建筑设备工程第9章-建筑供暖系统课件.ppt

1、第九章建筑供暖系统第九章建筑供暖系统第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第二节第二节 供暖系统的形式供暖系统的形式第三节第三节 供暖系统的安装供暖系统的安装 第四节第四节 散热设备散热设备 第五节第五节 低温底板辐射系统低温底板辐射系统 第六节第六节 高层建筑供暖系统高层建筑供暖系统 第七节第七节 供暖热源概述供暖热源概述第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷9.1.1房间热平衡为了正确地计算出建筑物的供暖热负荷,必须了解建筑物的热量得失情况。房间内散失热量一般包括:1)通过围护结构两侧传出的热量Q1。2)由门窗缝隙渗入的室外空气吸热量Q2。3)由外门、外墙的孔洞等侵入的室外空气吸热量Q

2、3。4)通过其他途径散失的热量。房间内获得热量的来源一般包括:1)通过围护结构进入的太阳辐射热量Q4。2)通过其他途径获得的热量。如房间获得的热量小于散失的热量,其差值即为供暖系统的热负荷。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷对于一般居住和公共建筑以及产热量很少的工业建筑,可以认为除太阳辐射得热外,其他均不计;失热也只考虑围护结构传热耗热量Q1,门窗缝隙渗入的室外空气吸热量Q2,以及外门、外围护结构孔洞和其他生产跨间流入的室外空气吸热量Q3,太阳辐射得热可在Q1中按一定比例扣除,故供暖系统设计热负荷为Q=Q1+Q2+Q3(9-1)供暖设计热负荷计算,一般以房间为对象,逐个房间进行计算。第一

3、节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷9.1.2围护结构的基本耗热量1.围护结构的传热系数围护结构的传热系数K值,是指在单位时间内,单位面积的围护结构在两侧温差为1时,由一侧传至另一侧的热量。传热系数的倒数称为热阻,传热系数越大,其热阻就越小。常用围护结构的传热系数K值,可直接由相关手册中查出。在表9-1中给出了一部分最常用围护结构的K值,该数值与建筑节能的要求还有一定的差距。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷2.围护结构的基本耗热量计算通过围护结构的传热量Q1在计算中分为围护结构的基本耗热量和附加耗热量两部分。基本耗热量(Q)是指在一定条件下,通过

4、房间各部分围护结构的传热量;附加耗热量(Q)是指当通过房间各部分围护结构的传热条件发生变化时,对基本耗热量的修正。如太阳辐射得热量的影响,对于一般的民用、公共和工业建筑,工程上就采用修正耗热量的计算方法。修正耗热量包括朝向修正、风力修正和高度修正。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷在稳态传热条件下,通过房间各部分围护结构的传热量,即围护结构的基本耗热量的基本计算公式为Q=KA(tn-t)a w(9-2)式中K围护结构的传热系数W/(m2K);A围护结构的传热面积(m2);tn供暖室内空气计算温度();tw供暖室外空气计算温度();a围护结构的温差修正系数。对于供暖房间来说,房间基本耗热量

5、应为其各外围护结构(墙、窗、门、楼板、屋顶、地面等)传热量的总和,即Q=Qi=KiAi(tn-tw)a(9-3)第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷3.供暖设计室内计算温度室内计算温度一般是指距地面2m以内,人们活动空间的空气温度。室内计算温度的高低应满足人们的生活、学习、工作要求和生产的工艺要求。居住及公共建筑室内计算温度可参考表9-2选取,或可参照有关设计手册选取。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷4.供暖设计室外计算温度在计算围护结构的基本耗热量时,假定传热过程是在稳定状态下进行的,即围护结构的各种传热参数都不随时间而改变,其中室外计算温度也是采用某一个固定值。根据GB 500

6、192015工业建筑供暖通风与空气调节设计规范和GB 507362012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范的规定,供暖室外计算温度应采用当地历年平均每年不保证5天的日平均温度,各地区供暖设计室外计算温度可参见有关设计手册。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷5.温差修正系数当供暖房间的围护结构外侧不直接与室外相接触,中间隔着不供暖的房间或空间时,此时通过该围护结构的传热量应考虑温差修正系数a。根据经验得出各种情况的温差修正系数a值见有关设计手册,一般取0.31.0(见表9-3)。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷6.地面传热系数的计算室内的热量

