建筑采暖系统

第三篇建筑采暖工程1.任务•采暖的目的是为了满足人们正常生活和工作要求而维持房间有适宜的环境温度。•采暖的任务就是不断地向采暖房间供给相应的热量，以弥补热耗的失量，创造适宜的室内气温，达到生活、工作以及生产工艺对气温的要求。2.方式局部采暖：将热源和散热设备合并成一个整体，分散设置在各个房间里。如火炉、火坑、空气电加热器、煤气炉等。构造简单，易于实现，但不卫生、不安全。集中采暖：由热源、输热管道和散热设备组成。区域供热新能源供暖：太阳能和地热能（水源热泵）。3.分类按作用范围的不同：局部采暖、集中采暖及区域采暖；按热媒的不同：热水采暖和蒸汽采暖；•热水采暖供回水温度95℃/70℃；实际温度低，所以设计时应增加散热器片数。•低压蒸汽采暖（5－70kPa）；高压蒸汽采暖（高于70kPa）。按散热器的放热方式：对流采暖和辐射采暖。普通片式散热器的对流放热占总散热量的75％，属于对流采暖。但两种放热方式同时存在。图热水集中供暖系统图区域热水锅炉房供热系统图区域蒸汽锅炉房供热系统图背压式热电厂供热系统第十四章采暖设计热负荷14－1采暖热负荷1.采暖房间的热平衡采暖房间在某一时间内，要求室内具有一定设计温度的情况下，散热设备在单位时间内需要补充给室内的热量，称为采暖热负荷。房间的失热量＝房间的得热量房间失热量：工艺设备吸热量室内外温差引起围护结构的耗热量加热运入冷物料和运输工具的耗热量冷空气渗入耗热量室内水分蒸发耗热量通风换气耗热量其他方面散失的热量房间得热量工艺设备散热量热物料在车间内的散热量热管道及其热表面的散热量人体散热量灯具及其他电气设施的散热量通过其他途径获得的热量散热器的散热量2.采暖热负荷的确定热负荷计算为决定管道的输热能力和热源的产热能力提供依据；采暖热负荷计算采用稳定传热，空调负荷计算采用不稳定传热；计算采暖设计热负荷不考虑房间的得热量，仅计算以下三项，包括：通过房间围护结构的耗热量；冷风渗透耗热量；外门冷风侵入耗热量；14－2围护结构的耗热量基本耗热量和附加耗热量1.围护结构的基本耗热量定义：经过墙、窗、门、地面和屋顶等，由于室内外的气温差而造成从室内传向室外的稳定热量。计算公式：)(wnttFKQ1.1围护结构的传热系数计算(1)多层均质材料组成的围护结构wiinRK1111例1：图14－2为某建筑物的外墙断面示意图，墙厚490mm（两砖），导热系数为0.714W/m.℃，内表面抹灰20mm，导热系数为0.598W/m.℃。试计算此外墙冬季的传热系数K值。(2)围护结构内有空气层wkiinRRK1111例2：图14－3为某建筑物带有空气间层的外墙构造示意图。砖砌体厚240mm（一砖），导热系数为0.714W/m.℃，空气间层厚度50mm，热阻为0.172m2.℃/W，多孔砖墙厚100mm，导热系数0.64W/m.℃,内表面抹灰20mm，导热系数为0.598W/m.℃。试计算此外墙冬季的传热系数K值。(3)地面的传热系数1.2围护结构的传热面积外墙高度：从本层的地面算到上一层的地面；外墙长度：取两端建筑轴线的距离，对于角房间，外墙长度要算到外缘;门窗面积按外墙面上的净空尺寸；屋顶、地面：按外墙内表面和内墙中线之间计算。1.3室内空气计算温度高2m以下地区的空气温度。1.4室外空气计算温度采用历年平均每年不保证5天的日平均温度。1.5围护结构空气温差修正系数表14－82.围护结构最大允许传热系数的确定为了满足人的生理卫生要求，并保证围护结构内表面不出现结露现象，建筑物的外围护结构的允许最大传热系数Kmax或允许最小热阻Rmin应按下式确定：abtttRKwnnyminmax1nywntabttRmin例3：已知：室内设计温度18℃，室外计算温度－9℃，允许维持7℃，外墙内表面对流换热系数为8.72w/m2.℃，温差和传热阻修正系数均为1.0。根据例1中的房屋围护结构设计的计算结果，试校核该外墙内表面是否产生结露现象。14－3围护结构的附加耗热量1.朝向修正考虑外门、外窗及外墙受太阳辐射热的影响；北、东北、西北（0％）；东、西（－5％）；东南、西南（－10％～－15％）；南（－15％～－25％）。2.风力附加率考虑室外风速变化对外表面对流换热系数的影响；平均风速大于等于5m/s，附加5％；不避风的高地、湖边和旷野上的建筑物，附加10％。3.外门附加率外门开启使冷空气进入室内，加热这部分冷空气需要消耗的附加热量。3.1民用和工业辅助建筑，当其楼层为n层时，无门斗的双层外门100n％有门斗的双层外门80n％无门斗的单层外门65n％有门斗的单层外门50n％对于经常开启的外门，上列数值应乘以1.5。