供热工程单元7 住宅分户热计量采暖系统

LOGO供热工程GONGREGONGCHENG武汉理工大学出版社单元7住宅分户热计量采暖系统单元7住宅分户热计量采暖系统【知识目标】1.掌握分户热计量采暖系统的负荷计算方法；2.了解常见的热计量装置的构造；3.掌握适合分户热计量的各种系统型式；4.掌握散热器的布置原则及适合分户热计量系统的各种管材。【能力目标】1.能够正确进行分户热计量采暖系统的负荷计算、散热器的布置；2.能够进行住宅分户热计量采暖系统形式的确定；3.能够正确进行分户热计量采暖系统各种管材的选用。目录课题1热负荷计算与散热器的布置课题2分户热计量采暖系统形式课题3热计量装置123课题1热负荷计算与散热器的布置7.1.1.1分户热计量采暖系统与常规采暖系统热负荷计算方法比较实际上，设置分户热计量采暖系统的建筑物，其热负荷的计算方法与常规采暖系统是基本相同的。目前，比较普遍认可的看法是：分户热计量采暖系统的室内设计计算温度宜比国家现行标准提高2℃，如根据《住宅设计规范》规定，普通住宅的卧室、起居室和卫生间不应低于18℃，则分户计量采暖系统应按20℃计算，如原标准按20℃或22℃计算的高级住宅．则相应地按22℃或24℃取值。按此规定计算的结果表明：计算热负荷将会增加7％～11％。7.1.1热负荷的计算7.1.1.2房间热负荷的计算（1）按面积传热计算方法的基本传热公式：式中Q——户间总热负荷，W；K——户间楼板及隔墙传热系数，W/(㎡·℃)；F——户间楼板或隔墙面积，㎡；——户间热负荷计算温差，℃；N——户间楼板及隔墙同时发生传热的概率系数。当有一面可能发生传热的楼板或隔墙时，N取0.8；当有两面可能发生传热的楼板或隔墙，或一面楼板与一面隔墙时，N取0.7；当有两面可能发生传热的楼板及一面隔墙，或两面隔墙与一面楼板时，N取0.6；当有两面可能发生传热的楼板及两面隔墙，N取0.5课题1热负荷计算与散热器的布置ttFkNQInii1（2）按体积热指标计算方法的计算公式式中Q——户间总热负荷，W；——房间温度修正系数，一般为3.3；——房间供暖体积热指标系数，W/(m3·℃)；V——房间轴线体积，m3；——户间热负荷计算温度差，℃，按体积传热计算时宜为8℃；N——户间楼板及隔墙同时发生传热的概率系数(取值同方法1)；M——户间楼板及隔墙数量修正率系数：当有一面可能发生传热的楼板或隔墙时，M取0.25：anqt课题1热负荷计算与散热器的布置当有两面可能发生传热的楼板或隔墙，或一面楼板与一面隔墙时，M取0.5；当有两面可能发生传热的楼板及一面隔墙，或两面隔墙与一面楼板时，M取0.75；当有两面可能发生传热的楼板及两面隔墙，M取l。实际上述计算公式可简化为：当有一面可能发生传热的楼板或隔墙时，Q=2.64V；当有两面可能发生传热的楼板或隔墙，或一面楼板与一面隔墙时，Q=4.62V；当有两面可能发生传热的楼板及一面隔墙，或两面隔墙与一面楼板时，Q=5.94V；当有两面可能发生传热的楼板及两面隔墙，Q=6.6V。课题1热负荷计算与散热器的布置（1）散热器选型应遵循热工性能好、安全可靠、美观紧凑、便于清扫及使用寿命不低于采暖系统所用钢管寿命的原则。（2）宜选用铜铝复合或钢铝复合型、铝制或钢制内防腐型、钢管型等非铸铁散热器，必须采用铸铁散热器时，应选用内腔无粘砂型铸铁散热器。（3）采用热分配表计量时，所选用的散热器应具备安装热分配表的条件。（4）散热器的布置应确保室内温度分布均匀。通常散热器宜布置在外墙窗台下。当布置在内墙时，应与室内设施和家具的布置协调。（5）散热器罩会影响散热器的散热量和恒温阀及热分配表的工作，非特殊要求，散热器不应设暖气罩。（6）散热器的布置应尽可能缩短户内的管道长度。每组散热器应设手动或自动跑风阀。7.1.2散热器的布置课题1热负荷计算与散热器的布置backbackbackback集中供热按户计量的主导方式是采用热量表和热量分配表计量，而采用热量表或热量分配表按户进行计量对采暖系统形式的要求却大不相同。