暖通空调培训课件

第三章全水系统

3.1.1全水系统组成：冷（热）源、管道系统、供冷（热）设备（末端装置）冷（热）源：产生冷（热）量，供给冷（热）媒。管道系统：介质输送。源——管道——末端末端装置：热（冷）量释放。自然对流：由温度差产生的密度差，形成的重力循环，如散热器采暖；强迫对流：风机强迫空气流动，形成机械循环。如风机盘管供冷暖，暖风机供暖。3.1.2热水采暖系统采暖系统：热水、蒸汽热水采暖系统的特点（与蒸汽比）：运行管理简单，维修费用低；热效率高，跑、冒、滴、漏轻，比蒸汽节能20~40%；可采用质调节；供暖效果好；管道锈蚀轻，使用寿命长。可远距离输送。散热设备传热系数低，设备多。凝结，温降。热水流量大，管径大，造价高。输送热媒耗点多。3.1.3全水空调系统（风机盘管）水承担房间冷（热）负荷。末端：风机盘管优点：P32输送能耗低，占空间小适用灵活，调控方便，节省运行费用各房间空气不串通，防止空气交叉污染，空气品质占面积小。除冷、热源机房外，无其他机房全水空调系统（风机盘管）缺点：P32比全空气系统维护量大无加湿功能新风，只能靠渗透或开窗，无组织通风风机盘管的噪声应用范围受限制：静音（录音、广播）、空气品质高、湿度。全水空调系统与热水采暖的对比：1、功能：空调——冬、夏使用；采暖——冬季使用。2、末端：空调——风机盘管或空调机组，强制循环，室内温、湿度均匀。采暖——散热器，自然循环；不耗电，无风机噪声。3、维修管理：空调——工作量大；4、造价：空调——价格高。3.2全水系统的末端装置建筑物内供热、供冷的设备，处于能量输送系统的终端。主要有散热器、暖风机、风机盘管等。3.2.1散热器散热器采暖，散热设备；自然对流放热。3.2.1.1散热器性能评价指标

1）热工性能：K值高，提高方法：增加外壁面积（肋片）、提高空气流速（串片散热器加罩）、提高辐射换热（辐射系数高的涂料）、减小部件间热阻（钢管与串片）

2）经济要求：单位散热量的成本（元/W）及金属耗量少（q），寿命长

3）安装使用和工艺：机械强度、程压能力。安装、组合面积、尺寸、占地。制造简单，批量生产

4）卫生和美观：表面光滑、清除灰尘、美观3.2.1.2散热器的种类辐射散热器核对流散热器。对流散热器对流热几乎100%材质：铸铁、钢质、铝合金、塑料1、铸铁散热器：结构简单、耐腐蚀、使用寿命长、水容量大。金属耗量大、笨重、金属热强度低、污染柱型：四柱813、二柱M132。足，美观、K大、面积翼型：长翼、圆翼。单片面积大，工艺简单，价格低2、钢制散热器：美观、金属耗量少、承压高、占地小；腐蚀柱型、板式、扁管式、串片式、光排管3、其他：铝合金、塑料、陶瓷3.2.1.3散热器的选择、布置1、选择：K值高，热工性能好，承压能力强，耐腐蚀，美观。2、布置：多沿外墙，外窗下。考虑舒适性，见图3-5.内墙：方便管路布置，地面温度低。明装，暗装（加罩）楼梯间，散热器尽量底层布置，防冻，两道外门之间不能布置散热器。

3.2.1.4散热器的计算面积已知放热量、散热器形式、连接方式、安装方式，求片数tm——散热器内热媒平均温度。K——影响因素很多，实验：柱型，8片，明装，上进下出，同侧连接

k=a△tb修正系数：片数，连接方式，安装形式。3.2.2暖风机组成：通风机、电动机、空气换热器，直接安装在采暖房间。分类：轴流（小型）；离心（大型）热水、蒸汽暖风机供暖的优点：供热量大，占地小，启动快，能迅速提高室温。