7、通过地面下的土壤传到室外大气。通过靠近外墙的地面下的土壤传热途径较短,热阻较小;通过远离外墙的地面下的土壤传到室外大气时,所经过的途径较长,热阻较大。因此,室内地面的传热系数是随着离外墙的远近而有变化的。但当离外墙8m以外时,其传热系数变化很小,可认为是常数。由于地面的耗热量在房间总耗热量中占的比例较小,工程中常用近似计算法,把地面沿外墙平行的方向,分成四个计算地带,如图9-2所示,第一地带图中的阴影部分的面积,需要计算两次。对于不保温地面组成地面的各层材料的热导率都大于1.16W/(mK),各地带的传热系数见表9-4。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计

8、热负荷9.1.3围护结构的附加耗热量修正耗热量包括朝向修正、风力修正和高度修正,一般是按基本耗热量的百分数进行修正,故其值也称为附加耗热量。1.朝向修正耗热量当太阳照射建筑物时,阳光直接透过玻璃窗而使室内得到太阳辐射热,同时由于阳光照射面的围护结构比较干燥,外表面温度升高和附近气温升高就会使围护结构向外传递的热量减少。因此,耗热量也相应减少。各朝向修正率见表9-5。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷2.风力修正耗热量风力修正耗热量是考虑室外风速变化而对外围护结构传热基本耗热量的修正。我国冬季各地平均风速不大,一般为23m/s,为简化计算可不考虑修正。只对建造在不避风的高地、湖(河)边、海

9、岸、旷野上的建筑物或城镇、小区内特别高出的建筑物,在垂直的外围护结构的基本耗热量的基础上再附加5%10%。3.高度修正耗热量对于民用和工厂的辅助建筑,房间高度在4m以下时,不进行高度附加;房间高度大于4m时,每增高1m,应附加的耗热量为房间围护结构总耗热量的2%,但总的附加值不超过15%。楼梯间不考虑高度修正,因为楼梯间的散热器尽量布置在底层,已考虑了垂直方向热空气的上升。因此,围护结构的传热耗热量为基本耗热量与附加耗热量之和,即Q=Q+Q(9-4)第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷9.1.4冷风渗透和冷风侵入耗热量1.冷风渗透耗热量在风力及热压造成的室内外压差作用下,室外的低温空气,就

10、会通过关闭的门窗缝隙渗入室内。把这部分空气从室外温度加热到室内温度所需要的热量,称为冷风渗透耗热量。影响冷风渗透耗热量的因素很多,如门窗构造、门窗朝向、室外风速、风向、室内外空气温差、建筑物的高低以及内部通道状况等。工程中常用近似计算法,一般有缝隙法、换气次数法和百分数法。此处仅介绍缝隙法,其他方法则可参见供暖通风设计手册。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷加热经门窗缝隙渗入室内的冷空气所需要的耗热量Q2,应根据门窗性质、朝向,冬季室外平均风速,室内外空气温差以及缝隙长度进行计算。计算公式为Q2=0.278Vwc(tn-tw)(9-5)式中w室外供暖计算温度下的空气密度(kg/m3);c

11、空气的比热容kJ/(kgK),1kJ/h=0.278W;V经门窗缝隙进入室内的空气量(m3/h);tn、tw室内、外供暖计算温度()。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷经门窗缝隙渗入室内的空气量为V=lLn(9-6)式中l门窗缝隙长度(m);L门窗缝隙单位长度每小时渗入的空气量m3/(hm),由表9-6查取;n冷风渗透朝向修正系数。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷由于风向不同,不同朝向的门窗缝隙渗入的空气量是不同的。因此,通过缝隙渗透的风量,必须乘以冷风渗透的朝向修正系数n。北京等城市的n值,见GB 500192015工业建筑供暖通风与空气调节设计规范和GB 507362012民

12、用建筑供暖通风与空气调节规范。2.冷风侵入耗热量在冬季,外门开启时,由于风压和热压的作用,会有大量的冷空气侵入室内。把这部分空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷同冷风渗透耗热量一样,冷风侵入耗热量可按下式计算,即Q3=0.278cVww(tn-tw)(9-7)式中Vw流入的冷空气量(m3/h);w冷空气的密度(kg/m3)。其他符号同式(9-5)。由于流入的冷空气量Vw不易确定,冷风侵入耗热量可按下述经验确定:对于短时间开启外门的民用建筑和工厂的辅助建筑物(不包括阳台门、太平门和设置空气幕的门),采用外门基本耗热量乘以下列百分数来计算。当楼

