低温辐射供暖.ppt

散热器散热器的计算低温地板辐射供暖散热设备钢制辐射板暖风机 第一节散热器 散热设备是供暖系统的主要组成部分 而散热设备向室内散热的传热方式主要有下列三种 1 热媒通过散热设备的壁面 主要以对流传热方式向房间传热的称为散热器 2 热媒通过散热设备的壁面 主要以辐射方式向房间传热的称辐射采暖系统 3 通过散热设备对房间空气进行循环和通风加热的称为热风采暖系统 一 散热器的主要性能指标 1 热工性能方面的要求传热系数要大房间受热后温度均匀2 经济方面的要求 放出单位散热量的价格 元 W 要低 金属耗量要少 安装费用低 制造散热器的材料来源要广 使用寿命长 式中q 散热器的金属热强度 W kg k 散热器的传热系数 W m2 G 散热器每1m2散热面积的质量 kg m2 W kg 散热器的金属热强度q 指散热器内热媒平均温度与室内空气温度差为1 时 每公斤质量散热器单位时间所散出的热量 适用 同种材料的散热器通过q来衡量 q越大说明散出同样热量所消耗的金属量越少 经济性越高 不同种材料的散热器还要考虑到造价 元 W 3 安装 使用和生产工艺方面的要求 散热器应具有一定机械强度和承压能力 耐腐蚀 寿命长散热器的结构形式结构尺寸要小 便于组合成所需要的面积 少占房间面积和空间 散热器的生产工艺简单 应满足大批量生产的要求 制造过程能耗 污染少4 卫生和美观方面的要求 散热器外表光滑 不积灰和易于清扫 美观与建筑协调 二 散热器的种类 1 按材质分 铸铁 钢制 铝合金 铜铝复合及塑料散热器 2 按构造分 柱型 翼型 管型 平板型 柱翼型 1 铸铁散热器 类型 翼型 长翼 圆翼 柱型 柱翼型优点 结构简单 耐腐蚀 材料 灰口铸铁 使用寿命长 热稳定性好 水容量大 缺点 金属耗量大 笨重 制造安装和运输劳动繁重 q比钢制散热器低 a b c d 铸铁散热器示意图 a 圆翼型散热器 b 长翼型散热器 c M 132二柱型散热器 d 四柱型散热器 2 钢制散热器 柱型散热器与翼型散热器相比 其金属热强度及传热系数高 外形美观 易清除积灰 容易组成所需的面积 因而得到较广泛应用 类型 闭式钢串片对流散热器板式散热器扁管式散热器 扁管式散热器的板型有单板 双板 单板带对流片和双板带对流片四种结构形式 钢制柱式散热器 特征 金属耗量少 金属热强度高 耐压强度高 适用于高层建筑和高温水供暖系统 水容量小 热稳定性差 在间歇供暖时 停止供暖后 延续供暖效果差钢制散热器的外形美观整洁 易被腐蚀 使用寿命比铸铁散热器短 在蒸汽供暖系统 具有腐蚀性其他的生产厂房或者相对湿度较大的房间中不应采用钢制散热器 采用钢制散热器的热水采暖系统中要进行除氧处理 非采暖期系统要满水养护 闭式钢串片式散热器 钢制板型散热器 钢制扁管式散热器 钢制柱形散热器 3 其它材质散热器铝及铝合金散热器 铝制散热器的重量轻 外表美观 但造价较高 不如铸铁的抗腐蚀耐用 铝的辐射系数比铸铁和钢制的小 为补偿其辐射放热的减小 外形上应采取措施以提高其对流散热量 非金属散热器 如陶瓷散热器 混凝土板内嵌钢管的散热器型式 塑料散热器 塑料散热器 重量轻 可节省金属 耐腐蚀 但不能承受太高的温度和压力 三 散热器的选用综合考虑 热工 安全 经济 卫生和美观 但在具体工程选用时要有侧重抓住主要 即 1 要承压强 2 要耐腐 3 要美观 1 散热器的工作压力 当以热水为热媒时 不得超过制造厂规定的压力值 当高层建筑使用热水供暖时 首先要求保证承压能力 当采用蒸汽为热媒时 在系统启动和停止运行时 