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第9章建筑供热采暖系统 9 1建筑设计热负荷9 2采暖系统的形式9 3供热采暖系统的安装9 4散热设备9 5低温地板辐射采暖9 6高层建筑供暖系统9 7供热热源概述 9 1建筑设计热负荷 9 1 1房间热平衡9 1 2围护结构的基本耗热量9 1 3围护结构的附加耗热量9 1 4冷风渗透和冷风侵入耗热量9 1 5建筑耗热指标 9 1 1房间热平衡 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Q3 4 通过其他途径散失的热量 9 1 2围护结构的基本耗热量 1 围护结构的传热系数2 围护结构的基本耗热量计算3 采暖设计室内计算温度4 采暖设计室外计算温度5 温差修正系数6 地面传热系数的计算 表9 1常用围护结构的传热系数K值 1 围护结构的传热系数 2 围护结构的基本耗热量计算 图9 1建筑围护结构的传热途径及表面传热系数 表9 2居住及公共建筑室内计算温度 3 采暖设计室内计算温度 4 采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 GB50019 2003 采暖通风与空气调节设计规范 的规定 采暖室外计算温度应采用当地历年平均每年不保证5d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 表9 3温差修正系数a值 5 温差修正系数 6 地面传热系数的计算 图9 2地面传热地带的划分 表9 4不保温地面的总传热阻及传热系数 9 1 3围护结构的附加耗热量 1 朝向修正耗热量2 风力修正耗热量3 高度修正耗热量 表9 5朝向修正率 1 朝向修正耗热量 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2 3m 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 包括围护结构基本耗热量和其他修正耗热量 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 9 1 4冷风渗透和冷风侵入耗热量 1 冷风渗透耗热量2 冷风侵入耗热量 1 冷风渗透耗热量 表9 6门窗缝隙渗入的空气量L 单位 h m 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 9 1 5建筑耗热指标 1 面积热指标法2 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Qn Fqf 10 3 9 8 式中Qn 建筑物的供暖设计热负荷 kW F 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 表9 7供暖面积热指标推荐值 2 体积热指标法 表9 8北京地区民用建筑比热特性热指标 2 体积热指标法 9 2采暖系统的形式 9 2 1供热采暖系统的分类9 2 2供热系统的形式9 2 3机械循环热水供暖系统的压力分布 9 2 1供热采暖系统的分类 1 按采暖系统使用热媒可分为热水采暖系统和蒸汽采暖系统 2 按采暖系统中使用的散热设备可分为散热器采暖系统和热风采暖系统 3 按采暖系统中散热方式的不同分为对流采暖系统和辐射采暖系统 9 2 2供热系统的形式 1 自然循环热水供暖系统2 机械循环热水供暖系统的主要形式3 分户计量采暖系统的形式 1 自然循环热水供暖系统 图9 3重力循环热水供暖系统的工作原理图1 散热器2 热水锅炉3 供水管路4 回水管路5 膨胀水箱 1 自然循环热水供暖系统 图9 4重力循环供暖系统a 双管上供下回式系统b 单管顺流式系统1 总立管2 供水干管3 供水立管4 散热器供水支管5 散热器回水支管6 回水立管7 回水干管8 膨胀水箱连接管9 充水管 接上水管 10 泄水管 接下水道 11 止回阀 1 自然循环热水供暖系统 图9 5单管上供下回式系统1 散热器2 锅炉3 供水管4 回水管5 膨胀水箱6 上水管及阀门7 排水管 1 自然循环热水供暖系统 图9 6单户式系统1 散热器2 膨胀水箱3 小型锅炉 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 2 单管式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 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漏水 