13、的总层数为n时一道门65n%二道门(有门斗)80n%三道门(有两个门斗)60n%公共建筑的主要出入口500n%第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷9.1.5建筑耗热指标供暖设计热负荷的概算,可采用面积热指标法或体积热指标法。1.面积热指标法利用面积热指标法计算建筑物的供暖设计热负荷,可按下式进行概算,即Qn=Aqf10-3(9-8)式中Qn建筑物的供暖设计热负荷(kW);A建筑物的建筑面积(m2);qf建筑物的供暖面积热指标(W/m2),它表示每1m2建筑面积的供暖设计热负荷,见表9-7。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷2.体积热指标法利用体积热指标法,可按下式概算建筑物的供暖设计

14、热负荷,即Qn=qVVw(tn-tw)10-3(9-9)式中Qn建筑物的供暖设计热负荷(kW);Vw建筑物的外轮廓体积(m3);tn供暖室内计算温度();tw供暖室外计算温度();qV建筑物的供暖体积热指标(也称建筑物的比热特性热指标)W/(m3),它表示各类建筑物在室内外温差1时,每1m3建筑物外围体积的供暖设计热负荷,见表9-8。第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷第一节建筑设计热负荷供暖体积热指标qV值的大小,主要与建筑物的结构与外形有关。建筑物围护结构传热系数越大,采光率越高,体形系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其包

15、围的体积的比值)越大,建筑物单位体积的热损失越大。因此,这种情况下,qV可取表9-8中较大值,反之,取表中较小值。供暖面积热指标qf值的大小,还与当地室外设计温度有关,但由于寒冷地区外围护结构的保温措施随室外计算温度的降低而增强,因此,东北、华北各地区qf都相差不多,所以,qf值的选取可参考qV的取值方法,并应考虑建筑物层高的影响。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式9.2.1供暖系统的分类1)按供暖系统使用热媒不同可分为热水供暖系统和蒸汽供暖系统。3)按供暖系统中散热方式的不同分为对流供暖系统和辐射供暖系统。2)按供暖系统中使用的散热设备不同,可分为散热器供暖系统和热风供暖系统。第二节供

16、暖系统的形式第二节供暖系统的形式9.2.2供暖系统的形式1.自然循环热水供暖系统以不同温度的水的密度差为动力而进行循环的系统,称为自然循环系统。图9-3所示为重力循环热水供暖系统的工作原理图,在图中假设整个系统只有一个放热中心1(散热器)和一个加热中心2(锅炉),用供水管路3和回水管路4把锅炉与散热器相连接,在系统的最高处连接一个膨胀水箱5,用它容纳水在受热后膨胀而增加的体积。在系统工作之前,先将系统中充满冷水。当水在锅炉内被加热后,密度减小,同时受着从散热器流回来密度较大的回水的驱动,使热水沿供水干管流回锅炉。这样便形成了图9-3所示按箭头方向的水的流动。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的

17、形式假设循环环路最低点的断面AA处有一设想阀门,若将阀门关闭,则在AA断面两侧受到不同的水柱压力。设p右和p左分别表示AA断面右侧和左侧的水柱压力,则第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式由式(9-12)可见,重力循环热水供暖系统的循环作用压力的大小,取决于水温(水的密度)在循环环路的变化状况,即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。如供水温度为95,回水温度为70,则每米高差可产生的作用压力为:gh(h-g)=9.811(977.81-961.92)Pa=156Pa,不同水温下水的密度,见有关资料。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式重力循环热水供暖系统主要分

18、为双管和单管两种形式,图9-4a所示为双管上供下回式系统;图9-4b所示为单管上供下回顺流式系统。为了使下层散热器水温提高,可设计成单管跨越式,如图9-4b所示,流向散热器的热水水流分成两部分,一部分直接进入该层散热器,而另一部分则通过跨越管与本层散热器回水混合后再流向下一层散热器。有时,也可以在跨越管上增设阀门,在系统调试前阀门关闭,系统调试时用它调节热水流量,以减缓上热下冷的弊病。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式图9-5所示为单管上供下回式系统。上供下回式重力循环热水供暖系统管道布置时,供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡度,其反向的坡度为0.5%1.0%;散热器支管的坡度一般取1

