建筑设备(9采暖系统)

1、第第9章章 建筑供热采暖系统建筑供热采暖系统供暖工程供暖工程o 供暖工程供暖工程：指用人工的方法向室内供给热量，保持一定的室：指用人工的方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活或工作环境的工程技术。内温度，以创造适宜的生活或工作环境的工程技术。o 供暖系统包括三部分：供暖系统包括三部分： 热媒制备（热源）热媒制备（热源） 热媒输送（热力网，即输送管网）热媒输送（热力网，即输送管网） 热媒利用（散热设备）热媒利用（散热设备）o 供暖系统分为供暖系统分为局部供暖系统局部供暖系统和和集中式供暖系统集中式供暖系统。三个部分在构造上都在一起三个部分在构造上都在一起火墙、火炕局部供暖系统局

2、部供暖系统o 集中式供暖系统：集中式供暖系统：热源和散热设备分别设置，用热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各个建筑物供媒管道相连接，由热源向各个房间或各个建筑物供给热量的供暖系统。给热量的供暖系统。 集中供暖系统集中供暖系统这是集中式热水供暖系统的示意图。这是集中式热水供暖系统的示意图。热水锅炉热水锅炉1与散热器与散热器2分别设置，通分别设置，通过热水管道过热水管道(供水管和回水管供水管和回水管)3相连相连接。循环水泵接。循环水泵4使热水在锅炉内加热，使热水在锅炉内加热，在散热器冷却后返回锅炉重新加热。在散热器冷却后返回锅炉重新加热。图中的膨胀水箱图中的膨胀水箱5用

3、于容纳供暖系统用于容纳供暖系统升温时的膨胀水量，并使系统保持升温时的膨胀水量，并使系统保持一定的压力。图中的热水锅炉，可一定的压力。图中的热水锅炉，可以向单幢建筑物供暖，也可以向多以向单幢建筑物供暖，也可以向多幢建筑物供暖。对一个或几个小区幢建筑物供暖。对一个或几个小区多幢建筑物的集中式供暖方式，在多幢建筑物的集中式供暖方式，在国内称为区域供热国内称为区域供热(暖暖)。o 根据供暖系统散热给室内的方式不同，可分为：根据供暖系统散热给室内的方式不同，可分为： 对流供暖：对流供暖：以对流换热为主要方式的供暖，称为对流供暖。以对流换热为主要方式的供暖，称为对流供暖。 系统中的散热设备是散热器。系统中

4、的散热设备是散热器。 辐射供暖：辐射供暖：以辐射传热为主的一种供暖方式。以辐射传热为主的一种供暖方式。 辐射供暖系统的散热器，主要采用金属辐射板或辐射供暖系统的散热器，主要采用金属辐射板或 以建筑物部分顶棚、地板或墙壁作为辐射散热面。以建筑物部分顶棚、地板或墙壁作为辐射散热面。 传统的铸铁传统的铸铁散热器散热器好舒服好舒服!我也是我也是!地板辐射采暖系统地板辐射采暖系统集中供热系统集中供热系统n包括三部分：包括三部分： 热源：热源：是指供热热媒的来源。目前最广泛应用的是：区域锅炉房是指供热热媒的来源。目前最广泛应用的是：区域锅炉房和热电厂。在此热源内，燃料燃烧产生的热能将热水或蒸汽加热。和热电

5、厂。在此热源内，燃料燃烧产生的热能将热水或蒸汽加热。此外，也可以利用核能、地热、电能、工业余热作为集中供热系此外，也可以利用核能、地热、电能、工业余热作为集中供热系统的热源。统的热源。 热网：热网：由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。 热用户：热用户：集中供热系统利用热能的用户，称为热用户。如室内集中供热系统利用热能的用户，称为热用户。如室内供暖、通风、空调、热水供应以及生产工艺用热系统等。供暖、通风、空调、热水供应以及生产工艺用热系统等。以区域锅炉房为热源的热水供热系统，称为区域以区域锅炉房为热源的热水供热系统，称为区域锅炉房集中供热系统。

