第3章 全水系统

1、全 水 系 统 第3章 全水系统3.1 全水系统概述 1. 全水系统 定义：以水为介质将热量从热源或冷源传输到室内的供暖或供冷设备，以承担室内热负荷或冷负荷的系统称为全水系统。 组成：热源（冷源）、管道系统和末端装置组成。2. 末端装置 末端装置是指供暖空调系统中，置于室内的释放热量或冷量的终端设备或器具。 第3章 全水系统 常用的末端装置有：散热器；暖风机；风机盘管和辐射板。 室内供暖系统末端装置使用的热媒主要有三类：热水、蒸汽与热风；3. 分类： 可以按所采用的末端装置来分类。 以热水作为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统 。 按热媒温度的不同，可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。 在我国

2、习惯认为水温低于100的热水为低温水，水温超过100的热水称为高温水。 室内热水供暖系统大多采用低温水作为热媒。设计供回水温度宜采用75/50连续供暖进行设计。供回水温差不宜小于20 .第3章 全水系统3.2 散热器和散热器热水供暖系统一、散热器1. 散热器性能评价指标：1）.热工性能方面的要求:传热系数K.即：单位面积，单位传热温差下的传热量。散热器的传热系数值越高，说明其散热性能越好。它主要与热媒温度、散热器外空气的流动状态和构造有关。 2）.经济方面的要求: 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。GKq/

3、W/kg 金属热强度单位质量金属、每传热温差的散热量（单位为（）。 散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低，其经济性越好。 对同一材质的散热器采用金属热强度衡量其经济性。q越大说明散出同样热量所消耗的金属量越少，经济性越好。 对不同材质的散热器，其经济性能评价标准采用：散热器单位散热量的成本（元）来衡量。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；散热器的结构形式结构尺寸要小，少占房间面积和空间；散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。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。5）.使用寿命的要求: 散热器应

4、不易于被腐蚀和破损，使用年限长。2. 散热器的种类l材质 铸铁 钢制 铝制 复合材料等l构造 柱型 翼型 管型 平板型等铸铁散热器钢制散热器（a） （b） （c） （d） 铸铁散热器示意图铸铁散热器示意图 （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 钢制板型散热器示意图 铝制散热器示意图 1）铸铁散热器 特征（优）：耐腐蚀性好、结构简单、热稳定性好 。 （不足）： 金属耗量大（重）、承压强度低、 美观整洁差。 见附录3-1。2）钢制散热器 特征（优）：金属耗量小（轻）、承压强度高、美观整洁。 （ 不足）：易腐蚀、热稳定性差、结构有些复杂。 钢

5、制散热器见附录3-2-1。3 散热器的选用 应综合考虑：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). 要承压能力强 2). 要耐腐蚀 3). 要美观、协调 4). 视特殊场合特殊对待。4.散热器的布置： (a) 布置在外窗下 （b) 布置在外墙下 散热器不同布置方案下室内空气循环示意图 （a）无窗台的外墙下 (b) 有窗台的外墙下 （c) 内墙下5.散热器的计算 任务：是将设计计算热负荷落实到散热设备上，并且要更加具体（即：房间内设计组，每组设几片）。路线：求出每组总面积 求解出该组片数（或长度）1）散热面积的计算：（3 - 5） )m()tt(A24321R

6、mkQ式中：A 散热器计算面积，m2 供暖设计热负荷，W； 散热器内热媒平均温度，； 供暖室内计算温度，； 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。 散热器流量影响系数。 QmtRt4123 k 散热器的传热系数，W/m2；散热器热媒的平均水温： 、 分别为散热器进、出口水温； 2) 散热器传热系数k与其它修正系数 传热系数k代表在其它相同条件下散热能力强弱的主要标志。它的获取主要是采用试验方法。 (3-2) 注：K值表达式可查手册，参见附录3-1;附录3-2 2tttoimitotbRmb)t-a(t) t(aka、b 散热器传热特性系数； （3-3） 单

7、片散热器的散热量 W/片；c、B 单片散热器传热特性系数； 则单片散热器的散热量为： （3-4）式中; 单片散热器的散热面积，m2/片；BRmr)t-c(tq rqBrtcakAb1RmrRmr)t -(tA)t -(tqrA 从表中所查到的单片散热器的散热量大多是在供、回水温95/70条件下所得数据；按照现行规范要求，供、回水温度为75/50时，要对其单片散热器的散热量进行换算。 a. 散热器片数修正系数（ 1 ）： 每组散热器两端面积占总面积的比例关系。即比例大K，否则K。而实验是在8片下做的，如实际使用与实验状态不同时需要的修正。见教材表3-1。b. 散热器支管连接方式修正系数（2 ）：