19、%,有利于系统内的空气被顺利地排除。重力循环系统中水的流速较低,水平干管中流速小于0.2m/s;在干管中空气气泡的浮升速度为0.10.2m/s,而在立管中约0.25m/s,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,经过供水干管聚集到系统的最高处,通过膨胀水箱排除。为使系统顺利排除空气,在系统停止运行或检修时能通过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。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式图9-6所示为一种单户式系统。单户式系统是重力循环热水供暖系统的一种特殊形式,常作为单层房屋单户(或若干户)使用。供水干管敷设在顶棚下或阁楼内,回水干管可置于地沟内或

20、地板上;热源为小型锅炉,它一般设置在散热器同一层或低于散热器,膨胀水箱则设置在阁楼内或最高处。为了减少系统的压力损失,应尽量缩短配管的长度。散热器可设置在内墙距地坪300400mm处,由于提高了散热器的位置,作用压力将会增加,这样有利于系统的循环。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式2.机械循环热水供暖系统的主要形式(1)双管热水供暖系统双管热水供暖系统按供水干管的位置不同,可分为上分、中分、下分(或上供、中供、下供)三种形式。图9-7所示为双管上分式(上供下回式)系统的示意图,供水干管布置在顶层散热器之上,热水沿主立管上升,分流入供水水平干管,再由立管向下分配,经支管进入散热器。散热后的

21、回水经支管流入立管,汇入回水水平干管。系统膨胀水箱(开口式)的膨胀管接到循环水泵吸入口,在供水干管末端最高处设集气排气设备(集气罐)。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式中分式系统,供水干管在中间某一层的地板上或顶棚下,如图9-8所示。该系统在供水干管末端最高点设集气罐,在供水干管上边的散热器上设有手动或自动放风门。这种系统避免了上分式系统明管敷设供水干管时挡上腰窗的问题,缓和了上分式系统的垂直失调现象。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式下分式(下供下回)系统,一般供、回水干管均敷设在地沟或地下室内,如图9-9所示。由于自然循环的作用压力,正好被管道的沿程阻力所消耗,因此可以减小或消

22、除双管系统的垂直失调,因此,这是一种推荐的做法,一般适用于6层以下的建筑。系统中的空气是通过最上层散热器上部的手动或自动放风门排除的。有的高温水系统,把回水干管设在最上层(即下供上回式),称为倒流式系统,如图9-10所示。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式下分式系统的优点是:水的流向是自下而上,与系统内的空气流向一致,因而空气排除比较容易;供水干管在下部,回水干管在上部,故无效热损失小;用于高温水系统时,由于温度低的回水干管在顶层,温度高的供水干管在底层,这样就可减少膨胀水箱的标高,减少布置高架水箱的困难。缺点是散热器的传热系数要比上供下回式系统低;散热器的平均水温几乎等于出口水温,这样

23、就增加了散热器的面积。但用于高温水供暖时,这一特点却有利于满足散热器表面温度不致过高的卫生要求。因此,这种形式宜应用于高温水供暖系统中。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式对于某些建筑物,因设置地沟困难,又不允许在地板上安装管道,所以把回水干管布置在散热器上方,即所谓上供上回式,如图9-11所示。但底层散热器要安装泄水阀门。双管系统由于自然循环压头的作用,某些系统形式容易引起垂直失调现象,所以多用于6层以下的建筑物。如果在散热器支管上设置温控阀,则可以改善垂直失调现象。另外,随着分户计量、按热收费政策的实施,户内双管系统会得到广泛的发展。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式(2)单管式

24、热水供暖系统单管式热水供暖系统构造简单,节省管材,造价低。采用上分式系统能够集中排除空气,可减轻垂直失调,是目前五六层建筑物采用最多的一种系统,个别可用到12层。但层数过多,会使立管管径过大,下部水温过低,散热器面积过大而不好布置。图9-12所示为单管垂直顺序式热水供暖系统,热水自上而下顺序流过各层散热器。为了提高下层散热器的水温,可设计成带闭合管段的单管垂直式热水供暖系统。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式图9-13所示为带闭合管段的单管垂直式热水供暖系统,这种系统立管中的热水,一部分流入散热器,另一部分直接流过闭合管段,与由散热器流出的回水汇合于立管,汇合后的热水再流入下一层的散热器

25、,进行同样的分配。这种系统与单管垂直顺序式系统相比,可以提高下层散热器进水温度,散热器支管上可以加装阀门,而具有可调节散热器热量的优点,但构造较为复杂。图9-13b所示为上面两层带闭合管段的图示。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式中分式单管垂直式热水供暖系统如图9-14所示,供水干管上边的散热器要安装手动或自动放风门,也分带闭合管段与不带闭合管段两种形式。下分式(下供上回式)单管垂直式热水供暖系统如图9-15所示。该系统的优缺点同双管同类系统一样,适用于高温水供暖系统。(3)水平串联热水供暖系统水平串联的散热器不宜过多,过多时除后面的水温过低而使散热器片数过多外,管道的胀缩问题处理不好易

