05.234建筑供暖教程

第五章建筑供暖在冬季，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，影响人们的正常生活和工作，为使室内保持所需要的温度，就必须向室内供给相应的热量。这种向室内供给热量的工程设备叫做供暖系统。它是供热工程的一部分。在本篇的学习中，我们主要是了解“集中供暖系统”的有关内容。由远离供暖房间的热源、输热管道和散热设备等三部分组成的工程设施，称为“集中供暖系统”。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”，这些物质有热水、蒸汽和热空气等。以热水和蒸汽作为热媒的集中供暖系统，在工业和民用建筑中得到普遍的应用。它们具有供热量大、节约燃料、减轻污染、运行调节方便、费用低等优点。集中供暖系统的热媒可分为三类：热水、蒸汽和热风。目前应用最广的是以热水和蒸汽作为热媒的集中供暖系统。其中，热水供暖系统是我们主要介绍的内容。5.1供暖方式及其设备5.1.1供暖方式与系统分类集中供暖与分散供暖全面供暖与局部供暖连续供暖与间歇供暖值班供暖热水供暖系统、蒸汽供暖系统与热风供暖系统对流供暖与辐射供暖电供暖5.1供暖方式及其设备5.1.2集中供暖的散热设备及附件1）散热器2）暖风机5.1供暖方式及其设备5.1.3辐射供暖：1.特点：项目对流方式辐射方式舒适标准一般高卫生条件一般好供暖能耗一般较低建筑适应影响较大好施工安装容易困难运行维护方便困难投资造价较低较高2.分类（表5.1）3.主要形式（1）低温辐射供暖A.低温热水地板辐射采暖系统采用低于60℃低温水作为热媒，通过直接埋入建筑物地板内的盘管辐射而达到的一种方便灵活的采暖形式。低温热水地板辐射采暖系统，可以克服散热器采暖系统不便于按热计量、分户分室控温等等。低温热水地板辐射采暖系统组成示意图如下：。a.低温热水地板辐射采暖构造：低温热水地板辐射采暖因水温低，管路基本不结垢，多采用管路一次性埋设于垫层中的作法。地面结构一般由楼板、绝热层（上部敷设加管）、填充层、找平层和地面层组成。绝热层：主要用来控制热量传递方向；填充层：用来埋置、保护加热管并使地面温度均匀；找平层：是在填充层或结构层上进行抹平的构造层；地面层：指完成的建筑地面。如允许地面双向散热时，可不设绝热层。住宅建筑因涉及分户热计量，不应取消绝热层。b、低温热水地板辐射采暖系统管材：早期，低温热水地板辐射采暖系统均采用钢管或铜管，埋管接头多，施工困难而且渗漏不能彻底解决；管道膨胀较大；系统寿命短，安全性较差。现在，低温热水地板辐射采暖系统均采用塑料管。低温热水地板辐射采暖系统采用的塑料管有：交联铝塑复合管（PAP、XPAP）；聚丁烯（PB）管；交联聚乙烯（PE-X）管；无规共聚聚丙烯（PP-R）管。这几种塑料管具有耐老化、耐腐蚀、不结垢、承压高、无污染、沿程阻力小等优点。c、低温热水地板辐射采暖系统特点：由于辐射强度及温度的双重作用，人体所受冷辐射减少，户内地表温度均匀，室温从下而上逐渐减低，给人以脚暖头凉的良好感觉，具有很好的舒适感。同时，还具有节能、热稳定性好、便于实施分户热计量等优点。但是，低温热水地板辐射采暖系统初投资较大，对施工要求高，增加了楼板厚度、减小了室内净高，楼面的结构荷载也加大了。尽管低温热水地板辐射采暖使用寿命长，但一旦损坏进行维修几乎不可能。B、低温电热辐射采暖低温加热电缆辐射供暖系统低温电热膜辐射供暖系统（2）中温辐射供暖（3）高温辐射供暖–电气红外线–燃气红外线（4）辐射供暖系统的设计5.2热水供暖系统：1、热水供暖系统可按下述方法分类：按热媒参数分：低温热水供暖系统（热媒参数低于100℃）高温热水供暖系统（热媒参数等于或大于100℃）；按系统循环动力分：自然（重力）循环和机械循环系统；按系统的每组立管根数分：单管和双管系统：按系统的管道敷设方式分：垂直式和水平式系统。低温热水、机械循环方式的供暖系统是民用建筑的主要供暖形式。2、热水供暖系统常用的几种形式：（1）自然循环系统常见的系统形式:A.垂直单管系统B.