供热工程--第三章 室内热水供暖系统ppt课件

1、第三章第三章 室内热水供暖系统室内热水供暖系统 本章主要内容本章主要内容 重力循环热水供暖系统的任务原理及其作重力循环热水供暖系统的任务原理及其作用压力的计算用压力的计算 机械循环热水供暖系统的主要型式、系统机械循环热水供暖系统的主要型式、系统特点、适用场所特点、适用场所 室内热水供暖系统的管路布置特点、主要室内热水供暖系统的管路布置特点、主要设备及附件设备及附件本章重点本章重点 重力循环单、双管热水供暖系统作用压力重力循环单、双管热水供暖系统作用压力的计算的计算热水供暖系统分类：热水供暖系统分类：1按系统循环动力的不同，可分为重力按系统循环动力的不同，可分为重力(自然自然)循环系统和机械循环

2、系统。循环系统和机械循环系统。 2按供、回水方式的不同，可分为单管系按供、回水方式的不同，可分为单管系统和双管系统。统和双管系统。3按系统管道敷设方式的不同，可分为垂按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式和程度式系统。直式和程度式系统。4按热媒温度的不同，可分为低温水供暖按热媒温度的不同，可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。系统和高温水供暖系统。 第一节第一节 重力重力( (自然自然) )循环热水供暖系统循环热水供暖系统hhhAA2g35右01h41左PP 重力循环热水供暖系统的任务原理图1-散热器；2-热水锅炉；3-供水管路；4-回水管路；5-膨胀水箱 n系统任务原理及其作用压力系统任务原

3、理及其作用压力n n 当水在锅炉内加热后，水的密度减小，当水在锅炉内加热后，水的密度减小，上升；在散热器内被冷却后，水的密度添加，上升；在散热器内被冷却后，水的密度添加，沿回水管道前往锅炉。整个系统的循环动力沿回水管道前往锅炉。整个系统的循环动力即供回水的密度差。维持该系统循环流动的即供回水的密度差。维持该系统循环流动的压力称为自然作用压力。压力称为自然作用压力。 n 重力循环热水供暖系统的循环作用压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力的大小取决于水温水的密度在循环环路的变化。路的变化。 作用压力作用压力 l断面断面A-AA-A左侧的水柱压力为左侧的水柱压力为

4、rrr=+0hg1g()LPg hhhl断面断面A-AA-A右侧的水柱压力为右侧的水柱压力为 h0h1g()rrr=+RPg hhhrrD=-12hg()PPPgh 由上式可见起循环作用的只需散热器中由上式可见起循环作用的只需散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水柱密度差。心和锅炉中心之间这段高度内的水柱密度差。假设取供水温度假设取供水温度9595，回水，回水7070；那么每；那么每m m高高差可产生的作用压力为：差可产生的作用压力为： 9.81 9.811 1977.81977.81961.92961.92=156 =156 PaPa 重力循环热水供暖系统维护管理简单，重力循环热水供暖系统维

5、护管理简单，不需耗费电能。但由于其作用压力小、管中不需耗费电能。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，作水流速度不大，所以管径就相对大一些，作用范围也遭到限制。自然循环热水供暖系统用范围也遭到限制。自然循环热水供暖系统通常只能在单幢建筑物中运用，作用半径不通常只能在单幢建筑物中运用，作用半径不宜超越宜超越50m50m。二、自然循环热水供暖系统的方式及作用压力二、自然循环热水供暖系统的方式及作用压力 供暖系统的方式主要分双管和单管两种型供暖系统的方式主要分双管和单管两种型式式 。 以下图以下图(a)上供下回式重力循环热水供暖系统上供下回式重力循环热水供暖系统管道布置的一个主

