暖通空调全水系统第三章

第三章全水系统3.1全水系统概述3.1.1全水系统组成传递热能的媒介物，全水、全空气、空气-水、蒸汽、冷剂全水系统：全部用水为介质传递室内热负荷或冷负荷的系统。供热的全水系统：热媒供冷的全水系统：冷媒活冷冻水供热、供冷的全水系统：系统组成：热源（冷源）、管道系统、供热（冷）设备（末端装置）冷、热源：产生冷（热）量，给冷媒。管道系统：介质输送。源——管道——末端末端装置：热（冷）量传递。自然对流：密度差，重力，散热器采暖强迫对流：风机的机械力，强迫空气流动。风机盘管，暖风机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。全水空调与热水采暖的对比：1、功能：空调——冬夏；采暖——冬2、末端：空调——风机盘管，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——大，4、造价：空调——大3.2全水系统的末端装置建筑物内功热、供冷的设备，处于能量输送系统的终端。散热器、暖风机、风机盘管3.2.1散热器散热器采暖，散热设备，对流式，自然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值大，热工性能，承压能力，腐蚀，美观。2、布置：多沿外墙，外窗下。舒适（地面）P36图可内墙：方便管路布置，地面温度低。明装，暗装（加罩）楼梯间，散热器尽量地层布置，房冻，两道外门之间不能布置散热器。3.2.1.4散热器的计算已知放热量、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k=a△tb修正：片数、连接方式、安3.2.2暖风机组成：通风机机、电动机、、空气换热器器，直接安装装在采暖房间间。分类：轴流（（小型）；离离心（大型））热水、蒸汽暖风机供暖的的优点：供热量大，，占地小，启启动快，能迅迅速提高室温温。缺点：噪声，空气气品质，室内内空气循环。。适用条件：空间大，供热热负荷大，间间歇工作，允允许室内空气气循环的工厂厂或场馆。不能用暖风机机：空气有剧剧毒、易燃、、易爆的气体体和纤维、粉粉尘，空气不不能循环使用用。暖风机供暖方案：a暖风机供全部部热量；b暖风机（正常常供暖）+散热器（值班班温度5）暖风机设计时，确定型号号、台数、布布置方案空间大，选用用多台同型号号暖风机，台台数：n=βQ/q样本，q，G，v，t。条件：进口口温度15℃。进口温度不同同修正：q=q0（tm-ti）/（tm-15）tm——暖风机进、出出口热媒平均均温度，ti——设计条件进口口空气温度，，可取室内温温度。送风温度35~70℃℃，（吹冷风，，射流上升））。室内空气气循环次数1.5布置：小型：直吹（（跨度小，内内墙向外墙吹吹）；斜吹：大跨度度，中轴，向向两边吹顺吹：大跨度度，射流相接接大型：风速大大，射程远，，长度方向吹吹安装高度：工作区风速不不大于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风机盘管组成：小型通通风机，电动动机，盘管。。供冷、供热热3.2.3.1风机盘管的构构造、分类和和特点结构型式：立立式、卧式、、壁挂式、立立柱式、卡式式。安装方式：明明装、暗装、、半明装。P41图3-9风机：多翼离离心、贯流风风机。单台、、两台、多台台。风量高、中、、低三档：改改变电机电压压、转速盘管：2~3排。接口，两管制制、四管制性能：名义工工况（P42），风量250~2500m3/h、冷（热）量量、噪声、阻阻力10~40kPa、机外余压（（标准型机名名义风量下为为0或10~20Pa，高静压机组组30~60Pa）3.2.3.2风机盘管的选选择与安装明装、暗装。。立式、卧式、、壁挂式、卡卡式、立柱式式。选择：1）风量及冷热热量，考虑修修正系数按中中档选；明装装、暗装2）按夏季冷负负荷选型，冬冬季较核。名名义工况3）供热时热水水温度：60℃为宜4）冷凝水管，，坡度0.01；5）噪声；6）承压；7）水过滤器。。