散热器的温度变化剧烈 易使接口等处渗漏 因此 铸铁柱型和长翼型散热器的工作压力 不应高于0 2MPa 铸铁圆翼型散热器 不应高于0 4MPa 2 在民用建筑中有冻结危险的场所 宜采用外形美观 易于清扫的散热器 3 在放散粉尘或防尘要求较高的生产厂房 应采用易于清扫的散热器 4 在具有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度较大的房间 宜采用铸铁散热器 5 热水系统采用钢制散热器时 应采取必要的防腐措施 蒸汽采暖系统不得采用钢制柱型 板型和扁管等散热器 6 采用铝制散热器时 应选用内防腐型铝制散热器 并满足水质对产品的要求 7 安装热量表和恒温阀的热水采暖系统 不宜采用水流通道内含有粘砂的散热器 四 散热器的布置 原则 容易造成室内冷暖气流 室外侵入的冷空气加热迅速 人们停留区域暖和舒适以及少占用室内有效空间和使用面积 一般沿外墙 特别是沿外窗布置 也可以靠内墙布置 一般明装 有装修要求时暗装 幼儿园的散热器必须安装或加防护罩楼梯间的散热器应尽量布置在底层及下部各层 不能置于两道外门之间 有冻结危险的楼梯间或其他有冻结危险的场所 应由单独的立支管供暖 散热器钱不得设置调节阀 散热器组对后 以及整组出厂的散热器在安装之前应做水压试验 如设计无要求时实验压力应为工作压力的1 5倍 但不小于0 6MPa 检验方法 试验时间为2 3min 压力不降且不渗不漏 一 计算目的与依据目的 确定供暖房间所需散热器的面积和片数 依据 供暖设计热负荷Q 供暖系统的形式 散热器的类型设计条件下 单位时间内散热器的散热量 房间需要的采暖设计热负荷 第二节散热器的计算 二 散热面积的计算式中 散热器的散热量 W 散热器内热媒平均温度 供暖室内计算温度 散热器的传热系数 W m2 散热器组装片数修正系数 散热器连接形式修正系数 散热器安装形式修正系数 m2 1 散热器内热媒 平均温度tpj主要依据热媒 蒸汽或热水 参数和供暖系统形式而定热水供暖系统中为散热器进 出口水温算术平均值对双管系统即为设计供 回水温度 对单管系统需分别计算各散热器进出口水温 b 对蒸汽供暖系统当蒸汽表压P 0 03MPa时 tpj 100 当蒸汽表压 0 03MPa时 tpj 进口蒸汽压力相应的饱和温度 2 散热器传热系数K与其它修正系数a k的物理意义 是散热器散热能力强弱的主要标志 指 tpj tn 为1 时 每平方米散热器的散热量 b 影响因素 散热器的制造情况 散热器的使用条件 其中 影响传热系数和散热量的最主要因素 tpj tn K值是通过实验确定的 c K的实验确定方法 W m2 实验条件 在一个长 宽 高为 4 0 2m 4 0 2m 4 0 2m 的标准化的封闭测试小室里 保持室温恒定下进行测试 散热器安装方式 无遮挡 敞开设置 散热器供回水方式 同侧上进下出 测试时散热器的片数一定 如对柱式散热器为8 10片 室温保持在18 通过散热器的水流量为标准流量 通过改变供回水温度来测定传热系数 1 片数修正 1 考虑到每组散热器两端面积占总面积的比例关系与实验条件下不同而做的修正 即比例大K 否则K 2 连接形式修正 2 考虑到散热器支管与散热器的连接方式与实验条件下不同时 由于散热器外表面温度场变化的影响 使散热器的传热系数发生变化 而对K值进行修正 同侧上进下出k值最高 异侧上进下出 异侧下进下出 异侧下进上出 异侧上进上出 同侧下进上出最差 但实验不能代表一切不同条件的真值 也就是有局限性 故要推广之就需要考虑实际的修正 