6、要特点是：因系统中假设管道布置的一个主要特点是：因系统中假设积存空气，就会构成气塞，影响水的正常循积存空气，就会构成气塞，影响水的正常循环。系统的供水干管必需有向膨胀水箱方向环。系统的供水干管必需有向膨胀水箱方向上升的流向应顺水流方向设下降坡度。上升的流向应顺水流方向设下降坡度。其反向的坡度为其反向的坡度为0510；散热器支；散热器支管的坡度普通取管的坡度普通取1%。这是为了使系统内的。这是为了使系统内的空气能顺利地排除，在上供下回重力循环热空气能顺利地排除，在上供下回重力循环热水供暖系统充水和运转时，空气能逆着水流水供暖系统充水和运转时，空气能逆着水流方向，经过供水干管聚集到系统的最高处，方

7、向，经过供水干管聚集到系统的最高处，经过膨胀水箱排除。经过膨胀水箱排除。 重力循环热水供暖系统 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-膨胀水箱衔接纳；9-充水管接上水管；10-泄水管接下水道；11-止回阀 31110i=0.5% 1%6i=0.5% 1%975i=0.5% 1%1482(a)(b)三、重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算三、重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算 原理：原理： 依托供回水温度不同、密度不同所产生的容重差作为热水在依托供回水温度不同、密度不同所产生

8、的容重差作为热水在管内流动的动力。管内流动的动力。 Pa 从计算的冷却中心至锅炉中心之间的垂直间隔从计算的冷却中心至锅炉中心之间的垂直间隔 。 系统垂直失调系统垂直失调 在供暖建筑物内，同一竖向的各层房间的室温不符合设在供暖建筑物内，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、下层冷热不匀的景象，通常称计要求的温度，而出现上、下层冷热不匀的景象，通常称作系统垂直失调。作系统垂直失调。 由此可见，双管系统的垂直失调，是由由此可见，双管系统的垂直失调，是由于经过各层的循环作用压力不同而出现的；而且楼层数越于经过各层的循环作用压力不同而出现的；而且楼层数越多，上下层的作用压力差值越人垂直

9、失调就会越严重。多，上下层的作用压力差值越人垂直失调就会越严重。()iihgPgHrrD=-iH重力循环热水供暖双管系统的垂直失调重力循环热水供暖双管系统的垂直失调 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、回水温度一样(不思索管路沿途冷却的影响)，也将构成上层作用压力大、下层作用压力小的景象。如选用不同管径仍不能使各层阻力损失到达平衡，由于流量分配不均，必然要出现上热下冷的景象。 三、重力循环热水供暖单管系统作用压力的计算三、重力循环热水供暖单管系统作用压力的计算 单管系统的垂直失调单管系统的垂直失调 在单管系统运转期间，由于立管的在单管系统运转期间，由于立

10、管的供水温度或流量不符合设计要求，也会供水温度或流量不符合设计要求，也会出现系统垂直失调。影响缘由不象双管出现系统垂直失调。影响缘由不象双管系统各层的循环作用压力不同呵斥的；系统各层的循环作用压力不同呵斥的；而是由于各层散热器的传热系数而是由于各层散热器的传热系数K随各随各层散热器平均计算温差的变化程度不同层散热器平均计算温差的变化程度不同而引起的。而引起的。重力(自然)循环热水供暖系统 重力循环热水供暖系统是最早采用的一种热水供暖方式，已有约200年的历史，至今仍在运用。 系统特点 它安装简单，运转时无噪音和不耗费电能。但由于其作用压力小，管径大，作用范围遭到限制。重力循环热水供暖系统通常只

11、能在单幢建筑物中运用，其作用半径不宜超越50m。总的重力循环作用压力总的重力循环作用压力zhfPPPD= D+ D第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 机械循环系统与重力循环系统的主要区别：1 1、循环动力不同。机械循环系统靠水泵提供动力，、循环动力不同。机械循环系统靠水泵提供动力，强迫水在系统中循环流动。循环水泵普通设在强迫水在系统中循环流动。循环水泵普通设在锅炉入口前的回水干管上，该处水温最低，可锅炉入口前的回水干管上，该处水温最低，可防止水泵出现气蚀景象。防止水泵出现气蚀景象。2 2、膨胀水箱衔接点和作用不同。机械循环系统膨、膨胀水箱衔接点和作用不同。机械循环系统膨胀水