缺点：噪声，空气品质，室内空气循环。适用条件：空间大，供热负荷大，间歇工作，允许室内空气循环的工厂或场馆。不能用暖风机：空气有剧毒、易燃、易爆的气体和纤维、粉尘，空气不能循环使用。暖风机供暖方案：

a暖风机供全部热量；

b暖风机（正常供暖）+散热器

注意：1.值班温度5℃；

2.送风温度一般不宜＜35℃，但不＞70℃。暖风机设计时，确定型号、台数、布置方案空间大，选用多台同型号暖风机，台数：

n=βQ/q样本，q，G，v，t。条件：进口温度15℃。进口温度不同修正：

q=q0（tm-ti）/（tm-15）tm——暖风机进、出口热媒平均温度，ti——设计条件进口空气温度，可取室内温度。送风温度35~70℃，（吹冷风，射流上升）。室内空气循环次数不小于1.5次/h布置：小型：直吹（跨度小，内墙向外墙吹）；斜吹：大跨度，中轴，向两边吹顺吹：大跨度，射流相接大型：风速大，射程远，长度方向吹安装高度：工作区风速不大于0.3m/s。小型：v<=5m/s时，高度3.5mv>5m/s时，高度4~5m

大型：高度3.5~7m，风速采用5~15m/s3.2.3风机盘管构成：风机、电动机、盘管、空气过滤器、调节装置。可同时有空气加热器。供冷、供热进水管风机电动机风机过滤器凝水管回风出水管凝水盘3.2.3.1风机盘管的构造、分类和特点结构型式：立式、卧式、壁挂式、立柱式、卡式。安装方式：明装、暗装、半明装。P45图3-9卧式暗装卧式明装

卧式暗装：宾馆客房最常见的形式

立式暗装立式明装

吸顶式暗装风机盘管构造与性能风机：多翼离心、贯流风机。单台、两台、多台。风量高、中、低三档：改变电机电压、转速盘管：2~3排。接口，两管制、四管制性能：名义工况（P46），风量250~2500m3/h、冷（热）量、噪声、阻力10~40kPa、机外余压（标准型机名义风量下为0或10~20Pa，高静压机组30~60Pa）3.2.3.2风机盘管的选择与安装明装、暗装。立式、卧式、壁挂式、卡式、立柱式。选择：1）风量及冷热量，考虑修正系数按中档选；2）按夏季冷负荷选型，冬季较核。名义工况3）供热时热水温度：60℃为宜4）冷凝水管，坡度0.01；5）噪声；

6）承压；7）水过滤器。风机盘管的选择与安装风机盘管的暗装卧式暗装有两种送风方式：1.上部侧送，可用低静压型；2.顶棚向下送风。，可用高静压型。3.回风有接风管和不接回风管两种。3.3热水采暖系统的分类与特点热源、管道系统、散热设备3.3.1按系统的循环动力分自然（重力）、机械（水泵机械力）重力循环：P48图3-10，原理：供、回水密度差，膨胀水箱：供水管上。容纳膨胀水，定压，排空气坡度，坡向。作用压力小，供热半径小。不耗外力，无噪声，管理简单。机械循环：水泵动力，水箱连接作用，集气罐，坡向坡度。3.3.2按供水温度分高温、低温：我国100℃。国外120，130。95/70。卫生，散热器数量。应用：工业，民用。主要低温3.3.3按供回水的方式分水流方向：供水：供出。回水：回流上供下回：P49图3-11。布置方便，排气顺畅。应用广。上供上回：沿地面布置困难。下供上回：倒流，减小底层散热器面积，易布置。下供下回：无效热损失小，减轻垂直失调。顶棚布置困难。中供式：P50图3-12。下供下回和上供下回。由下供下回和上供下回组成3.3.4按散热器的连接方式分垂直式：供水干管，回水干管，立管。水平式：供水立管，回水立管，干管。楼堂馆所，分户供暖。室内无立管。热胀冷缩，补偿，乙字弯，补偿器。3.3.5按连接散热器的管道数量分单管：顺流，省管材，造价低，施工快。不能调节散热器。跨越，居中。双管：管材耗量大，造价高，施工麻烦，单个调节散热器。3.3.6按并联环路水的流程分异程式：各环路水流路线不同。阻力平衡，水力失调。同程式：阻力平衡，减轻水力失调。水平干管的展开长度称作用半径。作用半径大的。应同程。3.4高层建筑热水供暖系统高层建筑：H>24m的公共建筑和工业建筑；10层及10层以上住宅。高度增加，竖向失调。不超压，不汽化，不倒空。一、分区式高层建筑热水采暖系统垂直方向分成两个或以上独立系统。高、低区。解决超压和垂直失调。