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 各立管水循环环路总是不相等的 这种系统称为异程式系统 9M7 tif 9M8 tif 图9 9机械循环双管下分式系统 9M10 tif 图9 11机械循环双管上供上回式采暖系统 图9 12机械循环单管垂直顺序式热水供暖系统 图9 13带闭合管段的单管垂直式热水供暖系统1 立管2 支管3 闭合管 9M14 tif 9M15 tif 图9 16同程式热水供暖系统 图9 17集中采暖 分户计量的采暖系统形式 3 分户计量采暖系统的形式 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 2 单管跨越系统单管跨越系统的形式见图9 25 埋地管和与散热器的连接方式见图9 26 1 双管系统 图9 18热表在上层的双管上供上回式系统 1 双管系统 图9 19热表在本层的双管上供上回系统 1 双管系统 图9 20双管下供下回式系统形式 走地面上 1 双管系统 图9 21双管下供下回式系统形式 走填充层 1 双管系统 图9 22双管发散 放射 式系统形式 1 双管系统 图9 23双管发散 放射 式采暖平面 1 双管系统 图9 24双管放散式系统的管道与散热器的连接方式 走填充层 2 单管跨越系统 图9 25单管跨越系统形式图9 26埋地管和散热器连接方式 2 单管跨越系统 图9 27室内暗埋管道与管槽 9 2 3机械循环热水供暖系统的压力分布 图9 28膨胀管连接在水泵吸入口的采暖系统水压图1 膨胀水箱2 循环水泵3 锅炉 9 2 3机械循环热水供暖系统的压力分布 图9 29膨胀管连接在回水干管上的水压图 9 2 3机械循环热水供暖系统的压力分布 9M30 tif 9 3供热采暖系统的安装 9 3 1室内采暖系统的安装9 3 2室外供热管道的安装 9 3 1室内采暖系统的安装 1 采暖入口与入户2 采暖管道的安装3 采暖系统附件的安装 9 3 1室内采暖系统的安装 图9 31带热计量表的热力入口做法 1 采暖入口与入户 图9 32分户计量入户系统安装示意图 2 采暖管道的安装 图9 33采暖立管安装位置 表9 9暗装管道的管槽尺寸 3 采暖系统附件的安装 1 补偿器的安装 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 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房间内 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 3 采暖系统附件的安装 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 1 补偿器的安装 图9 35自然补偿示意图 1 补偿器的安装 图9 36分支的自然补偿作用 2 支架与托架 图9 37室内供暖系统的几种托 吊架 2 支架与托架 图9 38膨胀水箱与系统的连接 4 除污器 图9 39Y形除污器图9 40立式除污器 体积较大 5 集气 排气装置 图9 41集气罐图9 42自动排气阀 9 3 2室外供热管道的安装 1 管道与管材2 管道敷设3 管道补偿器4 支座5 阀门 表9 10供热管道管材选用表 1 管道与管材 表9 11常用管材尺寸及其质量 1 管道与管材 2 管道敷设 1 地沟敷设地沟敷设分为通行地沟 半通行地沟和不通行地沟敷设 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方法 应用非常广泛 2 管道敷设 图9 43管道低支架敷设和中 高支架敷设 1 地沟敷设 图9 44供热管道地沟敷设 2 直埋敷设 图9 45整体预制保温管结构 3 管道补偿器 图9 46保温管直埋 3 管道补偿器 图9 47方形补偿器的构造a 型B 2ab 型B ac 型B 0 5ad 型B 0 为开口距离 3 管道补偿器 图9 48波纹管补偿器的四种形式 3 管道补偿器 图9 49球形补偿器 3 管道补偿器 图9 50单向套筒补偿器 4 支座 图9 51双向套筒补偿器 4 支座 图9 52曲面槽滑动支座1 弧形板2 肋板3 曲面槽 4 支座 图9 53丁字托滑动支座1 顶板2 底板3 侧板4 支撑板 4 支座 图9 54弧形板滑动支座1 弧形板2 支撑板 4 支座 图9 55辊轴式滚动支座图9 56滚柱式滚动支座1 辊轴2 导向板3 支撑板1 槽板2 滚柱3 槽钢支撑座4 管箍 4 支座 图9 57挡板式固定支座a 双面挡板式固定支座b 四面挡板式固定支座1 挡板2 肋板 4 支座 图9 58直埋敷设管道固定墩 表9 12不保温管道最大跨距表 表9 13各种保温管道最大允许跨距表 