6、锅炉房集中供热系统。热媒热媒热水采暖热水采暖蒸汽采暖蒸汽采暖o 根据热媒的不同，可分为：根据热媒的不同，可分为： 蒸气蒸气热水采暖热水采暖以热水为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。以热水为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。1、按热水供暖系统循环动力的不同，分为：、按热水供暖系统循环动力的不同，分为： 自然循环系统自然循环系统 机械循环系统机械循环系统2、按供、回水方式的不同，可分为：、按供、回水方式的不同，可分为： 单管系统单管系统 双管系统双管系统3、按系统管道敷设方式的不同，分为：、按系统管道敷设方式的不同，分为： 垂直式垂直式 水平式水平式4、按热媒温度的不同，分为：低温水供暖和高温水供

7、暖系统。、按热媒温度的不同，分为：低温水供暖和高温水供暖系统。靠水的密度差进行循环靠水的密度差进行循环靠机械力进行循环靠机械力进行循环自然循环热水供暖系统自然循环热水供暖系统工作原理及其环路作用压力工作原理及其环路作用压力ghhghPlhhghggPghghgh01自然循环热水供暖系统自然循环热水供暖系统 图9-4重力循环供暖系统a)双管上供下回式系统 b)单管顺流式系统1总立管 2供水干管 3供水立管4散热器供水支管 5散热器回水支管6回水立管7回水干管8膨胀水箱连接管 9充水管(接上水管) 10泄水管(接下水道)11止回阀重力循环热水供暖系统重力循环热水供暖系统作用：作用：1 1、贮存系统

8、中水温上升时的膨胀水量；、贮存系统中水温上升时的膨胀水量； 2 2、恒定水系统的压力；、恒定水系统的压力； 3 3、在此系统中，还起着排气作用、在此系统中，还起着排气作用坡度：坡度：1 1、供水干管、供水干管 i 0.50.51 1； 2 2、散热器支管、散热器支管 i 1 1； 3 3、回水干管、回水干管 i 0.50.51 1图9-5单管上供下回式系统1散热器2锅炉3供水管4回水管5膨胀水箱6上水管及阀门7排水管单管跨越式单管跨越式图9-6单户式系统1散热器2膨胀水箱3小型锅炉重力循环热水供暖系统重力循环热水供暖系统单户式系统：是重力循环热水供暖系统的一单户式系统：是重力循环热水供暖系统的

9、一种特殊形式，常作为单层房屋单户使用。种特殊形式，常作为单层房屋单户使用。供水干管敷设在顶棚下或阁楼内供水干管敷设在顶棚下或阁楼内回水干管敷设在地沟内或地板上回水干管敷设在地沟内或地板上设置在与散热设置在与散热器同一层或低器同一层或低于散热器。于散热器。设置在内墙距地坪设置在内墙距地坪300300400mm400mm处。处。机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统(1)双管热水供暖系统双管热水供暖系统按供水干管的位置不同，可分为上分、双管热水供暖系统双管热水供暖系统按供水干管的位置不同，可分为上分、中分、中分、下分中分、中分、下分(或上供、中供、下供或上供、中供、下供)三种形式。三种形式。图9

10、-7双管上供下回式热水供暖系统膨胀水箱：一般接至循环水泵吸入口前膨胀水箱：一般接至循环水泵吸入口前集气罐：在供水干管末端最高处设置集气罐：在供水干管末端最高处设置图9-8双管中分式热水供暖系统供水干管：在中间某一层的地板上或顶棚下设置供水干管：在中间某一层的地板上或顶棚下设置o这种系统避免了上分式这种系统避免了上分式系统明管敷设供水干管系统明管敷设供水干管时挡上腰窗的问题时挡上腰窗的问题o缓和了上分式系统的垂缓和了上分式系统的垂直失调现象直失调现象 o由于自然循环的作用压力，正好由于自然循环的作用压力，正好被管道的沿程阻力所消耗，因此被管道的沿程阻力所消耗，因此可减少或消除双管系统的垂直失可减

11、少或消除双管系统的垂直失调，是一种推荐的做法，一般适调，是一种推荐的做法，一般适用于六层以下的建筑。用于六层以下的建筑。 图9-9机械循环双管下分式系统供、回水干管：均敷设在地沟或地下室内供、回水干管：均敷设在地沟或地下室内系统中的空气是通过最上层散热器上部系统中的空气是通过最上层散热器上部的放风门排除的。的放风门排除的。图9-10机械循环倒流系统o有的高温水系统，把回水干管设有的高温水系统，把回水干管设在最上层，称为倒流式系统。在最上层，称为倒流式系统。 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统(2)单管热水供暖系统单管热水供暖系统特点特点o构造简单，节省管材，造价低；构造简单，节省管材，造

