热水供暖系统.ppt
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1、第第3章章 热水供暖系统热水供暖系统 本章重点及难点n重重力、机械循环供热系统的原理力、机械循环供热系统的原理n机机械循环供热系统不同形式的械循环供热系统不同形式的特点特点n分户采暖热水供暖系统的形式与特点分户采暖热水供暖系统的形式与特点n室室内热水供暖系统的管路布置和主要设备内热水供暖系统的管路布置和主要设备及及附件附件n垂直失调与水平失调的原因及应对措施垂直失调与水平失调的原因及应对措施以以热水热水作为热媒的供暖系统。作为热媒的供暖系统。热水供暖系统热水供暖系统定义:定义:特点:特点:表面温度相对低,整个系统热能利用率比表面温度相对低,整个系统热能利用率比蒸汽供暖系统高。蒸汽供暖系统高。大
2、量应用在民用建筑和生产厂房及其辅助大量应用在民用建筑和生产厂房及其辅助建筑物中,是目前应用建筑物中,是目前应用最为广泛最为广泛的一种供的一种供暖系统。暖系统。 分类:分类:1、按循环动力、按循环动力2、按供、回水方式、按供、回水方式3、按系统管道敷设方式、按系统管道敷设方式4、按热媒参数、按热媒参数低温热水低温热水高温热水高温热水供水温度供水温度100 供水温度供水温度 100 n室内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。n高温水供暖系统一般在生产厂房中应用。设计供回水温度大多采用120130/7080。5、按系统水循环路径、按系统水循环路径异程式异程式同程式同程
3、式难于调节难于调节一般采用,有一般采用,有利于水利于水力力平衡平衡n近年来随着我国供热收费制度的改革,热水供暖近年来随着我国供热收费制度的改革,热水供暖系统按系统装置及功能的不同,又分为系统按系统装置及功能的不同,又分为传统室内传统室内热水供暖系统热水供暖系统和和分户热计量系统分户热计量系统。第一节 传统室内热水供暖系统 优点优点:构造简单,节约管材,可做为具有:构造简单,节约管材,可做为具有独立产权的民用建筑与公共建筑供暖系统独立产权的民用建筑与公共建筑供暖系统使用。使用。 缺点缺点:整幢建筑的供暖系统往往是统一的:整幢建筑的供暖系统往往是统一的整体,缺乏独立调节能力,整体,缺乏独立调节能力
4、,不利于节能与不利于节能与自主用热自主用热。 根据循环动力不同,可分为根据循环动力不同,可分为重力(自然)重力(自然)循环循环热水供暖系统和热水供暖系统和机械循环机械循环热水供暖系热水供暖系统。统。一、 重力(自然)循环热水供暖系统1、系统工作原理及其作用压力系统工作原理及其作用压力 重力循环热水供暖系统靠重力循环热水供暖系统靠水的密度差水的密度差进行循环。进行循环。它是它是最早采用最早采用的一种供暖方式。的一种供暖方式。 假设整个系统只有一个假设整个系统只有一个放放热中心(热中心(散热器散热器)和一个和一个加热中心加热中心 (锅炉锅炉),用,用供供水管水管和和回水管回水管把锅炉与散把锅炉与散
5、热器相连接,在系统的最热器相连接,在系统的最高处连接一个高处连接一个膨胀水箱膨胀水箱,用它容纳水在受热后膨胀用它容纳水在受热后膨胀而增加的体积。而增加的体积。 重力循环热水供暖系统重力循环热水供暖系统一、 重力(自然)循环热水供暖系统 重力循环热水供暖重力循环热水供暖系统的循环作用压系统的循环作用压力的大小力的大小取决于取决于水水温(水的密度)在温(水的密度)在循环环路的变化循环环路的变化。 重力循环热水供暖重力循环热水供暖系统的工作原理图系统的工作原理图 一、 重力(自然)循环热水供暖系统u为了简化分析,先为了简化分析,先不考不考虑水在沿管路流动时因虑水在沿管路流动时因管壁散热而使水不断冷管
