供暖系统图解.ppt
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1、第八章第八章 供暖系统及其分类供暖系统及其分类 供暖系统定义供暖系统定义: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。设备叫做供暖系统。局部供暖系统:局部供暖系统:将热源和散热设备合并成一个整体,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。分散设置在各个
2、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。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。如火炉、红外线煤气炉、电暖器、电热膜等。集中供暖系统:集中供暖系统:由远离采暖房间的热源、输热管道和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。工程设施,称为集中供暖系统。热媒:热媒:把热量从热源输送到散热设备的物质叫热媒。把热量从热源输送到散热设备的物质叫热媒。热媒主要有:热媒主要有:热水、蒸汽、热空气热水、蒸汽、热空气。供暖系统的分类供暖系统的分类局局 部部 供供
3、 暖暖 系系 统统集集 中中 供供 暖暖 系系 统统定义:定义:以热水作为热媒的供暖系统。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。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:热水供暖系统的分类:1 1、按热媒参数分:低温热水供暖系统(、按热媒参数分:低温热水供暖系统(100100 )高温热水供暖系统(高温热水供暖系统(100100 )2 2、按系统循环动力分:、按系统循环动力分:自然循环(即重力循环)和机械循环系统自然循环(即重力循环)和机械循环系统3 3、按系统的每组立管根数分:单管和双管系统、按系统的每组立管根数分:单管和双管系统4 4、按系统的管道敷设方式分
4、:垂直式和水平式、按系统的管道敷设方式分:垂直式和水平式第一节第一节 热水供暖系统热水供暖系统自然循环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。系统中进行循环。这种水的循环作用压力称为这种水的循环作用压力称为自然压头自然压头。下面对自然压头进行理论分析,以二层房屋为例: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,即系统中的热媒仅在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
5、内降温。锅炉内升温及在散热器内降温。假定图中最低点断面假定图中最低点断面A-AA-A处有一假想阀门,若突然处有一假想阀门,若突然将阀门关闭,则将阀门关闭,则断面断面A-AA-A两侧所受到的水柱压力之差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。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对于经过一层散热器的循环环路断面断面A-A右侧的水柱压力为:右侧的水柱压力为:)(32101gghhhhhhgP断面断面A-A左侧的水柱压力为:左侧的水柱压力为:)(1211ghghPPP该环路的该环路的自然压头为:自然压头为:)(32102ggghhhhhgPAAi=0.003
6、i=0.003h3h2h1h0ggthht图图11-1 自然循环热水自然循环热水供暖系统工作原理图供暖系统工作原理图(8-1)断面断面A-A左侧的水柱压力为:左侧的水柱压力为:)(32102ggghhhhhgP)(21211ghhhgPPP该环路的该环路的自然压头为:自然压头为:再考虑再考虑管路沿途热损失管路沿途热损失 ,它与系统的水平距离、锅炉到,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。散热器的高度、总干管至计算立管之间的水平距离有关。具体数值见附表具体数值见附表16。2P因此经过计算,立管第一层散热器的循环环路的自然压头因此经过计算,立管第一层散热器的循
7、环环路的自然压头 为:为:P21PPP(8-3)(8-2)经过计算,立管第二层散热器的循环环路的自然压头经过计算,立管第二层散热器的循环环路的自然压头 为:为:P21PPP(8-4)对于经过二层散热器的循环环路对于经过二层散热器的循环环路则则断面断面A-A右侧的水柱压力为:右侧的水柱压力为:)(32101ghhhhhhhgP下面以供热系统的水平距离为下面以供热系统的水平距离为20m,h1=3m,h2=3m,供水温度为供水温度为tg=95,g=962 kg/m2;供水温度为供水温度为th=70,h=977 kg/m2 为例计算为例计算自然压头自然压头 、。PP自自 然然 压压 头头 算算 例例解