26、漏水。为此系统的环路不宜过长,每一环路的散热器以812组为宜。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式水平式系统与垂直式系统相比,具有如下特点:系统的总造价一般要比垂直式系统低;系统管路简单,节省管材,无穿过各层楼板的立管,施工方便;有可能利用最高层的辅助空间(如楼梯间、厕所等)架设开口式膨胀水箱,不必在顶棚上再专设安装膨胀水箱的房间,这样不仅降低了建筑造价,还不影响建筑物外形美观;根据建筑物的使用要求,可以按层调节供热量。因此,水平式系统也是我国应用较多的一种形式。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式(4)同程式和异程式系统上述各种系统,因为各立管距总立管的水平距离不相等,各立管水循环环

27、路总是不相等的,这种系统称为异程式系统。在机械循环热水供暖系统中,当各环路的总长度相差较大时,各立管环路的压力损失难以平衡,有时在靠近总立管即使选用了最小管径,但仍有很多剩余压力,这样就会出现严重的水平失调现象。为了消除或减轻这种现象的发生,可采用同程式系统。同程式系统的特点是各立管环路的总长度都相等,如图9-16所示。由于最近立管环路与最远立管环路长度相同,所以环路的压力损失容易平衡。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式3.分户计量供暖系统的形式按照GB 507362012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范规定,居住建筑宜采用垂直双管系统或共用立管的分户独立循环双管系统,也可采用垂直单管

28、跨越式系统。图9-17所示为某住宅集中供暖、分户计量的供暖系统形式,与传统供暖系统形式相比,系统的划分、管道的走向、敷设方式和管件配置已与传统的供热系统大相径庭。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式(1)双管系统从安装形式上分,双管系统分为两种形式:一种是各组散热器直接从户内干管上引出的传统双管系统形式;另一种是用户设有分水器,每组散热器均从分水器上并联引出的发散形式。双管系统可在各组散热器上设置温控阀,实现独立调节,因此热舒适性较好,采用该系统形式的较多。但由于发散式系统在室内地下水平管路数量较多,系统设计及水平散热器的流量分配计算相对复杂一些,因此该方式适用于住宅面积较大、房间分隔较多

29、以及室内热舒适性要求较高的场合。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式图9-18和图9-19所示为双管上供上回式系统,户内形式一样,所不同的是热表的位置不同。该系统采用钢管明装方式,安装、维修比较方便,使用材料、安装方法与传统的供暖形式基本相同。该供暖形式在实施分户计量的初期应用较多,缺点是泄水较为困难。该系统的安装要点是确保水平管的坡度满足设计要求,不造成存气现象。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式图9-20所示为供回水管走地面的明装双管下供下回式系统形式,图9-21所示为供回水管走填充层的双管下供下回式系统形式,图9-22所示为双管发散式系统形式,图9-23所示为双管发散式供暖平面

30、。双管发散式系统的管道与散热器的连接方式如图9-24所示。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式(2)单管跨越系统单管跨越系统的形式如图9-25所示,埋地管和散热器的连接方式如图9-26所示。单管跨越式的管线也分为地面敷设和埋地敷设,其做法与双管系统基本相同,只是与散热器的连接方式稍有不同。许多施工单位将埋地敷设的管道处暴露,将处理工作交给用户。正确的处理方法是在供暖管道周围采用保温材料填埋后,再采用水泥等建筑材料进行地面施工。图9-27所示为室内暗埋管道与管槽完工后留给住户时的情况。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式9.2.3机械循环热水供暖系统的压力分布通过绘制水压图的方法,可清晰

31、地表示出热水管道中各点的压力,从而描绘出整个供暖系统的压力分布情况。图9-28所示为膨胀管连接在循环水泵吸入口的供暖系统水压图,以此系统为例,简述水压曲线的绘制方法,并分析整个系统在工作和停止运行时的压力状况。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式如图9-28所示,膨胀水箱1连接在循环水泵2进口侧O点处。设OO为基准面,纵坐标代表供暖系统的高度和测压管水头的高度,横坐标代表供暖系统水平干线的管路计算长度。利用前述方法,可在此坐标系统内绘出供暖系统供、回水管的水压曲线和纵断面图。该图即组成了室内热水供暖系统的水压图。设膨胀水箱的水位高度线为jj。如不考虑漏水或加热时水的膨胀影响,即认为系统已处