12、箱设在系统的最高处，水箱下部接出的膨胀水箱设在系统的最高处，水箱下部接出的膨胀管衔接在循环水泵入口前的回水干管上。其胀管衔接在循环水泵入口前的回水干管上。其作用除了包容水受热膨胀而添加的体积外，还作用除了包容水受热膨胀而添加的体积外，还能恒定水泵入口压力，保证水泵入口压力稳定。能恒定水泵入口压力，保证水泵入口压力稳定。重力循环系统的膨胀水箱的膨胀管衔接在供水重力循环系统的膨胀水箱的膨胀管衔接在供水总立管的最高处。总立管的最高处。 机械循环系统与重力循环系统的主要区别：3 3、排气方式不同。机械循环系统中水流速度较大，、排气方式不同。机械循环系统中水流速度较大，普通都超越水中分别出的空气泡的浮升

13、速度，普通都超越水中分别出的空气泡的浮升速度，易将空气泡带入立管引起气塞。所以机械循环易将空气泡带入立管引起气塞。所以机械循环上供下回式系统程度敷设的供水干管应沿水流上供下回式系统程度敷设的供水干管应沿水流方向设上升坡度，坡度值不小于方向设上升坡度，坡度值不小于0.0020.002，普通为，普通为0.0030.003。在供水干管末端最高点处设置集气罐，。在供水干管末端最高点处设置集气罐，以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐处排除。回水干管也应采用沿水流方向集气罐处排除。回水干管也应采用沿水流方向下降的坡度，坡度值不小于下降的坡度，坡度值不小于0

14、.0020.002，普通为，普通为0.0030.003，以便于集中泄水。，以便于集中泄水。 思索题：为什么机械循环热水供暖系统不能把膨胀水箱衔接在供水总立管上？ (1) (1)定压点设在循环水泵入口前的回水干定压点设在循环水泵入口前的回水干管上。既能限制水泵吸水管路的压力降，防管上。既能限制水泵吸水管路的压力降，防止水泵出现气蚀景象，又能使循环水泵的扬止水泵出现气蚀景象，又能使循环水泵的扬程作用在循环管路和散热设备中，保证有足程作用在循环管路和散热设备中，保证有足够的压力抑制流动阻力，使水在系统中循环够的压力抑制流动阻力，使水在系统中循环流动。可以保证系统中各点的压力稳定，使流动。可以保证系统

15、中各点的压力稳定，使系统压力分布更合理。系统压力分布更合理。 思索题：为什么机械循环热水供暖系统不能把膨胀水箱衔接在供水总立管上？ (2) (2)假设象自然循环系统那样，定压点处的静水假设象自然循环系统那样，定压点处的静水压力膨胀水箱的水面至供水干管最高处段的水柱高压力膨胀水箱的水面至供水干管最高处段的水柱高度较小，这段的水柱压力将用来抑制管路系统中的度较小，这段的水柱压力将用来抑制管路系统中的流动阻力。因机械循环系统水流速度大，压力损失也流动阻力。因机械循环系统水流速度大，压力损失也较大，当供水干管较长，定压点的压力只够抑制供水较大，当供水干管较长，定压点的压力只够抑制供水干管前段部分的阻力

16、时，在供水干管后段部分将产生干管前段部分的阻力时，在供水干管后段部分将产生负压，空气会从不严密处吸入，假设在最高点设置了负压，空气会从不严密处吸入，假设在最高点设置了集气罐或自动放气阀，此处不仅不能排除空气，反而集气罐或自动放气阀，此处不仅不能排除空气，反而会吸入空气。假设该处压力低于水在供水温度下的饱会吸入空气。假设该处压力低于水在供水温度下的饱和压力时，水就会汽化。这种错误的衔接在运转中还和压力时，水就会汽化。这种错误的衔接在运转中还会呵斥膨胀水箱经常满水和溢流，甚至导致系统抽空会呵斥膨胀水箱经常满水和溢流，甚至导致系统抽空排空，不能正常任务。排空，不能正常任务。第二节 机械循环热水供暖系

