3.单双管混合式系统