第五章-供热与供燃气

第五章供热与供燃气

人们在日常生活和社会生产中需要大量的热量。将自然界中的能量直接或间接地转化为热能以满足人们需要的科学技术，称为热能工程。利用热媒——载热体(如水、水蒸气或其他介质)将热能从热源输送到各用户的工程技术称为供暖工程。室内采暖就是用人工方法向室内供给相应的热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活或工作条件的工程技术。一、热水供暖系统二、蒸汽供暖系统三、热风供暖系统四、发热电缆供暖系统第一节供热系统的形式与特点采暖系统的组成所有采暖系统都是由热的制备(热源)、热媒输送(热网)和热媒利用(散热设备)三个主要部分组成，如图所示。热水采暖系统示意图1.热水锅炉；2.散热器；3.热水管道；4.循环水泵；5.膨胀水箱2.采暖系统的分类采暖系统可根据热媒、设备及系统形式分类。(1)按热媒种类分类1)热水采暖系统。以热水为热媒的采暖系统，主要应用于民用建筑。2)蒸汽采暖系统。以水蒸气为热媒的采暖系统，主要应用于工业建筑。3)热风采暖系统。以热空气作为热媒向室内供应热量的采暖系统，主要应用于大型工业车间。(2)

按设备相对位置分类1)

局部采暖系统。热源、热网、散热器三部分在构造上合在一起的采暖系统。2)

集中采暖系统。热源和散热设备分别设置，用热网相连接，由热源向各个房间或建筑物供给热量的采暖系统。3)

区域采暖。由一个热源向几个厂区或城镇集中供应热能的系统。(3)

按系统敷设方式分按系统管道的敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式系统。(4)按组成系统的各个立管环路总长度是否相同分1)异程式系统。通过各个立管的循环环路的总长度不相等的系统。2)同程式系统。通过各个立管的循环环路的总长度相等的系统。(5)按供、回热媒方式的不同分类1)单管系统。热水经立管或水平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。2)双管系统。热水经供水立管或水平供水管平行的分配给多组散热器，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。在热水采暖系统中热媒为水。从卫生条件和节能等考虑，民用建筑应采用热水作为热媒。热水采暖系统也用在生产厂房及辅助建筑物中。1.热水采暖系统分类(1)按系统循环动力分自然(重力)循环系统——靠水的密度差进行循环的系统，称为自然循环系统。机械循环系统——靠机械力(水泵)进行循环的系统，称为机械循环系统。(2)按热媒温度的不同分可分为低温、高温系统。在我国水温低于或等于100℃的热水称为低温热水，水温超过100℃的热水称为高温热水，室内热水采暖系统大多数采用低温水作热媒，设计供回水温度多采用95℃/70℃，高温水采暖系统一般在工业厂房中应用。设计供回水温度大多采用120～130℃/70～80℃。1.自然循环系统(1)自然循环热水采暖的工作原理及其作用压力图3.2是自然循环热水采暖系统的工作原理图。在图中假设整个系统只有一个放热中心1(散热器)和一个加热中心2(锅炉)，用供水管3和回水管4把锅炉与散热器相连接。在系统的最高处连接膨胀水箱5，用它容纳水在受热后膨胀而增加的体积。在系统工作之前先将系统中充满冷水。当水在锅炉内被加热后密度减小，同时受从散热器流回来密度较大的回水的驱动，使热水沿供水干管上升流入散热器。在散热器内水被冷却，再沿回水干管流回锅炉，这样形成如图3.2中箭头所示的方向循环流动。3.1.热水采暖系统由此可见，自然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)在循环环路的变化状况。在分析作用压力时，先不考虑水在沿管路流动时的散热而使水不断冷却的因素，认为在图3.2中的循环环路内水温只在锅炉和散热器两处发生变化。图3.2自然循环热水采暖系统工作原理图1.散热器；2.热水锅炉；3.热水管路；4.回水管路；5.膨胀水箱设P1和P2分别表示A-A断面右侧和左侧的水柱压力，则P1＝g(h0ρh＋hρh

＋h1ρg)P2＝g(h0ρh＋hρg

＋h1ρg)断面A-A两侧之差值，即系统的循环作用压力为ΔP＝P1－P2＝gh(ρh

－ρg)(3.1)式中：ΔP——自然循环系统的作用压力(Pa)；g

——重力加速度，取9.81m/s2；h

——冷却中心至加热中心的垂直距离(m)；ρh

——回水密度(kg/m3)；ρg

——供水密度(kg/m3)。由式(3.1)可见，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密度差。如供回水温度为95/70℃，则每m高差可产生的作用压力为gh(ρh