8、:查附表解:查附表16得得P2=100Pa,则:,则:PaPghPPPgh541100441100)962977(38.9)(2121PaPhhgPPPgh982100882100)962977()33(8.9)(22121(1、对于多层建筑,若各层房间的热负荷相同,采用的、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,则流经立、支管相同,则流经上上层散热器的流量层散热器的流量多多于实际于实际 需要量,流经需要量,流经下下层散热器的流量层散热器的流量少少于实际需要量,于实际需要量,这会造成这会造成上上层房间温度层房间温度偏高偏高,下下层房间温度层房间温度偏低偏低,即即垂直失调现象
9、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,、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、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 向上的坡度向上的坡度,且,且不得小于不得小于0.5%1%。结结 论论结结 论论4、因自然压头很小
10、,因而干管长度不宜过长,否则、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。系统的管径就会过大。因此,系统的作用半径因此,系统的作用半径不宜大于不宜大于50米米。5、自然循环热水供暖系统仅能用于有地下室、地坑的、自然循环热水供暖系统仅能用于有地下室、地坑的 一些一些较小的独立的较小的独立的建筑。建筑。机械循环热水供暖系统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、膨胀水箱系统组成:锅炉、输热管道、水泵、散热器、膨胀水箱 及排气装置。及排气装置。系统分类:系统分类:1 1、按供水干管位置不同分:、按供水干管位置不同分:上供下回式、下供下回式、下供上回式等上供下回
11、式、下供下回式、下供上回式等2 2、按立管与散热器连接形式不同分:、按立管与散热器连接形式不同分:双管式、单管式、单双管混合式双管式、单管式、单双管混合式3 3、单管式又分为垂直单管式和水平单管式。、单管式又分为垂直单管式和水平单管式。4 4、单管式按散热器支管与单管连接方式分:、单管式按散热器支管与单管连接方式分:顺流式和跨越式。顺流式和跨越式。5 5、按通过各立管的循环环路的总长度是否相等分:、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。同程式、异程式。1-热水锅炉;热水锅炉;2-供水总立管;供水总立管;3-供水干管;供水干管;4-供水立管;供水立管;5-散热器散热器6-回水
12、立管;回水立管;7-回水干管;回水干管;8-循环水泵;循环水泵;9-膨胀水箱;膨胀水箱;10-集气罐;集气罐;11-膨胀管膨胀管6i=0.003i=0.003358219410711机械循环双管上供下回式机械循环双管上供下回式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:循环水泵:提供循环动力,促使水在系统内循环。提供循环动力,促使水在系统内循环。一般安装在一般安装在回水干管回水干管上上膨胀水箱:膨胀水箱:容纳系统水热胀冷缩的体积及系统定压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)(高于大气压力以避免水泵吸入口处水产生汽化)一般通过一般通过膨胀管膨
13、胀管与水泵吸入口相连,并设于与水泵吸入口相连,并设于系统最高处系统最高处集气罐(自动排气阀):集气罐(自动排气阀):聚集和排出系统中空气。聚集和排出系统中空气。设于供水干管的末端,也就是设于供水干管的末端,也就是供水干管的最高处供水干管的最高处 优点:优点:可调节各房间的散热量,各层的散热器比较均衡可调节各房间的散热量,各层的散热器比较均衡缺点:缺点:由于自然压头的存在,造成系统垂直失调,即上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,双管系统越严重。因此,双管系统不宜在四层以上的建筑中