低区：直接连接，

高区：1间接连接；2双水箱或单水箱。1.高区间接连接，P53图3-17采用换热器，高区与室外管网压力隔绝。外网供水温度较高。2.高区双水箱或单水箱，P53图3-18a双水箱：高区采暖的循环动力，两水箱高度差。回水非满管溢流与外网压力隔绝。水泵出口设逆止阀，停止运行时压力隔绝。b单水箱：省去高水箱。c其他：供水-加压泵，回水-减压阀；无水箱直连供暖-供水设阻旋器；回水设“排气断流装置”。二、双线式采暖系统不能解决超压问题。垂直双线、水平双线。散热器平均温度接近，解决失调。三、单双管混合式系统垂直方向分组，各组内双管，组间单管。集单、双管优点。解决失调以及散热器支管过粗。四、热水和蒸汽混合式系统特高建筑，当H>160m时，管路超压，分层，最高层用蒸汽，汽-水换热器。下层用热水。3.5分户热计量采暖系统3.5.1概述采暖制度的改革，热商品。收费，计量，调节。热表，阀门，楼梯间管道井，便于管理。热表：流量计、温度传感器、积算仪安装位置：供水（失水量小）、回水（延长使用寿命）。3.5.1分户热计量热水采暖系统可分户热计量，调节供热量，控制、管理。防热表、温控部件堵塞：管道、散热器，清洗；过滤器。上供式、下供式、中供式单元立管，干管同程或异程分户系统型式：1分户水平单管（及跨越式）系统

1)水平串联系统：不能分室控制温度；

2)水平跨越式系统：可以分室控制温度，每组散热器均可装温控器。2水平双管系统可以分室控制温度，每组散热器均可装温控器。3水平单、双管系统：单、双结合P57图3-244水平放射式系统每组散热器的供回水支由集水器和分水器接出。可分室控制温度。

5低温地板辐射系统墙壁暗装分水器、集水器，分水器至各室起点装温控器，可分室控制温度。参见图户内系统型式图3.5.5热计量方式热表安装示意图热计量方式从原理上可分为热量分配式及热量累计式，宜采用热量累计式。其原理为同时测量水量及供回水温度，以中心仪表计算供回水焓值及与水量的乘积并累计用热量热表安装示意图1锁闭阀2过滤器3热表4感温元件5调节阀6关断阀3.6热水采暖系统的作用压头作用压头——循环动力阻力损失——流动耗能实际流动：阻力损失=作用压头3.6.1重力循环热水采暖系统的作用压头供、回水的密度差。3．6．1．1重力循环液体管网的工作原理及其作用压力1.工作原理：重力循环室内供暖系统原理图。假设一个放热中心1，一个加热中心2。供、回水的密度差。2．作用压力：重力循环的能量方程为：

g[(ρg-ρg)h1+(ρh-ρg)h+(ρh-ρh)h0]=ΔPl

简化为：gh(ρh-ρg)=ΔPl

则：重力循环作用压力为：

ΔPh=gh(ρh-ρg)Pa

分析：1、作用压力大小取决于两个中心的高度和密度差。2、式中只在散热器中放热，管壁散热冷却中心增多增加了作用压力，附加作用压力ΔPf，与管路布置、楼层高度、水平距离有关。

