供暖系统及其分类课件

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1、第十一章 供暖系统及其分类,供暖系统定义： 在冬季，室外温度低于室内温度，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。,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

2、空气。,供暖系统的分类,局 部 供 暖 系 统,集 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

3、析，以二层房屋为例： 首先假定系统沿程热损失为零，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,h2,h1,h0,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

4、管之间的水平距离有关。 具体数值见附表16。,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16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

5、多于实际 需要量，流经下层散热器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

6、一些较小的独立的建筑。,机械循环热水供暖系统,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

7、=0.003,3,5,8,2,1,9,4,10,7,11,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

8、,膨 胀 水 箱,i=0.003,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

9、平顺流（水平串联）式系统,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。,

10、i=0.003,i=0.003,3,5,8,2,1,9,4,10,7,11,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。,第五节 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

11、个系统。 亦称垂直分区。这是高层 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,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

12、 中起作用，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

13、荷蒸汽供暖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)）较大， 而散热器散热面积 F=Q/K*t，因此对于同一 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