32、于稳定状态,不再发生变化。因而在循环水泵运行时,膨胀水箱的水位是不变的,O点处的压头(压力)就等于HjO(mH2O)。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式当系统工作时,由于循环水泵驱动水在系统中循环流动,A点的测压管水头必然高于O点的测压管水头,其差值即为管道OA的压力损失值。根据水力计算结果或运行时的实际压力损失,就可确定B、C、D和E点的测压管水头高度,亦即在纵坐标上的B、C、D和E点的位置。如顺次连接各点的测压管水头的顶端,就可组成热水供暖系统的水压图。其中jA代表回水干线的水压曲线;线DCB代表供水干线的水压曲线。系统工作时的水压曲线,称为动水压曲线。第二节供暖系统的形式第二节供暖

33、系统的形式图9-28中:HAj水从A点流到O点的压力(或“水头”)损失,即动水压曲线图上O、A两点的测压管水头的高度差;HBA水流经立管BA的压力(或“水头”)损失;HDCB水流经供水干管的压力(或“水头”)损失;HED从循环水泵出口侧到锅炉出水管段的压力(或“水头”)损失;HjE循环水泵的扬程。利用动水压曲线,可以清晰地看出系统工作时各点的压力大小。如A点的压头就等于A点测压管水头A点到该点的位置高度差(以HAA表示)。同理,B、C、D、E和O点的压头分别为HBB、HCC、HDD、HEE、HjO。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式当系统循环水泵停止运行时,整个系统的水压曲线呈一条水平线

34、。各点的测压管水头都相等,其值为HjO,系统中A、B、C、D、E和O点的压头分别为HjA、HjB、HjC、HjD、HjE和HjO。系统停止工作时的水压曲线,称为静水压曲线。通过上述分析可知,热水供暖系统水压曲线的位置取决于定压装置对系统施加的压力大小和定压点的位置。采用开式高位水箱膨胀水箱定压的系统,各点的压力取决于膨胀水箱的安装高度(静水压线高)和膨胀管与系统的连接位置。当膨胀水箱的安装高度超过用户系统的充水高度,且膨胀水箱的膨胀管又连接在靠近循环水泵进口侧时,就可以保证整个供暖系统,无论在运行或停止运行时,各点的压力都超过大气压力。这样系统中不会出现负压,不会引起热水汽化或吸入空气等,从而

35、保证系统可靠地运行。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式如果膨胀管仅连接在回水干管的某个位置,水压图就变成图9-29所示的情况,局部在循环水泵运行时,会出现低于静水压线的情况。由此可见,在机械循环热水供暖系统中,膨胀水箱不仅起到容纳系统水体积膨胀的作用,还起着对系统定压的作用,因此也称其为定压装置。开式高位膨胀水箱是最简单的一种定压装置。供暖系统的定压方式还有多种,主要有密闭式膨胀水箱定压(利用罐内气压代替水箱高度产生的静压)、补给水泵定压。第二节供暖系统的形式第二节供暖系统的形式如将膨胀水箱连接在热水供暖系统的供水干管上,则系统的水压曲线就成为如图9-30所示的情况。此时的静水压曲线高于

36、系统的充水高度,运行时的动水压曲线都降低了(即整个系统各点的压力都降低了)。此时如果供暖系统的水平供水干管过长,阻力损失较大,则有可能在干管上出现负压。图9-30中FB段供水干管的压力低于大气压力,就会吸入空气或发生水的汽化现象,影响系统的正常运行,在机械循环热水供暖系统中,应将膨胀水箱的膨胀管连接在循环水泵吸入口侧的回水干管上。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装9.3.1室内供暖系统的安装1.供暖入口与入户供暖系统的引入口宜设置在建筑物热负荷对称分配的位置,一般宜在建筑物的中部。这样可以缩短系统的作用半径。在民用建筑和生产厂房辅助性建筑中,系统的总立管在房间内的位置不应影响人们的生活和

