暖通工程基础介绍之采暖系统一

第八章采暖第一节

采暖方式、热媒及系统分类

采暖（供暖）——用人工方法使室内获得热量，保持一定的温度，以达到适宜的生活条件或工作条件的技术。采暖系统的组成（三要素）热源、输热网和散热设备热源——产生热能的设备和装置。输热网——将热源加热的热媒输送到各个采暖地点的管网。散热设备——将热媒的热量释放出来，向采暖地点散热的设备。一、采暖方式和选择集中采暖：热源和散热设备分别设置，用管道相连，由热源向各个房间或各个建筑物供给热量的系统１、采暖方式

全面采暖：为使整个采暖房间保持一定温度要求而设置的采暖。

局部采暖：为使室内局部区域或局部工作地点保持一定温度要求而设置的采暖。

分散采暖：集热源和散热体为一体，就地产生热量

间歇采暖：对于非全天使用的建筑物，仅在其使用时间内使室内平均温度达到设计温度，而在非使用时间内可自然降温的采暖方式。

连续采暖：对于全天使用的建筑物，使其室内平均温度全天均能达到设计温度的采暖方式。值班采暖：在非工作时间或中断使用的时间内，为使建筑物保持最低室温要求而设置的采暖。

高压蒸汽采暖：以工作压力高于70KPa的蒸汽作热媒的采暖。

低压蒸汽采暖：以工作压力低于或等于70KPa但高于当地大气压力的蒸汽作热媒的采暖。

真空采暖：工作压力低于当地大气压力的蒸汽采暖。

热水采暖：以热水作热媒的采暖。

高温热水采暖：以温度高于100℃的热水作热媒的采暖，也称高温水采暖。蒸汽采暖：以蒸汽作热媒的采暖。

散热器采暖：借助于散热器向室内传热以达到室温要求的采暖方式。对流采暖：利用对流换热或以对流换热为主的采暖方式。

热风采暖：利用热空气作媒质的对流采暖方式。

集中送风采暖：在一定高度上，将热风从一处或几处以较大速度送出，使室内造成射流区和回流区的热风采暖。

辐射采暖：以辐射传热为主的采暖方式。

顶棚辐射采暖：以热水或热风作热媒，加热元件镶嵌在顶棚内的低温辐射采暖。

地板辐射采暖：以热水或热风作热媒，加热元件镶嵌在地板中的低温辐射采暖。

墙壁辐射采暖：以热水或热风作热媒，加热元件镶嵌在墙壁中的低温辐射采暖。

金属辐射板采暖：以高温热水或高压蒸汽作热媒，以金属辐射板作散热设备的中温辐射采暖。

煤气红外线辐射采暖：利用可燃气体在辐射器中通过一定方式的燃烧，主要以红外线的形式放散出辐射热的高温辐射采暖。

电热辐射采暖：以电能通过加热元件辐射出的红外线作为高温辐射源的采暖。

火炉采暖：以火炉作为热源和散热体的采暖。

太阳能采暖：通过一定手段，将太阳辐射能转换成热能的采暖。２、采暖方式的选择

采暖方式的选择，应根据建筑物的用途、工艺和使用要求、室外气象条件以及能源状况、能源政策、环保等要求，通过技术经济比较确定。规范规定：

设置集中采暖的公共建筑和生产厂房及辅助建筑物，当其位于严寒地区或寒冷地区，且在非工作时间或中断使用的时间内，室内温度必须保持在0°C以上，而利用房间蓄热量不能满足要求

时，应按5°C设置值班采暖。

注：当工艺或使用条件有特殊要求时，可根据需要另行确定值班采暖所需维持的室内温度。

设置集中采暖的生产厂房，如工艺对室内温度无特殊要求，且每名工人占用的建筑面积超过100m2时，不宜设置全面采暖，但应在固定工作地点设置局部采暖。当工作地点不固定时，应设置取暖室。第二节采暖系统的设计热负荷一、室内外空气计算参数计算参数：特指设计计算过程中所采用的表征空气状态或变化过程及太阳辐射的物理量。常用的计算参数有干球温度、湿球温度、含湿量、比焓、风速和压力等。１、室内空气计算温度tn