3 安装形式修正 3 考虑到安装方式与实验条件不同而做的修正 实验条件为散热器敞露明装 当散热器安装有遮挡时 就会影响散热器的散热效果 从理论上降低了散热器的传热系数 故 3 1 只是程度不同 其他影响因素 流量 对内换热系数无大影响 但对散热器平均温度有较大影响 平均温度高 外换热系数大 且对带肋片的散热器影响更大 不同的涂料也有影响 涂银料即铝粉的辐射系数低于调和漆 热媒不同 k值不同 蒸汽散热器内表面凝结放热 表面温度较均匀 相同的tpj 蒸汽的高于热水的 注 修正数值见 供热工程 附录或 采暖通风设计手册 三 散热器片数或长度的确定 长度由片数决定 f 每片或每1m长的散热器的散热面积 m2 片或m2 m计算时先假设 1取1 而后根据计算出的片数再对F进行 1 修正 而最终得到片数 87版暖通规范 柱型散热器面积可比计算值小 翼型散热器面积可比计算值小5 四 考虑供暖管道散热量时 散热器散热面积的计算供热管道布置有明装和暗装 有保温 无保温 两种方式暖通规范 民用建筑和室内温度要求较严格的工业建筑中的非保温管道 明设时 应计算管道的散热量对散热器数量的折减 暗设时 应计算管道中水的冷却对散热器数量的增加 详见设计手册 对于明装 在精确计算散热器散热量时 应采用下式 W 式中 供暖管道散热量 W 每米长管道的表面积 m2 明装供暖管道长度 m 管道的传热系数 W m2 管道内热媒温度与室内温度差 管道安装位置的修正系数 重点内容回顾 散热器性能要求常用散热器类型散热器的选用与布置散热器计算 第三节低温热水地板辐射供暖散热设备 一 辐射供暖的分类按热媒种类不同 热水 电热辐射供暖 燃气辐射供暖按散热设备构造不同 埋管式 组合式 风道式按辐射体表面温度不同 低温辐射供暖 表面温度低于80 中温辐射供暖 表面温度80 200 高温辐射供暖 表面温度高于200 按辐射板面位置不同 地面式 顶面式等 二 辐射供暖的应用中温辐射供暖的散热设备主要为钢制辐射板 以高温水或蒸汽为热媒 主要用于工业建筑 用于高大的工业厂房中效果更好 也可用于商场 体育馆 展览厅 车站等对美观与装饰要求不太高的大空间公共建筑中 目前较多采用的辐射供暖主要有低温热水地面辐射供暖 发热电缆地面辐射供暖 顶棚电热膜辐射供暖 热水吊顶辐射供暖 燃气红外线辐射供暖 三 低温热水地板辐射采暖低温热水地板辐射供暖是将加热管埋设在地板构造层中 以不高于60 的热水为热媒流过加热管 加热地板 通过地面以辐射换热和对流换热方式向室内供给热量的供暖方式 1 低温热水地板辐射供暖的特点优点 热舒适度高 节能 卫生 节约建筑面积 热稳定性好 隔声好 便于热计量缺点 构造层厚度大 房间净高小 增加楼板荷载 系统维修困难 施工要求严格 对建筑节能要求较高 热媒温差较小 相应流量较大 热媒输送管道和输送能耗较散热器供暖大 2 辐射供暖地板构造 辐射供暖地板基本构成a 楼层辐射供暖地板的构成 b 底层辐射供暖地板的构成1 地面层2 填充层3 加热管4 绝热层5 防水层6 防潮层7 土壤8 楼板 3 加热管的选择与布置 常用管材 交联聚乙烯管 PE X 聚丁烯管 PB管 交联铝塑复合管 XPAP 无规共聚聚丙烯管 PP R 等特点 耐老化 耐腐蚀 不结垢 承压高 无环保污染 沿程阻力小 易弯曲 埋管部分无接口塑料管材质和壁厚的选择 应根据工程的耐久年限 管材的性能 管材的累计使用时间以及系统的运行水温 工作压力 施工技术和投资费用等条件确定 加热管的布置 根据房间的热工特性和保证温度场均匀的原则进行布置 