表9 13各种保温管道最大允许跨距表 表9 13各种保温管道最大允许跨距表 5 阀门 1 阀门的设置在满足使用和维修的条件下 应尽量减少阀门的设置 2 阀门的选择在供热采暖管道上常用的阀门形式有闸阀 截止阀 蝶阀 止回阀 单向阀 温控阀 调节阀 平衡阀等 9 4散热设备 9 4 1散热器的种类9 4 2散热器的计算 9 4 1散热器的种类 图9 59几种新样式散热器 9 4 2散热器的计算 表9 14柱形散热器片数修正系数 1表9 15柱形 柱翼形散热器连接方式修正系数 2表9 16散热器安装形式修正系数 3表9 17楼梯间散热器分配比例 表9 14柱形散热器片数修正系数 1 表9 14柱形散热器片数修正系数 表9 15柱形 柱翼形散热器连接方式修正系数 2 表9 15柱形 柱翼形散热器连接方式修正系数 表9 16散热器安装形式修正系数 3 表9 16散热器安装形式修正系数 表9 17楼梯间散热器分配比例 表9 17楼梯间散热器分配比例 9 5低温地板辐射采暖 9 5 1发热电缆地板辐射采暖9 5 2低温热水地板辐射采暖 9 5 1发热电缆地板辐射采暖 将专用的发热电缆埋设在地面填充层内 直接供热时 一般使用18W m的加热电缆 为了使用夜间低谷电 有时采用带存储热能供热系统 这时可使用18 175W m的加热电缆 发热电缆的安装要点是每一个采暖单元必须使用一整根发热电缆 埋地部分绝对不能有接头 其发热量大小应等于房间的热负荷 且每个房间必须安装温度控制器 用户可根据房间热负荷 向厂家定购发热电缆 也可由专业厂家进行安装 这种采暖方式还被用在管道的电伴热和道路除雪化冰等方面 9 5 2低温热水地板辐射采暖 图9 60低温热水地板辐射采暖构造图 9 5 2低温热水地板辐射采暖 图9 61地埋管穿越伸缩缝时应加装套管 9 5 2低温热水地板辐射采暖 图9 62地板采暖平面图 9 6高层建筑供暖系统 9 6 1高层建筑采暖负荷的计算9 6 2分区式供暖系统9 6 3不分区式供暖系统 9 6 1高层建筑采暖负荷的计算 高层建筑由于体积大 高度高 内部各种竖井造成烟囱效应 受热压和风压的影响 建筑室内外会产生一定的压差 使冷风渗透量发生变化 对于热压带来的影响是造成建筑下半部分冷风渗透量增加 上半部分冷风渗透量减少 对于风压带来的影响是造成迎风面冷风渗透量增加 背风面冷风渗透量减少 9 6 2分区式供暖系统 图9 63分层式热水供暖系统 9 6 2分区式供暖系统 9M64 tif 9 6 3不分区式供暖系统 1 垂直单管带闭合管段的系统如图9 65a所示 这种系统与多层建筑单管系统无本质区别 可用于9 12层的建筑 2 垂直单管中分式系统如图9 65b所示 在建筑中间设回水干管或供水干管 顶层和底层各设一供水干管或回水干管 3 奇偶层分设立管系统如图9 65c所示 中间不设干管 不影响房间的使用和美观 同时减小了采暖立管的管径 4 单 双管混合式系统其立管做法如图9 66b所示 5 阀前压力调节阀系统对于供热室外管网压力较低的情况 可以采用图9 67所示的阀前压力调节阀的系统形式 6 高层直连采暖系统图9 68所示为设断流器和阻旋器的直连采暖系统 又称为高层无水箱直连供暖系统 图9 65高层建筑不分区热水供暖单管系统立管图a 垂直单管带闭合管段b 垂直单管中分式c 奇偶层分设立管 图9 66高层建筑不分区热水供暖系统a 散热器分区单管系统b 散热器分区单 双管系统 图9 67阀前压力调节阀系统形式1 加压水泵2 止回阀3 阀前压力调节器 图9 68设断流器和阻旋器的直连采暖系统1 加压装置2 断流器3 阻旋器 9 7供热热源概述 9 7 1锅炉房9 7 2热力站 9 7 1锅炉房 1 锅炉本体2 锅炉房设备3 锅炉房设计要求 1 锅炉本体 1 锅炉的分类锅炉按生产的热媒不同 可分为蒸汽锅炉和热水锅炉 按锅炉容量的大小 可分为小型 中型和大型锅炉 按压力的高低 可分为低压 中压和高压锅炉 2 锅炉的工作原理锅炉是由 炉 和 锅 组成的 如图9 69所示 3 锅炉的附件为了保证锅炉安全可靠地运行 锅炉上必须装设安全附件 2 锅炉房设备 1 锅炉本体锅炉本体是锅炉房的主要设备 它包括汽锅 炉子 蒸汽过热器 省煤器和空气预热器等 2 锅炉房的辅助设备锅炉房的辅助设备由以下几个系统组成 送 引风系统 运煤 除灰系统 水 汽系统 包括排污 降温系统 仪表控制系统 如图9 70所示 1 锅炉本体 9M69 tif 1 锅炉本体 图9 70锅炉房设备示意图 2 锅炉房的辅助设备锅炉房的辅助设备由以下几个系统组成 送 引风系统 运煤 除灰系统 水 汽系统 包括排污 降温系统 仪表控制系统 如图9 70所示 3 锅炉房设计要求 1 锅炉房的锅炉台数供暖锅炉房的热负荷可按整个小区中各建筑物供暖热负