37、工作。图9-31所示为带热计量表的热力入口做法。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装对于住宅建筑,由于要实施分户计量,每个用户自成一个系统,干管从总用户入口后将通过分支立管送入各层建筑中的管道竖井中,经分户热表后再进入各户室内。分户计量入户系统安装示意图如图9-32所示。2.供暖管道的安装室内热水供暖和低压蒸汽系统干管通常采用焊接钢管;支管采用焊接钢管、塑料管和复合管;带有热表的分户供暖系统明装管道采用镀锌钢管;暗埋管道采用交联塑料管或铝塑复合管等。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装供暖立管的平面位置及其与散热器的连接关系如图9-33所示,暗装的供暖及热水管道应做好保温层和保护层,管

38、槽的做法如图9-34所示,参考尺寸见表9-9。立管安装应从底层到顶层逐层安装,安装时首先确定安装位置,然后画好立管垂直中心线,确定立管卡安装位置,安装好各层立管卡。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装管道名称及规格暗装管道管槽尺寸(宽深)/mmmm供暖立管DN25mmDN=3250mmDN=70100mmDN=125150mm130130150130200200两根立管DN32mm200130水平管及散热器支管DN32mmDN=3240mm6060150100表9-9暗装管道的管槽尺寸第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装3.供暖系统附件的安装(1)补偿器的安装室内供暖系统管道一般较细,

39、补偿应尽量利用管道转弯等处进行自然补偿,如图9-35、图9-36所示。当自然补偿无法满足需要时,就需要安装管道补偿器,补偿器的安装可参见9.3.2室外供暖管道的安装部分。(2)支架与托架根据管道支架的作用、特点,将支架分为活动支架(承受管道重量)和固定支架(限制管道位移)。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装供热供暖干管上的托架,可根据不同的建筑物、不同的敷设位置和敷设管道的数量确定,具体可分为悬臂托架、三角托架、吊架、弹簧吊架和管卡等,托、吊架多数在现场制作,如图9-37所示。(3)膨胀水箱高位膨胀水箱起接纳系统膨胀水和为系统定压的作用,通常放置在最高建筑物屋顶上,寒冷地区水箱应设在专用

40、房间内。水箱的防冻循环管应连接在膨胀管接口处前1.53m的地方,利用两点压差进行微循环,膨胀水箱与系统的连接如图9-38所示。膨胀管和循环管上都不能安装阀门。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装(4)除污器为防止系统堵塞以及损坏热表等器件,系统在入口处和热表前安装除污器。Y形除污器有多种规格(DN15DN450),可直接安装在管道上,其结构如图9-39所示。立式除污器的体积较大,一般采用落地安装,多用在热源处、大型建筑供暖管入口等处,其结构如图9-40所示。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装(5)集气、排气装置集气、排气装置一般指集气罐和排气阀,常被设置在热水系统管道的最高处,上供式

41、系统也可将其放在供水干管末端或连在倒数第一、第二根立管接干管处,下供式系统集气罐和排气阀往往与空气管相接,双管系统的每根立管上宜设置集气、排气装置。集气罐分为立式和卧式两种,一般用厚45mm的钢板卷成或用?100?250mm的钢管焊成,集气罐的直径应比连接处干管直径大一倍以上,便于气体析出并聚集于罐顶。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装为了增大贮气量,进、出水管宜接近罐底,罐上部设15mm的放气管,放气管末端设放气阀门,并通到有排水设施的地方。也可以在集气罐的顶部设置自动排气阀,省去手动放气的麻烦。也有集气、排气的组合阀罐体产品。自动排气阀安装时,应立式安装,并在自动排气阀与管路接点之间

42、安装一个阀门。集气罐和自动排气阀如图9-41、图9-42所示。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装9.3.2室外供暖管道的安装1.管道与管材室外供暖管道多采用焊接钢管、无缝钢管和螺旋焊钢管,输送介质工作压力大于2.5MPa时或输送介质工作温度高于200时,一般应选用无缝钢管。供暖管道管材的选择可见表9-10。介 质 种 类介质工作参数钢 管 材 料管 道 类 型压力/MPa温度/饱和蒸汽、热水1.01.62.5150300430Q235AFQ235A10钢、20钢无缝钢管电焊钢管热水供应管道1.6200Q235A水煤气管过热蒸汽2.525043010钢、20钢无缝钢管电焊钢管表9-10供暖

43、管道管材的选择第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装各种管材规格、质量、公称压力、允许压力、试验压力等参数,分别见表9-11和有关设计手册。序号公称尺寸DN无缝钢管PN2.5直缝电焊钢管PN1.6直缝电焊钢管PN2.5(d0/mm)(S/mm)质量/(kg/m)(d0/mm)(S/mm)质量/(kg/m)(d0/mm)(S/mm)质量/(kg/m)11521.32.81.2821.33.51.5422026.92.81.6626.93.52.0232533.73.22.4133.74.02.93432382.52.1942.43.53.3642.44.03.79540452.52.6248.