3.3热水采暖系统统的分类与特特点热源、管道系系统、散热设设备3.3.1按系统的循环环动力分自然（重力））、机械（水水泵机械力））重力循环：P45图3-10，原理：供、回回水密度差，，膨胀水箱：供供水管上。容容纳膨胀水，，定压，排空空气坡度，坡向。。作用压力小小，供热半径径小。不耗外外力，无噪声声，管理简单单。机械循环：水泵动力，水水箱连接作用用，集气罐，，坡向坡度。。3.3.2按供水温度分分高温、低温：：我国100℃。国外120，130。95/70。卫生，散热器器数量。应用用：工业，民民用。主要低低温3.3.3按供回水的方方式分水流方向：供供水：供出。。回水：回流流上供下回：P45图3-11。布置方便，，排气顺畅。。应用广。上供上回：沿地面布置困困难。下供下回：无效热损失小小，减轻垂直直失调。顶棚棚布置困难。。下供上回：倒流，减小底底层散热器面面积，易布置置。中供式：P46图3-12。下供下回和和上供下回。。3.3.4按散热器的连连接方式分垂直式：供水水干管，回水水干管，立管管。水平式：供水水立管，回水水立管，干管管。楼堂馆所所，分户供暖暖。室内无立立管。热胀冷冷缩，补偿，，乙字弯，补补偿器。3.3.5按连接散热器器的管道数量量分单管：顺流，，省管材，造造价低，施工工快。不能调调节散热器。。跨越，水水平、、垂直。居中中。双管：管材耗耗量大，造价价高，施工麻麻烦，单个调调节散热器。。3.3.6按并联环路水水的流程分异程式：各环路水流路路线不同。阻阻力平衡，水水力失调。同程式：阻力平衡，减减轻水力失调调。水平干管的展展开长度称作作用半径。作用半径大的的。应同程。。3.4高层建筑热水水供暖系统高层建筑：H>24m的公共建筑和和工业建筑；；10层及10层以上住宅。。高度增加，竖竖向失调。不不超压，不汽汽化，不倒空空。一、分区式高高层建筑热水水采暖系统垂直方向分成成两个或以上上独立系统。。高、低区。。解决超压和和垂直失调。。低区：直接连接，高区：1间接连接；2双水箱或单水水箱。1.高区间接连接接，P58图3-15采用换热器，高区与室外外管网压力隔隔绝。外网供供水温度较高高。2.高区双水箱或单水水箱，P58图3-16a双水箱：高区区采暖的循环环动力，两水水箱高度差。。回水非满管管溢流与外网网压力隔绝。。水泵出口设设逆止阀，停停止运行时压压力隔绝。b单水箱：省去去高水箱。c其他：供水-加压泵，回水-减压阀；无水箱箱直连供暖-回水设“排气断断流装置”。二、双线式采暖暖系统不能解决超压问问题。垂直双线线、水平双线。。散热器平均温度度接近，解决失失调。三、单双管混合合式系统垂直方向分组，，各组内双管，，组间单管。集单、双管优点点。解决失调以以及散热器支管管过粗。四、热水和蒸汽汽混合式系统特高建筑，当H>160m时，管路超压，，分层，最高层层用蒸汽，汽-水换热器。下层层用热水。3.5分户热计量采暖暖系统采暖制度的改革革，热商品。收收费，计量，调调节。热表，阀门，楼楼梯间管道井，，便于管理。热表：供水（失失水量小）、回回水（延长使用用寿命）。3.5.1分户水平单管（（及跨越式）系系统可根据建筑条件件及热源条件选选择采用如下系系统型式1)水平串联系统，，a普通型：不能分分室控制温度；；b装带温控器的三三通阀型：散热热器进口设三通通阀及温控器，，可分室控制温温度。2)水平跨越式系统统，可以分室控控制温度，每组组散热器均可装装温控器。参见图3.5.2水平双管系统可以分室控制温温度，每组散热热器均可装温控控器。3.5.3水平放射式系统统每组散热器的供供回水支由集水水器和分水器接接出。可分室控控制温度。3.5.4低温地板辐射系系统墙壁暗装分水器器、集水器，分分水器至各室起起点装温控器，，可分室控制温温度。参见图户内系统型式图图3.5.5热计量方式热表安装示意图图热计量方式从原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量及供回水温度度，以中心仪表表计算供回水焓焓值及与水量的的乘积并累计用用热量热表安装示意图图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：阻力力损失=作用压头3.6.1重力循环热水采采暖系统的作用用压头供、回水的密度度差。