采暖基础知识

采暖基础知识采暖基础知识 1 基本概念 采暖系统 冬季向室内供热保持室内所需温度的建筑设备叫做采暖系统 采暖系统由热源或供热装置 散热设备及供热管道组成 输送热量的物质或带 热体叫做热媒 一般采用水和蒸气做为热媒 热媒在热源获得热量通过供热管 道输配到各个用户或散热设备 由散热设备把热量发散到室内 围护结构 建筑物及房间各面的围挡物 如墙体 屋顶 地板和门窗等 分内 外围护结构两类 采暖热负荷 为维持采暖房间室内温度达到设计要求标准时 根据采暖房 间围护结构的耗热量和得热量的平衡计算结果 需要采暖系统供给的热流量 2 基本计算 1 采暖设计温度参数选择 a 采暖室外计算温度 tW 各地区采用不同计算温度 参见规范规定 b 采暖室内计算温度 tn 卧室 18 C 或 20 C 卫生间 带浴室 25 C 厨 房 14 C 或 16 C c 采暖系统供回水温度 对于壁挂炉采暖系统 根据散热设备不同 采取不同供回水温度 散热器系统 供水温度 tg 85 C 或 80 C 回水温度 th 65 C 或 60 C 地板辐射系统 供水温度 tg 60 C 供回水温差宜小于或等于 10 C 风机盘管系统 供水温度 tg 65 C 或 60 C 回水温度 th 55 C 或 50 C 2 常用工程单位换算 见热工基础知识部分 根据不同地区采暖室外计算温度 tW及不同功能房间的采暖室内计算温度 tn 采暖热负荷可以由采暖面积平均热指标及采暖面积进行估算 同时要考虑 采暖房间外围护结构的朝向及墙体的节能保温情况 当采暖室外计算温度低 房间采暖室内计算温度高 外墙朝向为北向且保温性能差时 需采取较大的采 暖面积平均热指标 根据 民用建筑节能管理规定 新建居住建筑外围护结构已考虑节能保 温措施 不同地区采暖面积平均热指标须根据当地气象条件确定 对于北方地 区主导风向为西北 南向及外墙少的房间热指标较小 东向房间稍多 西北向 及外墙多的房间最大 简化计算公式 采暖热负荷 Q W 采暖面积 m2 x 面积热指标 W m2 3 采暖系统水流量计算 G 0 86Q t G 流量 kg h Q 热负荷 w t 供回水温差 tg th C 4 采暖系统阻力计算 水系统中阻力损失包含局部阻力损失及沿程阻力损失两部分 简化公式为 P 1 a Pm l P 管段总阻力损失 Pa Pm 沿程阻力损失 Pa m l 最不利环路长度 m a 局部阻力占沿程阻力的百分数 机械循环热水系统中 室内采暖管道沿程阻力损失取 80 120 Pa m 局部 阻力百分数取 0 5 1 散热器系统与风机盘管系相比较局部阻力百分数取值较小 具体数值视系统复杂情况而定 低温热水地板辐射采暖系统的阻力应计算确定 详见后文 3 采暖系统形式及管道布置 壁挂炉采暖系统中以燃气壁挂炉为热源 热水作为热媒 通过不同管道布 置形式连接散热器 地板辐射加热管或风机盘管等散热设备 壁挂炉内水泵作 为机械循环的强制动力 1 散热器系统 a 主要系统连接方式有 按供回水干管位置 上供下回式 下供上回式 下供下回式 按各环路路程 异程式 各环路路程不同 同程式 各环路路程相同 按连接散热器立管的数量 双管系统 单管系统 按散热器在立管中连接方式 顺流式 跨越式 实际工程应用中 上述各种连接方式可有不同组合 见下图示 图图 1 1 上供下回单管同程式上供下回单管同程式 图图 2 2 上供下回单管异程式上供下回单管异程式 i 0 003 i 0 003 i 0 003 i 0 003 i 0 003 图图 3 3 下供上回单管异程式下供上回单管异程式 图图 4 4 下供下回双管异程式下供下回双管异程式 图图 5 5 水平单管系统水平单管系统 图图 6 6 下供下回双管同程式下供下回双管同程式 由于同程式系统中每环路路程一致 系统易平衡 同时双管系统可保证每 组散热器进出口水温相同 因此布置采暖系统时 尽量采用双管同程式 此系 统不足在于比较浪费管材 需要多一段同程管道 采暖炉分户系统中 每户单独为一系统 目前工程中散热器连接多采用图 示中后三种方式 即下供下回双管同程式 