供暖系统及其分类讲解

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1、第二篇 供热通风与空气调节 供热工程 定义：利用热媒（如水、蒸汽或其他介质）将热能从 热源输送到各热用户的工程技术 集中供热系统的组成 集中供热：从一个或多个热源通过热网向城市、城镇 或其中某些区域热用户供热。 1、供热热源：将天然的或人造的能源形态转化为 符合供热要求的能源装置。 如热电厂、区域锅炉房、分散锅炉房 2、热网（一次网）：由热源向热用户输送和分配 供热介质（热水或蒸汽）的管线系统 3、热用户：从供热系统获得热能的用热装置。 如采暖系统、通风空调系统、 热水供应系统、生产工艺消耗热能装置 区域热水锅炉房供热系统 区域蒸汽锅炉房供热系统 供暖系统定义： 在冬季，室外温度低于室内温度，

2、房间内的热 量通过围护结构（墙、窗、门、地面、屋顶等） 不断向外散失，为使室内保持所需的温度，就必 须向室内供给相应的热量，这种向室内供给热量 的工程设备叫做供暖系统。 第八章 供暖系统及其分类 局部供暖系统：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的供暖系统。 局部供暖系统包括火炉采暖、煤气采暖及电热采暖。 如火炉、红外线煤气炉、电暖器、电热膜等。 集中供暖系统：由远离采暖房间的热源、输热管道和 房间内的散热设备等三部分组成的 工程设施，称为集中供暖系统。 热媒：把热量从热源输送到散热设备的物质叫热媒。 热媒主要有：热水、蒸汽、热空气 供暖系统的分类 局 部 供 暖 系 统 集

3、 中 供 暖 系 统 定义：以热水作为热媒的供暖系统。 它是目前最广泛使用的一种供暖系统。 热水供暖系统的分类： 1、按热媒参数分：低温热水供暖系统（100 ） 高温热水供暖系统（100 ） 2、按系统循环动力分： 自然循环（即重力循环）和机械循环系统 3、按系统的每组立管根数分：单管和双管系统 4、按系统的管道敷设方式分：垂直式和水平式 第一节 热水供暖系统 自然循环热水供暖系统 特点：这种系统中不设循环水泵，仅靠供、回水的 温度差而形成的密度差所产生的压力使水在 系统中进行循环。 这种水的循环作用压力称为自然压头。 下面对自然压头进行理论分析，以二层房屋为例： 首先假定系统沿程热损失为零，

4、即系统中的热媒仅在 锅炉内升温及在散热器内降温。 假定图中最低点断面A-A处有一假想阀门，若突然 将阀门关闭，则断面A-A两侧所受到的水柱压力之差 就是驱使水进行循环流动的自然压头。 对于经过第一层散热器的循环环路 断面A-A右侧的水柱压力为： 断面A-A左侧的水柱压力为： 该环路的自然压头为： A A i=0.003 i=0.003 h3 h2h1h0 图11-1 自然循环热水 供暖系统工作原理图 （11-1） 断面A-A左侧的水柱压力为： 该环路的自然压头为： 再考虑管路沿途热损失 ，它与系统的水平距离、锅炉到 散热器的高度、总干管至计算立管之间的水平距离有关。 具体数值见附录六附表6-1

5、。 因此经过计算，立管第一层散热器的循环环路的自然压头 为 ： （11-3） （11-2） 经过计算，立管第二层散热器的循环环路的自然压头 为 ： （11-4） 对于经过第二层散热器的循环环路 则断面A-A右侧的水柱压力为： 下面以供热系统的水平距离为20m，h1=3m，h2=3m， 供水温度为tg= 95，g= 962 kg/m2;供水温度为 th= 70，h= 977 kg/m2 为例计算自然压头 、 。 自 然 压 头 算 例 解：查附表6-1 得P2=100Pa，则： 1、对于多层建筑，若各层房间的热负荷相同，采用的 立、支管相同，则流经上层散热器的流量多于实际 需要量，流经下层散热器

