第八章采暖系统及其分类PPT课件

1 供热工程 利用热媒 生产 输送和应用中 低品位热能 将热源输送到各热户的工程技术 供热工程 集中供热 从一个或多个热源通过热网向城市 城镇或其中某些区域热用户供热 1 供热热源 将天然的或人造的能源形态转化为符合供热要求的能源装置 如热电厂 区域锅炉房 分散锅炉房等2 热网 一次网 由热源向热用户输送和分配供热介质 热水或蒸汽 的管线系统 3 热用户 从供热系统获得热能的用热装置 如采暖系统 通风空调系统 热水供应系统 生产工艺消耗热能装置 2 区域热水锅炉房供热系统 3 区域蒸汽锅炉房供热系统 4 背压式热电厂供热系统 5 抽汽式汽轮机的热电厂供热系统 6 定义 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 门 窗 地面 屋顶等 不断向外散失 为使室内保持所需的温度 就必须向室内供给相应的热量 这种供给热量的技术叫做采暖 为了使建筑物达到采暖目的 而由热源或供热装置 散热设备和管道等组成的网络 叫做采暖系统 第八章采暖系统及其分类 7 分类 集中采暖 热源和散热设备分别设置 由热源通过管道向各个房间或各个建筑物供给热量的采暖方式 优点 拱热量大 节约燃料 减轻污染 运行调节方便 费用低等 分散采暖 热源 热媒输送和散热设备在构造上合为一体的就地采暖方式 优点 装置简单 容易实现 常见设备 火炉采暖 天然气采暖及电热采暖 热媒 把热量从热源输送到散热器的物质 常见热媒 热水 热蒸汽 热空气 8 定义 以热水作为热媒的采暖系统 它是目前最广泛使用的一种采暖系统 热水采暖系统的分类 1 按热媒参数分 低温热水采暖系统 热媒参数低于100 高温热水采暖系统 热媒参数高于100 2 按系统循环动力分 自然循环 即重力循环 和机械循环系统 3 按系统的每组立管根数分 单管和双管系统 4 按系统的管道敷设方式分 垂直式和水平式 第一节热水采暖系统 9 一 自然循环热水采暖系统 这种系统中不设循环水泵 依靠锅炉加热和主要依靠散热器散热冷却造成供 回水的温度差而形成水的密度差 来维持系统中水的循环 这种水的循环作用压力称为自然压头 10 自然循环热水采暖系统的特征 1 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 则流经上层散热器的流量多于实际需要量 流经下层散热器的流量少于实际需要量 这会造成上层房间温度偏高 下层房间温度偏低 即垂直失调现象 2 由于自然压头很小 为了保证输送所需的流量 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2 5 3m 3 由于水的流速较慢 0 2m s 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上升的坡向 其坡度为0 5 1 4 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 因此 系统的作用半径不宜大于50米 5 自然循环热水采暖系统仅能用于有地下室 地坑的一些较小的独立的建筑 11 二 机械循环热水采暖系统 1 系统组成 锅炉 输热管道 水泵 散热器 膨胀水箱 2 系统分类 1 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 2 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 3 