热量表是根据测量采暖系统入户的流量和供回水温度来计算热量的，因此分户计量要求采暖系统在设计时每一户要单独布置成一个环路。对于多层和高层住宅建筑来说，若想每一户自成一个环路，系统首先应具有与各户环路连接的供回水立管，然后户内可根据情况设计成双管水平串联、单管水平跨越式、双管水平并联式、上供下回式、上供上回或地板辐射采暖等系统形式。课题2分户热计量采暖系统形式7.2.1适合热量表的采暖系统（1）下分式双管系统（如图7-1所示）（2）下分式单管跨越式系统（如图7-2所示）图7-1下分式双管系统示意图(a)双管异程式系统；(b)双管同程式系统1－温控阀；2－户内热力入口；3－散热器图7-2下分式单管跨越系统示意图(a)单管同程式系统；(b)单管异程式系统1－温控阀；2－户内热力入口；3－散热器课题2分户热计量采暖系统形式上述两种下分式系统的供回水水平支管均位于本层散热器下，根据具体情况，管道可采取明装方式，即沿踢脚板敷设，亦可采取暗敷方式，暗敷时常用以下两种方法：1)暗敷在本层地面下沟槽内或垫层内；2)镶嵌在踢脚板内。采用暗敷方式时，需注意不同管材的连接方式。不同塑料管材应采取不同的连接方式。对于PB管、PP-R管，根据管材特点，除分支管连接件外，垫层内不宜设其他管件，且埋入垫层内的管件应与管道同材质，可采用热熔连接的方式；而对于PEX管和XPAP管，不能采用热熔连接的方式，而且垫层内不应有任何管件和接头，水平管与散热器分支管连接时，只能在垫层外用铜制管件连接。课题2分户热计量采暖系统形式（3）上分式双管系统（如图7-3所示）（4）上分式单管跨越式系统（如图7-4所示）图7-3上分式双管系统示意图图7-4上分式单管跨越系统示意图(a)双管异程式系统；(b)双管同程式系统(a)单管异程式系统；(b)单管同程式系统1－温控阀；2－户内热力入口；3－散热器1－温控阀；2－户内热力入口；3－散热器课题2分户热计量采暖系统形式从水力学意义上讲，户内形式为双管系统和单管跨越式系统时，均可实现分室控温的功能，即每组散热器散热量可调。但是从变流量特性角度分析，户内系统采用双管形式要优于单管跨越式系统。主要体现在两个方面：1)双管系统具有良好的变流量特性，即户内系统的瞬时流量总是等于各组散热器瞬时流量之和，系统变流量程度为100％；而对于单管跨越式系统，即使每组散热器流量均为零时，户内系统仍有一定的流量，而且旁通流量还很大。2)双管系统中散热器具有较好的调节特性，进入双管系统中散热器的流量明显小于进入单管跨越式系统中散热器的流量，相对而言，更接近或处于散热器调节敏感区。课题2分户热计量采暖系统形式（5）章鱼式双管异程式系统（如图7-5所示）（6）地板辐射采暖（如图7-6所示）图7-5章鱼式双管异程式系统示意图图7-6地板辐射采暖系统示意图1－温控阀；2－户内热力入口；3－散热器1－温控阀;2－集、分水器;3－户内热力入口课题2分户热计量采暖系统形式热分配表的使用方法是：在每个散热器上安装热量分配表，测量计算每个住户用热比例，通过总表来计算热量；在每个采暖季结束后，由工作人员来读表，根据计算，求得实际耗热量。（1）垂直式单管系统改原有顺流式单管系统为带跨越管、温控阀的可调节系统，是旧系统改造最容易而可行的一种方式。一般有两种形式：一种加两通温控阀(如图7-7)，一种加三通温控阀(如图7-8)。7.2.2适合热分配表的采暖系统课题2分户热计量采暖系统形式图7-7加两通温控阀的垂直单管系统图7-8加三通温控阀的垂直单管系统课题2分户热计量采暖系统形式（2）垂直式双管系统由于双管系统存在的垂直重力失调原因，往往只应用于4层及以下采暖系统。在每组散热器入口处安装温控阀(如图7-9)，不仅可使系统具有可调性，而且增大了末端阻力。