3.2工业建筑单层生产厂房的外门200％4.高度附加率考虑采暖房间高度对围护结构传热量的影响；房间高度大于4m时，每高出1m附加2％；高度附加率不适用与楼梯间；总的附加率一般不大于15％。14－4冷风渗透耗热量冷风渗透耗热量与室外平均风速、风向、外门窗的构造和朝向，以及室内外空气温度差等因素有关1.民用及工业辅助建筑冷风渗透耗热量1.1缝隙法1.2换气次数法2.工业建筑冷风渗透耗热量对于工业建筑，常用百分数法概略计算其冷风渗透耗热量。因为一般生产厂房较高，室内外温度差所造成的热压较大，而影响冷风渗透量的因素也较多，所以生产厂房的冷空气渗透耗热量，按占建筑物外围护结构总耗热量的百分数进行概略计算。14－5建筑物采暖热指标建筑物采暖热指标是指对于各类建筑物，在室内外温度差1℃时，每立方米建筑物体积的平均采暖热负荷。建筑物采暖热指标的大小，取决于建筑物的结构和用途、建筑物的体积和外形、当地的气象条件等。第十五章采暖散热器、管道及阀门15－1散热器的作用及常用类型1.散热器的作用对流＋辐射2.对散热器的要求2.1热工性能要求散热器应具有高的散热能力。散热器的传热系数K值愈大，热工性能愈好。散热器传热系数的大小取决于它的材料、构造、装置方法以及热媒的种类等。2.2技术经济要求要求金属耗量少，造价低，使用寿命长。通常用散热器金属热强度q值作为评价指标。金属热强度是指散热器内热媒平均温度与周围空气温度相差1℃时，每公斤重散热器在1h内所散出的热量。q值越大，散热器的热工和经济效果越好。2.3卫生美观要求要求表面光滑，不易积灰尘，且易于清除灰尘。2.4制造安装要求制造要简单，便于组装，具有一定的机械强度，不渗漏，且耐腐蚀。3.常用金属散热器的类型3.1光排管散热器（P161，图15－1）适用场合：工业车间有较多粉尘和使用较高压力的蒸汽作热媒特点：工艺简单；散热面积小、耗费钢管、不美观。3.2铸铁散热器柱型（P161，图15－2）翼型（P161，图15－3）3.3钢制散热器特点：金属热强度高、重量轻、承压能力高、结构紧凑、安装维修简便；耗材多、造价高。图15-2柱形散热器图15-3翼形散热器15－2散热器的计算散热器的散热面积321npjttKQFF：散热器散热面积（m2）；Q：设计热负荷（W）；K：散热器的传热系数（W/m2.℃）；tpj：散热器内热媒的平均温度（℃）；tn：采暖室内计算温度（℃）；β1：散热器片数或长度修正系数（P164，表15－1）；β2：散热器安装方式修正系数（P164，表15－2）；β3：散热器连接方式修正系数（P165，表15－3）。1.散热器内热媒平均温度的确定1.1热水采暖系统流量计算hgttcQG3600G：散热器所需的热水流量（kg/h）;c:水的比热，4187J/kg.℃；tg：散热器供水温度（℃）；th：散热器回水温度（℃）。–平均温度计算•双管式热水系统（P165，图15－9）•单管式热水系统（P165，图15－10）2.散热器的传热系数BnpjttAK)(3.散热器片数的计算fFn/最后确定n值时，只能取整数，对由此略有增减的散热面积有如下要求：柱型散热器散热面积的减少不应超过0.1m2；翼型散热器大小搭配后的散热面积减少不应超过计算面积的10％。例1：图15－11是三层建筑单管式热水采暖系统其中一立管示意图。已知：供水温度tg＝95℃，回水温度th＝70℃；第1层二组散热器的散热量Q1＝1745×2W，第2层二组散热器的散热量Q2＝1163×2W，第3层二组散热器的散热量Q3＝1512×2W，试确定此立管上各层散热器组内热媒平均温度。例2：根据例1，计算该立管上各组散热器的散热面积，并确定其片数。已知：室内安装M－132型散热器，传热系数K＝8.02W/m2.℃，每片散热面积0.24m2，敞开装置。室内计算温度为18℃。15－3散热器的组装与布置1.散热器的组装M－132、钢制柱型不超过20片四柱、五柱型不超过25片方翼型不超过7片圆翼型不超过4m钢串片、折边及板式不超过2.4m2.散热器与支管的连接同侧、异侧图散热器布置3.散热器的布置有外窗时，设置在外窗下；没有外窗时，布置在适当的地方；楼梯间，布置在底层双层门的外室和门斗中不宜设置散热器；散热器应明装。15－4管道及阀门1.管道与管件1.1管道室内管网：焊接钢管；室外管网：无缝钢管和螺旋缝电焊钢管。1.2管件管接头、三通、四通、弯头、活接头、外丝接头；螺纹、焊接和法兰盘连接。2.阀门闸阀：全开或全关状态下工作，系统的泄水或排污。截止阀：截断汽、水通路的作用，或调节流量。直角汽阀：控制进入散热器的蒸汽量或热水量。直通汽阀：散热器专用的阀门，适用于水和蒸汽管路。