常用的方式如图所示 在住宅建筑中 地板辐射采暖的加热管应按户划分成独立的系统 设置分 集 水器 再按室分组配置加热管 对于其他性质的建筑 可按具体情况划分系统 每组加热管回路总长度不宜超过120m 每组加热盘管的供 回水应分别与分集水器相连接 通过分集水器的总进出水管再与采暖管网相连接 每套分集水器连接的加热盘管不宜超过8组 连接在同一个分集水器上的各组加热盘管的长度应接近相等 在分水器的总进水管上 顺水流方向应安装球阀 过滤器等 在集水器的总出水管上 顺水流方向应安装平衡阀 球阀等 如需要进行分户热计量时 热表应安装在过滤器之后 分水器的顶部应安装手动或自动排气阀各组盘管与分集水器相连接处应安装球阀 加热盘管的布置应根据保证地板表面温度均匀的原则而采用 宜将高温管段优先布置在房间热损失较大的外窗或外墙侧 当低温热水地板辐射供暖地板基本构造型式 地面层材料 加热管材选定时 其散热设备 辐射板面 选择计算的主要任务是在设计供回水温度已知条件下 确定满足散热量要求的管径和加热管间距 加热管间距 应根据房间热负荷 地面散热量 室内计算温度 平均水温及地面传热热阻等确定 4 采暖负荷的确定 全面辐射采暖的热负荷 按正常计算出的热负荷乘以0 9 0 95的修正系数或将室内计算温度取值降低2 局部辐射采暖的热负荷 可按整个房间全面辐射采暖的热负荷乘以该区域面积与所在房间面积的比值和下表中的附加系数 5 地板散热量的确定 辐射采暖由辐射散热和对流散热两部分组成 辐射散热量和对流散热量可根据室内温度和辐射表面温度求出 式中qf 单位地板面积以辐射换热方式供给房间的热量 简称为辐射散热量 W m2 qd 单位地板面积以对流换热方式供给房间的热量 简称为对流散热量 W m2 tpj 地板表面平均温度 tfj 室内非加热表面的面积加权平均温度 tn 供暖室内计算温度 6 单位地面面积所需散热量 单位地板面积所需散热量qx为 式中F 敷设加热管的地面面积 m2 Q 房间所需的地面散热量 W 确定房间地面所需的散热量Q时 应为房间供暖设计热负荷Q 扣除来自上层地板向下的传热损失 热媒的供热量应等于敷设加热管的地板的总传热量 其中包括通过地面向房间的散热量和通过楼板 或基础层 向下层房间 或土壤 的传热损失 地面散热量还应考虑家具和其地面覆盖物的影响 7 地面平均温度 确定地面散热量时 应校核地板表面平均温度 确保其不高于最高限值 否则应改善建筑热工性能或其他辅助供暖设备 以满足房间所需散热量要求 并减少地面辐射供暖系统负担的热负荷 地面平均温度可按下式计算 地表面平均温度最高限值见下表 8 加热管内热水平均温度的确定 低温热水地板辐射供暖加热管内热水平均温度应按下式计算 式中tgp 热管内热水平均温度 Kd 辐射地板的传热系数 W m2 其中 辐射地板的传热系数Kd 由下式计算 式中A 加热管间距 m B 加热管上部覆盖层材料的厚度 m 加热管上部覆盖层材料的导热系数 W m 四 其他辐射采暖方式 低温发热电缆地板辐射采暖 与低温热水地板辐射采暖类似 不同的是采用通电后能发热的电缆作为加热元件 敷设于地面上进行供暖的系统 2 低温电热膜辐射采暖 以电为能源 以电热膜为发热体敷设于建筑的内表面 顶棚 墙面等 的一种采暖方式 电热膜 简单说就是厚度很薄的电热塑料 为三层结构 中间层为电热体 上下两层为具有阻燃和绝缘性能聚脂薄膜 起到密封和保护作用 电热体可为两大类 一类是导电油墨 将石墨粉或银粉等导电粉末均匀地混合在油墨中 制成导电油墨 在聚酯薄膜上印刷成导电条 通电后发热 