温控阀一般推荐的压降约为10kPa，而每米高差的“自然作用压力”只有约160Pa（供回水温度95℃／70℃），相对温控阀而言非常小。所以对于设有温控阀的双管系统。楼层数对系统水力工况影响很小。图7-9加温控阀的双管系统课题2分户热计量采暖系统形式根据工程实践，共用主立管的形式可以采用如下四种：上供下回同程式、上供上回异程式、下供下回异程式、下供下回同程式如图7-10所示。图7-10主立管系统形式示意图(a)上供下回同程式系统；(b)上供上回异程式系统；(c)下供下回异程式系统；(d)下供下回同程式系统7.2.3共用立管和户内管道课题2分户热计量采暖系统形式backbackbackback热计量方式的选择是推广计量供热技术的急需解决的问题。国外经过数十年的实践，已形成一系列成熟的技术和经验。国内的供热行业相关部门和大专院校、研究院近些年结合中国国情也进行了一些研究。就目前的计量技术而言，对热量的计量可以达到相当准确的程度。但对于供热系统来说，必须从技术和经济两方面考虑，不必要追求过高的精度，而是要求计量系统在满足必要精度的同时还要有足够的运行稳定性和适应我国相关技术的发展水平。如何根据我国的实际情况，选择技术可靠、经济合理的热计量方式，是关系到计量供热能否良性发展的重要环节。课题3热计量装置7.3.1计量方式进行热量测量与计算，并作为计费结算依据的计量仪器称为热量表(也称热表)。热量表构造(如图7-11)根据热量计算方程，一套完整的热量表应由以下三部分组成：(1)热水流量计，用以测量流经换热系统的热水流量。(2)一对温度传感器，分别测量供水温度和回水温度，并进而得到供回水温差。(3)积算仪(也称积分仪)，根据与其相连的流量计和温度传感器提供的流量及温度数据，通过热量计算方程可计算出用户从热交换系统中获得的热量。7.3.2热量表课题3热计量装置对于采暖建筑物(房间)来说，当室内温度稳定时，建筑物的采暖热负荷值Q1，等于散热设备系统放出的热量值Q2，也等于采暖热媒供给建筑物的热量值Q。即：Q1＝Q2＝Q其中Q的计算式如下：式中Q——采暖热媒供给建筑物的热量值，J；G——采暖用户的循环水量，kg/h；c——热水的质量比热容，c=4178J/(kg·℃)；tg——散热设备供水温度，℃；th——散热设备回水温度，℃；——计量仪表的采样周期，s。dttGcQhg)(课题3热计量装置图7-11热量表外观图backbackbackback课题3热计量装置热量分配表是通过测定用户散热设备的散热量来确定用户的用热量的仪表。它的使用方法是：在集中供热系统中，在每个散热器上安装热量分配表，测量计算每个住户用热比例，通过总表来计算热量；在每个采暖季结束后，由工作人员来读表，根据计算，求得实际耗热量。常用的有蒸发式和电子式两种，如图7-12、图7-13。图7-12蒸发式热分配表图7-13电子式热分配表7.3.3热分配表课题3热计量装置蒸发式热分配表的特点是：价格较低，安装方便，但计量准确性较差。蒸发式热分配表装有可蒸发液体的开口透明玻璃管，把它安装在散热器规定位置上，将感受到散热器的平均温度，使表管内液体蒸发。散热器平均温度高，持续时间长，表管内液体蒸发量越多；反之，散热器平均温度低，持续时间短，表管内液体蒸发量就少。表管内液体蒸发量与散热器平均温度和持续时间成比例。采暖期中玻璃管中的液体蒸发量，即玻璃管中的液体的液面下降的高度，就表示该散热器向房间散出热量的多少。因此，它实际上是一种测量玻璃管中的液体温度对时间积分的装置。电子式热量分配表的特点是：计量较准确、方便，价格比热量计量表低，并且可在户外读值。目前在欧美受到欢迎。电子式热量分配表安装在散热器表面指定位置，连续测量并记录散热器的表面温度，与时间积分。课题3热计量装置无地下室的住宅建筑宜每个门栋设置一个热力入口。有地下室的住宅建筑在满足户内供暖系统水力平衡、管道布置合理及易于实现热计量的前提下，应尽量减少建筑物热力人口数量。典型采暖管道入口装置如图7.14所示。