第2章-供暖

第2章供暖冬季室内热量的传递室内供暖的任务：是冬季不断地向房间供给相应的热量，维持房间必须的温度，以改善室内的工作生活条件。供暖工程概述学习要求1、掌握供暖系统的分类2、掌握供暖散热设备的类型及辅助设备3、了解供暖设备和管道的安装要求第2章供暖本章主要内容建筑供暖系统的组成和形式供暖热负荷供暖系统设备供暖管道布置和敷设高层建筑供暖特点热源供热存在的问题近热远冷、散热器冷热不均用户抱怨较大工作人员维修量大，一冬在忙欠交热费多用户放水多，补水量大锅炉、循环泵和管线投资过大循环流量大热源内阻大、外网压差小供回水温差小电能、热能耗费大供热企业效益下降，甚至亏损供暖工程的研究热点新能源与新设备的利用新型建筑保温材料的利用与选择新供暖方式的研究水力失调、失热失水的研究分户热计量方法的研究热源—热媒制备设施；输热管道－热媒输送系统；散热设备－室内热媒利用设施；2.1建筑供热系统的组成和形式供暖系统的组成1.局部供暖：将热源和散热设备合并成一个整体，分散设置在各个房间里。2.集中供暖：热源和散热设备分别设置，热源通过热媒管道向各个房间或各个建筑物供给热量的供暖系统。2.1建筑供热系统的组成和形式供暖方式火墙火炉电热炉油汀集中式供暖系统的优越性1、有较好的经济效益。因集中供热用的锅炉容量大，热效率高，可以达到90%以上，而分散供热的小型锅炉热效率只有60%左右，或更低。因此城市集中供热代替分散供热综合起来可节约20%—30%的能源。2、有良好的环境效益。城市污染主要来源于煤直接燃烧产生的二氧化碳和烟尘。集中供热的锅炉容量大，有较完善的除尘设备，采用高效率的除尘器，除尘率可达90％以上，能有效降低城市污染。3、有很好的社会效益。城市集中供热对于方便人民生活，节省城建珍贵用地，缓解城区用电紧张的局面有着十分重要的意义。2.1建筑供热系统的组成和形式集中供暖系统分类供暖系统分类热水供暖蒸汽供暖热风供暖高温水供暖低温水供暖高压蒸汽供暖低压蒸汽供暖自然循环辐射供暖机械循环民用建筑热水供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℃或采用85℃/60℃）。高温水供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℃。2.1建筑供热系统的组成和形式热水供暖系统循环动力自然循环系统依靠水的密度差进行循环机械循环系统依靠水泵压力进行循环锅炉除污器散热器膨胀水箱水泵排气阀2.1建筑供热系统的组成和形式热水供暖系统2.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖系统图2.2机械循环双管上供下回式热水供暖系统1—锅炉；2—总立管；3—供水干管；4—供水立管；5—散热器；6—回水立管；7—回水干管；8—水泵；9—膨胀水箱；10—集气罐图2.3机械循环双管下供下回式热水供暖系统2.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖系统组成：锅炉、输热管道、水泵、散热器以及膨胀水箱等。特点：依靠水泵所产生的压头使水在系统内循环；供水干管应按水流方向有向上的坡度，并在其最高点设集气罐；水泵装在回水干管，膨胀水箱在泵的吸入口。供、回水方式单管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。(特点见p35)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。31110i=0.5%～1%6i=0.5%～1%975i=0.5%～1%1482(a)(b)2.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖系统管道敷设方式垂直式水平式给水干管的位置上供下回下供上回通过各个立管的循环环路的总长度同程式异程式2.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖系统12a453bh6机械循环下供下回式系统2.