水平单管系统 下供下回双管异程 式 这些方式同样适用复式住宅采暖系统布置 两层或三层共用一组立管 各层分 环路布置 这组立管可设置在设备管道井中 并加以保温 减少立管热损失 这种布局的优点是房间内无立管通过 水平管道可暗装敷设在墙内和地板内 使居室更加美观 此系统每组散热器均需设排气装置 为达到分室温控 节约 能源 推荐使用散热器温控阀或温控器连锁电动阀 见下图示 i 0 003 i 0 003 M 18 C I II i 0 003 II IIIIII I 图图 7 7 使用散热器温控阀的系统使用散热器温控阀的系统 图图 8 8 使用温控器连锁电动阀的系统使用温控器连锁电动阀的系统 根据欧洲多年的成功经验 在系统中每一环路供回水总管处安装分水器 集水器来保证系统的阻力平衡 这种系统中 每组供回水支管接一组或两组散 热器 有利于每组散热器单独调节且系统平衡好 即使是异程系统也能保证较 好的平衡 系统同样需使用温控器连锁电动阀或散热器温控阀 每组分水器的 分支路不宜多于 8 个 总供回水管和每一供回水分支路应设置调节阀门 此系 统可根据不同温度要求分室温控 同时保证埋地管段无接点 虽然管材消耗较 大 管路布置复杂 但舒适节能 系统运行中的渗漏隐患减少 长期运行安全 可靠 特别适用于别墅等对居住标准要求较高的建筑 见图 9 示 b 散热器选择及安装注意事项 选择散热器时 每个采暖房间的热负荷作为每组散热器计算基数 多数的 散热器样本中提供的标准散热量是基于 Tg 95 C Th 70 C Troom 18 C 的标准下 得到的 并且我们采用算术平均温差进行计算 即 Tn 95 70 2 18 64 5 C 对于采暖炉分户系统 采用散热器时一般为 Tg 80 C Th 60 C Troom 18 C 条 件下 Tn 52 C 选择散热器时应特别注意不同的温度条件 满足不同的热负 荷需要 每种散热器样本都提供了不同供回水温度及不同室温下散热器的散热 量 我们可以通过相应图表很简便地查取选用 图图 9 散热器接管方式通常有以下几种方式 上进下出同侧连接 散热器的标准 散热量即根据此方式测得 此方式散热量最大 上进下出异侧连接 当散热器 长度较长时采用此方式可保证散热器整个有效散热长度内温度分布均匀 其散 热量与前者基本相当 下进下出同侧连接及异侧连接 由于散热器表面平均温 度降低 会导致减小 但有利于管道暗装于墙内和地板内 除此之外 散热器安装形式 组装片数 热水流量及表面涂层等因素同样 会影响散热器散热量 计算散热器数量时 须参考专业设计手册进行修正 散热器安装时宜明装 使用暖气罩会严重影响散热器的散热量 降低能 量使用率 安装不同类型的暖气罩的散热量损失见图 10 同时散热器温控阀 除遥控型温度传感器 也会因此不能感测到室内的真实温度 从而有可 能产生不适当的温度调节 因此暗装时应有合理的气流通道 足够的通道面积 并方便维修 无外罩 0 图图 1010 不同类型的暖气罩对散热器散热量的影响不同类型的暖气罩对散热器散热量的影响 依照新编暖通设计规范要求 民用建筑宜采用外形美观 易于清扫散热器 50 100mm 10 100mm 30 100mm 100mm150 200mm 上挡板与墙相 连 2 10 带上挡板且前 面敞开的墙龛 6 12 带上挡板且上 下敞开的墙龛 8 10 带上挡板且前 部装有格栅 15 带上挡板且前 部装有细密格 栅 30 不宜采用水流通道内含有粘砂的散热器 传统的铸铁散热器内部残存有大量不 易清除的砂粒及铁锈 显然不能满足此要求 而且 其局部阻力较大 同时因 美观性差 安装时多采用装饰罩造成热量损失最多可达 30 能耗大 为保 证系统内水质清洁 防止被杂物堵塞 我们建议选用内腔清洁的轻型刚制或铝 制散热器 不要使用铸铁散热器 另外 散热器表面不宜涂银粉漆 否则会造成散热量降低 同时在采用对 流式散热器时 供回水温度低时 其散热量会降低较多 须注意对片数进行修 正 c c 管路安装注意事项 采暖炉分户系统中 推荐采用铝塑复合 PE AL PE 管及改性聚丙稀 PP R 管 