－ρg)＝9.81×(977.81－961.92)＝156Pa(2)自然循环热水采暖系统的主要形式自然循环热水采暖系统，主要分为双管和单管两种形式。图3.3(a)为双管上供下回式系统，图3.3(b)为单管上供下回顺流式系统。上供下回式自然循环热水采暖系统管道布置的一个主要特点是：系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡度，其坡度宜采用0.5%～1.0%；散热器支管的坡度一般取1%。这是为了使系统内的空气能顺利的排除。若系统中积存空气，就会形成气塞，影响水的正常循环。在自然循环系统中，水的流速较低，水平干管中流速小于0.2m/s，而空气气泡在干管中的浮升速度为0.1～0.2m/s，在立管中约为0.25m/s，因此，在上供下回式自然循环热水采暖系统充水和运行时，空气能逆着水流方向，经过供水干管聚集到系统的最高处，通过膨胀水箱排除。为使系统顺利排除空气和在系统停止运行或检修时能通过回水干管顺利地排水，回水干管应有沿水流向锅炉方向下降的坡度。图3.3自然循环采暖系统(a)双管上供下回式；(b)单管顺流式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.膨胀水箱连接管；9.充水管(接上水管)；10.泄水管(接下水管)；11.止回阀(3)不同高度散热器环路的作用压力在如图3.4所示的双管系统中，由于供水同时在上、下两层散热器内冷却，形成了两个并联环路和两个冷却中心。它们的作用压力分别为ΔP1＝gh1(ρh

