第三章热水供暖系统

第三章热水供暖系统

热水供暖系统，可按下述方法分类：1.按系统循环动力区分：可分为靠水的密度差进行循环的重力循环系统。靠机械（水泵）力进行循环的机械循环系统。2.按供、回水方式区分：可分为单管和双管系统。3.按系统管道敷设方式区分：可分为垂直式和水平式系统。4.按热媒温度区分：可分为低温水和高温水供暖系统。我国习惯认为水温低于100℃为低温水，水温高于100℃为低温水。室内热水供暖系统，大多数采用低温水作为热媒，设计供、回水温度多采用95/70℃(也有采用85/60℃

),高温水供暖系统一般宜在生产厂房中采用，设计供、回水温大多采用120～130℃/70～80℃

第一节重力（自然）循环热水供暖系统一、重力循环热水供暖的工作原理及其作用压力如假设图3-1的循环路最低点的断面A－A处有一个假想阀门，若突然将阀门关闭，则在断面A－A两侧受到不同的水柱压力。这两方所受的水柱压力差就是驱动水在系统内进行循环流动的作用压力。设P1和P2分别表示A－A断面右侧和左侧水柱压力，则：papa断面A－A两侧之差值，即系统的循环作用压力为（3-1）式中：∆P～重力循环系统的作用压力，pag～重力加速度，取9.81m/s2h～冷却中心至加热中心的垂直距离，m

ρ1～回水密度，kg/m3

ρ2～供水密度，kg/m3不同水温下水的密度，可由p319上的附录3-1查出。由（3-1）公式可以看出，起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水柱差。如供水温度为95℃，回水为70℃，则每米高度差可产生的作用力为：

∆P=gh（ρ1－

ρ2）＝9.81×1×（977.81－961.92）＝156pa＝15.9毫米水柱

二、重力循环热水供暖系统的主要型式如图所示上供下回式重力循环热水供暖系统管道布置的主要特点：1.系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的流向，其反向坡度为0.5％～1.0%,而散热器支管坡度一般为1％，以方便系统中空气顺利排出。因为系统水平干管水流速度小于0.2m/s，而干管中空气气流的浮升速度为0.1～0.2m/s，在支管中浮升速度为0.25m/s，因此空气顺利浮出经系统最高点在膨胀水箱排出。2.系统的回水干管向锅炉方向要有向下坡度（0.5～1.0％），因为这样可以方便空气排除和停止运行时系统积水向锅炉内排空。三、重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算如图所示系统两台并联运行的散热器内的作用压力可分别表示如下：∆P1＝gh1（ρh－ρg）pa（3-2）

∆P2＝g（h1＋h2）（ρh－ρg）＝∆P1＋gh2（ρh－ρg）pa（3-3）由此可见，通过上层散热器环路的作用压力∆P2比通过底层散热器的作用压力∆P1大。因而在计算上层环路时，必须考虑这个差值。这就是双管系统缺陷，虽然各散热器的进出口水温都一样，但是由于进出口作用压力不一样，而使水流量不同，一般是采用各层选用不同的水管口径来平衡阻力差，如仍不能消除这样差距，则就会出现上热下冷的系统垂直失调现象，楼层越多，这种现象越严重。四、重力循环热水供暖单管系统的作用压力计算由图可见引起重力循环作用压力的高度差是（h1＋h2）米，由散热器冷却后水的密度分别为ρ2和ρh，其循环作用压力值可表达成：

∆P=gh1(ρh-ρg)+gh2(ρ2-ρg)pa(3-4)将该式改写成∆P=g（h1+h2）(ρ2-ρg)＋gh1(ρh－ρ2)＝gH2（ρ2－ρg

）＋gH1(ρh－ρ2

）同理，如有向图3-5所示的循环环路中有N组串连的冷却中心时，可表达如下：

pa(3-5)

式中：N～循环环路中的冷却中心（散热器）总数i～表示N个中心的顺序数，令沿水流方向最后一组散热器为i＝1。

ρg～供暖系统供水的密度，kg/m3hi～从计算的冷却中心到冷却中心（i－1）之间的垂直距离，m；当计算的冷却中心i＝1时，hi表示与锅炉中心的垂直距离，m。

ρi～流出所计算的冷却中心的水的密度，kg/m3Hi～从计算的冷却中心到锅炉中心之间的垂直距离，m

ρi＋1～进入所计算的冷却中心i的水的密度（当i＝N时，ρg＝ρi＋1）从上面的计算式可以看出，单管热水供暖系统的作用压力与水温变化，加热中心与冷却中心的高度差以及冷却中心的个数等因素有关。为了计算单管系统重力循环作用压力，需要求出各个冷却中心之间管路中水的密度ρi。为此，就首先确定各散热器之间管路的水温ti。

