第二部分采暖设备

第二部分采暖设备第一节采暖的基本概念一、采暖的目的在冬季维持室内空气温度在规定的范围内，此温度范围大多数场合为16-20C。二、采暖系统的类型按采暖热媒分：1)热水采暖：热水2)蒸汽采暖：蒸汽3)辐射采暖：高温水或高压蒸汽，煤气燃烧红外线辐射、电4)热风采暖：空调冬季运行就是典型的热风采暖三、采暖系统的组成•采暖系统由三大部分组成：热源、管路及散热器第二节常见的采暖系统类型一、热水采暖系统1.系统分类热水供暖系统可按下述方法分类：1)按系统循环动力：•重力循环系统：靠水的密度差进行循环的系统•机械循环系统：靠机械(水泵)力进行循环的系统2)按供回水方式的不同：•单管系统：热水经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；•双管系统：热水经供水管平行地分配给多组散热彬，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水管流回热源的系统。3)按照管道敷设方式：垂直式系统和水平式系统4)按热媒温度：低温水供暖系统和高温水供暖系统我国的习惯做法：低温水系统：水温低于或等于100℃的热水系统；设计供回水温度多采用95℃／70℃，适用于住宅、办公楼、医院及托幼建筑。高温水系统：水温超过100℃的热水系统；设计供回水温度多采用130-80℃，适用于其他民用及工业建筑。2.重力循环系统重力循环热水供暖系统是最早采用的一种热水供暖方式，已有约200年的历史，至今仍在应用。特点：装置简单，运行时无噪声和不消耗电能。但由于作用压力小、管径大，作用范围受到限制。重力循环热水供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50米。1）重力循环热水供暖系统的工作原理2）上供下回式系统系统主要的特点：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％。3.机械循环系统机械循环热水供暖系统与重力循环系统的主要区别是在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。因为设置了水泵，增加了系统的运行费用和维修工作量；但由于水泵所产生的作用压力很大，供暖范围可以扩大。机械循环热水供暖系统不仅可用于单幢建筑中，也可以用于多幢建筑，甚至发展为区域热水供暖系统。机械循环热水供暖系统成为应用最广泛的一种供暖系统。1)上供下回系统除膨胀水箱的连接位置与重力循环系统不同外，还增加了循环水泵和排气装置。在机械循环系统中，供水干管沿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向点，通过设在最高点的排气装置3，将空气排出系统外。水平干管的坡度一般采用0.003，不得小于0.002。回水下行的坡向与重力循环系统相同，以便于系统水能顺利排出。为使系统顺利排除空气和在系统停止运行或抢修时能通过回水干管顺利地排水，回水干管应有向锅炉方向的向下坡度。如图所示，左侧为双管式系统，右侧为单管式系统。图左侧的双管系统在管路和散热器连接方式上与重力循环没有差别。右侧立管3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人各层散热器。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，并且散热器中水温度不同。右侧立管4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。右侧立管5是一种跨越式与顺流式相结合的系统形式，主要用在高层建筑(通常超过六层)中。建筑上部几层采用跨越式，下部采用顺流式。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，可适当地减轻供暖系统中经常会出现的上热下冷的现象。