－ρg)(3.2)ΔP2＝g(h1＋h2)(ρh－ρg)＝ΔP1

＋gh2(ρh－ρg)(3.3)式中：ΔP1——通过底层散热器S1环路的作用压力(Pa)；ΔP2

——通过上层散热器S2环路的作用压力(Pa)。由式(3.3)可见，通过上层散热器环路的作用压力比通过底层散热器的大，其差值为gh2(ρh－ρg)。由此可见，在双管系统中，由于各层散热器与锅炉中心的高差不同，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)，也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，必然要出现上热下冷的现象。图3.4双管系统在采暖建筑物内同一竖向的各层房间的温度不符合设计要求的温度，而出现上下层冷热不匀的现象，通常称作系统垂直失调。由此可见，双管系统的垂直失调，是由于通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大，垂直失调就会越严重。自然循环热水采暖系统是最早采用的一种热水采暖方式，已有约200年的历史，至今仍在应用。它装置简单，运行时无噪声和不消耗电能。但由于其作用压力小、管径大，作用范围受到限制。自然循环热水采暖系统通常只能在单幢建筑物中应用，其作用半径不宜超过50m。3.机械循环热水采暖系统机械循环热水采暖系统与自然循环系统的主要区别是在系统中设置了循环水泵，靠水泵提供的机械能使水在系统中循环，如图3.1所示的热水采暖系统简图。它由锅炉、水泵、散热器以及膨胀水箱等组成。系统中的循环水在锅炉中被加热，通过总立管、干管、支管到达散热器。水沿途散热有一定的温降，在散热器中放出大部分所需热量，沿回水支管、立管、干管重新回到锅炉被加热。由于水泵的作用压力较大，因而采暖范围可以扩大。它不仅用于单栋建筑中，也可以用于多栋建筑，甚至发展为区域热水采暖系统。机械采暖系统成为应用最广泛的一种采暖系统。在机械采暖系统中，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置上升坡度，使气泡随水流方向流动汇集到系统的最高点，通过在最高点设置排气装置——集气罐，将空气排出系统外。同时为了使回水能够顺利流回，回水干管应有向锅炉房方向向下的坡度。供回水干管坡度应在0.002～0.005范围内，一般采用0.003。在这种系统中，循环水泵一般安装在回水干管上，并将膨胀水箱连在水泵吸入端。膨胀水箱位于系统最高点，它的主要作用是容纳因水受热后所膨胀的体积。当膨胀水箱连在水泵吸入端时，它可使整个系统处于稳定的正压(高于大气压)下工作，这就保证了系统中的水不致被汽化，从而避免了因水气存在而中断水的循环。机械循环热水采暖系统有以下几种主要形式。(1)机械循环上供下回式热水采暖系统上供下回式系统管道布置合理，是最常见的一种布置形式。如图3.5所示，图左侧为双管式系统，图右侧为单管式系统。图3.5左侧的双管系统在管路和散热器连接方式上与自然循环系统没有差别。图3.5右侧立管Ⅲ是单管顺流式系统。单管顺流式系统的特点是立管中全部的水量顺次流入各层散热器。顺流式系统形式简单、施工方便、造价低，是国内目前一般建筑广泛应用的一种形式。它最大的缺点是不能进行局部调节。图5.3机械循环上供下回式热水采暖系统1.热水锅炉；2.循环水泵；3.集气装置；4.膨胀水箱图3.5右侧立管Ⅳ是单管跨越式系统。立管的一部分水量流进散热器，另一部分立管水量通过跨越管与散热器流出的回水混合，再流入下层散热器。与顺流式相比，由于在散热器支管上安装阀门，施工工序增多，使系统造价增高。因此，目前在国内只用于房间温度要求较严格并需要进行局部调节散热量的建筑物。在高层建筑(通常超过六层)中，近年国内出现一种跨越式与顺流式相结合的系统形式，上部几层采用跨越式，下部采用顺流式(如图3.5右侧立管Ⅴ所示)。通过调节设置在上层跨越管段上的阀门开启度，在系统试运转或运行时，调节进入上层散热器的流量，可适当地减轻采暖系统中经常会出现的上热下冷的现象。但这种折中形式并不能从设计角度有效地解决垂直失调和散热器的可调节性能。(2)机械循环下供下回式双管系统如图3.6所示，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顶棚下难以布置供水干管的场合，常采用下供下回式系统。与上供下回式系统相比，它有如下特点：1)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。2)在施工中，每安装好一层散热器即可采暖，给冬季施工带来很大方便。3)排除系统中的空气较困难。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(图3.6左侧)，或通过专设的空气管手动或自动集中排气(图3.6右侧)。集气装置的连接位置，应比水平空气管低0.3m以上否则位于上部空气管内的空气不能起到隔断作用，立管中的水会通过空气管串流，因此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力小的热水采暖系统中应用。图3.6机械循环下供下回式双管系统1.热水锅炉；2.循环水泵；3.集气装置；4.膨胀水箱；5.空气管；6.冷气阀(3)机械循环中供式热水采暖系统如图3.7所示，从系统总立管引出的水平供水干管敷设在系统的中部。下部系统为上供下回式，上部系统可采用下供下回式[双管，见图3.7(a)]，也可采用上供下回式[单管，见图3.7(b)]。中供式系统可避免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现象；但上部系统要增加排气装置。中供式系统可用于原有建筑物加建楼层或上部建筑面积少于下部建筑面积的场合。图5.5机械循环中供式热水采暖系统(a)上部系统——下供下回式双管系统；(b)下部系统——上供下回式单管系统(4)机械循环下供上回式(倒流式)采暖系统如图3.8所示，系统的供水干管设在下部，而回水干管设在上部，顶部还设置有顺流式膨胀水箱。倒流式系统具有如下特点：1)水在系统内的流动方向是自下而上流动，与空气流动方向一致，可通过顺流式膨胀水箱排除空气，无需设置集中排气罐等排气装置。2)对热损失大的底层房间，由于底层供水温度高，底层散热器的面积减小，便于布置。3)当采用高温水采暖系统时，由于供水干管设在底层，这样可降低防止高温水气化所需的水箱标高，减少布置高架水箱困难。图3.8机械循环下供上回式(倒流式)采暖系统1.热水锅炉；2.循环水泵；3.膨胀水箱(5)异程式系统与同程式系统上述介绍的各种图式在供回水干管走向布置方面都有一个共同点：通过各个立管的循环环路的总长度不相等，这种布置形式为异程式系统。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的问题。