辅助建筑及辅助用室，不应低于下列数值：

浴室25°C

更衣室2５°C

办公室、休息室18°C

食堂1８°C

盥洗室、厕所12°C

注：当工艺或使用条件有特殊要求时，各类建筑物的室内温度，可参照有关专业标准、规范的规定执行

设置集中采暖的建筑物，冬季室内生活区的平均风速，应符合下列规定：

民用建筑及工业企业辅助建筑物，不宜大于0.3m/s；

工业建筑的工作地点，当室内散热量小于23W/m3时，不宜大于0.3m/s；

当室内散热量天于或等于23W/m3时，不宜大于0.5m/s。

２、室内空气流速３、室外计算温度twn

采暖室外计算温度，应采历年平均不保证5天的日平均温度。

不保证天数：冬季室外空气日平均温度低于室外计算温度的日数，或夏季室外空气日平均温度高于室外计算温度的日数。

历年值：逐年值。特指整编气象资料时，所给出的以往一段连续年份中每一年的某一时段的平均值或极值。

历年平均不保证：系针对累年不保证总天数或小时数的历年平均值而言。

采暖系统的热负荷：是指在某一室外温度twn’下，为了达到要求的室内温度tn，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。二、采暖系统设计热负荷

采暖系统的设计热负荷：是指在某一室外计算温度twn下，为了达到要求的室内温度tn，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。采暖系统的热负荷与采暖系统的设计热负荷并不相同。三、设计热负荷的理论计算

１、围护结构的基本耗热量

围护结构基本耗热量指经过墙、窗、门、地面和屋顶等，由于室内外的空气温差而造成的从室内传向室外的热量。

tn

——采暖室内计算温度

α——围护结构的温差修正系数，主要用于计算与大气不直接接触的外围护结构基本耗热量。序号维

护

结

构

及

其

所

处

情

况

α值1外墙，平屋顶及其直接接触室外空气的楼板等1.002带通风间层的平屋顶，坡屋顶闷顶及与室外空气相通的不采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙：多层建筑高层建筑

0.700.60序号围护

结

构

及

其

所

处

情

况

α值4不采暖地下室上面的楼板：当外墙上有窗户时当外墙上无窗户且位于室外地坪以上时外墙上无窗户且位于室外地坪以下时

0.750.600.405与有外门窗的不采暖房间相邻的隔墙与无外门窗的不采暖房间相邻的隔墙0.700.406伸缩缝、沉降缝墙抗震缝墙0.300.70２、围护结构的修正耗热量

朝向修正耗热量：朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。北、东北、西北0％～－10％东、西－5％东南、西南－10％～－15％南－15％～－３０％

风力修正耗热量：风力修正耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构耗热量的修正。对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，应考虑垂直外围护结构附加5％～10％。

高度修正耗热量是考虑房间的高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量。当房间高度在4m以下时，可以不考虑高度附加。高度超过4m时，每高出1m附加2％，但总的附加率不应大于15％。３、加热进入室内冷空气所需热量

冷风渗透耗热量：在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后又逸出室外。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风滲透耗热量。影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗构造、门窗朝向、室外风向和风速、室内外空气温差、建筑物高低以及建筑物内部通道状况等。４、外门冷风侵入耗热量冷空气由开启的外门侵入室内，把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。由于流入的冷空气量Vw不易确定，因此对于开启时间不长的外门如果能确定冷风侵入量V，冷风侵入耗热量可以采用外门的基本耗热量乘以下列百分数的简便方法进行计算。无门斗的双层外门100n％有门斗的双层外门80n％无门斗的单层外门65n％对出入频繁的公共建筑主要出入口，其外门冷风侵入耗热量，可按外门冷风侵入耗热量的5倍考虑。四、建筑采暖设计热负荷的估算在进行初步设计或规划设计时，需要估算建筑物的采暖负荷，此时可用热指标法。热指标是在调查了同一类型建筑物的采暖热负荷后，得出的该类建筑物每ｍ2建筑面积或在室内外温差为1℃时每ｍ3建筑物体积的平均采暖热负荷。一种是单位面积热指标法；另一种是在室内外温差为1℃时的单位体积热指标法。建筑物类型热指标w/m2

建筑物类型热指标w/m2住宅45-70商店65-75办公楼60-80学校60-80医院65-80食堂115-140旅馆65-70影剧院90-115图书馆45-75体育馆115-160第三节对流采暖系统一、热水采暖系统１、热水采暖系统的分类按系统循环动力不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。靠水的密度差进行循环的系统，称为重力循环系统；靠机械力（水泵）进行循环的系统，称为机械循环系统。按系统供、回水方式不同，可分为单管系统和双管系统。