17、统 机械循环热水供暖系统的特点： 系统中设置了循环水泵，添加了系统的经常运转电费和维修任务量；但由于水泵所产生的作用压力很大，因此供暖范围可以扩展。机械循环热水供暖系统不仅可用于单幢建筑物中。也可以用于多幢建筑，甚于开展为区域热水供暖系统。 机械循环热水供暖系统成为运用最广泛的一种供暖系统。机械循环热水供暖系统的主要型式机械循环热水供暖系统的主要型式 213立管I4IIIIIIVV3 机械循环上供下回式热水供暖系统1热水锅炉；2循环水泵；3集气安装；4膨胀水箱机械循环热水供暖系统的主要型式 一、垂直式系统一、垂直式系统 垂直式系统，按供、回水干管布置位置不同，垂直式系统，按供、回水干管布置位置

18、不同，有以下几种型式：有以下几种型式： 上供下回式双管和单管热水供暖系统；上供下回式双管和单管热水供暖系统； 下供下回式双管热水供暖系统；下供下回式双管热水供暖系统； 中供式热水供暖系统；中供式热水供暖系统； 下供上回式下供上回式(倒流式倒流式)热水供暖系统；热水供暖系统； 混合式热水供暖系统。混合式热水供暖系统。 机械循环系统中水流速度较大，普通都超机械循环系统中水流速度较大，普通都超越水中分别出的空气泡的浮升速度，易将空气越水中分别出的空气泡的浮升速度，易将空气泡带入立管引起气塞。所以机械循环上供下回泡带入立管引起气塞。所以机械循环上供下回式系统程度敷设的供水干管应沿水流方向设上式系统程度

19、敷设的供水干管应沿水流方向设上升坡度，坡度值不小于升坡度，坡度值不小于0.0020.002，普通为，普通为0.0030.003。在供水干管末端最高点处设置集气罐，以便空在供水干管末端最高点处设置集气罐，以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐处排除。回水干管也应采用沿水流方向下降的处排除。回水干管也应采用沿水流方向下降的坡度，坡度值不小于坡度，坡度值不小于0.0020.002，普通为，普通为0.0030.003，以，以便于集中泄水。便于集中泄水。 上图左侧是双管式系统，在管路与散热器衔接方式上与重力循环系统没有差别。 上图右侧立管是单管顺流式系统，

20、其特点是： 立管中全部的水量依次流入各层散热器。顺流式系统型式简单、施工方面，造价低，是国内目前普通建筑广泛运用的一种方式。 它最严重的缺陷是不能进展部分调理。 上图右侧立管是单管跨越式系统，立管的一部分水量流进散热器，另一部分经过跨越管与散热器流出的回水混合再流入下层散热器。 单管跨越式系统的特点： 与顺流式相比 ，单管跨越式系统所需的散热器面积比顺流式系统大一些。由于与顺流式相比，由于只需部分立管水量流入散热器，在一样的散热量下，散热器的出水温度降低，散热器中热媒和室内空气的平均温差减小。目前在国内只用于房间温度较严厉，需求进展部分调理散热器散热量的建筑上单管跨越式系统所需的散热器面积添加

21、，散热器支管上安装阀门，使系统造价增高，施工工序多。 上图右侧立管是跨越式与顺流式相结合的系统，上部几层采用跨越式，下部采用顺流式。经过调理设置在上层跨越管段上的阀门开启度，在系统试运转或运转时，调理进入上层散热器的流量，可适当地减轻供暖系统中经常会出现的上热下冷的景象，但不能从设计角度有效地处理垂直失调和散热器的可调理性能。 机械循环下供下回式双管系统12a453bh6 机械循环下供下回式双管系统1-热水锅炉；2-循环水泵；3-集气罐；4-膨胀水箱；5-空气管；6-冷风阀n 机械循环下供下回式双管系统，系统的供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，与上水和回