这两种管材具有成本低 耐腐蚀 接口少 不易漏 难结垢 水阻力小 同时外形美观 施工方便 塑料管室内明设时 敷设位置应远离火源 且不宜敷设阳光直设处 公称 外径大于 32mm 的管道不可直接暗设 应在管道井或管槽内明设 PP R 管明 设时一定要用固定卡 具体方式参见相关产品技术说明 铝塑复合 PE AL PE 管道暗设时 埋设在混凝土板内的管道不能使用管件 埋地管 道接头是系统渗漏的隐患 水系统的运行中 要特别重视空气的排放 当管道中有空气积存时 会影 响热水的正常循环 造成散热器不热的情况 因此管道系统安装时 要注意高 处放气 低处泄水 2 地板辐射采暖 地板辐射采暖系统一般由采暖炉 供回水干管 分水器 集水器 供回水 路组成 带有热媒集配装置和温控装置的低温地板辐射系统具有诸多优势 目前推 广不够是出于建筑层高的限制及造价方面的约束 这种系统同样可达到分室温 控 与散热器系统比 还具有供热均匀 热舒适度好 温度梯度由下至上 符 合人体需要 明显改善居住卫生环境 系统阻力易控制 高效节能 安全可靠 埋地管道部分无接头以免渗漏 使用寿命长 维护运行费用低 节省散热器占 地面积 便于室内布置与装修 节省暖气罩及管道装修费用等诸多优越性 不 足之处在于室内有效采暖面积不易确定 厨卫管道难布置 对设计施工技术水 平要求高 地面装修有可能损害管路 一旦破损极难维修 造价相对较高 但 管材国产化会逐步降低材料价格 综合技术经济各方面的因素 低温地板辐射 系统与壁挂炉的结合 两者相得益彰 最大体现出采暖方式的先进性 是户式 壁挂炉系统最佳选择 供回水环路一般采用交联聚乙烯 PEX 管 其在 0 C 95 C 和 0 6Mpa 压力下长期使用 寿命可达五十年 a 热负荷及系统阻力设计 壁挂炉户式地板辐射供暖热媒温度 流量和可资用压头等参数 都应和壁 挂炉技术参数相匹配 并设置可靠的控制装置 系统设计时 特别要注意校核 循环水泵的流量和扬程 对于人员经常停留的地面 其采暖辐射体表面平均温度宜采用 24 26 C 最高上限值不超过 28 C 采暖供 回水温度应计算确定 出于地板辐射采暖 系统的安全舒适及寿命方面考虑 民用建筑的供水温度不应超过 60 C 供 回水温差宜小于或等于 10 C 同一热源应按相同的水温计算 考虑卫生舒适 的要求 在条件允许情况下应尽量采用较低的温度 欧洲一般采用 35 28 C 可供借鉴 热负荷计算时 与常规对流式供暖方式热负荷计算有所不同 不计算敷设 有加热管道的供热负荷 同时由于地板辐射方式具有更好的热舒适度 在同等 热舒适条件下的室温可比对流采暖时的室内计算温度降低 2 C 或取常规计算供 暖热负荷的 0 9 0 95 寒冷地区取 0 9 严寒地区取 0 95 系统阻力应计算确定 加热管内的水流速不应小于时 0 25m s 同一集配装 置的每个环路加热管长度应尽量接近 并不宜超过 120m 对于采暖炉分户系 统 采用 12 16 管建议每环控制在 70 80 米之间 16 20 管建议每环控制在 100 米之下 在民用住宅中 不同房间和住宅的各主要房间 宜分别设计分支环路 每个环路的阻力不宜超过 30kPa 否则会由于管路过长或流速过快使系统阻力 超过壁挂炉 同时应校核系统总水量以满足壁挂炉循环水泵的要求 详细计算方法参见相关技术规程 b 系统及管路布置 每组集配装置的分支路不宜多于 8 个 总供回水管和每一供回水分支路应 设置调节阀门 集配装置的直径 应大于总供回水管的直径 集配装置应高于 地板加热管 并设放气阀 系统分水器前应设及过滤器 加热管以整根管用特殊方式双向循环 按一定间距 100 300mm 不等 用夹 子固定在保温层上 整根管在结构层内无接口 杜绝了隐蔽管道漏水的可能性 加热管的间距 不宜大于 300mm 应根据房间热工特性及室内设施 地面覆 盖物等的不同情况 以保证温度均匀为原则 分别采用旋转形 往复形或直列 形等布管方式 热损失明显不均匀的房间 宜采用将高温管段优先布置于房间 热损失较大的外窗或外墙侧的方式 考虑到室内设备及地面覆盖物对有效散热 量的影响 