单管式又分为垂直单管式和水平单管式 4 单管式按散热器支管与单管连接方式分 顺流式和跨越式 5 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 12 3 工作过程这种系统中 水泵置于回水干管上 水泵产生的压头促使水在系统内循环 膨胀水箱依靠膨胀管连在水泵吸入端 系统的循环水在锅炉中被加热 通过总立管 干管 立管 支管到达散热器 沿途散热而有一定的温降在散热器中放出大部分所需热量 沿回水支管 立管 干管重新回到锅炉被加热 为了顺利排出系统中的空气 供水干管应按水流方向有向上的坡度 在最末一根立管前的供水干管的最高点处设置集气罐 膨胀水箱作用 1 容纳水受热后所膨胀的体积 2 维持水泵吸入口的压力恒定 13 4 举例 1 机械循环双管上供下回式热水采暖系统 优点 可调节各房间的散热量 各层的散热器比较均衡缺点 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 失调越严重 因此 双管系统不宜在四层以上的建筑中采用 14 2 机械循环双管下供下回式热水采暖系统 在有地下室的建筑物内 或顶棚下难以布置供水干管时 15 机械循环单管与同程式热水采暖系统 16 双管 散热器的供 回水管是两根管道单管 供回为一根 前散热器的回水为下一散热器供水 单管式系统的优点 与散热器相连的立管只有一根 比双管式系统少用立管 立 支管间交叉减少 安装方便 不存在垂直失调问题 缺点 由于水温是逐层递减的 所以下层散热器片数多 占地面积大 同程式 通过各立管的循环环路流程近似相等的系统 不等的称为异程系统 同程系统 容易实现系统环路压力损失平衡 同程系统的管道长度较大 管径稍大 因而比异程系统多耗管材 这是同程系统存在的另一缺点 因此较大的建筑物一般都采用同程系统 当建筑楼层低于3层时 不宜采用同程系统 17 4 水平顺流式系统 专设一空气管DN15 优点 最省管材 管路简单 便于施工 因无沿墙立管 不影响室内美观 缺点 末端散热器较多 散热器排气困难 不能进行局部调节 应用范围 只用在对温室控制要求不严格的建筑物或大的房间中 18 5 水平跨越式系统 优点 可以进行局部调节 缺点 由于水在散热器中流动速度较慢 散热器内容易积垢应用范围 用于大面积 多层民用或公共建筑物 19 三 高层建筑热水采暖系统 系统分类 1 分层式采暖系统2 双线式系统3 单 双管混合式系统 一 分层式采暖系统定义 高层建筑热水采暖系统在垂直方向分成若干个系统 亦称垂直分区 这是高层采暖常用的一种采暖形式因为散热器的承压能力相对较小 当建筑高度超过散热器承压能力时必须垂直分区 20 二 双线式系统1 垂直双线单管采暖系统立管在竖向成 型结构 一根上升管 一根下降管 因此可以近似认为每层散热器的平均温度相同 可以避免垂直失调 散热器采用蛇形管或辐射板 21 2 水平双线单管采暖系统具有水平式采暖系统的特点 能够进行分层调节调节 22 3 单 双管混合式系统定义 在垂直方向上分为若干组 每组若干层 2 3层 每一组均为双管系统 各组之间用单管相连 系统中的每一组双管系统 只对2 3层房屋采暖 形成的自然压头仅在2 3层中起作用 避免了纯双管系统造成的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流量 单侧连接 或约一半立管流量 双侧连接 而混合式系统通过支管流量仅约为垂直单管系统的1 2 1 3 因此支管管径较小 便于施工 23 四 分户计量热水采暖系统 