14、采用不宜在四层以上的建筑中采用膨膨 胀胀 水水 箱箱i=0.003i=0.003358194106711空气管空气管优点:可以调节优点:可以调节各房间的散热量,各房间的散热量,各层的散热器比较均衡。各层的散热器比较均衡。垂直失调较双管垂直失调较双管上供下回式要弱一些上供下回式要弱一些机械循环双管下供下回式机械循环双管下供下回式注意:注意:双管系统不宜在四层以上的建筑中采用。双管系统不宜在四层以上的建筑中采用。i=0.003i=0.003图图11-4 异程单管上供下回式异程单管上供下回式358219410711优点:优点:立管少,安装方便。立管少,安装方便。不存在垂直失调问题。不存在垂直失调问题
15、。缺点:由于水温是缺点:由于水温是逐层递减的,所以逐层递减的,所以下层散热器片数多,下层散热器片数多,占地面积大。占地面积大。单管单管上供下回式还上供下回式还分为顺流式和跨越式。分为顺流式和跨越式。单管上供下回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)式系统水平顺流(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水平跨越式系统DN10手动放风门水平水平顺流式顺流式系统:系统:优点:优点:最省管材,管路简单,最省管材,管路简单,便于施工。因无沿墙立便于施工。因无沿墙立 管,不影响室内美观。管,不
16、影响室内美观。缺点:缺点:末端散热器较多。末端散热器较多。散热器排气困难。散热器排气困难。不能进行局部调节不能进行局部调节水平水平跨越式跨越式系统系统:优点:优点:可以进可以进行局部调节。行局部调节。缺点:缺点:由于水在散热器由于水在散热器 中流动速度较慢,中流动速度较慢,散热器内容易积垢散热器内容易积垢应用范围:应用范围:分户热计量的分户热计量的居住建筑;对室温要求不居住建筑;对室温要求不高且不宜使用垂直系统的高且不宜使用垂直系统的工业及公用建筑。工业及公用建筑。同程式和异程式同程式和异程式同程式:通过各同程式:通过各立管的立管的 循环管路的长度循环管路的长度 近似相等的系统近似相等的系统不
17、等的称为异程系统不等的称为异程系统同程系统环路压力同程系统环路压力损失容易平衡,损失容易平衡,因此因此较大的建筑物较大的建筑物一般都采用同程系统。一般都采用同程系统。i=0.003i=0.003358219410711同程系统较异程系统多耗管材,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。在较小的建筑物一般都采用异程系统。高层建筑高层建筑供暖特点供暖特点高层民用建筑设计防火规范高层民用建筑设计防火规范(GB 50045-95):):1、10层及层及10层以上的居住建筑层以上的居住建筑 2、建筑高度超过、建筑高度超过24m的公共建筑的公共建筑1972年联合国国际高层建筑会议年联
18、合国国际高层建筑会议:1、916层(最高为层(最高为50米)米)2、1725层(最高到层(最高到75米)米)3、2640层(最高到层(最高到100米)米)4、40层以上(超高层建筑)层以上(超高层建筑)系统分类:系统分类:1 1、分层式分层式供暖系统;供暖系统;2 2、双线式双线式系统;系统;3 3、单、双管混合式单、双管混合式系统系统。一、分层式供暖系统一、分层式供暖系统定义:高层建筑热水供暖定义:高层建筑热水供暖 系统在垂直方向分成系统在垂直方向分成 若干个系统。若干个系统。亦称亦称垂直分区垂直分区。这是高层。这是高层供暖常用的一种供暖形式供暖常用的一种供暖形式因为散热器的承压能力相对因为
19、散热器的承压能力相对较小,当建筑高度超过散热较小,当建筑高度超过散热器承压能力时必须垂直分区器承压能力时必须垂直分区高层建筑热水供暖系统高层建筑热水供暖系统垂直双线供暖系统垂直双线供暖系统水平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立管在竖向成型结构型结构,一根上升管一根上升管,一根下降管,一根下降管,因此可以近似认为因此可以近似认为每层每层散热器的平均温度相同,散热器的平均温度相同,可以避免垂直失调。可以避免垂直失调。散热器采用蛇形管或辐射板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,具有水平式供暖系统的特点,能够进行能够进
20、行分层调节分层调节。定义:在垂直方向上分为若干组,每组定义:在垂直方向上分为若干组,每组 若干层(若干层(23层),每一组均为层),每一组均为 双管系统,各组之间用单管相连双管系统,各组之间用单管相连系统中的每一组系统中的每一组双管系统,只对双管系统,只对23层层房屋供暖,形成的房屋供暖,形成的自然压头自然压头仅在仅在23层层中起作用,中起作用,避免了纯双管系统造成的避免了纯双管系统造成的严重的垂直失调现象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)或约一半立管流量流量(单侧连接)或约一半立管流量(双侧连接),而(双侧连接),而混合式系统
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