12、价低；o采用上分式系统能够集中排除空气，可减轻垂直失调，是目前五六层采用上分式系统能够集中排除空气，可减轻垂直失调，是目前五六层建筑物采用最多的一种系统，个别可用到十二层；建筑物采用最多的一种系统，个别可用到十二层；o但层数过多，会使立管管径过大，下部水温过低，散热器面积过大而但层数过多，会使立管管径过大，下部水温过低，散热器面积过大而不好布置。不好布置。图9-12机械循环单管垂直顺序式热水供暖系统图9-13带闭合管段的单管垂直式热水供暖系统1立管2支管3闭合管机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统(3)水平串联热水供暖系统水平串联热水供暖系统o水平串联的散热器不宜过多，过多时除后面的水温过

13、低而使散热器片数水平串联的散热器不宜过多，过多时除后面的水温过低而使散热器片数过多外，管道的热胀冷缩问题处理不好易漏水。为此系统的环路不宜过过多外，管道的热胀冷缩问题处理不好易漏水。为此系统的环路不宜过长，每一环路的散热器以长，每一环路的散热器以812组为宜。组为宜。o与垂直式系统相比，具有如下特点：与垂直式系统相比，具有如下特点： （1）系统的总造价一般要比垂直式系统低；）系统的总造价一般要比垂直式系统低； （2）系统管路简单，节省管材，无穿过各层楼板的立管，施工方便；）系统管路简单，节省管材，无穿过各层楼板的立管，施工方便； （3）有可能利用最高层的辅助空间（如楼梯间）架设开口式膨胀水箱，

14、）有可能利用最高层的辅助空间（如楼梯间）架设开口式膨胀水箱，不必在顶棚上再专设安装膨胀水箱的房间，不仅降低了建筑造价，还不不必在顶棚上再专设安装膨胀水箱的房间，不仅降低了建筑造价，还不影响建筑物外形美观；影响建筑物外形美观； （4）根据建筑物的使用要求，可以按层调节供热量。）根据建筑物的使用要求，可以按层调节供热量。o因此，水平式系统也是我国应用较多的一种形式。因此，水平式系统也是我国应用较多的一种形式。机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统(4)同程式与异程式系统同程式与异程式系统o根据各并联管段所在环路之间流程长短的差异情况，可分为同程式管网根据各并联管段所在环路之间流程长短的差异情况，

15、可分为同程式管网和异程式管网。和异程式管网。o定义：定义：各环路之间的流程长度有显著差异的是异程式管网，没有显著差各环路之间的流程长度有显著差异的是异程式管网，没有显著差异的为同程式管网。异的为同程式管网。o在机械循环热水供暖系统中，当各环路的总长在机械循环热水供暖系统中，当各环路的总长度相差较大时，各立管环路的压力损失难以平度相差较大时，各立管环路的压力损失难以平衡，有时在靠近总立管处即使选用了最小管径，衡，有时在靠近总立管处即使选用了最小管径，但仍有许多剩余压力，这样就会出现严重的水但仍有许多剩余压力，这样就会出现严重的水平失调现象。平失调现象。o为了消除或减轻这种现象的发生，可采用同程为

16、了消除或减轻这种现象的发生，可采用同程式系统。式系统。 o同程式系统的特点是各立管环路的总长同程式系统的特点是各立管环路的总长度都相等；度都相等；o由于最近环路与最远立管环路长度相同，由于最近环路与最远立管环路长度相同，所以环路的压力损失容易平衡。所以环路的压力损失容易平衡。o但同程式系统的管径和长度都比异程式但同程式系统的管径和长度都比异程式相同大，增加了投资和施工工程量，且相同大，增加了投资和施工工程量，且如果设计与调节不好，个别立管可能水如果设计与调节不好，个别立管可能水循环停滞或倒流。循环停滞或倒流。 对于常用的单管热水供暖系统，一般应按对于常用的单管热水供暖系统，一般应按异程式设计。