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。为了消除或减轻系统的水平失调，在供回水干管走向布置方面可采用同程式系统。如图3.9所示，通过最近立管Ⅰ的循环环路与通过最远处立管Ⅳ的循环环路的总长度都相等，因此压力损失易于平衡。由于同程式系统具有上述优点，在较大建筑物中常采用同程式系统，但同程式系统管道的金属消耗量通常要多于异程式系统。前面介绍的几种系统均为垂直式系统。图3.9同程式系统1.热水锅炉；2.循环水泵；3.集气罐；4.膨胀水箱(6)水平式系统水平式系统按供水管与散热器的连接方式同样可分为顺流式(图3.10)和跨越式(图3.11)两类。这些连接图式在机械循环和自然循环系统中都可应用。水平式系统的排气方式要比垂直上供下回系统复杂些。它需要在散热器上设置跑风阀分散排气[见图3.10(1)和图3.11(1)]，或在同一层散热器上部串联一根空气管集中排气[见图3.10(2)和图3.11(2)]。对较小的系统可用分散排气方式，对散热器较多的系统宜用集中排气方式。图3.10单管水平串联式1.冷气阀；2.空气管图3.11单管水平跨越式1.冷气阀；2.空气管水平式系统与垂直式系统相比，具有如下特点：1)系统的总造价一般要比垂直式系统低。2)管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便。3)有可能利用最高层的辅助空间(如楼梯间，厕所等)架设膨胀水箱，不必在顶棚上专设安装膨胀水箱的房间。这样不仅降低了工程造价，还不影响建筑物外形美观。水平式系统也是在国内应用较多的一种形式。对一些各层有不同使用功能或不同温度要求的建筑物，采用水平式系统便于分层管理和调节。但单管水平式系统在串联散热器很多时，系统运行易出现水平失调，即前端过热而末端过冷。4.热水采暖系统的管路布置室内热水采暖系统管路布置合理与否，直接影响到系统的造价和使用效果。应根据建筑物的具体条件(如建筑平面的外形、结构尺寸等)，与外网连接的形式以及运行情况等因素来选择合理的布置方案，力求系统管道走向合理，节省管材，便于调节和排除空气，而且要求各并联环路的阻力易于平衡。采暖系统的引入口宜设置在建筑物和生产厂房辅助性建筑中，系统总立管在房间内的布置不应该影响人们的生活和工作。在布置供、回水干管时，首先应确定供、回水干管的走向。系统应合理分成若干支路，而且尽量使各支路的阻力损失易于平衡。图3.12介绍两个常见的供回水干管的走向布置方式。图3.12(a)为有四个分支路的异程式系统布置方式。它的特点是系统南北分环，容易调节；各环的供、回水干管管径较小，但是如果各环的作用半径过大，容易出现水平失调。图3.12(b)为有两个分支环路的同程式系统布置方式。一般将供水干管的始端放置在朝北向的一侧，而末端设在朝南向一侧。当然还可以采用其他的管路布置方式，应视建筑物的具体情况灵活确定。在各分支环路上，应设置关闭和调节装置。图3.12常见的供、回水干管走向布置方式(a)四个分支环路的异程式系统；(b)两个分支环路的同程式系统1.供水总立管；2.供水干管；3.回水干管；4.立管；5.供水进口管；6.回水出口管对于上供下回式系统，供水干管多设在顶层顶棚下。顶棚的过梁底标高距窗户顶部之间的距离应满足供水干管的坡度和设置集气罐所需的高度。回水干管可设置在地面上，地面上不容许敷设(如过门时)或净空高度不够时，回水干管设置在半通行地沟或不通行地沟内[图3.13(a)]，也可以采用上绕弯的形式[图3.13(b)]。采用过门地沟时，地沟上应每隔一定距离设活动盖板，以便于检修。热水采暖系统中存有空气，其排气设备是装在系统最高点的集气罐或自动放风装置。一个系统中的两个环路不能合用一个集气罐，以免热水通过集气罐互相串通，造成流量分配的混乱。图3.13回水干管过门敷设方式5.热水采暖系统安装计量表的要求实施建筑采暖计量收费是由过去按面积收费转向按用热量收费制度的改革，是节约能源、提高住户用热舒适度，改善大气质量和生态环境的重要途径。采用按热计量收费后，可节约能源20%～30%。我国自20世纪80年代末和90年代初以来，特别是最近几年，一些供热企业就开始旨在改进供热二次系统，实行按热计量收费的研究和试验，以节约能源，减轻大气污染，促进供热行业面向市场经济。2000年2月18日，“中华人民共和国建设部令”第76号《民用建筑节能管理规定》第五条中规定：“新建居住建筑的集中采暖系统应当使用双管系统，推行温度调节和户用热量计量装置，实行供热计量收费”。实行供热计量收费是人心所向、势在必行的一件大事，其诸多优点已广泛地被人们所接受。(1)常用仪表1)热表。热表就是计量热量的仪表。它能够测量热水的流量与供回水温差，计算二者乘积并进行累计。热表由一个热水流量计、一对温度传感器和一个计算仪组成。一般能显示输出总耗热量、总耗水量、即时热流量、即时水流量、供回水温度、温差、平均温度等参数，其技术参数还有存储数据性能、传输数据性能、寿命与可靠性、自备电源或电池等。2)热量分配表。其功能是通过散热器平均温度与室内温度差值的函数关系确定散热器的散热量，可以用来结合热表来测量散热器向房间散发出的热量。该方法的特点是：价格较低，安装方便，但是不能直观读取数据，不同散热器与蒸发量的关系需要大量的标定工作，热量表的安装位置、周围环境等多种因素对其准确性有影响。(2)热量计量方式目前常用的计量方式有两种：1)每户均设热表。针对单户住宅建筑，设置小量程的户用热表，可以方便准确地读数热量值。此方式容易为业主接受，非常适合新建建筑物，但造价较高。2)热表结合热量分配表。针对公寓式住宅，目前普遍采用在建筑入口设大量程的总热表，每户的回水管或每个散热器上安装一块热量分配表的做法(见图3.14)。以分配表的读数为依据，计算每户所占比例，分摊总表耗热量到各个用户。其特点是热量分配表的价格低廉，对建筑内供热管道的分布没有特殊要求，但其安装、围护、试验测试等过程非常烦琐，不能直接测量实际用热量，各户实际用热值需经过复杂的计算才能得出，管理较复杂。图3.14在热力入口安装总表，在每一单元的回水管上安装流量计做法示意图1.闸阀；2.过滤器；3.压力表；4.平衡阀；5.闸阀；6.旁通阀；7.流量计；8.热表；9.温度传感器近年来，高温水采暖逐渐为人们所重视，并得到进一步推广使用。但由于高温水采暖的技术历史较短，特别是我国尚未普遍使用，因而还缺乏理论数据和实践经验。本书只是扼要地介绍高温水采暖的原理、特点和应用范围。1.高温水的概念我国习惯上把超过100℃水温的热水，称为高温水。水在标准大气压下(1.01325×105Pa)饱和温度为100℃，超过这个温度就不以水的形态存在了。随着压力的增大，水的饱和温度也升高，因此提高水的压力，即可使之成为高温水。3.1.3高温高压热水采暖系统简介2.高温水的性质水温越高，水的密度越小，比热越小，黏滞系数越小，溶解于水中的空气量越少。高温水具备上述各项性质，对采暖是有利的。3.高温水采暖的优点高温水采暖与蒸汽采暖比较，具有以下优点：(1)