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖系统i12iii3机械循环下供上回热水供暖系统2.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖系统142立管IIIIIIIV3同程式系统2.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖系统异程式系统2.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖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12(2)(1)(1)(2)212.1建筑供热系统的组成和形式机械循环热水供暖系统自然循环系统工作原理及其作用压力1、工作原理：水在锅炉内加热后，密度减小；在散热器内被冷却后，密度增加。整个系统因供回水密度差的不同而维持循环流动。2、作用压力：维持系统循环流动的压力2.1建筑供热系统的组成和形式自然循环热水供暖系统通过下层散热器循环环路的自然压头为：通过上层散热器循环环路的自然压头为：2.1建筑供热系统的组成和形式自然循环热水供暖系统图7.6自然循环双管上供下回式热水供暖系统1211hH))((12212hhH作用压力是散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水柱密度差。若供水温度95℃，回水70℃；则每m高差可产生的作用压力为：9.81×1×（977.81－961.92）=156Pa。自然循环系统维护管理简单，不需消耗电能因作用压力小、管径较大，作用半径小，通常不宜超过50m。只有当建筑物占地面积较小，且有可能在地下室、半地下室或就近低处设置锅炉时，才宜采用自然循环热水供暖系统。2.1建筑供热系统的组成和形式自然循环热水供暖系统蒸汽供暖系统是利用蒸汽凝结时放出汽化潜热的特性实现的。（一）蒸汽供暖系统的分类1.按供气压力大小高压蒸汽供暖系统P1.7个标准大气压（70kPa）低压蒸汽供暖系统P1.7个标准大气压2.1建筑供热系统的组成和形式蒸汽供暖系统2.按蒸汽干管布置上供下回式下供下回式3.按立管的布置特点单管式双管式4.按回水方式重力回水机械回水（高压蒸汽系统均采用机械回水方式）2.1建筑供热系统的组成和形式蒸汽供暖系统低压蒸汽重力回水供暖系统示意图下供式上供式234i≥0.0051i≥0.003蒸汽凝水机械回水低压蒸汽供暖系统1—低压恒温式疏水器2—凝水箱3—膨胀水箱4—凝水泵2.1建筑供热系统的组成和形式低压蒸汽供暖系统特点每一组散热器或立管上装有疏水器，以阻止蒸汽进入凝水管；蒸汽干管沿蒸汽流动方向有向下的坡度；管路中空气通过凝水管至凝水箱排入大气；在水泵和锅炉连接的管路上设止回阀；减少“水击”现象。高压蒸汽采暧系统1-室外蒸汽管；2-室内高压蒸汽供热管；3-室内高压蒸汽供暖管；4-减压装置；5-补偿器；6-疏水器；7-开式凝水箱；8-空气管；9-凝水泵；10-固定支点；11-安全阀高压蒸汽采暖系统的热媒为相对压力大于70kPa。（1）高压蒸汽供暖系统的管径和散热器片数都少于低压蒸汽供暖系统。蒸汽压力大，流速大，系统作用半径大，但沿程管道热损失大；对于同负荷的系统，管径小，对于同负荷的房间，则散热器面积小；若沿途凝结水排泄不畅，会产生严重水击。（2）散热器内蒸汽压力高，表面温度高，易烫伤人和烧焦落在散热器上的有机尘，卫生和安全条件较差。因此这种系统一般只在工业厂房应用。高压蒸汽采暖系统与低压蒸汽采暖系统相比，有如下特点：（3）凝结水温度高，在它通过疏水器减压后，会重新汽化，易产生二次蒸发。在有条件的地方，要尽可能将二次蒸汽送到附近低压蒸汽供暖系统或热水供应系统中加以利用。（4）工业企业的锅炉房，往往既供应生产工艺用汽，同时也供应高压蒸汽供暖系统所需要的蒸汽。锅炉房送出的蒸汽压力常常很高，因此在蒸汽送入高压蒸汽供暖系统之前，要用减压装置将蒸汽压力降至所要求的数值。一般情况下，高压蒸汽供暖系统的蒸汽压力不超过300kPa。