22、水干管都敷设在底层散热器下面，与上供下回式热水供暖系统相比有如下特点：供下回式热水供暖系统相比有如下特点：1在地下室布置供水干管，管路直接散热给在地下室布置供水干管，管路直接散热给地下室，无效热损失小。地下室，无效热损失小。2在施工中，每安装好一层散热器即可开场在施工中，每安装好一层散热器即可开场供暖，给冬季施工带来很大方便。供暖，给冬季施工带来很大方便。3 排除系统中的空气较困难。排除系统中的空气较困难。 下供下回式系统排出空气的方式主要有两种：下供下回式系统排出空气的方式主要有两种：上图左侧经过顶层散热器的冷风阀手动分散排气；上图左侧经过顶层散热器的冷风阀手动分散排气；上图右侧经过专设的空

23、气管手动或自动集中定期排上图右侧经过专设的空气管手动或自动集中定期排气。气。 集气安装的衔接位置，应比程度空气管低集气安装的衔接位置，应比程度空气管低h米以上，米以上，即应大于图中即应大于图中a和和b两点在供暖系统运转时的压差值，两点在供暖系统运转时的压差值，否那么位于上部空气管内的空气不能起到隔断作用，否那么位于上部空气管内的空气不能起到隔断作用，立管水会经过空气管串流。因此这种经过专设空气立管水会经过空气管串流。因此这种经过专设空气管集中排气的方法，通常只在作用半径小或系统压管集中排气的方法，通常只在作用半径小或系统压降小的热水供暖系统中运用。降小的热水供暖系统中运用。 中供式热水供暖系统

24、P55 从系统总立管引出的程度供水干管敷设在系统的中部。下部系统呈上供下回式，上部可采用下供下回式。中供式系统的特点： 中供式系统可防止由于顶层梁底标高过低,致使供水干管挡住顶层窗户的不合理布置,并减轻了上供下回式楼层过多,易出现垂直失调的景象；但上部系统要添加排气安装。倒流式下供上回式系统倒流式下供上回式系统倒流式系统具有如下特点：倒流式系统具有如下特点：(1)水与空气流动方向一致水与空气流动方向一致,可经过膨胀可经过膨胀水箱排除空气水箱排除空气,无需设置集气罐等无需设置集气罐等排气安装。排气安装。 (2) 由于底层供水温度高由于底层供水温度高,底层散热器的底层散热器的面积减小，便于布置。面

25、积减小，便于布置。 (3)当采用高温水供暖系统时，由于供当采用高温水供暖系统时，由于供水干管设在底层水干管设在底层,可降低防止高温可降低防止高温水汽化所需的水箱标高水汽化所需的水箱标高,减少布置减少布置高架水箱的困难。高架水箱的困难。(4)散热器的面积要比上供下回顺流式散热器的面积要比上供下回顺流式系统的面积增多。系统的面积增多。i12iii3异程式系统与同程式系统异程式系统与同程式系统异程式系统：经过各个立管的循环环路的总异程式系统：经过各个立管的循环环路的总长度不相等。机械循环系统中，作用半径长度不相等。机械循环系统中，作用半径较大，衔接立管较多，经过各个立管环路较大，衔接立管较多，经过各

26、个立管环路的压力损失较难平衡。易出现程度方向冷的压力损失较难平衡。易出现程度方向冷热不均的程度失调景象。热不均的程度失调景象。同程式系统：经过各个立管的循环环路的总同程式系统：经过各个立管的循环环路的总长度都相等。压力损失易于平衡，可以消长度都相等。压力损失易于平衡，可以消除或减轻系统的程度失调。但系统管道的除或减轻系统的程度失调。但系统管道的金属耗费量较多。金属耗费量较多。同程式系统同程式系统142立管IIIIIIIV312(2)(1)(1)(2)21二、程度式系统二、程度式系统 单管程度串联式 单管程度跨越式1-冷风阀； 2-空气管 1-冷风阀； 2-空气管程度式系统与垂直式系统相比具有程

