供热工程PPT课件

精品课件 1 概述3 1重力循环热水供暖系统3 2机械循环热水供暖系统3 3高层建筑供暖系统3 4集中供暖分户热计量供暖系统3 5供暖系统的主要设备和附件小结 第3章 热水供暖系统 精品课件 2 3 0概述 热水供暖系统大量应用在民用建筑和生产厂房及其辅助建筑物中 是目前应用最为广泛的一种供暖系统 热水供暖系统的分类 1 根据循环动力分为重力热水供暖系统和机械循环热水供暖系统 2 按供 回水方式分为单管系统和双管系统 单管系统中 热水经立管或水平干管 顺序流过每组散热器 并顺序地在各散热器中冷却 在双管系统中 热水经供水立管或水平供水管平行地分配给多组散热器 散热冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源 精品课件 3 3 0概述 3 按管道敷设方式分为垂直式系统和水平式系统 4 按热媒温度分为低温水供暖系统 水温低于或等于100 和高温水供暖系统 水温高于100 室内热水供暖系统 大多采用低温水供暖系统 设计供回水温度多采用95 70 也有采用85 60 高温水供暖系统一般宜在生产厂房中使用 5 按管道连接及热媒流经路程分为同程式系统及异程式系统 近年来随着我国供热收费制度的改革 热水供暖系统按系统装置及功能的不同 又分为常规系统和分户热计量系统 精品课件 4 3 1重力循环热水供暖系统 3 1 1重力循环热水供暖系统的工作原理3 1 2重力循环热水供暖系统的主要型式和特点3 1 3重力循环系统作用压力的计算3 1 4重力循环单管系统 上供下回顺流式 3 1 5附加作用压力3 1 6重力循环系统的特点及应用 精品课件 5 3 1 1重力循环热水供暖系统的工作原理 重力循环热水供暖系统靠水的密度差进行循环 它是最早采用的一种供暖方式 在系统工作之前 先将系统中充满冷水 当水在锅炉中被加热后 密度减小 同时受从散热器流回的密度较大回水驱动 使热水沿供水干管上升 流入散热器 在散热器内水被冷却 再沿回水干管流回锅炉 这样形成循环流动 由此可见 重力循环热水供暖系统作用压力的大小 取决于水温 水的密度 在循环环路的变化情况 起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心之间的这段高度内的水柱密度差 精品课件 6 精品课件 7 3 1 2系统形式及特点 精品课件 8 3 1 2系统形式及特点 1 形式 单管上供下回式系统双管上供下回式系统2 特点 1 在供水立管 系统最高处安装膨胀水箱 膨胀水箱的作用为 1 容纳系统里热膨胀水 2 充水 补水 3 排除系统内的空气 主要为水中溶解的空气和系统里的空气 2 自然循环系统内水流速度较慢 所以水中的空气能够逆着水流方向向高处聚集 系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡向 低头走 其坡度值为0 5 1 0 散热器支管的坡度值一般取1 0 3 回水干管有向锅炉方向向下的坡向 以保证系统中的回水能通过回水干管顺利排出 精品课件 9 3 1 3重力循环双管热水供暖系统 精品课件 10 3 1 3重力循环双管热水供暖系统 1 作用压力的计算假设条件 热水在管道内的热损失很小 忽略不计 系统只有一个加热中心 一个冷却中心 即只有一组散热器 通过分析受力 可得系统的循环作用压力为 P gh h g Pa自然循环热水供暖系统作用压差的影响因素是 冷热中心间的距离和供回水密度差 由于供回水同时在上 下两层散热器内冷却 形成了两个并联环路和两个冷却中心 它们的作用压力分别为 上层 P2 g h1 h2 h g 下层 P1 gh1 h g 两层之间存在着作用压差 P P2 P1 gh2 h g Pa P2 P1 精品课件 11 