在相同的热负荷运行下，高温水采暖比蒸汽采暖节约燃料20%～30%。因为高温水热损失少，回水能全部回到锅炉里再加热循环使用，而蒸汽采暖往往有部分甚至全部凝结水不能返回锅炉，常有疏水器和配件损坏漏气，还有蒸汽锅炉每天需要排污，这些因素造成蒸汽采暖产生大量热损失。(2)在高温水采暖中设备故障少，管材不易腐蚀；锅炉运行简单，在维修管理方面比蒸汽采暖更为优越。因为高温水采暖系统中没有容易引起故障的疏水器和减压阀之类的设备，所以易于管理。锅炉运行时也不需要看管高温水的水位，因而也不用担心锅炉缺水而被烧坏的危险。(3)高温水系统内的热容量是蒸汽系统内热容量的几十倍，在高峰负荷出现时，不会像蒸汽锅炉那样产生压力的急剧变化，因此锅炉运行稳定，并且供热温度波动性也小，适应负荷变化的控制性能也比蒸汽优越。(4)长距离输送热量时，高温水需要的管径小，而且管道可以随地形变化敷设。(5)高温水采暖系统末端的散热器经常能达到均匀散热。而蒸汽采暖系统末端的散热器热量分配经常是不均匀的，容易造成采暖效果不好的现象。高温水采暖与低温水采暖相比具有以下优点：由于高温水温度的提高，可以降低热媒流量，缩小管径，减少散热设备的面积，从而降低了基建投资，减少了水泵的容量和电能消耗。当采用高温水采暖时，tg＝110℃，th＝70℃，温差Δt＝40℃；而采用低温水采暖时

tg＝95℃，th＝70℃，其温差Δt＝25℃。在同样供热量的情况下，高温水比低温水循环水量少37.5%。如果管网中的压力损失也相等时，热网管径平均减小一号，高温水供热管网钢材重量比低温水供热减少30%左右，保温材料节约15%左右，外网基建投资约减少25%。锅炉房的循环水泵及其管道基建投资也相应减少。所以从节约能源、节约基建投资方面考虑，采用高温水采暖有明显的优越性，尤其在区域供热锅炉房，应当全面推广使用高温水供热系统。4.高温水采暖系统的组成高温水采暖系统由热源、用户、供回水管网、循环水泵以及加压设备等部分组成。(1)

