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1、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： 热水采 暖： 热水 蒸汽采暖： 蒸汽 辐射采暖： 高温水或高压蒸汽，煤气燃烧红外线辐射、电 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 系统分类 热水供暖系统可按下述方法分类： 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 （
2、水 泵）力 进行 循环 的系统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。按照管 道敷 设方式 ：垂直式系统和水平式系统按热媒 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 C的热水系统；设计供回水温度 多采用95 C / 70 C,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 C的热水系统；设计供回水温度多采用 130-80 C， 适用
3、于其他民用及工业建筑。 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。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。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
4、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。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
5、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
6、 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。下供下 回A 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
7、布置供水干管的场合。卜特点： 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 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； 排除系统中 的空气较困难。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。A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。下供上回*倒流式系统具有如下特点： 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
8、气罐等排气装置; 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; 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。 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： 高压蒸汽供暖系统：供汽表压力高于70kpa ；适用于工业建筑； 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； 真空蒸 汽供 暖系统 ：系 统 中的压 力低 于大
9、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。低压蒸 汽供 暖系统 的基 本形式 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。在 系
10、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
11、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。 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 特 点以空气作为带热体，将室外、室内或者室
12、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。 暖 风 机 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。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。 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、
13、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 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。 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 机理散热 设备以辐射 换热 的 方式 将热 量散发出 来。主要形式： 高温水 或高 压蒸汽 辐射采 暖，
14、 适用于 工业 建筑； 煤气燃 烧红 外线辐 射采暖 适用 于工业 建筑 ； 电取暖 器。 优 点 在相同 的舒 适感条 件下， 可采 用较低 的室 内空气 温度 增加了 人的 舒适感 ； 减少了 室内 温度梯 度和灰 尘的 二次飞 扬； 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 单管系 统优点： 系统的 设计 简单， 一根管 子， 尺寸始 终不 变 安装简 单； 安装费 用低 ； 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： 与其它 系统 相比， 它的 水泵压 头 一般较大 ； 由于水
15、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； 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； 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。双管系 统优点： 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； 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； 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： 系统的