新建住宅热水集中采暖系统 在条件成熟时应设置分户热计量和室温控制装置 系统需具备以下基本条件 1 用户可以根据需要分室控制室内温度 既满足了用户舒定性的要求 又根据需要区别对待以达节能的目的 因此 各房间散热器前必须安装恒温阀 以有效的控制手段 保证室温调节能够实现 2 可靠的热量计量 准确计量每个用户的用热量 以便计量收费 当热水集中采暖系统分户热计量装置采用热量表时 应采用共用立管的分户独立系统形式 系统组成 建筑物内共用采暖系统 户内采暖系统 24 一 建筑物内共用采暖系统组成 建筑物热入口 共用供回水水平干管和共用立管 25 一 建筑物内共用采暖系统 26 二 户内采暖系统户内采用具有热量表的一户一环系统系统组成 户内采暖系统入户装置 户内供回水管道 散热器 室温控制装置等 27 散热器采暖系统主要有以下三种形式 1 分户独立水平单管采暖系统特点 每个水平支环路是一个户内采暖系统 支环路上各散热器是串联的 28 散热器采暖系统主要有以下三种形式 2 分户独立水平双管采暖系统特点 每个水平支环路是一个户内采暖系统 支环路上各散热器是并联的 29 散热器采暖系统主要有以下三种形式 3 分户独立水平放射式采暖系统 1 热表 2 散热器 3 放气阀 4 分 集水器5 调节阀 30 第二节蒸汽采暖系统 一 蒸汽采暖的特点 定义 蒸汽采暖是以水蒸气为热媒 水蒸气在采暖系统的散热器中靠凝结放出热量 不管是通入过热蒸汽还是饱和蒸汽 流出散热器的凝水是饱和凝水还是带有冷却度的凝水 都可以近似认为每千克蒸汽凝结时放热量等于蒸汽在凝结压力下的汽化潜热 1 对于同样热负荷 蒸汽采暖所需的蒸汽流量要比热水采暖所需的热水流量小得多 2 蒸汽的比容是热水的比容的数百倍 因此蒸汽在管中的流速 通常采用比热水流速高得多的数值 但阻力损失较小 31 3 蒸汽的比容大 密度小 当用于高层建筑采暖时 不会像热水采暖那样 产生很大的水静压力 4 平均温度高 故传热系数K大 换热面积小 采用蒸汽系统的管道管径较小 所以蒸汽采暖系统的初投资要比热水系统少 5 蒸汽采暖系统的热惰性很小 系统的加热和冷却都很快 特别适应于人群迅速集散的建筑如工业车间 大礼堂 影剧院等 不适合办公 居住建筑 6 蒸汽采暖系统采用间歇调节 系统管道内交替充满空气 蒸汽 腐蚀快 系统寿命短 7 使用年限要比热水采暖系统短 特别是凝结水管 更易损坏 32 二 蒸汽采暖系统的分类 1 按系统起始压力的大小分为 高压蒸汽采暖系统 0 7x105Pa 低压蒸汽采暖系统 0 7x105Pa 真空蒸汽采暖系统 大气压力 2 按蒸汽干管布置的不同分 上供下回式 下供下回式3 按立管布置的特点分 单管式 双管式4 按回水动力的不同分 重力回水 机械回水 33 三 低压蒸汽采暖系统低压蒸汽供暖系统的凝结水回流入锅炉有两种方式 1 重力回水 蒸汽在散热器中放热后 变成凝结水 靠重力凝水管流回锅炉 2 机械回水 凝结水沿凝水管靠重力流入凝水箱 然后用凝结水泵压入锅炉 工程中多采用机械回水方式 34 3 机械回水蒸汽系统设计注意事项 1 送汽低头走 以便凝结水流动 2 疏水器 阻止蒸汽通过 只允许凝结水及不凝气体 空气 及时排往凝结水管的一种装置 注意 在每组散热器后都要安装疏水器 恒温式疏水器 由内部装有酒精的金属波形囊控制启闭 35 3 一些问题沿途凝水 蒸汽在管道中流动时会向外散失热量 因采暖系统一般用饱和蒸汽 很容易造成一部分蒸汽凝结成水 叫做 沿途凝水 水击现象 高速流动的蒸汽和凝结水在遇到阀门 弯头等改变流动方向的部件时 会产生 水击 