但这种折衷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)下供下回适用场合：在设有地下室的建筑物中或在平屋顶顶棚下难以布置供水干管的场合。特点：1)在地下室布置供水干管，管路直接散热于地下室，无效热损失小；2)在施工中，每安装好一层散热器即可供暖，给冬季施工带来很大方便；3)排除系统中的空气较困难。3)中间供水优势：中供式系统可避免由于顶层梁底标高过低，致使供水于管挡住顶层窗户的不合理布置，并减轻了上供下回式在楼层过多时易出现的垂直失调的现象。缺点：上部系统要增加排气装置。适用场合：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。4)下供上回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)当采用高温水供暖系统时，由于供水干管设在底层，这样可降低防止高温水汽化所需的水箱标高，减少布置高架水管困难。二、蒸汽采暖系统在蒸汽供暖系统中，热媒是蒸汽，蒸汽进入散热器，将热量散发到房间内，放出潜热后的蒸汽冷凝成同温度的凝结水。1.蒸汽供暖系统分类按照供汽压力的大小，将蒸汽供暖分为三类：1)高压蒸汽供暖系统：供汽表压力高于70kpa；适用于工业建筑；2)低压蒸汽供暖系统：供汽表压力等于或低于70kpa；适用于要求较低的民用建筑及工业建筑；3)真空蒸汽供暖系统：系统中的压力低于大气压。真空蒸汽供暖因需要使用真空泵装置，系统复杂，在我国很少使用。•按照蒸汽干管布置的不同，将蒸汽供暖系统分为三类：上供式、中供式、下供式；•按照立管的布置特点，将蒸汽供暖系统分为两类：单管和双管式。目前我国多采用双管式；•按照回水动力不同，将蒸汽供暖系统分为两类：重力回水和机械回水。一般都采用机械回水方式。2.低压蒸汽供暖系统的基本形式1)重力回水低压蒸汽供暖系统重力回水低压蒸汽供暖系统形式简单，宜在小型系统中采用。当系统作用半径较大、供汽压力较高（通常供汽表压力高于20kPa）时，就采用机械回水系统。上供式系统下供式系统在系统运行前，锅炉充水到I-I平面。锅炉加热后产生的蒸汽在自身压力作用下克服流动阻力，沿供汽管道输送到散热器内，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点处将空气排出。蒸汽在散热器内冷凝放热，凝水靠重力作用沿凝水管路返回锅炉，重新加热变成蒸汽。由图可见，系统中的蒸汽管道、散热器及凝结水管构成一个循环回路。由于总凝水立管与锅炉连通，在锅炉工作时总凝水立管的水位将升高H值，达到2-2水面。当凝水干管内为大气压力时，H值为锅炉压力所折算的水柱高度。为使系统内的空气能从B点处顺利排除，B点前的凝水干管必须敷设在2-2水面以上，再考虑锅炉压力波动，B点处应再高出2-2水面约200-250mm。第一层散热器当然应在2-2水面以上才不致被凝结水堵塞，顺利排出空气从而保证其正常工作。2)机械回水低压蒸汽供暖系统机械回水系统是一个开式系统，凝水不直接返回锅炉，而先进入凝水箱。然后再用凝水泵将水运回锅炉重新加热。在低压蒸汽供暖系统中，凝水箱的布置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，以便从散热器流出的凝水靠重力回流进入凝水箱。机械回水系统的最主要优点：扩大了供热范围，因而应用最为普遍。机械回水的中供式低压蒸汽供暖系统的示意图三、热风采暖1.特点以空气作为带热体，将室外、室内或者室外与室内空气的混合体加热后直接送入室内，维持室内空气温度达到采暖要求。因此具有热惰性小、升温快、室内温度分布均匀、温度梯度较小的特点。2.暖风机1)结构：由空气加热器、通风机和电动机组合而成的，空气在风机的作用下由吸风口进入机组，经过加热器加热后从送风口送到室内，以维持室内要求的温度。由此可见，暖风机具有加热空气和传输空气双重功能。2)暖风机的分类：根据风机类型：轴流式和离心式根据结构和适用的热媒：蒸汽暖风机、热水暖风机、蒸汽热水两用暖风机以及冷热水两用暖风机等。