①现仍以图3-5为例，设供、回水温度分别为tg、tn，建筑物为八层，每层散热器的散热量分别为Q1、Q2Q3,即立管的热负荷为：∑Q＝Q1+Q2+……+Q8w

(3-6)②通过立管的水流量，按起所担负的全部热负荷计算，可用下式确定：

kg/h(3-7)

式中：∑Q～立管的总热负荷，wC～水的热容量C=4.187kJ/kg·℃A～单位换算系数（1w＝1J/s=3600/1000kJ/h=3.6kJ/h）tg.tk～立管的供回水温度➂计算流出某一层散热器的水温ti（例如是第二层的t2），就可以根据上述热平衡公式推出先由kg/h（3-8）得℃（3-9）根据上述计算方法，串连N组散热器的系统，流出第i组散热器得水温ti（含沿水流动方向最后一组散热器为i＝1）可按下式计算：

℃（3-10）式中：ti～流出第i组散热器的水温，℃

～沿流水方向在第i组（包括第i组）散热器前的全市散热器的散热量

➃当管路中各管段的水温tg确定后，相应的可确定其密度取值ρi（查表）

⑤利用公式（3-5）即可求出单管重力循环系统的作用压力。由水温计算可见单管系统越往下层散热器的进出口水温越低，使其各层散热器的传热系数k值也不相等。因此单管系统的散热器比双管系统的要大一点。单管系统的垂直失调是指由于各层散热器的传热系数k随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同而引起的。热水在管路中流动时水温随散热不断变化，密度变化引起的作用力占重力循环系统中作用力不少比例。计算时需考虑进去。办法是先按（3-2）和（3-5）以散热器为中心的计算得出作用力之后，再根据管路布置形式，长短查p319上的附录3-2得出的一个修正压力的计算方法。∆Pzh＝∆P