垂直双管系统C.单户式自然循环系统的注意:A.作用半径不超过50m；B.宜采用上供下回式；C.主供水管上设膨胀水箱,高出立管最高标高300～500mm;D.管路坡度：干管5‰～1％,坡向水流方向;支管1％～2%;（2）机械循环系统A.垂直双管系统：双管系统中每层散热器并联在立管上，每组散热器可以进行单独调节，双管系统运行时受自然循环作用压力影响，易造成竖向失调现象。B.垂直单管系统：各层散热器串联在立管上，各立管并联于供回水干管之间，热水逐次顺序进入各层散热器。单管系统构造简单、节约管材、安装方便、造价较底，但各组散热器不能单独调节。C.混合式D.水平单管系统：热水通过总立管沿水平方向供给各楼层散热器的系统，称之为水平式系统。该系统一般适用于单层工业厂房、大厅、商店等。E.同程式与异程式系统：供暖系统中，我们还可以将热水供暖系统分为异程式和同程式两种，各个循环环路热水流程基本相同的供暖系统，称之为同程式系统，否则称为异程式系统。下供下回双管系统上供下回双管系统上供下回单管系统水平顺流式水平跨越式同程式异程式3.高层建筑供暖10层及24m以上的建筑物我们称其为高层建筑。高层建筑热水供暖系统的静水压力较大，因此高层建筑供暖系统的形式和与室外热网的连接方式，必须充分考虑散热器的承压能力及外网的压力等因素。同时，还必须解决垂直失调的问题。高层建筑热水供暖系统的主要形式有以下几种：1、分区式供暖系统2、双线式系统3、单、双管混合式系统4.热水供暖系统所用散热器及主要辅助设备：散热设备的作用是向供暖房间供给热量，以弥补房间的热量损失，从而保证了室内所需要的温度，达到了供暖的目的。散热器目前是我国大量使用的散热设备。（1）散热器的类型：散热器按照材料分为铸铁散热器和钢制散热器两大类。下面介绍几种常用散热器：a.灰铸铁柱型散热器b.灰铸铁翼型散热器c.钢串片式散热器d.钢制板式散热器散热器内对丝：（2）散热器的安装布置：散热器的布置应以容易造成室内冷、暖空气的对流；室外侵入的冷空气加热迅速；人们的停留区暖和舒适以及尽量少占用室内有效空间和使用面积为原则。通常，房间有外窗时，散热器一般应安装在每个外窗的窗台下，这样由散热器上升的对流热气流就能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流及玻璃冷辐射作用的影响，使流动区的空气比较暖和。楼梯间的散热器应尽量布置在底层。当散热器数量过多可适当合理地布置在下部其他层。这是因为底层散热器所加热的空气能够自由上升，从而补偿上部的热损失。为了防止冻裂，双层外门的外室及门斗内不宜布置散热器。散热器在室内应明装，这样散热效果好，而且易于清除灰尘。特殊情况（如幼儿园内的散热器）需要暗装时，装饰罩应有合理的气流通道、足够的通道面积，并方便维修。（3）热水供暖系统主要辅助设备：A、膨胀水箱：热水采暖系统中，热媒加热后体积将会膨胀，为容纳这部分膨水量，系统原则上要设置膨胀水箱；系统温度降低，热媒体积收缩，或者系统水量漏失时，又需要由膨胀水箱将水补入系统。机械循环系统中，膨胀水箱还起着重要的定压作用，因此，它连接在水泵吸入口附近的回水干管上。膨胀水箱一般分方形和圆形，从是否与大气相通又可分为开式和闭式两种。膨胀水箱的配管：膨胀管；循环管；信号管；溢流管；排污管。B、集气罐和自动排气阀：为了保证采暖系统的正常工作，必须及时、方便地将系统中的空气排出。集气罐和自动排气阀的作用就在于此。C、调节控制装置：调压板截止阀平衡阀温控阀D、除污器5.3供暖管道布置供暖管道采用水煤气钢管输送热媒，管道接口形式可采用螺纹连接、焊接、法兰连接。管道的布置与敷设应遵循一定的原则：应力求管路简单、节省管材、便于管理并应考虑不影响房间美观。供暖管道的安装有明装和暗装两种形式。应用时要依建筑物的要求而定。在民用建筑、公共建筑以及工业建筑中一般都应采用明装。装饰要求较高的建筑物，如剧院、礼堂、展览馆、宾馆及某些有特殊要求的建筑物（如：幼儿园）等常用暗装。