6、壁散热而使水不断冷却却的因素,认为在图中的因素,认为在图中的循环环路内,的循环环路内,水温只水温只在在锅炉(加热中心)锅炉(加热中心)和和散热器(冷却中心)散热器(冷却中心)两两处发生变化处发生变化,以此来计,以此来计算循环作用压力的大小。算循环作用压力的大小。重力循环热水供暖重力循环热水供暖系统的工作原理图系统的工作原理图 一、 重力(自然)循环热水供暖系统假设图中的循环环路最假设图中的循环环路最低点的断面低点的断面A-A处有一处有一个假想阀门。若突然将个假想阀门。若突然将阀门关闭,则在断面阀门关闭,则在断面A-A两侧受到不同的水柱两侧受到不同的水柱压力。压力。这两方所受到的水柱这两方所受到
7、的水柱压压力差力差就是驱使水在系统就是驱使水在系统内进行循环流动的内进行循环流动的作用作用压力压力。重力循环热水供暖重力循环热水供暖系统的工作原理图系统的工作原理图 一、 重力(自然)循环热水供暖系统l作用压力:作用压力: )(g1gh02hhhgP)(g1hh01hhhgP)(gh21ghPPPl设设P1和和P2分别表示分别表示A-A断面右侧和左侧的水柱断面右侧和左侧的水柱压力,则:压力,则:重力循环热水供暖重力循环热水供暖系统的工作原理图系统的工作原理图 一、 重力(自然)循环热水供暖系统 起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水柱密度差之
8、间这段高度内的水柱密度差。 如果取供水温度如果取供水温度95,回水,回水70;则每米;则每米高差可产生的作用压力为:高差可产生的作用压力为:9.811(977.81961.92)=156 Pa)(gh21ghPPP一、 重力(自然)循环热水供暖系统【单选单选】B一、 重力(自然)循环热水供暖系统2、重力循环热水供暖系统的主要形式、重力循环热水供暖系统的主要形式(1)主要形式)主要形式u分分单管单管上供下回式上供下回式和和双管双管上供下回式上供下回式两种形式两种形式 。一、 重力(自然)循环热水供暖系统一、 重力(自然)循环热水供暖系统(2)主要特点)主要特点u因系统中若积存空气,就会形成气塞,
9、影响水的正常因系统中若积存空气,就会形成气塞,影响水的正常循环。循环。系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡向(坡向(低头走低头走),),坡度坡度1% ;散热器支管的坡度一般;散热器支管的坡度一般取取1%。u若因条件限制无坡度设置,则管内水流速不等小于若因条件限制无坡度设置,则管内水流速不等小于0.25m/s。u在重力循环系统中,水的流速较低,空气浮生速度大在重力循环系统中,水的流速较低,空气浮生速度大于水流速度。因此,在上供下回重力循环热水供暖系于水流速度。因此,在上供下回重力循环热水供暖系统充水和运行时,空气能逆着水流方向,经过供水干统充水和运行
10、时,空气能逆着水流方向,经过供水干管聚集到系统的最高处,通过管聚集到系统的最高处,通过膨胀水箱膨胀水箱排除。排除。一、 重力(自然)循环热水供暖系统u膨胀水箱的作用膨胀水箱的作用为:为:容纳系统里热膨胀水。容纳系统里热膨胀水。 充水、补水。充水、补水。 排除系统内的空气(主要为水中溶解的空气和排除系统内的空气(主要为水中溶解的空气和系统里的空气)。系统里的空气)。u为了使系统顺利排除空气和在系统停止运行或为了使系统顺利排除空气和在系统停止运行或检修时能通过回水干管顺利排水,检修时能通过回水干管顺利排水,回水干管应回水干管应有有向锅炉方向向下向锅炉方向向下的坡向。的坡向。 一、 重力(自然)循环