3)轴流式暖风机：最常用的是蒸汽热水两用型和冷热水两用型特点：体积小、结构简单、安装方便，但射程短、出风速度低。因此，一般悬挂或支架在墙上或柱子上，热风经过风口直接吹向工作区。用途：加热室内空气再循环空气。蒸汽热水两用型轴流暖风机4)离心式暖风机：最常用的是蒸汽热水两用型特点：作用压头较大、出口速度较大，因此，射程长、送风量和产热量大，通常用于集中采暖。用途：加热室内再循环空气，或者加热一部分室外新鲜空气。蒸汽热水两用型离心暖风机3.注意：对于空气中含有燃烧危险的粉尘、产生易燃易爆气体和纤维处理的生产厂房，从安全角度考虑，不得采用再循环空气。四、辐射采暖1.机理散热设备以辐射换热的方式将热量散发出来。2.主要形式：1)高温水或高压蒸汽辐射采暖，适用于工业建筑；2)煤气燃烧红外线辐射采暖适用于工业建筑；3)电取暖器。3.优点1)在相同的舒适感条件下，可采用较低的室内空气温度；2)增加了人的舒适感；3)减少了室内温度梯度和灰尘的二次飞扬；4)减少了建筑围护结构的热损失。第二节水系统的种类一、单管系统和双管系统1.单管系统单管制系统只有一根干管，从锅炉到建筑、再回到锅炉。这根管道既是送水管，也是回水管，它的管径不变，所有的水都在管内流动。水离开干管时的温度与回到干管的温度不同，这两股水流混合改变了整个干管内水流的温度。然而，由于离开干管的水量与总水量相比非常小，因此，水温的改变通常很小。即使如此，在有些情况下，选择送水干管末端的设备必须与选择送水干管开始端的设备有所不同，因为两者所处的进口水温不同。优点：1.系统的设计简单，一根管子，尺寸始终不变；2.安装简单；3.安装费用低；4.它有一定的灵活性，因为系统可以被分为几个并联环路，以保持水泵的压头较低。缺点：1.与其它系统相比，它的水泵压头一般较大；2.由于水流经系统时水温的变化，可能导致干管末端的设备比开始端的大，这不仅使末端设备的选型复杂化，而且由于末端的设备型号的增大而增加了费用；3.由于水流接头的设计及其造成的压降，使分支中的水量受到限制。适合它的末端设备一般只控制房间的一部分空间、单个房间、一些小的房间、而且是密闭的；4.为了保证水通过末端设备盘管时的阻力低，水速必须低。这将导致盘管的管径较大，并联的管数较多或使用比其它大的盘管。因此系统占用空间大、末端设备费用高。2.双管系统优点：1.尽管管道和设备的阻力较大，其水泵的总压头还是比具有相同管径的单管系统小，这是因为水环路的末端设备是并联的、而非串联；2.系统安装时，如果安装了分支环路的平衡阀，该系统各设备间的流量平衡比单管系统容易；3.由于来自设备的回水回到了回水干管中、没有与供水管内冷冻水混合，因此，进入每个设备的水温度相同。缺点：1.系统的安装费用比单管系统高。对于同样规模的系统，即使两管制系统的平均管径比单管小，但额外的管道和接头使它的初投资比单管系统大；2.与单管系统类似，两管制系统在某一时刻只能向所有的设备提供同一温度的水。二、同程式和异程式1.异程式特点：•水从供水管进入设备1•水离开设备1后直接回到冷热源•第一个设备是第一个供水的设备，也是第一个回水的设备•各环路压降不均匀•通过各设备的压降大小顺序为：设备1设备2设备3设备4设备5•必须添加平衡阀2.同程式设备1设备2设备3设备4设备5供水回水特点：•回水干管水流方向与供水干管相同•水流离开设备1后，必须经过全部回水管路才回到冷热水机组•第一个供水的设备是最后一个回水的设备•通过各设备环路的压降相同•不需要平衡阀3.水平同程式•回水的顺序与送水的顺序刚好相反•不需要额外的同程管道•水平同程式4.垂直同程式或异程式•异程式针对左侧设备而言•同程式针对右侧设备而言•供水和回水总管都在底部5.垂直同程式•每一组设备都是同程式•供水总管在下面•同程式回水总管在上面•由一根立管将回水送到底部回水供水第三节锅炉与锅炉房锅炉是供热之源。锅炉及锅炉房设备的任务就是安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水以生产蒸汽或