3．6．1．1重力循环液体管管网的工作原理理及其作用压力力1.工作原理：重力循环室内供供暖系统原理图图。假设一个放放热中心1，一个加热中心心2。供、回水的密度度差。2．作用压力：重力循环的能量量方程为：g[(ρg-ρg)h1+(ρh-ρg)h+(ρh-ρh)h0]=ΔPl简化为：gh(ρh-ρg)=ΔPl则：重力循环作作用压力为：ΔPh=gh(ρh-ρg)Pa分析：1、作用压力大小小取决于两个中中心的高度和密密度差。2、式中只在散热热器中放热，管管壁散热冷却中中心增多增加了了作用压力，附附加作用压力ΔPf，与管路布置、、楼层高度、水水平距离有关。。综合作用压力：：ΔPzh=ΔPh+ΔPf3、排气：坡度：：干0.5%~1%，散1%、4、坡向：供-水箱；回-锅炉3.6.1.2重力循环热水供供暖单管系统的的作用压头各层散热器串联联在供、回水干干管之间。水顺顺次分配到各层层散热器。立管管作用压力只有有一个：ΔPh=gh1(ρ1-ρg)+gh2(ρ2-ρg)Pa多层时：Pa单管立管水温计计算：单管系统中，由由各层散热器水水温不同，产生生垂直失调。3.6.1.3重力循环双管热热水供暖系统的的作用压力双管特点：各层散热器并联联在供、回水干干管之间。水同同时分配到各层层散热器。上下层作用压力力分别为：ΔP1=gH1(ρh-ρg)ΔP2=gH2(ρh-ρg)上下层作用压力力差：ΔP2-1=gh2(ρh-ρg)>0上层作用压力大大与下层作用压压力，产生垂直失调。层数多，失调调严重。3．6．2机械循环热水采采暖系统的作用用压头机械循环设置循循环水泵，作用用压力增加水泵泵扬程P：ΔP=ΔPP+ΔPg=ΔPP+ΔPg.r+ΔPg.t对整个管网，重重力作用相对水水泵扬程很小，，忽略，ΔP=ΔPP对局部并联管路路，高度不同，，重力作用影响响明显，应计算算重力作用压力力，最大值的2/3。ΔP=ΔPP+ΔPg=ΔPP+ΔPg.r+ΔPg.t3..6.3单管系系统散散热器器的小小循环环水在散散热器器内冷冷却，，增加加了通通过散散热器器之路路的流流量，，称为为散热热器的的小循循环作作用压压头。。散热器器的进进流系系数：：流入入散热热器的的流量量与立立管流流量之之比，，α。α与管径径、管管长、、管道道局部部阻力力有关关。有有关表表格。。3.5.4单管立立管水水温计计算设供、、回水水温度度为：：ts、tr，各层层散热热器散散热量量：Q1、Q2．．．．QN。立管热热负荷荷：ΣQ=Q1+Q2+……+QNW立管流流量：：按立立管负负担的的全部部负荷荷计算算：沿水流流方向向流出出第i层（组组）散散热器器水温温ti，立管管流量量按立立管负负担的的i层散热热器前前负荷荷计算算：则流出出第i层（组组）散散热器器水温温单管系系统中中，由由各层层散热热器水水温不不同，，产生生垂直直失调调。单管跨跨越式式系统散散热器器进出出口水水温计计算：：1*tin=(1-α)*tin+α*tout作用压压力：：3.7热水采采暖系系统的的水力力计算算液体管管网水水力计计算的的主要要任务务：R=f(d,G)⑴已知流流量G和作用用压力力ΔP，确定定管径径d；⑵已知知流量量G和管径径d，确定定作用用压力力ΔP；⑶已知知流量量G，确定定管径径d和系统统所需需循环环作用用压力力ΔP；⑷已知知管径径d和允许许压降降ΔP，确定定流量量G。水力计计算方方法：：等温温降、、不等等温降降、等等压降降3.7.1等温降降水力力计算算法不同的的任务务，方方法略略有不不同。。基本本过程程：异程式式水力力计算算：1、计算算最不不利环环路⑴水力力计算算从最最不利利环路路（允允许比比摩阻阻最小小的环环路））开始始。⑵作用用压力力大小小：ΔP=ΔP机械+ΔP自然；⑶已知知环路路总作作用压压力，，先求求平均均比摩摩阻Rm：⑷环路路总作作用压压力足足够或或待定定时，，按经经济比比摩阻阻或经经济流流速。。⑸确定定各管管段的的管径径d及各项