11、热水供暖系统3、双管系统作用压力的计算、双管系统作用压力的计算双管系统双管系统)(ghghP11ghhhgP212通过底层散热器通过底层散热器aS1b环路的环路的作用压力:作用压力:通过上层散热器通过上层散热器aS2b环路的环路的作用压力:作用压力:ghghP21通过上层散热器环路的作用压力比通过底层散热器通过上层散热器环路的作用压力比通过底层散热器的大,在计算上层环路时,必须考虑这个差值。的大,在计算上层环路时,必须考虑这个差值。一、 重力(自然)循环热水供暖系统重力循环热水供暖双管系统的重力循环热水供暖双管系统的垂直失调垂直失调 在双管系统中,由于各层散热器与锅炉的高差不在双管系统中,由于
12、各层散热器与锅炉的高差不同,虽然进入和流出各层散热器的供、回水温度同,虽然进入和流出各层散热器的供、回水温度相同(不考虑管路沿途冷却的影响),也将形成相同(不考虑管路沿途冷却的影响),也将形成上层作用压力大上层作用压力大、下层作用压力小下层作用压力小的现象。的现象。 如选用不同管径仍不能使各层阻力损失达到平衡,如选用不同管径仍不能使各层阻力损失达到平衡,由于流量分配不均,必然要出现由于流量分配不均,必然要出现上热下冷上热下冷的现象。的现象。 这就是重力循环热水供暖双管系统的垂直失调。这就是重力循环热水供暖双管系统的垂直失调。一、 重力(自然)循环热水供暖系统系统垂直失调系统垂直失调 在供暖建筑
13、物内,同一竖向的各层房间的室温在供暖建筑物内,同一竖向的各层房间的室温不符合设计要求的温度,而出现不符合设计要求的温度,而出现上、下层冷热上、下层冷热不匀的现象不匀的现象,通常称作,通常称作系统垂直失调系统垂直失调。 双管系统的垂直失调,是由于通过各层的循环双管系统的垂直失调,是由于通过各层的循环作用压力不同而出现的;而且作用压力不同而出现的;而且楼层数越多,上楼层数越多,上下层的作用压力差值下层的作用压力差值越大越大,垂直失调就会,垂直失调就会越严越严重重。一、 重力(自然)循环热水供暖系统水平式系统作用压力的计算水平式系统作用压力的计算一、 重力(自然)循环热水供暖系统iihgPgh()(
14、ghghP11212hgPg hh()上层:上层:下层:下层:双管系统特点双管系统特点 : 各层散热器的供、回水温度相同。各层散热器的供、回水温度相同。 供水温度较单管高,散热器面积相应小。供水温度较单管高,散热器面积相应小。 可进行局部调节。可进行局部调节。 垂直失调严重。垂直失调严重。一、 重力(自然)循环热水供暖系统4、单管系统的作用压力的计算、单管系统的作用压力的计算单管系统单管系统l 在如图所示的单管系统中,在如图所示的单管系统中,散热器散热器S2和和S1串联。引起重串联。引起重力循环作用压力的高差是力循环作用压力的高差是(h1+h2)m,冷却后水的密度,冷却后水的密度分别为分别为1
15、和和2,其循环作用,其循环作用压力值为:压力值为:)()(gghghghP221一、 重力(自然)循环热水供暖系统也可改写为:也可改写为:)()(gghghghP22121221hgghhhgP单管系统单管系统H2H12122hggHgH一、 重力(自然)循环热水供暖系统若循环环路中有若循环环路中有N组组串联的冷却中心(散串联的冷却中心(散热器)时,其循环作热器)时,其循环作用压力可用下面一个用压力可用下面一个通式表示:通式表示:NigiighP1NiiiigH11H2H1HN-1HN一、 重力(自然)循环热水供暖系统NigiighP1NiiiigH11N在循环环路中,冷却中心(散热器)的总数