6、的流量少于实际需要量， 这会造成上层房间温度偏高，下层房间温度偏低， 即垂直失调现象。 2、由于自然压头很小，为了保证输送所需的流量， 系统管径不致过大，要求锅炉中心与散热器中心的 垂直距离不小于2.53m。 3、在自然循环热水供暖系统中，由于水的流速较小 （0.2m/s），水平供水干管可以逆流排气排入膨胀 水箱，但要求水平供水干管必须有向膨胀水箱方向 向上的坡度，且不得小于0.5%1%。 结 论 结 论 4、因自然压头很小，因而干管长度不宜过长，否则 系统的管径就会过大。 因此，系统的作用半径不宜大于50米。 5、自然循环热水供暖系统仅能用于有地下室、地坑的 一些较小的独立的建筑。 机械循环

7、热水供暖系统 系统组成：锅炉、输热管道、水泵、散热器、膨胀水箱 及排气装置。 系统分类： 1、按供水干管位置不同分： 上供下回式、下供下回式、下供上回式等 2、按立管与散热器连接形式不同分： 双管式、单管式、单双管混合式 3、单管式又分为垂直单管式和水平单管式。 4、单管式按散热器支管与单管连接方式分： 顺流式和跨越式。 5、按通过各立管的循环环路的总长度是否相等分： 同程式、异程式。 1-热水锅炉；2-供水总立管；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-循环水泵；9-膨胀水箱；10-集气罐；11-膨胀管 6 i=0.003 i=0.003 3 5 8 2 1

8、 9 4 10 7 11 机械循环双管上供下回式 机械循环双管上供下回式 循环水泵：提供循环动力，促使水在系统内循环。 一般安装在回水干管上 膨胀水箱：容纳系统水热胀冷缩的体积及系统定压 （高于大气压力以避免水泵吸入口处水产生汽化 ） 一般通过膨胀管与水泵吸入口相连，并设于系统最高处 集气罐（自动排气阀）：聚集和排出系统中空气。 设于供水干管的末端，也就是供水干管的最高处 优点：可调节各房间的散热量，各层的散热器比较均衡 缺点：由于自然压头的存在，造成系统垂直失调，即上 部房间温度偏高，下部房间温度偏低。楼层越高，失调 越严重。因此，双管系统不宜在四层以上的建筑中采用 膨 胀 水 箱 i=0.

9、003 i=0.003 3 5 8 1 9 4 10 6 7 11 空气管 优点：可以调节 各房间的散热量， 各层的散热器比较均衡 。 垂直失调较双管 上供下回式要弱一些 机械循环双管下供下回式 注意：双管系统不宜在四层以上的建筑中采用 。 i=0.003 i=0.003 图11-4 异程单管上供下回式 3 5 8 2 1 9 4 10 7 11 优点： 立管少，安装方便。 不存在垂直失调问题。 缺点：由于水温是 逐层递减的，所以 下层散热器片数多， 占地面积大。 单管上供下回式还 分为顺流式和跨越式。 单管上供下回式 跨越式可克服顺流式无法调节各房间调节散热量的缺陷 水平顺流（水平串联）式系

10、统 Z型补偿器DN10手动放风门 水平跨越式系统 DN10手动放风门 水平顺流式系统： 优点：最省管材，管路简单， 便于施工。因无沿墙立 管，不影响室内美观。 缺点：末端散热器较多。 散热器排气困难。 不能进行局部调节 水平跨越式系统： 优点：可以进行局部调节。 缺点：由于水在散热器 中流动速度较慢， 散热器内容易积垢 应用范围：分户热计量的 居住建筑；对室温要求不 高且不宜使用垂直系统的 工业及公用建筑。 同程式和异程式 同程式：通过各立管的 循环管路的长度 近似相等的系统 不等的称为异程系统 同程系统环路压力 损失容易平衡， 因此较大的建筑物 一般都采用同程系统。 i=0.003 i=0.