（5）高压蒸汽供暖系统为了避免高压蒸汽和凝结水在立管中反向流动所发出的噪声，一般高压蒸汽供暖均采用双管上供下回式式系统。高压蒸汽采暖系统与低压蒸汽采暖系统相比，有如下特点：热水供暖与蒸汽供暖的比较1.蒸汽供暖系统蒸汽质量流量少于热水流量。2.蒸汽供暖比热水供暖在运行管理复杂。3.蒸汽供暖要比热水供暖散热设备面积小。4.蒸汽供暖系统静压小，升温快。5.蒸汽供暖不能调节蒸汽温度,间歇运行时，系统腐蚀较快，使用寿命短。2.1建筑供热系统的组成和形式蒸汽供暖系统民用建筑不适宜采用蒸汽供暖系统蒸汽供暖系统散热器表面温度高，易烧烤积在散热器上的有机灰尘，产生异味，卫生条件较差。而且跑、冒、滴、漏而影响能耗2.1建筑供热系统的组成和形式蒸汽供暖系统重力回水低压蒸汽宜在小型系统中采用。当供暖系统作用半径较大时，就要采用较高的蒸汽压力才能将蒸汽输送到最远散热器。如仍用重力回水方式，凝水管里水面高度就可能超过底层散热器的高度，散热器充满凝水积聚空气，蒸汽无法进入，影响散热。2.1建筑供热系统的组成和形式蒸汽供暖系统2.1建筑供热系统的组成和形式热风供暖系统以空气为热煤，高温空气与室内低温空气换热；可以用蒸汽、热水或烟气来加热空气；热风供暖设备：空气加热器、热风炉、暖风机等2.1建筑供热系统的组成和形式热风供暖系统特点热风供暖系统热惰性小，能迅速提高室温。对于人们短时间逗留的场所如体育馆、戏院等最为适宜。大面积的工业厂房，冬季需要补充大量热量，因此往往采用暖风机或采用与送风系统相结合的热风供暖方式。热风供暖系统可同时兼有通风换气作用。热风供暖系统噪声比较大。利用低温热水或高温水加热周围壁面、地面温度的辐射传热和空气的对流传热结合系统。冬季低温辐射采暖，热水（低于60℃）管道（铜管、PVC管、复合管）按一定的间距埋在具有一定蓄热能力地板结构内，管底铺设保温层以防热量损失。2.1建筑供热系统的组成和形式辐射采暖系统1.按与建筑物的结合关系分类整体式埋管式风道式贴附式悬挂式2.1建筑供热系统的组成和形式辐射采暖系统2.采暖辐射板按位置分类墙面式地面式顶面式横板式：可同时向上、下两层房间供热窗下式单面散热双面散热墙面式墙板式外墙式：外墙室内侧间墙式：设在内墙单面散热双面散热踢脚板式2.1建筑供热系统的组成和形式辐射采暖系统3.辐射采暖的特点1.围护结构内表面温度高，减少人体的辐射放热量，舒适度增加。2.竖向高度均匀，适合人体舒适性要求，室内空气温度可比对流低1-3℃，节能。3.可利用低温热媒。4.少占建筑面积。5.适于局部加热。2.1建筑供热系统的组成和形式辐射采暖系统热媒种类热水：首选，温升慢，混凝土板不易裂缝，可采用集中质调。蒸汽：温升快，易出裂缝，不能集中质调。空气：建筑结构厚度增加。电：板面温度易控制，调节方便，但耗电，应进行技术经济论证。热媒温度：悬挂式金属辐射板可选用较高（130℃高温水），埋管式热媒温度可比板面温度高20-40℃，窗下式可选用较高（如105℃）间墙式，踢脚式，顶面式和地面式一般低于60℃。2.1建筑供热系统的组成和形式辐射采暖系统辐射地板20世纪90年代末引入我国；《民用建筑节能管理规定》2000.2.18规定：2000年10月1日起新建建筑强制实行分户计量；2010年，既有建筑采暖方式改造为分户计量基本完成。2.1建筑供热系统的组成和形式分户计量热水采暖系统设置分户计量供暖系统的目的：按实际耗热量计费节约能源满足用户对供暖系统多方面的功能要求。2.1建筑供热系统的组成和形式分户计量热水采暖系统分户计量系统与常规系统的区别：分户计量供暖系统应便于分户管理及分户分室控制、调节供热量—即调节室温。垂直式系统，一个用户由多个立管供热，在每一个散热器支管上安装热表来计量，不仅使系统复杂、造价过高，而且管理不便，因此不能广泛使用。2.1建筑供热系统的组成和形式分户计量热水采暖系统分户计量供暖系统的共同特点：每户管道的起、止点安装关断阀和其中之一处安装调节阀。应设置热表和温控装置。热表一般安装在用户进口处。2.1建筑供热系统的组成和形式分户计量热水采暖系统户内供暖系统形式：分户水平单管系统－经济型建筑分户水平双管系统－一般建筑分户水平单双管系统－跃层式建筑分户水平放射式系统－