热水经供水立管或水平供水管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。按系统的管道敷设方式不同，可分为垂直式系统和水平式系统。上供下回式、下供上回式、下供下回式系统热水经立管或水平供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统，称为单管系统。室内热水采暖系统大多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℃）。高温水采暖系统一般宜在生产厂房中应用。设计供、回水温度大多采用120～130℃/70～80℃。按热媒温度不同，可分为低温热水采暖系统（热水温度低于100℃）和高温热水采暖系统（热水温度高于100℃）２、重力（自然）循环热水采暖系统系统工作原理及其作用压力

当水在锅炉内加热后，水的密度减小；在散热器内被冷却后，水的密度增加。整个系统将因供回水密度差的不同而维持循环流动。维持该系统循环流动的压力称为自然作用压力。重力循环热水采暖系统的循环作用压力的大小取决于水温（水的密度）在循环环路的变化。

膨胀水箱的作用容纳膨胀体积；排气；定压。３、机械循环热水采暖系统

系统中设置了循环水泵，靠水泵的机械能使水在系统中强制循环。机械循环上供下回式热水采暖系统机械循环系统除膨胀水箱的连接位置与自然循环系统不同外，还增加了循环水泵和排气装置。在机械循环系统中，水流速度往往超过自水中分离出来的空气气泡的浮升速度。为了使气泡不致被带入立管，供水干管应按水流方向设上升坡度，使气泡随水流方向流动汇集到系统的最高点，通过设在最高点的排气装置，将空气排出系统外。供回水干管的坡度宜采用0.3％，不得小于0.2％。回水干管的坡向与自然循环系统相同，应使系统水能顺利排出。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。在设有地下室的建筑物中或在平屋顶建筑棚下难以布置供水干管的场合，常采用下供下回式系统。下供下回式系统排除空气的方式主要有两种：通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气。或通过专设的空气管手动或自动集中排气。为避免立管中的水通过空气管串流，集气装置的连接位置，应比水平空气管低h米以上，即应大于图中a和b两点在采暖系统运行时的压差值。机械循环下供下回式双管系统中供式系统下部：上供下回；上部：下供下回上供下回水平供水干管敷设在系统中部异程式系统与同程式系统

通过各个立管的循环环路的总长度不相等。这种布置形式称为异程式系统。

同程式系统的特点是通过各个立管的循环环路的总长度都相等。同程式系统

水平式系统

按供水管与散热器的连接方式可分为顺流式和跨越式。水平失调与垂直失调

在机械循环系统中，由于作用半径较大，连接立管较多，因而通过各个立管环路的压力损失较难平衡。有时靠近总立管最近的立管即使选用了最小的管径DN15，仍有很多剩余压力。初调节不当时，会出现近处立管流量超过要求，而远处立管流量不足。在远近立管处出现流量失调而引起在水平方向冷热不均的现象，称为系统的水平失调。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、回水温度相同（不考虑管路沿途冷却的影响），但仍将形成上层作用压力大，下层压力小的现象。如选用不同管径仍不能使各层阻力达到平衡，由于流量分配不均，必然要出现上冷下热的现象；而且楼层数越多，上下层的作用压力差值越大，这种现象就会越严重。在建筑物内，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、下层冷热不均的现象，通常称作系统垂直失调。

４、高层建筑热水采暖系统

分区式采暖系统在垂直方向上分为两个或两个以上的独立系统

单双管混合式系统二、蒸汽采暖系统

１、蒸汽采暖系统的分类按供气压力大小高压蒸汽采暖系统P70kPa低压蒸汽采暖系统P70kPa真空蒸气采暖系统P

大气压

按蒸汽干管布置上供式中供式下供式

按立管的布置特点单管式双管式按回水方式重力回水机械回水2、重力回水低压蒸汽采暖系统下供式

上供式

重力回水低压蒸汽采暖系统示意图3、机械回水低压蒸汽采暖系统

1—低压恒温式疏水器2—凝水箱

3—膨胀水箱4—凝水泵

4、高压蒸汽采暖系统－减压－分汽缸－采暖高压蒸汽－分汽缸－供热|回水锅炉凝结水箱凝结水泵三、热风采暖与热风幕