3 1 3重力循环双管热水供暖系统 2 结论在自然循环上供下回双管系统中 虽然进入和流出各层散热器的供 回水温度相同 不考虑管路沿途冷却的影响 但由于各层散热器与锅炉的高差不同 也将形成上层作用压力大 下层作用压力小的现象 P2 P1 如选用不同管径仍不能使各层阻力损失达到平衡 由于流量分配不均 必然要出现 上热下冷 的现象 在供暖建筑物内 同一竖向的各层房间的室温不符合设计要求的温度 而出现上下层冷热不均的现象 称为系统 垂直失调 双管系统垂直失调的原因是通过各层的循环作用压力不同 而且楼层数越多 垂直失调越严重 所以双管系统不宜用在超过4层的系统中 精品课件 12 3 1 3重力循环双管热水供暖系统 3 特点 1 各层散热器的供 回水温度相同 2 供水温度较单管高 散热器面积相应小 3 可进行局部调节 4 垂直失调严重 机械循环系统也是如此 精品课件 13 3 1 4重力循环单管系统 上供下回顺流式 精品课件 14 3 1 4 1循环作用压力 若循环环路中N组串联的散热器时 其循环作用压力可用一个通式来表示 单管热水供暖系统的作用压力与水温变化 加热中心与冷却中心的高度差以及冷却中心的个数等因素有关 每一根立管只有一个重力循环作用压力 而且即使最低层散热器低于锅炉中心 也可能使水循环流动 精品课件 15 3 1 4 2单管系统回水温度的求法 精品课件 16 3 1 4 2单管系统回水温度的求法 为了计算单管系统的重力循环作用压力 需要求出各个冷却中心之间管路中的水的密度 为此 需要确定各散热器之间管路的水温 1 计算依据 在整根立管中 流过每一管段和每组散热器的流量都相等 2 公式推导 设供回水温度分别为tg th 建筑物为八层 每层散热器的散热量分别为Q1 Q2 Q8 即立管的热负荷为 精品课件 17 3 1 4 2单管系统回水温度的求法 通过立管的流量 按其所担负的全部热负荷计算 可用下式确定 流出某一层 如第二层 散热器的水温t2 根据上述热平衡方式 同理 可按下式计算 根据上述方法 串联N组散热器的系统 流出第i组散热器的水温ti 可按下式计算 精品课件 18 3 1 4 3特点 1 在单管系统中 各层散热器的进出口水温是不相等的 越到下层进水温度越低 因而各层散热器的传热系数值也不相等 越到下层越小 所以单管系统散热器总面积一般比双管系统的稍大些 2 单管系统运行期间 也会出现垂直失调 其原因是由于各层散热器的传热系数随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同 精品课件 19 3 1 5附加作用压力 上述循环作用压力的计算里没有考虑水在管路中沿途冷却的因素 实质上水的温度和密度沿循环环路不断变化 它不仅影响各层散热器的进 出口水温 同时也增大了循环作用压力 由于重力循环作用压力不大 在确定实际循环作用压力大小时 需考虑水在管路中冷却所产生的作用压力 精品课件 20 3 1 5附加作用压力 在工程计算中 首先采用简化计算方法 先只考虑水在散热器内冷却时产生的作用压力 然后再考虑在不同情况下 由于管路散热 水温沿途变化 而加上一个附加压力 工程计算中总的重力循环作用压力 式中 P 自然循环系统中 水在散热器中冷却所产生的作用压力 Pa Pf 水在循环环路管道中冷却产生的附加压力 与系统供水管路的布置状况 楼层高度 所计算的散热器与锅炉之间的水平距离等因素有关 精品课件 21 3 1 6重力循环热水供暖系统的特点及应用 1 优点 装置简单 运行时无噪声 不消耗电能 2 缺点 作用压力小 管径大 作用范围受到限制 3 应用 只能用在单幢建筑中 且作用范围不宜超过50m 精品课件 22 例题3 1 如图图3 6所示 精品课件 23 设h1 3 2m h2 h3 3 0m 散热器 Q1 700W