热源产生高温热水的设备有：高温水锅炉，直接产生一定压力和温度的高温水；蒸汽锅炉，生产的高温高压水蒸气，通过气水间接热交换器，把水加热成高温水；通过喷射器或淋水式直接加热器把水加热成高温水，供给采暖系统。(2)

用户采用高温水采暖的系统，比较多的是暖风机采暖，高大房间的辐射板采暖；也有一般的散热器采暖。在需要耐压高时，要采用承压能力较高的钢串片等钢制的散热器。(3)加压设备高温水必须维持一定的压力才不至于汽化成水蒸气，这个压力值就是水温对应的饱和压力。例如130℃的高温水采暖系统中，必须保证系统各点的压力不小于1.8表压，相当于18mH2O，因此，高温水采暖系统必须采取加压措施，也叫做定压。给系统加压或定压的方法有多种，常见的有以下几种：1)

水箱定压。膨胀水箱有开式和闭式两种。在95/70℃的低温水采暖系统中，开式膨胀水箱安装在一定的高度，恒压点选在循环水泵吸入口的回水干管上，能起到控制系统静水压力、避免系统产生汽化和倒空现象的作用。若用在高温水系统上，开式膨胀水箱必须安装得很高，例如对于130℃的热水系统，水箱高度要比系统最高点还要高18m，才能起到防止系统汽化的作用，此高度一般受限制，不易实现。闭式膨胀水箱是不通大气的，不受安装高度的限制，因而更加适宜高温水采暖系统。水箱内的压力可用氮气瓶减压或蒸汽减压后供应的气体维持。闭式膨胀水箱是密闭容器，装置较复杂，造价较高。2)用补给水箱和补给水泵定压。3)蒸汽锅炉的锅筒定压。4)氮气加压罐定压。上述各种定压方式的详细内容，可以参看有关书籍，本书不做详细介绍。5.高温水采暖存在的问题(1)

高温水必须在压力相应提高的基础上运行，因此需要增设加压设备，相应的要求管道和配件都具有较高的承压能力，增加了投资。(2)