现象 为了及时排除沿途凝水 避免水击现象的发生 应使汽 水同向流动 即蒸汽干管应有沿流动方向向下的坡度 必要时在蒸汽干管下部接凝结水管道并设疏水器 空气是不凝性气体 系统运行时如不能及时排除系统中的空气 它会堵在管道和散热器中 影响系统的散热量 顺利排除系统中的空气是保证系统正常工作的必要条件 36 4 凝结水箱 容积一般按各用户的15 20min最大小时凝水量设计 当凝水泵无自动启停装置时 水箱容积应适当增大到30 40min最大小时凝水量 在热源处的总凝结水箱也可按0 5 1h的最大小时凝水量设计 5 凝结水泵 应按少于30min的时间将凝结水箱的凝结水送入锅炉的标准进行设计 为避免水泵吸入口处压力过低造成凝结水汽化 以至造成气蚀 水泵停转现象 保证水泵正常工作 凝结水泵的最大吸水高度及最小正压水头高度要受凝结水温度的制约 参照表8 1 为安全考虑 当凝结水温度小于70 时 水泵必须低于凝结水箱底面0 5m 37 四 高压蒸汽采暖系统 定义 压力为0 7x105 3 0 x105Pa的蒸汽采暖系统 高压蒸汽采暖系统常与生产用汽合用 生产用汽压力一般较高 所以从锅炉房来的蒸汽需经减压阀减压 高压蒸汽采暖系统形式 上供下回式 下供下回式 单管式 双管式等形式 但供汽压力高 流速大 系统作用半径大 对同样热负荷 所需管径小 为避免高压蒸汽和凝结水在立管中反向流动发出噪声并产生水击现象 一般高压蒸汽采暖系统均采用双管上供下回系统 38 高压蒸汽采暖系统 39 高压蒸汽采暖系统的特点 1 由于散热器可能漏气和二次蒸发汽的存在 造成凝水管路存在蒸汽 所以在每个散热器的蒸汽和凝结水支管上都应设阀门 以调节供汽并保证关断 2 疏水器单个排水能力远超过每组散热器的凝水量 故系统仅在每一支凝水干管的末端设疏水器 4 由于管道温度变化大 要考虑补偿问题 3 由于凝结水温度较高 通过疏水器减压后 会产生二次蒸汽 所以在进入凝结水箱之前要设置二次蒸发器及水 水换热器 5 高压蒸汽采暖系统的管径和散热器片数都小于低压蒸汽采暖系统 因此具有较好的经济性 但是安全 卫生条件很差 仅能用于工业厂房 40 第三节热风采暖系统与空气幕 热风采暖 利用热空气作媒质的对流采暖方式 对流采暖方式则是利用对流换热或以对流换热为主的采暖方式 热媒 室外的新鲜空气 室内再循环空气 室内外空气的混合物 热源 蒸汽 热水 燃气 燃油 电能 形式 集中送风 管道送风 悬挂式和落地式暖风机 优点 热风采暖具有热惰性小 升温快 设备简单 投资省等优点 适用于耗热量大的建筑物 间歇使用的房间和有防火防爆要求 卫生要求 必须采用全新风的热风采暖的车间 一 热风采暖系统 41 优点 大大减小温度梯度 减小屋顶传热量 并节省管道和设备 适用于允许采用空气再循环的车间 而对内部间隔多 散发灰尘和有害气体的车间 不宜采用 42 43 44 空气幕是利用特制的空气分布器喷出一定速度和温度的幕状气流 借此封闭大门 门厅 门洞 柜台等 减少和隔绝外界气流的侵入 以维持室内或某一工作区域一定的环境条件 同时还可阻挡灰尘 有害气体和昆虫的进入 二 空气幕 下列建筑的大门或适当部位宜设置空气幕或热空气幕 1 设空气幕 1 设有空气调节系统的民用建筑及工业建筑大门的门厅和门斗里 2 某些要求较高的商业建筑的营业柜台 45 1 位于严寒地区 寒冷地区的公共建筑和工业建筑 对经常开启的外门 且不设门斗和前室时 2 设热空气幕 3 在大量散湿的房间里或邻近外门有固定工作岗位的民用和工业建筑大门的门厅和门斗里 2 公共建筑和工业建筑 