17、异程式设计。位置水头位置水头速度水头速度水头平均水头损失平均水头损失9.2.3 机械循环热水供暖系统的压力分布机械循环热水供暖系统的压力分布1. 1. 液体管流能量方程及压头表达式液体管流能量方程及压头表达式 在液体管网中取任一管段，以在液体管网中取任一管段，以0-00-0为基准线，在管段的为基准线，在管段的1 1、2 2两断面间列能量方程，两断面间列能量方程，用水头高度的形式表示为：用水头高度的形式表示为：压强水头压强水头测压管水头测压管水头总水头总水头位压位压静压静压动压动压2. 2. 液体管网压力分布图液体管网压力分布图-水压图水压图 p 定义定义水压曲线：在液体管路中，将各节点的水压曲

18、线：在液体管路中，将各节点的测压管水头高度测压管水头高度顺次连接起来形成的线。顺次连接起来形成的线。水压图：可直观地表达管路中液体静压的分布状况的图。水压图：可直观地表达管路中液体静压的分布状况的图。p 作用作用（1 1）利用水压曲线，可确定管道中任一点的静压值；）利用水压曲线，可确定管道中任一点的静压值；（2 2）可表示出各管段的压力损失值；）可表示出各管段的压力损失值；（3 3）确定管段的单位管长平均压降的大小。）确定管段的单位管长平均压降的大小。9.2.3 机械循环热水供暖系统的压力分布机械循环热水供暖系统的压力分布当液体管道中各处的流速差别不大，则当液体管道中各处的流速差别不大，则 的

19、差值与管段的差值与管段12的的压力损失值相比，可忽略不计时，上式可该写为：压力损失值相比，可忽略不计时，上式可该写为：因此可以认为：因此可以认为：当两点之间没有水泵等动力源且流速变化可忽略时，当两点之间没有水泵等动力源且流速变化可忽略时，管道中任意两点的测压管水头高度之差就等于两点之间的压力损失管道中任意两点的测压管水头高度之差就等于两点之间的压力损失值。值。g22221212211hzpzp3. 3. 热水网路压力状况的基本技术要求热水网路压力状况的基本技术要求 热水供热系统在运行或停止运行时，系统内热水的压力必须满足下列基本技术要求：热水供热系统在运行或停止运行时，系统内热水的压力必须满足

20、下列基本技术要求：（1 1）在与热水网路直接相连的用户系统内，系统内热水的压力不应超过该用户系统）在与热水网路直接相连的用户系统内，系统内热水的压力不应超过该用户系统用热设备及其管道构件的承压能力。用热设备及其管道构件的承压能力。如供暖用户系统一般常用的铸铁散热器，其承压能力为如供暖用户系统一般常用的铸铁散热器，其承压能力为4 410105 5Pa(40mHPa(40mH2 2O)O)，作用在该，作用在该用户系统最底层散热器的表压力，无论在网路运行或停止运行时都不得超过此值。用户系统最底层散热器的表压力，无论在网路运行或停止运行时都不得超过此值。（2 2）在高温水网路和用户系统内，水温超过）在

21、高温水网路和用户系统内，水温超过100100的地点，热媒压力应不低于该水温的地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。下的汽化压力。（3 3）与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其）与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其用户系统回水管出口处的压力，必须高于用户系统的充水高度，以防止系统倒空吸入用户系统回水管出口处的压力，必须高于用户系统的充水高度，以防止系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。空气，破坏正常运行和腐蚀管道。（4 4）网路回水管内任一点的压力，都应比大气压力至少高出）网路回水管内任一点的压力，都应比大气压力至少高出50

22、kPa50kPa（5mH5mH2 2O O），以免），以免吸入空气。吸入空气。（5 5）在热水网路的热力站或用户引入口处，供、回水管的资用压差，应满足热力站）在热水网路的热力站或用户引入口处，供、回水管的资用压差，应满足热力站或用户所需的作用压头。或用户所需的作用压头。9.2.3 机械循环热水供暖系统的压力分布机械循环热水供暖系统的压力分布不超压不超压不汽化不汽化不倒空不倒空高温水的汽化压力（表压）高温水的汽化压力（表压）水温（水温（）100110120130140150汽化压力汽化压力（mH2O）04.610.317.626.932.6从运行安全角度考虑，还应留有从运行安全角度考虑，还应留有