16、;在循环环路中,冷却中心(散热器)的总数;i表示表示N个冷却中心的顺序数,令沿水流方向最后一组散热器为个冷却中心的顺序数,令沿水流方向最后一组散热器为i=1;g重力加速度,重力加速度,m/s2。g=9.81;g供暖系统供水的密度,供暖系统供水的密度,/m3; hi从计算冷却中心从计算冷却中心i 到(到(i-1)之间的垂直距离,)之间的垂直距离,m;当计算的冷却中心;当计算的冷却中心i=1时,时, 表示与锅炉中心的垂直距离,表示与锅炉中心的垂直距离,m ;i 流出所计算的冷却中心的水的密度,流出所计算的冷却中心的水的密度,/m3;Hi 从计算的冷却中心到锅炉中心之间的垂直距离,从计算的冷却中心到
17、锅炉中心之间的垂直距离,m;i+1 进入所计算的冷却中心进入所计算的冷却中心i的水的密度,的水的密度,kg/m3,当,当i=N时,时,i+1 = g 。一、 重力(自然)循环热水供暖系统单层热水供暖系统作用压单层热水供暖系统作用压力力与与水温变化水温变化、加热中心加热中心与冷却中心的高度差与冷却中心的高度差以及以及冷却中心的个数冷却中心的个数等因素有等因素有关。关。每一根立管只有每一根立管只有重力循环作用压力重力循环作用压力,而且,而且即使最底层的散热器低于即使最底层的散热器低于锅炉中心(锅炉中心(h1h6 集气装置的连接位置,应比水平空气管低集气装置的连接位置,应比水平空气管低h米以米以上上
18、,即应大于图中,即应大于图中a和和b两点在供暖系统运行时的两点在供暖系统运行时的压差值。否则位于上部空气管内的空气不能起到压差值。否则位于上部空气管内的空气不能起到隔断作用,立管水会通过空气管串流。因此,通隔断作用,立管水会通过空气管串流。因此,通过专设空气管集中排气的方法,通常只用在过专设空气管集中排气的方法,通常只用在作用作用半径小或压降小半径小或压降小的系统中。的系统中。 二、机械循环热水供暖系统(3)机械循环中供式热水供暖系统)机械循环中供式热水供暖系统 定义定义:从系统总立管引出的水平供水干管敷:从系统总立管引出的水平供水干管敷设在系统的中部的形式。设在系统的中部的形式。 形式形式:
19、下部系统成上供下回式下部系统成上供下回式;上部系统可上部系统可采用下供下回式(双管),也可采用上供下采用下供下回式(双管),也可采用上供下回式(单管)。回式(单管)。二、机械循环热水供暖系统机械循环中供式热水采暖系统机械循环中供式热水采暖系统二、机械循环热水供暖系统 优点优点: 可避免由于顶层梁底标高过低,致使供水干管挡住顶可避免由于顶层梁底标高过低,致使供水干管挡住顶层窗户的不合理布置层窗户的不合理布置 减轻了上供下回式楼层过多易出现垂直失调的现象。减轻了上供下回式楼层过多易出现垂直失调的现象。 缺点:缺点: 上部系统要上部系统要增加排气装置增加排气装置,造价高。,造价高。 应用:应用: 加
20、建楼层的原有的建筑物加建楼层的原有的建筑物 “品品”字形建筑字形建筑(上部建筑面积少于下部的建筑)。(上部建筑面积少于下部的建筑)。二、机械循环热水供暖系统(4)机械循环下供上回式(倒流式)热水)机械循环下供上回式(倒流式)热水供暖系统供暖系统 系统的供水干管设在系统的供水干管设在下部,而回水干管设下部,而回水干管设在上部,顶部还设置在上部,顶部还设置有有顺流式顺流式膨胀水箱。膨胀水箱。立管布置主要采用立管布置主要采用顺顺流式流式。i12iii3机械循环下供上回机械循环下供上回(倒流式)热水供暖系统(倒流式)热水供暖系统 二、机械循环热水供暖系统 水在系统内的流动方向是自下而上流动,与空气水在