高温水采暖管道在停止运行时，系统内还充满高压水，管道温度降低产生收缩，容易产生裂缝，引起泄漏，施工安装时要非常慎重，必须严格执行规范和标准。6.高温热水采暖管道安装注意要点(1)110～150℃的高温热水采暖管道的连接，管径≤32mm宜螺丝连接；管径＞32mm应焊接。可拆件应使用法兰，不得用长丝和活接头。(2)法兰的衬垫应使用石棉制品或石棉金属制品。(3)管道上的阀门宜采用截止阀，管径＞32mm，宜采用法兰截止阀。(4)高温水锅炉运行时，不得排污。(5)采暖系统安装完后，应做水压试验，工作压力＜0.422MPa，试验压力等于工作压力的2倍；工作压力为0.422～0.696MPa，试验压力等于工作压力的1.3倍，外加0.294MPa。(6)排气设备应采用自动排气阀。5、地板采暖不高于60℃的热水为热媒优点：(1)舒适(2)节能(3)卫生(4)便于装修(5)寿命长(6）成本低（7）减少噪音技术指标：供暖结构厚度70-90mm以水蒸气作为热媒的采暖系统，称为蒸汽采暖系统。水蒸气在系统的散热器中靠凝结放出热量。无论通入散热器的是过热蒸汽还是饱和蒸汽，流出散热器的凝水是饱和凝水还是带有过度冷却的凝水，均可以近似的认为每kg蒸汽凝结时的放热量等于蒸汽在凝结压力下的汽化潜热。1.蒸汽采暖系统的工作原理与分类图3.15是蒸汽采暖原理图。蒸汽从热源1沿蒸汽管路2进入散热设备4，蒸汽凝结放出热量后，凝结水通过疏水器5再返回热源重新加热。按照供汽压力的大小，将蒸汽采暖分为三类：供汽的表压力高于70kPa时，称为高压蒸汽采暖；供汽的表压力等于或低于70kPa时，称为低压蒸汽采暖；当系统中的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽采暖。按照蒸汽干管布置的不同，蒸汽采暖系统可以有上供式、中供式、下供式三种。按照立管的布置特点，蒸汽采暖系统可分为单管式和双管式。目前国内绝大多数蒸汽采暖采用双管式。按照回水动力不同，蒸汽采暖系统可分为重力回水和机械回水两类。高压蒸汽采暖系统采用机械回水方式。二、蒸汽采暖系统图3.15蒸汽供热原理图1.热源；2.蒸汽管路；3.分水器；4.散热设备；5.疏水器；6.凝水管路；7.凝水箱；8.空气管；9.凝水泵；10.凝水管2.蒸汽采暖系统的特点与热水采暖相比，蒸汽采暖具有如下特点：(1)在低温热水采暖系统中，热媒温度一般为95℃/70℃，散热器内热媒的平均温度为82.5℃；而在低压或高压蒸汽采暖系统中，散热器内热媒的温度等于或高于100℃，并且蒸汽采暖系统散热器的传热系数比热水采暖系统散热器高，使蒸汽采暖系统所用的散热器片数比热水采暖系统少，管路造价也比热水采暖系统低，因此蒸汽采暖系统的初投资少于热水采暖系统。(2)一般蒸汽采暖系统不能调节蒸汽温度。当室外温度高于采暖室外计算温度时，蒸汽采暖系统必须运行一段时间，停止一段时间，即采用间歇调节。间歇调节会使房间温度上下波动，而从卫生角度来看，室内温度波动过大是不合适的。(3)由于蒸汽采暖系统一般为间歇工作，管道内时而充满蒸汽，时而充满空气，管道内壁的氧化腐蚀要比热水采暖系统快，因而蒸汽采暖系统的使用年限比热水采暖系统短，特别是凝结水管道更易损坏。(4)由于蒸汽具有比容大、密度小的特点，因而在高层建筑采暖时，不会像热水采暖系统那样产生很大的静水压力。(5)在真空蒸汽采暖系统中，蒸汽的饱和温度低于100℃，蒸汽的压力越低，蒸汽的饱和温度也越低，散热器表面温度能满足卫生要求，且能用调节蒸汽饱和压力的方法来调节散热器的散热量，但由于系统中的压力低于大气压力，稍有缝隙空气就会渗入，从而破坏系统的正常工作，因此要求系统的严密度很高，并需要具有自控能力的抽气设备保持系统真空，这就使真空蒸汽采暖系统应用不够广泛。(6)蒸汽采暖系统的热惰性很小，即系统的加热和冷却过程都很快，很适宜需要间歇采暖和要求加热迅速的建筑物，如工业车间、会议厅、剧院等。(7)在蒸汽采暖系统中，散热器表面温度较高，有机灰尘升华剧烈且易烫伤人，对卫生不利，不适宜对卫生要求较高的建筑物，如住宅、学校、医院、幼儿园等。3.蒸汽采暖系统的常见类型(1)低压蒸汽采暖系统1)重力回水低压蒸汽采暖系统。图3.16所示为重力回水低压蒸汽采暖系统示意图，其中(a)为上供式，(b)为下供式。在系统运行前，锅炉充水至Ⅰ-Ⅰ平面。