加热管道尽量布置在通道及有门的墙面等处 地面上的固定设备和 卫生器具下 不应布置加热管道 为保证分室温控 每个房间宜设置室温控制器 同时与每一分支环路回 水管上的设置电动两通阀连锁 实现温度的灵活调节 节约能耗 图图 1111 低温地板辐射采暖系统低温地板辐射采暖系统 图图 1212 地板加热管的布管方式地板加热管的布管方式 采用交联聚乙烯 PEX 管做加热管时 弯曲半径不宜小于 5 倍管外径 3 风机盘管采暖系统 此系统方式多用于与分户空调水系统中 一般采用作为末端设备 夏季用 冷水制冷 冬季以采暖炉为热源 提供采暖热水 由于风机盘管具有较大的局部阻力系数 当系统环路较复杂时 整个系统 的流量和都会较大 因此进行系统设计时 要尽量采用阻力小且易平衡的布管 方式 并设置可靠的控制装置 建议采用双管同程式系统且采用室温控制器及 电动直通阀 室内温度可由用户自行确定 超过设定温度后 由室温控制器控 制散热器回水支管处二通阀启闭 当二通阀断电后 自动切断水路 另外在进 行水力计算时 需考虑适当的供回水管径 同时需校核系统总阻力 当总阻力 18 C 往复型直列型旋转型 较大时 要选配较大的水泵或采取在供水总管上串联一台水泵的方式解决问题 风机盘管系统中 夏季供冷水温一般取 7 12 C 温差为 5 C 冬季供暖供 回水温度为 65 55 C 或 60 50 C 温差宜取 10 C 系统管路水力计算以夏季参 数为依据 冬季采暖水温差不宜与夏季相差太大 在可能的条件下 应尽量提 高冷水入口温度和降低热水入口温度 鉴于此系统存在上述特点 同时风机盘管工作时为强制对流的方式 在短 时间内即可达到室温要求 在户式采暖系统中 电动二通阀会频繁启闭 由于 室温控制器同时与锅炉连锁 也会造成锅炉的频繁启闭 不利于锅炉工作 因 此 我们在考虑户式供暖形式时 应尽量推荐采用上述其它两种系统形式 当采暖炉切换到卫生热水状态 时间持续 20 30 分钟以上 会感到风机盘 管有吹冷风之感 此时可通过调节风机盘管的三速控制开关减弱室内空气的对 流 以保证居室的热舒适 4 水泵基础知识 1 水泵选用原则 水泵在采暖系统中起着至关重要的作用 相当于水路系统的心脏 水泵也 是采暖壁挂炉中关键设备之一 选择壁挂炉时 许多用户往往只关注锅炉的采暖输出功率能否满足热负荷 的需求 而忽略了系统所需的流量和扬程 在实际运行过程 许多系统不热的 情况是由系统设计不合理 未认真进行系统水力计算 水泵的流量和扬程造成 的 所选的水泵应满足系统所需的最大流量和最大扬程 压力 从而不致于使 主要设备的出力受到限制 同时泵正常运行工况点应尽可能靠近它的设计工况 点使水泵处于高效率区工作 且力求运行安全可靠 贝雷塔壁挂炉提供了 UP15 50 和 UP15 60 两种型号的水泵供选配 如果替 换更大型号的循环水泵 将会影响旁通阀的正常使用 而且会影响炉体内部管 路系统的水力工况 产生较大的噪音 影响锅炉工作性能 低温地板辐射采暖 系统及风机盘管采暖系统通常需要较大的系统阻力和流量 须根据系统需要及 锅炉循环水泵的流量 动压曲线图进行校核 UP15 50 型水泵在 800l h 时可提供 38kPa 的动压头 UP15 60 型水泵在 800l h 时可提供 48kPa 左右的动压头 当系统流量更大时 不能在锅炉外 并联另一台水泵 因此进行系统设计时 应同时校核流量和阻力 使系统所需流 量与水泵流量相匹配 否则无法保证系 统正常工作 当系统阻力更大时且系统设计已无 法修改时 可以在回水总管锅炉入口处 图图 12 水泵流量水泵流量 动压曲线图动压曲线图 串联一台相同或相近流量的泵 以提高系统的可用压头 由于并联泵不易与锅 炉连锁控制 不推荐采用此方法 最好在设计系统时考虑好与泵的匹配问题 2 水泵并联及串联原则 当一台水泵不能满足流量或压头要求时 往往需要用两台或两台以上并联 及串联工作 a 并联 并联的目的是在压头相同时增加流量 01002003004005006007008009001000 1100 1200 1300 1400 10 20 30 40 50 60 流量