23、3050kPa(35mH2O)的的富裕压力。富裕压力。4 4 水压图的绘制水压图的绘制设膨胀水箱的水位线为设膨胀水箱的水位线为j-jj-j，其水头高度，其水头高度H Hjojo。 如系统中不考虑漏水或加热时水膨胀的影响，即认如系统中不考虑漏水或加热时水膨胀的影响，即认为系统已经处于稳定状况，因而在循环水泵运行时，膨为系统已经处于稳定状况，因而在循环水泵运行时，膨胀水箱的水位是不变的。胀水箱的水位是不变的。O O点处的压头就等于点处的压头就等于H Hjojo 当系统工作时，由于循环水泵驱动水在系统当系统工作时，由于循环水泵驱动水在系统中循环流动，中循环流动，A A点的测压管水头必然高于点的测压管

24、水头必然高于O O点测压点测压管水头，其差值应为管段管水头，其差值应为管段OAOA的压力损失值。的压力损失值。 同理，确定同理，确定B B、C C、D D、E E各点的测压管水头高度。各点的测压管水头高度。 顺次连接各点的测压管水头的顶端，就可得到顺次连接各点的测压管水头的顶端，就可得到热水供暖系统的水压图。热水供暖系统的水压图。 系统工作时的水压图，称为动水压图。系统工作时的水压图，称为动水压图。循环水泵停止工作时的水压图，称为静水压图。循环水泵停止工作时的水压图，称为静水压图。整个系统的水压曲线呈一条水平线。整个系统的水压曲线呈一条水平线。各点的测压管水头都相等，其值为各点的测压管水头都相

25、等，其值为H Hjojo？当系统循环水泵停止工作时，各点的压强水头是多少？当系统循环水泵停止工作时，各点的压强水头是多少？5 5 水压图的分析水压图的分析u 利用动水压曲线，可以清晰地看出系统工作时各点的压力大小。利用动水压曲线，可以清晰地看出系统工作时各点的压力大小。u 系统停止工作时的水压曲线，称为静水压曲线。系统停止工作时的水压曲线，称为静水压曲线。 通过上述分析可知，热水供暖系统水压曲线的位置取决于定压装置对系统施通过上述分析可知，热水供暖系统水压曲线的位置取决于定压装置对系统施加的压力大小和定压点的位置。加的压力大小和定压点的位置。 采用开式高位水箱膨胀水箱定压的系统，各点采用开式高

26、位水箱膨胀水箱定压的系统，各点的压力取决于膨胀水箱的安装高度（静水压线高）的压力取决于膨胀水箱的安装高度（静水压线高）和膨胀管与系统的连接位置。和膨胀管与系统的连接位置。 当膨胀水箱的安装高度超过用户系统的充水高当膨胀水箱的安装高度超过用户系统的充水高度，且膨胀水箱的膨胀管又连接在靠近循环水泵进度，且膨胀水箱的膨胀管又连接在靠近循环水泵进口侧时，就可以保证整个供暖系统，无论在运行或口侧时，就可以保证整个供暖系统，无论在运行或停止运行时，各点的压力都超过大气压力。这样系停止运行时，各点的压力都超过大气压力。这样系统中不会出现负压，不会引起热水汽化或吸入空气统中不会出现负压，不会引起热水汽化或吸入

27、空气等，从而保证系统可靠地运行。等，从而保证系统可靠地运行。5 5 水压图的分析水压图的分析u 如果膨胀管仅连接在回水干管的某个位置，水压图如图如果膨胀管仅连接在回水干管的某个位置，水压图如图9-299-29所示。所示。 局部在循环水泵运行时，会出现低于静水压线的情况。局部在循环水泵运行时，会出现低于静水压线的情况。 由此可见，在机械循环热水供暖系统中，由此可见，在机械循环热水供暖系统中，膨胀水箱不仅起到容纳系统水体积膨胀的作膨胀水箱不仅起到容纳系统水体积膨胀的作用，还起着对系统定压的作用，因此也称其用，还起着对系统定压的作用，因此也称其为定压装置。为定压装置。 开式高位膨胀水箱是最简单的一种定压