锅炉加热后产生的蒸汽，在其自身压力作用下，克服流动阻力，沿供汽管道进入散热器，并将积聚在供汽管道和散热器内的空气驱入凝水管，最后经连接在凝水管末端的B点处排出。蒸汽在散热器内冷凝放热变成凝水，凝水靠重力作用沿凝水管路返回锅炉，重新加热成蒸汽。图3.16重力回水低压蒸汽采暖系统示意图(单位：mm)从图3.16可见，重力回水低压蒸汽采暖系统中的蒸汽管道、散热器及凝水管构成一个循环回路。由于总凝水立管与锅炉连通，锅炉工作时，在蒸汽作用下，总凝水立管的水位将升高h值，达到Ⅱ-Ⅱ水面。当凝水干管内为大气压力时，h值即为锅炉压力所折算的水柱高度。为使系统内的空气能从B点处顺利排出，B点前的凝水干管就不能充满水。在干管的横断面，上部应充满空气，下部充满凝结水，凝结水靠重力流动。这种非满管流动的凝水管，称为干式凝水管。显然它必须敷设在Ⅱ-Ⅱ水面以上，再考虑锅炉压力波动，B点处应高出水面约200～250mm，第一层散热器在Ⅱ-Ⅱ水面以上，才能将其内的凝水顺利排入凝水管，保证其正常工作。Ⅱ-Ⅱ水面以下的总凝水立管全部充满凝结水，凝水满管流动，称为湿式凝水管。重力回水低压蒸汽采暖系统型式简单，不需要设置凝水箱和凝水泵，运行时不消耗电能，宜在小型系统中采用。2)机械回水低压蒸汽采暖系统。图3.17是该系统的示意图，不同于连续循环重力回水系统。机械回水系统是一个“断开式”系统。凝水不直接返回锅炉，而是首先进入凝水箱，然后再用凝水泵将凝水送回热源重新加热。在低压蒸汽采暖系统中，凝水箱应低于所有散热器和凝水管。进凝水箱的凝水干管应作顺流向下的坡度，使从散热器的流出凝水靠重力自流进入凝水箱。为了使系统的空气可经凝水干管流入凝水箱，再经凝水箱上的空气管排往大气，凝水干管同样应按干式凝水管设计。机械回水系统的最主要优点是扩大了供热范围，因而应用最为普遍。图3.17机械回水低压蒸汽采暖系统示意图1.低压恒温式疏水器；2.凝水箱；3.空气管；4.凝水泵(2)高压蒸汽采暖系统图3.18所示为一个带有用户入口和室内高压蒸汽采暖系统示意图。高压蒸汽通过室外蒸汽管路进入用户入口的高压分汽缸。根据各种热用户的使用情况和要求的压力不同，季节性的室内蒸汽采暖管道宜与其他热用户的管道系统分开，即从不同的分汽缸中引出蒸汽分送不同的用户。当蒸汽入口压力或生产工艺用热的使用压力高于采暖系统的工作压力时，应在分汽缸之间设置减压装置。室内各采暖系统的蒸汽，在用热设备冷凝放热，冷凝水沿凝水管道流动，经过疏水器后汇流到凝水箱，然后用凝结水泵压送回锅炉房重新加热。凝水箱可布置在该厂房内，也可布置在工厂区的凝水回收分站或直接布置在锅炉房内。凝水箱可以与大气相通，称为开式凝水箱，也可以密封且具有一定的压力，称为闭式凝水箱。图3.18室内高压蒸汽采暖系统示意图1.室外蒸汽管；2.室内高压蒸汽供汽管；3.室内高压蒸汽采暖管；4.减压装置；5.伸缩器；6.疏水器；7.开式凝水箱；8.空气管；9.凝水泵；10.固定支点；11.安全阀3.1.4蒸汽采暖系统4.蒸汽采暖系统的管路布置与注意事项(1)蒸汽采暖管路的布置与敷设同热水采暖系统一样，室内蒸汽采暖系统按干管所处的位置有上供下回式、上供上回式、中供式等型式，按组成环路的立管设置情况有单管系统与双管系统。为了使凝结水顺利地排出，避免水击现象的产生，管道布置大多采用上供下回双管系统。当地面不便布置凝结水管时，也可采用上供上回式。实践证明，上供上回式不利于运行管理。系统停热检修时，各用热设备和主管要逐个排放凝水，系统启动升压过快时，极易产生水击，且系统内空气也不易排除。因此该系统必须在每个散热设备的凝水管上安装疏水器和止回阀。在蒸汽采暖管路中，要注意排除沿途凝水，以免发生蒸汽系统常有的"水击"现象。在蒸汽采暖系统中，沿管壁凝结的沿途凝水可能被高速蒸汽流重新掀起，形成"水塞"，并随蒸汽一起高速流动，在遇到阀门、拐弯或向上的管段等使流动方向改变时，水滴或水塞在高速运动时与管件或管子撞击，就产生"水击"，出现噪音、振动或局部高压，严重时能破坏管道接口的严密性和管路支架。为了减轻水击现象，水平敷设的供汽管路，必须具有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。蒸汽干管汽水同向流动时，坡度i宜采用0.003，不得小于0.002，进入散热器支管的坡度i＝0.01～0.02。若受条件所限，必须逆向敷设时，蒸汽干管的坡度i≥0.005。(2)蒸汽采暖系统的设置应注意事项在蒸汽采暖系统中，不论是什么型式的系统，都应