Q2 600W Q3 800W 供水温度 g 95 回水温度 h 70 计算作用压力时 本例题不考虑水在管路中冷却因素 求 1 双管系统的循环作用压力 2 单管系统各层之间立管的水温 3 单管系统的重力循环作用压力 精品课件 24 解 1 求双管系统的重力循环作用压力根据系统的供回水温度 g 95 和 h 70 查附录得 g 961 92Kg m3 h 977 81Kg m3 根据前述的计算方法 通过各层散热器循环环路的作用压力 分别为 第一层 P1 g h1 h g 9 81 3 2 977 81 961 92 498 8Pa第二层 P g h1 h2 h g 9 81 3 2 3 0 977 81 961 92 966 5Pa第三层 P g h1 h2 h h g 9 81 3 2 3 0 3 977 81 961 92 1434 1Pa第三层与第一层循环环路的作用压力差值为 P P1 1434 1 498 8 935 3Pa 精品课件 25 2 求单管系统各层立管的水温 根据前述计算方法 第三层散热器管路上的水温为查出对应的水的密度 第二层散热器管路上的水温为 查出对应的水的密度 972 88Kg m3由此可见 楼层越高 顶层与底层之间的作用压力差越大 精品课件 26 3 求单管系统的作用压力 根据前述可得 P g hi i g g Hi i i 1 则 P g hi i g g h1 h g h2 2 g h3 3 g 9 81 3 2 977 81 961 92 3 0 972 88 961 92 3 0 968 32 961 92 1009 7Pa或 P g Hi i i 1 g H1 h 2 H2 2 3 H3 3 g 9 81 3 2 977 81 972 88 6 2 972 88 968 32 9 2 968 32 961 92 1009 7Pa 精品课件 27 3 2机械循环热水供暖系统 3 2 1概述3 2 2垂直式系统3 2 3水平式系统 精品课件 28 3 2 1概述 1 优点 由于设置了循环水泵 作用压力加大 供暖范围扩大 2 缺点 由于设置了循环水泵 增加了系统的运行费用和维修工作量 3 应用 用于单幢 多幢建筑 甚至区域热水供暖系统 4 形式 垂直式 水平式 精品课件 29 3 2 2垂直式系统 3 2 2 1机械循环上供下回式热水供暖系统3 2 2 2机械循环下供下回式双管系统3 2 2 3机械循环中供式供暖系统3 2 2 4机械循环下供上回式 倒流式 热水供暖系统3 2 2 5机械循环混合式热水供暖系统3 2 2 6异程式系统与同程式系统 精品课件 30 3 2 2 1机械循环上供下回式热水供暖系统 精品课件 31 3 2 2 1机械循环上供下回式热水供暖系统 1 特点1 膨胀水箱 装于循环水泵入口处 作用是用来储存热水供暖系统加热的膨胀水量和恒定供暖系统的压力 2 循环水泵 为系统提供循环动力 3 排气 在机械循环系统中 水流速度往往超过自水中分离出来的空气气泡的浮升速度 为了使气泡不致被带入立管 供水干管应按水流方向设上升坡度 抬头走 使气泡随水流方向汇集到系统的最高点 通过在最高点设置排气装置 将空气排出系统外 回水干管应有向锅炉方向的向下坡度 低头走 便于系统顺利排出空气和在系统停运或检修时能通过回水管排水 供 回水干管的坡度值宜采用0 3 不得小于0 2 精品课件 32 3 2 2 1机械循环上供下回式热水供暖系统 2 形式1 双管式系统 在管路与散热器连接方式上与重力循环系统没有差别 由于重力循环作用压力的影响 一般仅用于4层以下的建筑 2 单管式系统 包括单管顺流式系统 单管跨越式系统 单管混合式系统 精品课件 33 单管顺流式系统 a 定义 立管中全部水量顺次流过各层散热器 并顺次地在各散热器中冷却 