综合作用压力：ΔPzh=ΔPh+ΔPf

3、排气：坡度：干0.5%~1%，散1%、4、坡向：供-水箱；回-锅炉3.6.1.2重力循环热水供暖单管系统的作用压头各层散热器串联在供、回水干管之间。水顺次分配到各层散热器。立管作用压力只有一个：

ΔPh=gh1(ρ1-ρg)+gh2(ρ2-ρg)Pa多层时：

Pa单管立管水温计算：单管系统中，由各层散热器水温不同，产生垂直失调。3.6.1.3重力循环双管热水供暖系统的作用压力双管特点：各层散热器并联在供、回水干管之间。水同时分配到各层散热器。上下层作用压力分别为：

ΔP1=gH1(ρh-ρg)ΔP2=gH2(ρh-ρg)上下层作用压力差：

ΔP2-1=gh2(ρh-ρg)>0上层作用压力大与下层作用压力，产生垂直失调。层数多，失调严重。3.6.1.4水平式热水供暖系统的作用压力

1计算式同前述

2注意加热中心至冷却中心的高度取法。3．6．2机械循环热水采暖系统的作用压头机械循环设置循环水泵，作用压力增加水泵扬程P：

ΔP=ΔPP+ΔPg=ΔPP+ΔPg.r+ΔPg.t

对整个管网，重力作用相对水泵扬程很小，忽略，

ΔP=ΔPP对局部并联管路，高度不同，重力作用影响明显，应计算重力作用压力，最大值的2/3。ΔP=ΔPP+ΔPg=ΔPP+ΔPg.r+ΔPg.t

3.6.3单管系统散热器的小循环（略）水在散热器内冷却，增加了通过散热器支路的重力作用压头，称为散热器的小循环作用压头。散热器的进流系数：流入散热器的流量与立管流量之比，α。α与管径、管长、管道局部阻力有关。有关表格。3.6.4单管立管水温计算设供、回水温度为：ts、tr，各层散热器散热量：Q1、Q2．．．QN。立管热负荷：ΣQ=Q1+Q2+…+QNW立管流量：按立管负担的全部负荷计算：沿水流方向流出第i层（组）散热器水温ti，立管流量按立管负担的i层散热器前负荷计算：则流出第i层（组）散热器水温单管系统中，由各层散热器水温不同，产生垂直失调。单管跨越式系统散热器进出口水温计算：

1*tin=(1-α)*tin+α*tout

作用压力：3.7热水采暖系统的水力计算液体管网水力计算的主要任务：R=f(d,G)⑴已知流量G和作用压力ΔP，确定管径d；⑵已知流量G和管径d，确定作用压力ΔP；⑶已知管径d和允许压降ΔP，确定流量G。⑷已知流量G，确定管径d和系统所需循环作用压力ΔP；水力计算方法：等温降、不等温降、等压降3.7.1等温降水力计算法不同的任务，方法略有不同。基本过程：异程式水力计算：1、计算最不利环路⑴水力计算从最不利环路（允许比摩阻最小的环路）开始。⑵作用压力大小：ΔP=ΔP机械+ΔP自然；⑶已知环路总作用压力，先求平均比摩阻Rm：⑷环路总作用压力足够或待定时，按经济比摩阻或经济流速。⑸确定各管段的管径d及各项阻力ΔPy、ΔPj。⑹n个管段总压力损失为各管段阻力损失之和：2、计算富裕压力和富裕度3、其它立管⑺环路不平衡率：各环路与最不利环路的计算压力损失相对差额，不应大于±15%。⑻管内流速不超过极限流速：避免噪声和振动。民用建筑：1.5m/s；生产厂房的辅助建筑：2.0m/s；生产厂房：3.0m/s。⑼系统总压力损失宜增加10%，以此确定系统必须的循环作用压力。同程式水力计算：1、主计算环路（最远环路）2、次计算环路3、不平衡率4、阻力平衡图5、其它立管3.7.2不等温降水力计算法符合阻力平衡原理，消除不平衡率。减轻不平衡率方法：不等温降法等温降从近立管开始计算同程式布置等压降法3.8热水采暖系统的失调与调节水力失调：流量偏离设计要求热力失调：热量