11、003 3 5 8 2 1 9 4 10 7 11 同程系统较异程系统多耗管材， 在较小的建筑物一般都采用异程系统。 高层建筑供暖特点 高层民用建筑设计防火规范（GB 50045-95）： 1、10层及10层以上的居住建筑 2、建筑高度超过24m的公共建筑 1972年联合国国际高层建筑会议 ： 1、916层（最高为50米） 2、1725层（最高到75米） 3、2640层（最高到100米） 4、40层以上（超高层建筑） 系统分类： 1、分层式供暖系统； 2、双线式系统； 3、单、双管混合式系统。 一、分层式供暖系统 定义：高层建筑热水供暖 系统在垂直方向分成 若干个系统。 亦称垂直分区。这是高层

12、 供暖常用的一种供暖形式 因为散热器的承压能力相对 较小，当建筑高度超过散热 器承压能力时必须垂直分区 高层建筑热水供暖系统 垂直双线供暖系统 水平双线供暖系统 二、双线式系统 1.垂直双线单管供暖系统 立管在竖向成型结构, 一根上升管，一根下降管， 因此可以近似认为每层 散热器的平均温度相同， 可以避免垂直失调。 散热器采用蛇形管或辐射板 2.水平双线单管供暖系统 具有水平式供暖系统的特点， 能够进行分层调节调节。 定义：在垂直方向上分为若干组，每组 若干层（23层），每一组均为 双管系统，各组之间用单管相连 系统中的每一组双管系统，只对23层 房屋供暖，形成的自然压头仅在23层 中起作用，

13、避免了纯双管系统造成的 严重的垂直失调现象； 纯垂直单管系统通过支管流量为立管 流量（单侧连接）或约一半立管流量 （双侧连接），而混合式系统通过 支管流量仅约为垂直单管系统的1/21/3， 因此支管管径较小，便于施工。 单、双管混合式系统 第二节 蒸汽供暖系统 蒸汽供暖的特点： 1、蒸汽供暖是以水蒸气为热媒，水蒸气在散热器中 进行相变（凝结）放出汽化潜热，由于汽化潜热（ 2500 kJ / kg）比水的温降放热量（1.84t.kJ/kg） 要大得多。所以： a、对于流入散热器的过热蒸汽或饱和蒸汽及流出 散热器的过冷凝水或饱和凝水，都可近似认为 其放热量等于汽化潜热。 b、对于同样热负荷蒸汽供暖

14、所需的蒸汽流量要比 热水供暖所需的热水流量小得多。 2、蒸汽的比容是热水的比容的数百倍，因此蒸汽 在管中的流速，通常采用比热水高得多的数值， 但阻力损失较小。 3、蒸汽的密度小，不会产生很大静压力 相对应于热水的分层供暖 4、因蒸汽热媒一般比热水热媒的温度高， 传热系数 K（K=A(tp-tn)）较较大， 而散热热器散热热面积积 F=Q/K*t，因此对对于同一 建筑而言，采用蒸汽系统可减少散热器数量； 另一方面，采用蒸汽系统的管道管径较小，所以 蒸汽系统的初投资要比热水系统少。 蒸汽供暖系统的优点 5、蒸汽供暖系统的热惰性很小，并采用间歇调节， 系统的加热和冷却都很快，房间温度波动较大， 特别

15、适应于人群迅速集散的建筑如工业车间、 大礼堂、影剧院等。不适合办公、居住建筑。 6、蒸汽供暖系统采用间歇调节，系统管道内交替 充满空气、蒸汽，腐蚀快，系统寿命短。 7、因散热器表面温度较高，产生较强的热对流， 引起扬尘，卫生条件较差。 蒸汽供暖系统的缺点 1、按蒸汽压力分： 高压蒸汽供暖系统（ 1.7x105 Pa） 低压蒸汽供暖系统（ 1.7x105 Pa） 真空蒸汽供暖系统（ 1.0 x105 Pa） 2、按蒸汽干管布置的不同分： 上供下回式、下供下回式 3、按立管布置的特点分：单管式、双管式 4、按回水动力的不同分：重力回水、机械回水 蒸汽供暖系统的分类 绝对压强 表压 真空度 余压（绝压） 表 压 绝对压强 - 当地大气压强 真空度当地大气压强 - 余压（绝压） 表 压