各层散热器的水温不同的系统形式 称为单管顺流式系统 b 优点 系统形式简单 施工方便 造价低 c 缺点 不能进行局部调节 d 应用 目前国内一般公共建筑广泛采用 精品课件 34 单管跨越式系统 a 定义 立管中的水部分流入本层散热器 部分通过跨越管与从散热器流出的回水混合流入下层散热器的系统形式 称为单管跨越式系统 b 优点 可进行局部调节 c 缺点 散热器所需面积比顺流式系统大些 散热器支管上安装阀门 造价高 施工工序多 d 应用 用于温度要求较严格的房间 精品课件 35 单管混合式系统 a 定义 上部几层采用跨越式 下部几层采用顺流式的系统形式 称为单管混合式系统 b 优点 可适当减轻 上热下冷 现象 但不能根除 c 应用 用于高层建筑 通常超过六层 精品课件 36 3 2 2 2机械循环下供下回式双管系统 精品课件 37 3 2 2 2机械循环下供下回式双管系统 1 系统形式供 回水管都敷设在底层散热器的下面的系统形式 称为机械循环下供下回式双管系统 2 应用用在设有地下室的建筑物或在平屋顶建筑顶棚下难以布置供水干管的场合 3 特点 与上供下回式相比 1 在地下室布置供水干管 管路直接散热给地下室 无效热损失小 2 在施工中 每安装好一层散热器即可开始供暖 给冬季施工带来方便 3 排除系统中的空气很困难 精品课件 38 3 2 2 2机械循环下供下回式双管系统 4 排气方式 1 通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气 2 通过专设的空气管手动或自动集中排气 从散热器和立管排出的空气 沿空气管送到集气装置 定期排出系统外 集气装置的连接位置 应比水平空气管低h米以上 即应大于图3 8中a和b两点在系统运行时的压差值 否则位于上部空气管内的空气不能起到隔断作用 立管水会通过空气管串流 因此 通过专设空气管集中排气的方法 通常只用在作用半径小或压降小的系统中 精品课件 39 3 2 2 3机械循环中供式供暖系统 精品课件 40 3 2 2 3机械循环中供式供暖系统 1 系统从总立管引出的水平供水干管敷设在系统中部的系统形式 称为机械循环中供式供暖系统 2 形式上 下两部分 下部系统呈上供下回式 上部系统采用下供下回式 双管 也可采用上供下回式 单管 精品课件 41 3 2 2 3机械循环中供式供暖系统 3 优点1 中供式系统可避免由于顶层梁底标高过低 致使供水干管挡住顶层窗户的不合理布置 2 并减轻了上供下回式系统由于楼层过多 易出现 垂直失调 的现象 4 缺点上部系统也要加设排气装置 造价高 5 应用1 用于加建楼层的原有建筑物 2 品 字型建筑 上部建筑面积少于下部的建筑 精品课件 42 3 2 2 4机械循环下供上回式热水供暖系统 精品课件 43 3 2 2 4机械循环下供上回式热水供暖系统 1 系统供水干管设在下部 回水干管设在上部 顶部设有膨胀水箱 立管布置主要采用顺流式的系统形式 称为机械循环下供上回式 倒流式 热水供暖系统 2 特点1 水在系统内的流动方向是自下而上流动 与空气流动方向一致 可通过顺流式膨胀水箱排除空气 无需设排气装置 2 对热损失大的底层房间 由于底层供水温度高 可减小底层散热器的面积 便于布置 3 当采用高温水供暖系统时 由于供暖系统设在底层 这样可降低防止高温水气化所需的水箱标高 减少布置高架水箱的困难 4 散热面积比上供下回式的多 精品课件 44 3 2 2 5机械循环混合式热水供暖系统 精品课件 45 3 2 2 5机械循环混合式热水供暖系统 1 系统由下供上回式 倒流式 和上供下回式两组串联组成的系统形式 称为机械循环混合式热水供暖系统 2 特点由于两组系统串联 系统的压力损失大些 3 应用只宜用在连接于高温热水网路上的卫生要求不高的民用建筑或生产厂房 精品课件