当生产或使用要求不允许降低室内温度时或经技术经济比较设置热空气幕合理时 空气幕按照空气分布器的安装位置可以分为上送式 侧送式和下送式三种 46 47 1 上送式空气幕 特点 出口风速较低 动压损失小 气流运动过程中卷入的周围空气少 加热室外冷空气所消耗的热量也少 因此投资费用和运行费用都较低 定义 条缝形吹风口设在大门上方 用室内再循环空气由上向下吹风 2 侧送式空气幕 定义 条缝形吹风口设在大门上方 气流由上而下 单侧空气幕 设在大门一侧 适用于门洞不太宽 物体通过时间短的大门双侧空气幕 在大门两侧设吹风口 适用于门洞较宽或物体通过的时间较长时的场合缺点 两股气流相遇时 部分气流会相互抵消 因此效果不如单侧空气幕好 48 3 下送式空气幕 优点 气流由下部地下风道吹出 冬季阻挡室外冷风的效果比侧送式好 缺点 由于采用下部送风 送风射流会受到运输工具的阻挡 而且会把地面的灰尘吹起 仅适用于运输工具通过时间短 工作场地较为清洁的场合 空气幕按送出气流温度可分为 a 热空气幕 内设加热器 空气加热后送出 b 等温空气幕 内不设加热器 空气未经处理直接送出 c 冷空气幕 内设冷却装置 空气冷却处理后送出 49 定义 利用建筑物内部的顶面 墙面 地面或其他表面进行的以辐射传热为主的采暖方式为辐射采暖 在辐射采暖系统的总传热量中 辐射传热的比例通常约占50 以上 辐射采暖由于有辐射强度和温度的双重作用 造成了真正符合人体散热要求的热环境 并且由于室内表面温度提高 减少了四周表面对人体的冷辐射 较之于散热器采暖 有较好的舒适感 辐射采暖不会导致室内空气的急剧流动 从而减少了尘埃飞扬的可能 有利于改善卫主条件 第四节辐射采暖系统 50 分类 1 根据辐射板板面温度 低温辐射采暖系统 80 中温辐射采暖系统 80 200 高温辐射采暖系统 500 2 根据辐射板构造 埋管式 以直径15 32mm的管道埋置于建筑表面内风道式 利用建筑构件的空腔使热空气循环流动其间组合式 利用金属板焊以金属管组成辐射板 3 根据热媒种类 低温热水式 热媒水温度 100 高温热水式 热媒水温度 100 蒸汽式 以蒸汽 高压或低压 为热媒热风式 以加热以后的空气作为热媒电热式 以电热元件加热特定表面或直接发热燃气式 通过燃烧可燃气体经特制的辐射器发射红外线 51 一 低温辐射采暖系统地板辐射采暖系统为例 供回水方式为双管系统 只需在各户日分水器前安装热量表 即可实现按户计量 52 二 中温辐射采暖系统定义 板表面平均温度等于80 200 的辐射板采暖系统 称为中温辐射采暖系统 中温辐射采暖系统主要应用 工业厂房 特别是高大的工业厂房 往往具有较好的实际效果 对于一些大空间的民用建筑 如商场 展览厅 车站等 也能取得较好的效果 三 高温辐射采暖系统定义 辐射表面温度等于或高于500 900 的采暖系统一般称为高温辐射采暖系统 电气红外线是利用灯泡中的灯丝 电阻器中的电阻丝 石英灯 管 等通电后在高温辐射出的红外线进行采暖 53 一 采暖系统的管路布置的总体原则 1 在布置供暖管道之前 首先要根据建筑物的使用特点及要求 确定采暖系统的热媒及系统形式 2 合理确定引入口位置 3 布置管道时 应力求管道最短 便于维护管理 不影响房间的美观 4 在上供下回式系统中 对于美观要求较高的民用建筑 供水干管布置在顶棚内 如顶棚内无法布置且建筑物是平屋顶 可在屋顶上建造专门的管槽 其他建筑干管布置在顶棚下 第五节采暖系统的管路布置和主要设备 54 在顶棚内敷设干管可采用在顶棚中间布置一根干管或沿外墙布置两根干管的方案 前者适用于房屋