（1）供暖系统的入口装置：供暖系统的入口是指室外供热网路向热用户供热的连接装置，设有必要的设备、仪表以及控制设备，用来调节控制供向热用户的热媒参数，计量热媒流量和用热量。一般我们称之为热力入口，设有压力表、温度计、循环管、旁通阀、平衡阀、过滤器和泄水阀等。建筑物可设有一个或多个热力入口，供暖管道穿过建筑物基础、墙体等围护结构时，应按规定尺寸预留孔洞。具体做法见后面图示（2）干管的布置与敷设：水平干管要有正确的坡度方向，对于机械循环热水供暖系统管道的坡度为0.002~0.005，一般取0.003，同时应在供暖管道的高点设放气、低点设泄水装置。（3）立管布置与敷设：散热器的立管布置与系统形式、散热器布置位置等因素有关。立管一般布置在房间的墙角处，或布置在窗间墙处，楼梯间的立管应单独设置，以免冻结而影响其他房间供暖。立管上下端均应设置阀门，以便与检修。立管穿越楼板时（水平管穿越隔墙时相同），为了使管道可以自由移动而且不损坏楼板或墙面，应在安装位置预埋钢套管。套管内径应稍大于管道的外径，管道与套管之间应填以石棉绳。管道穿越墙壁，套管两端与墙壁相平；管道穿越楼板，套管上端应高出地面20㎜，下端与楼板底面相平。具体做法见后面图示管道穿越楼板管道穿越墙壁（4）立管与散热器的连接：垂直系统中，每组散热器应直接与立管连接，也可以采用串联方式。散热器的间距不应超过1.5m；机械循环热水采暖系统串联管的管径不小于25㎜。另外，散热器支管应尽量同侧连接，水平支管应具有一定坡度。要求：支管长度小于或等于500㎜时，坡降为5㎜；支管长度若大于500㎜时，坡降为10㎜。支管与墙面的距离应同立管一致。立管与散热器的连接见后面图示5.4供暖系统分户热计量建筑节能是世界建筑技术发展的大趋势，是走可持续发展的必由之路。为实现建设部《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26—95节能50%的目标，提高供热系统运行效率，采取供热按热计量收费是达到这一目标的重要手段。供暖系统按热计量收费是适应社会主义市场经济要求的一大改革，是住宅商品化发展的必然结果。供暖系统按热计量收费势在必行。1.负荷计算室内设计温度tn↑Q↑户间传热计算户间维护结构热阻2.分户热计量系统的常见形式适合热计量的室内采暖系统形式大体分为两种：一种是沿用传统的垂直的上下贯通的所谓“单管式”或“双管式”系统；另一种是适应按户设置热量表形成的单户独立系统的新形式。前者通过每组散热器上安装的热量分配表及建筑入口的总热表，进行热量计量；后者直接由每户的户用热表计量。3.温控与热计量装置为了实现室内温度控制和分户热量计量，必须要对我国传统的集中供热采暖形式进行改变，通过改变系统形式和增加一系列温度、流量、压力控制设备与热量计量仪表，将传统的稳态供暖系统改变成为动态控制的系统。需要增加的装置：（1）热量表：进行热量测量与计算，并作为结算根据的计量仪器称为热量表（又称能量计、热表）。（2）热量分配表：（3）散热器温控阀：散热器温控阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成。4.适应按户设置热表的几种室内采暖系统按户设置热表是指每户系统相对独立，每户入口设一户型热表，户内各散热器相互串联或并联。实现户型热计量以及户型独立调节，是今后供热计量技术的主要发展方向。适应按户设置热表的室内采暖系统有地板辐射采暖系统、散热器采暖系统。其中散热器采暖系统主要有两种形式：一种是户内设置小型分、集水器，散热器之间相互并联，布管方式成放射状，也称之为章鱼法布管。另一种是户内所有散热器串联或并联成环型布置。上述两种方法均需要与建筑设计相互配合才能顺利实现。并且供回水立管设在楼梯间，采用双管系统。见后示意图5.传统的垂直的上下贯通的所谓“单管式”或“双管式”系统（1）垂直式单管系统：该原有顺流式单管系统为带跨越管、温控阀的可调节系统，是旧系统改造极为可行的一种方式。一般有两种形式：一种加两通温控阀，一种加三通温控阀（2）垂直式双管系统：由于双管系统存在的垂直重力失调原因，往往只应用于4层及以下采暖系统。在每组散热器入口处安装