27、度式系统与垂直式系统相比具有如下优点：如下优点：(1)系统的总造价较低；系统的总造价较低；(2)管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便；便；(3)有能够利用最高层的辅助空间如楼梯间、有能够利用最高层的辅助空间如楼梯间、厕所等架设膨胀水箱，不用在顶棚上专设厕所等架设膨胀水箱，不用在顶棚上专设安装膨胀水箱的房间。安装膨胀水箱的房间。4适用于各层有不同运用功能或不同温度要适用于各层有不同运用功能或不同温度要求的建筑物，便于分层管理和调理。求的建筑物，便于分层管理和调理。一、室内热水供暖系统的管路布置一、室内热水供暖系统的管路布置 根据建筑物的详细条件、与外网的

28、衔根据建筑物的详细条件、与外网的衔接方式以及运转情况等要素选择合理的布接方式以及运转情况等要素选择合理的布置方案，力求系统管道走向布置合理，节置方案，力求系统管道走向布置合理，节省管材，便于调理和排除空气，而且要求省管材，便于调理和排除空气，而且要求各并联环路的阻力损失易于平衡。各并联环路的阻力损失易于平衡。 第四节 室内热水供暖系统的管路 布置和主要设备及附件室内热水供暖系统的管路布置要求：1、供暖系统的引入口宜设置在建筑物热负荷、供暖系统的引入口宜设置在建筑物热负荷对称分配的位置，普通宜在建筑物的中部。对称分配的位置，普通宜在建筑物的中部。2、系统总立管在房间的布置不应影响人们的、系统总立

29、管在房间的布置不应影响人们的生活和任务。生活和任务。3、在布置供、回水干管时，首先应确定供、在布置供、回水干管时，首先应确定供、回水干管的走向。回水干管的走向。4、系统应合理地分成假设干支路，而且尽量、系统应合理地分成假设干支路，而且尽量使各支路的阻力损失易于平衡。普通宜将使各支路的阻力损失易于平衡。普通宜将供水干管的始端放置在朝北向供水干管的始端放置在朝北向侧，而末侧，而末端设在朝南向一侧。端设在朝南向一侧。室内热水供暖系统的管路布置要求：5、在各分支环路上，应设置封锁和调理安装。、在各分支环路上，应设置封锁和调理安装。6、室内热水供暖系统的管路应明装，有特殊要、室内热水供暖系统的管路应明装

30、，有特殊要求时方采用暗装。尽能够将立管布置在房间求时方采用暗装。尽能够将立管布置在房间的角落，尤其在两外墙的交接处。的角落，尤其在两外墙的交接处。7、在每根立管的上、下端应装阀门，以便检修、在每根立管的上、下端应装阀门，以便检修放水。放水。8、为了有效地排除系统内的空气，一切程度供、为了有效地排除系统内的空气，一切程度供水干管应具有不小于水干管应具有不小于0.002的坡度。的坡度。二、热水供暖系统的主要设备和附件二、热水供暖系统的主要设备和附件 1、膨胀水箱、膨胀水箱 膨胀水箱的作用：膨胀水箱的作用：1用来储存热水供暖系统加热的膨胀水量。用来储存热水供暖系统加热的膨胀水量。 2在重力循环上供下回式系统中，起着排气作用。在重力循环上供下回式系统中，起着排气作用。3恒定供暖系统的压力。恒定供暖系统的压力。 与供暖系统管路的衔接位置：与供暖系统管路的衔接位置： 在重力循环系统中，应接在供水总立管的顶端；在重力循环系统中，应接在供水总立管的顶端； 在机械循环系统中，