21、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,流动方向一致。可通过顺流式膨胀水箱排除空气,无需设置集气罐无需设置集气罐等排气装置。等排气装置。 对热损失大的底层房间,由于底层供水温度高,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,底层散热器的面积减小,便于布置便于布置。倒流式系统的特点:倒流式系统的特点:二、机械循环热水供暖系统 当采用高温水供暖系统时,由于供水干管设在底当采用高温水供暖系统时,由于供水干管设在底层,这样可层,这样可降低防止高温水汽化所需的水箱标高降低防止高温水汽化所需的水箱标高,减少布置高架水箱的困难。减少布置高架水箱的
22、困难。 倒流式系统散热器的传热系统远低于上供下回式倒流式系统散热器的传热系统远低于上供下回式系统。散热器热媒的平均温度几乎等于散热器的系统。散热器热媒的平均温度几乎等于散热器的出水温度。在相同的立管供水温度下,出水温度。在相同的立管供水温度下,散热器的散热器的面积面积要比上供下回顺流式系统的面积要比上供下回顺流式系统的面积增多增多。倒流式系统的特点:倒流式系统的特点:二、机械循环热水供暖系统(5)机械循环混合式热水供暖系统)机械循环混合式热水供暖系统 混合式系统是由混合式系统是由下供上回式下供上回式(倒流式)和(倒流式)和上供上供下回式下回式两组串联组成的系统。两组串联组成的系统。 高温水自下
23、而上进入第高温水自下而上进入第I组系统,通过散热器,组系统,通过散热器,水温降到某一温度后,再引入第水温降到某一温度后,再引入第组系统,系组系统,系统循环水温度再降到统循环水温度再降到 后返回热源。后返回热源。二、机械循环热水供暖系统二、机械循环热水供暖系统 进入第进入第组系统的供水温度组系统的供水温度 ,根据设计的供、,根据设计的供、回水温度,可按两个串联系统的热负荷分配回水温度,可按两个串联系统的热负荷分配比例来确定;也可以预先给定进入第比例来确定;也可以预先给定进入第组系组系统的供水温度统的供水温度 ,来确定两个串联系统的热负,来确定两个串联系统的热负荷分配比例。荷分配比例。 由于两组系
24、统串联,系统的由于两组系统串联,系统的压力损失大压力损失大些。些。 一般一般只只宜用在宜用在连接于连接于高温热水高温热水网路上的网路上的卫生卫生要求不高要求不高的民用建筑或生产厂房的民用建筑或生产厂房。二、机械循环热水供暖系统【单选单选】热水采暖中,(热水采暖中,( )系统排气比较困难?)系统排气比较困难?A. 上供上回上供上回B. 上供下回上供下回C. 下供上回下供上回D. 下供下回下供下回D二、机械循环热水供暖系统2、水平式系统、水平式系统 n按供水管与散热器的连接方式分,可分为按供水管与散热器的连接方式分,可分为顺流式顺流式和和跨越式跨越式两类。两类。二、机械循环热水供暖系统2、水平式系
25、统、水平式系统 n按供水管与散热器的连接方式分,可分为按供水管与散热器的连接方式分,可分为顺流式顺流式和和跨越式跨越式两类。两类。二、机械循环热水供暖系统单单管管水水平平串串联联式式 单单管管水水平平跨跨越越式式 二、机械循环热水供暖系统 排气方式排气方式:比垂直式系统复杂些。它可以通过:比垂直式系统复杂些。它可以通过在散热器上设置在散热器上设置冷风阀分散排气冷风阀分散排气,也可以在同,也可以在同一层散热器上部一层散热器上部串联一根空气管集中排气串联一根空气管集中排气。对。对于于较小较小的系统,可用分散排气,对于的系统,可用分散排气,对于较大较大的系的系统,为了管理方便,宜采用集中排气方式。统
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