44、33.53.8748.34.54.866505734.0060.33.85.2960.34.56.90序号公称尺寸DN无缝钢管PN2.5直缝电焊钢管PN1.6直缝电焊钢管PN2.5(d0/mm)(S/mm)质量/(kg/m)(d0/mm)(S/mm)质量/(kg/m)(d0/mm)(S/mm)质量/(kg/m)7657635.4076.14.07.1176.14.57.95880893.57.3888.94.08.3888.95.010.359100108410.26114.34.010.88114.35.013.4810125133412.73139.74.013.39139.75.518.

45、20表9-11常用管材尺寸及其质量第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装2.管道敷设室外热力管道的敷设方式有架空敷设和埋地敷设。架空敷设可采用单柱式支架、带拉索支架、栈架或沿桥梁等结构敷设,也可沿建筑物的墙壁或屋顶敷设。通常可分为高架敷设(距地46m)、中架敷设(距地24m)和低架敷设(距地0.51m),如图9-43所示。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装热力管道在多数情况下采用地下敷设的方式,地下敷设又分为地沟敷设和直埋敷设。(1)地沟敷设地沟敷设分为通行地沟敷设、半通行地沟敷设和不通行地沟敷设,如图9-44 所示。(2)直埋敷设直埋敷设又称无沟敷设,是当前较为流行的一种热力管道敷设

46、方法,应用非常广泛。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装目前采用最多的是将供暖管道、保温层和保护外壳三者紧密粘结在一起,形成整体式的预制保温管结构形式,被称为直埋保温管。直埋保温管的结构形式分为两类,一类是根据国外经验研制的保温结构为“氰聚塑”形式的预制保温管,另一类是引进国外生产线生产的“管中管”形式的预制保温管。整体预制保温管的结构如图9-45所示,保温管直埋如图9-46所示。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装3.管道补偿器室外热力管道补偿器分为方形补偿器、套筒补偿器、波纹管补偿器等,形状如图9-47图9-51所示。4.支座室外供暖管道支座的形式较多,一般分为滑动支座、滚动支座、

47、固定支座等,如图9-52图9-58所示。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装固定支座应安装在牢固的结构上。在地沟内常用梁式结构和柱式结构,梁式结构是槽钢或角钢水平安装,两端用混凝土浇筑在管沟壁上;柱式结构是槽钢(或角钢)垂直安装,上下用混凝土浇筑在沟底与沟盖上,活动支座间的最大允许间距应能同时满足管道的强度条件和刚度条件,应按满足两个条件中的最小值作为最大允许间距,也可按表9-12、表9-13选取。第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装公称直径/mm外径壁厚/mmmm最 大 跨 距汽体管液体管单位重力/(N/m)按强度的跨距/m按刚度的跨距/m单位重力/(N/m)按强度的跨距/m按刚度的

48、跨距/m25322.522.49.194.8626.88.404.6132382.528.39.905.4934.98.925.1740452.534.410.806.24449.555.8150573.560.112.047.367510.866.9065733.580.213.578.80106.211.808.2180893.5101.715.0110.11141.412.739.201001084137.316.8311.77201.613.8910.551251334174.818.4913.63275.514.7311.981501594.5237.620.1315.48382.5

49、15.8613.532002196438.323.5719.37714.718.4716.892502737645.826.1722.65107820.2619.633003258885.528.4525.681499.421.8722.1735037791162.631.3728.571992.223.9624.6040042691346.432.0730.942417.623.9426.13注:p=1.3MPat=200。表9-12不保温管道最大跨距第三节供暖系统的安装第三节供暖系统的安装序号管子规格DwS/mmmm项目管子单位长度计算重力的分类1234567891011121322.5管

50、子计算重力/(N/m)70100 130 160 190 220 250 280 310 340 370 400按强度计算跨距/m5.20 4.39 3.81 3.43 3.15 2.93 2.75 2.59 2.46 2.35 2.26 2.17按刚度计算跨距/m3.49 3.15 2.92 2.75 2.63 2.52 2.43 2.35 2.28 2.22 2.17 2.132382.5管子计算重力/(N/m)80115 150 185 220 255 290 325 360 395 430 465按强度计算跨距/m5.89 4.91 4.30 3.87 3.55 3.30 3.09 2