这种发热体的主体是油墨 另一类是用金属 合金 薄膜制成导电条 3 燃气红外线辐射采暖 利用可燃的气体 通过特殊的燃烧装置 发生器进行燃烧而辐射各种波长的红外线进行采暖 按辐射系统形式分为单体式和连续式连续式燃气红外线辐射采暖系统 辐射表面温度为300 500 该系统是将多个发生器用辐射管串联起来构成一个相当长的装置 使热气流不断加热辐射管 保持一定的辐射强度 系统特别适用于高大空间 外窗面积大 换气量大的工业或民用建筑内部的辐射供暖 具体可参见 燃气红外线辐射供暖系统设计选用及施工安装03K501 1 单体式燃气红外线辐射采暖系统不仅适用于建筑物内采暖也可以用能够与室外露天局部采暖 还广发应用于各种生产工艺的加热和干燥过程 类型种类很多 第四节钢制辐射板 概述 传热量中辐射比例占主导 也称为中温辐射供暖系统 其板面温度80 200 主要应用在大空间的建筑中 如工业厂房 车间 商场 体育馆 展厅等 一 钢制辐射板的型式特点 小管径 DN15 25 薄钢板 0 5 1 0mm 密管距 按辐射板长度不同 块状辐射板和带状辐射板 按钢管与钢板连接方式分类 A型加热管外壁周长的1 4嵌入钢板槽内 并以U形螺栓固定 B型加热管外壁周长的1 2嵌入钢板槽内 并以关卡固定按散热分配 单面 背面保温 背面方向的散热量约占板总散热量的10 双面 背面不保温 双向散热 散热量比同样的单面辐射板增加30 左右 块状辐射板构造示意图 1 加热器 2 连接管 3 辐射板表面 4 辐射板背面 5 垫板 6 等长双头螺栓 7 侧板 8 隔热材料 9 铆钉 10 内外管卡 二 钢制辐射板的散热量特点 特征 散热通过辐射与对流 且前者为主辐射板的散热量影响因素 辐射板的制造情况 板厚 加热管的间距 加热管与钢板的接触情况 板面涂料 板背面保温程度等辐射板的使用条件 热媒温度 空气流速 安装高度角度等 全国通用建筑标准设计图集 CN501 1三 钢制辐射板的设计与安装 特色 辐射使人感到舒适 可降低室内空气温度 在大空间供暖时可节能而无不适感 考虑到辐射采暖的特点 可按散热器采暖方式计算热负荷的80 90 或室内计算温度降低2 3 计算热负荷确定全面辐射供暖设计耗热量后 即可确定所需的块状或带状辐射板的块数n 式中 q 单块辐射板的散热量 W 钢制辐射板的安装 可有下列三种形式 1 水平安装 热量向下辐射 2 倾斜安装 倾斜安装在墙上或柱间 热量倾斜向下方辐射 采用时应注意选择合适的倾斜角度 一般应使板中心的法线通过工作区 3 垂直安装 单面板可以垂直安装在墙上 双面板可以垂直安装在两个柱子之间 向两面散热 布置原则 布置全面采暖的辐射板时 应尽量使生活地带或作业地带的辐射照度均匀 并应适当增多外墙和大门处的辐射板数量 第五节暖风机 概述 暖风机与风机盘管以强制对流的方式 向房间输入比室内温度高的空气 借以维持室内温度 暖风机 由通风机 电动机及空气加热器组合而成的联合机组 在风机的作用下 空气由吸风口进入机组 经空气加热器加热后 从送风口送至室内 以维持室内要求的温度 暖风机分类 轴流式与离心式两种 常称为小型暖风机和大型暖风机 NC型轴流式暖风机 NBL型离心式暖风机 1 轴流式风机 2 电动机 3 加热器 4 百叶片 5 支架 1 离心式风机 2 电动机 3 加热器 4 导流叶片 5 外壳 轴流式暖风机 体积小 结构简单 安装方便 但它送出的热风气流射程短 出口风速低 主要用于加热室内再循环空气 一般将其悬挂或支架在墙上或柱子上 热风经出风口处百叶调节板 直接吹向工作区 采