＋∆Pi（pa）（3-11）式中：∆P

～重力循环系统中，水在散热器内冷却所产生的作用力，pa∆Pi～水在循环环路中冷却的附加作用力，pa重力循环系统的作用半径不宜超过50m，一般只在单幢建筑物中使用。【例题3-龙1】如图3-螺6所示狸，设h1＝3.桂2m，h2＝h3＝3.钞0m，散热时器：Q1＝70矛0w，Q2＝60允0w此Q3＝80具0w。供水友温暖tg＝95℃，回水就温度th＝70贝℃。求：1.双管已系统帮的循盾环作犯用压奏力。2.单管标系统脱各层李之间乓立管鸽的水耻温。3.单管柱系统眨的重干力循蛋环作案用压胀力。计算液作用绘压力利时，且本题辽不考获虑水药在管劣路中仆冷却角因素盲。【解】1无.求双个管系湿统的密重力英循环吼作用毁压力系统脖的供纳、回浙水温辩度，tg＝95℃，th＝70修℃。查附瞧录3-夕1得ρg＝96艳1.押92朵kg探/m3,ρh＝96柳1.创92届kg站/m3.根据牛式（3-栽2）和钩式（3-准3）的砍计算晓方法够，通闸过各姨层散者热器摔循环谢环路漆的作射用压苦力，狂分别倚为：第一雹层：第二雕层：第三壁层：第三刻层与投底层前循环冠环路晒的作匀用压尺力差津值为先：∆P＝哥∆P3－∆P1＝14竖34黎.1－49鉴8.移8＝93夕5.丑3P属a由此斜可见颜，楼纺层数锁越多胆，底植层与奋最顶尚层循霸环环片路的裙作用女压力拜差越真大。2.求单碎管系裙统各袍层立齿管的症水温根据厌式（3-全10）由此烘可求弟出流胡出第刻三层民散热弹器管驱路上海的水盲温℃相应柔水的剥密度ρ3＝96漠8.神32仪kg爷/m3流出臣第二信层散案热器熄管路岸上的逢水温t2为：℃相应翠的水弹密度ρ2＝97肯2.的88敢kg钞/m33.求单脆管系错统的绵作用海压力根据仙式（3-钥5）重力躁循环冒热水彻供暖曾系统续是最唤早采槐用的川一种快热水认供暖怠方式熄，已期有约20喘0年的烛历史锯，至营今仍种在应贝用。我它的春装置告简单浊，运丸行时货无噪蹈音和捐不消贪耗电待能。环但是慎由于柔其作西用压万力小罚，管原径大退，作浑用范锁围收宰到限绒制。密重力杏循环系热水晴供暖排系统钞通常辜只能谢在单橡幢建迫筑物舅中应沫用，代其作脾用半用径不病宜超斤过50瓦m。第二躺节汉机械阔循环捆热水瓜供暖骑系统机械担循环捉和重球力循拌环系嗓统主软要的雾差别晚是增念设了务循环克水泵坏，使顶运行厚费用掉提高逼，但拳它的司作用肠半径吓增大酷，不腰仅可幅以供今多幢翻建筑类，而意且可番以实筑现区商域供斑暖。机械盲循环数热水搬供暖绿系统卷的主丛要形拉式分科为：（1）上锅供下瓣回式旋双管移和单茅管供挣暖系此统（2）下鞭供下财回式连双管拨循环（3）中坐供式斗系统（4）下职供上充回式诞（倒纷流式堤）系跑统（5）混候合式靠热水残供暖产系统重点围介绍3-兰7：机械挎循环日系统翻的特玩点：1、膨芒胀水配箱的雨的连裹接位艳置：道在重薯力循臭环系垂统中广它是毙按在光系统点的最渠高点呈上，归而在陕机械溪循环资里它辣是安伤在循攀环水泵的卫进口翠处，在也即蚁回水促干管转末端泥。因玻为这巷里的词压力折在系肉统工报作和辜停运应时是饶恒定背的，摇称为舞压点里。2.系统雷中增白加了扬排气牲装置因为催靠水木泵输自送的盒热媒但速度阵要远剖大于僵空气吴泡在糊水中虏的浮叔升速统度，踩为了桐使气筛泡不坟至于限被带逢到立犬管内随形成灿气塞辈。供篇水干虑管按殖水流彼方向吓设上裳升坡泪度（输不小陕于0.粥00诵2）同管时在女最高紫点还律要装牢设排晨气装扯置。异程背式系厘统和小同程谊系统1、异陶程式宽系统给：在渐供、摆回水增干管焦走向舰布置拌方向仇通过汪各个日立管由的循那环环价路的批总长辈度不缸相等烈（如晴图3-陈7）。2、同捎程式浊系统腹：通狸过各卖个立驻管的对循环香环路摆的总谦长度夸都相俯等（返图3-娃12）。3、异碰程式贵系统坟供水晕和回蕉水干昆管短犹，在贺机械胀循环晋系统葬中，咱因供右水半肿径很蔑大，掌这样延就使良水平踢上连帽接的鼻立管境较多使得乏各立棍管的震环路训压力康损失纯较难治平衡狐。使用系统颜水平邻失调午。同程艺式系简统：看因通根过各胜个立血管的帮循环拘环路转总长毛度都法相等句，在参较大拨的建衫筑物灭中布珠置时脾，可乡丰消除搭水平优失调崭，但佩是为劳此要浅多布纤置管卷道，辩金属渠耗量湾明显爪增加良。二、沈水平棕系统它按疾供水自管和恰散热钞器的岂连接公方式业可分牲为：1.顺流冒式2.跨越健式水平杠式系梯统与砌垂直班式系仪统比捆较具型有一屋下优议点：①系统症简单冒，总朵造价溜低②管道贩不用狂穿过捷各楼沿板，抱安装钉简单➂可利夸用顶胞层辅链助空捞间（标如楼辟梯间株）布猜置膨永胀水漠箱，抗可使丙整个化建筑箭美观料。但鲜是水触平布害置在蒸同一锄层串难连的丹散热归器多倘，容冰易出骄现水盯平失怜调现坦象（股前热出后冷闪现象放）第四侧节拜室交内热唐水供迎暖系复统各拢管路言布置悦和主阿要设特备及采附件一、无管路背布置顿（请岗参见误图3－20）室内告管路吹布置美的好绞坏直至接影该响到鲜使用扫的效窑果和绕经济龟性，瓜应注灾意如异下几酿点：1.供暖妙系统日的引暖入口贸宜设科置在械建筑脸物热决负荷急对称波分配腿的位他置上非。2.布置坐时首吼先应错确定伤供、汽回水滋干管拔的走扒向，考系统忧分成砌的支晃路应上尽量痒合理碌，避葡免使烘各支倡路的废阻力嗓损失皂差距国太大枯，而驼不易披平衡浩。3.室内趣的热骑水供喇暖系茶统管耗路应闯尽量漆明装议，尽凝量布床置在漏墙角杯上。4.对上览供下架回式菜系统贵，供悟水干幼管多钳设在悼顶层涌顶棚屈下，扭顶棚煎的过蛾梁高绝度应唱满足钻距窗拢户顶仁部的吐最