8、 散热器支管连接方式不同对散热器的散热效果影响不一。设计中可根据实验所测的数据进行修正，见教材表3-2。 c. 散热器安装形式修正系数（3 ） 实验是在敞开条件下做的，所以K值最大，无论如何安装，除敞开外、其他安装形式的K。故大多情况下散热器安装形式修正系数（ 3 ）1，特殊情况有（ 3 ）1。见教材表3-3。d. 散热器流量影响系数( ) 散热器内流量变化时，导致散热器传热性能的变化所引进的系数。见教材表3-4.43）散热器片数或长度的确定： 当已知散热器单位（每片或每米长）散热量 此时散热器片数或长度n （3-6） n取整数。4321rqQrAAnrq例：某房间设计热负荷为1800w，安装

9、铸铁四柱760型散热器，明装，上部有窗台板覆盖，散热器距窗台板高度为150mm，供暖系统为双管上行下给式，热媒为9570 ，散热器为同侧连接上进下出，求所需散热器片数。已知：散热器面积 =0.23m2/片 散热器传热系数 K=8.49W/(m2.) 修正系数 假定 室内温度 =18021 01 0 1321.rARt则散热器传热面积：计算片数为：当散热器片数为1115片时，则：因此，实际所需散热器面积为：实际采用片数为：取整数，应采用15片片片142 .14235. 0/35. 3A/Anr0211.21417m. 302. 135. 3AA片14.5417/0.235. 3A/Anr2432

10、1Rm.35.302.111)1827095(49.81800)tt (QAmk二.散热器热水供暖系统 传统散热器热水供暖系统是相对于分户计量供暖系统而言的，通常以整幢建筑作为对象来设计供暖系统，沿袭的是前苏联、大多数为上供下回的垂直单、双管顺流式系统。它的优点是构造简单；缺点是整幢建筑的供暖系统往往是统一的整体，缺乏独立调节能力，不利于节能与自主用热。但其结构简单，节约管材，仍可做为具有独立产权的民用建筑与公共建筑供暖系统使用。并根据循环动力不同，可分为重力（自然）循环热水供暖系统和机械循环热水供暖系统。 还可用从其他方面进行分类。 1. 按系统循环动力的不同，可分为重力（自然）循环系统和机

11、械循环系统。 重力循环热水供暖系统是最早采用的一种热水供暖方式，已有约200年的历史，至今仍在应用。F系统特点系统特点 它装置简单，运行时无噪音和不消耗电能。但由于其作用压力小，管径大，作用范围受到限制。重力循环热水供暖系统通常只能在单幢建筑物中应用，其作用半径不宜超过50m。双管上供下回式单管上供下回式2.按散热器供、回水方式的不同，可分为单管系统和双管系统。 3.按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式。 PART本部讲到此4. 垂直式系统，按供、回水干管布置位置不同，有下列几种型式：a. 上供下回式双管和单管热水供暖系统单管顺流式系统的特点是： 立管中全部的水量顺次流入各层散热器。

12、顺流式系统型式简单、施工方便，造价低，是国内目前一般建筑广泛应用的一种形式。它最严重的缺点是不能进行局部调节。b.下供下回式系统: 它有如下特点：（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，给冬季施工带来很大方便。（3） 排除系统中的空气较困难。a 科信讲到此下供下回式系统排出空气的方式：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，即应大于图中a和b两点在系统运行时的压差值，否

13、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。c. 中供式系统：中供式系统的特点： 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,并减轻了上供下回式楼层过多,易出现垂直失调的现象；但上部系统要增加排气装置。d. 下供上回式（倒流式）系统： 倒流式系统具有如下特点：(1)无需设置集气罐等排气装置。 (2) 底层散热器的面积减小，便于布置。 (3)当采用高温水供暖系统时，可减少布置高架水箱的困难。(4)散热器的面积要比上供下回顺流式系统的面积增多 上供上回式系统(如图3-12

14、(b)的供回水干管均位于系统最上面。供暖干管不与地面设备及其它管道发生占地矛盾。但立管消耗管材量增加，立管下面均要设放水阀。主要用于设备和工艺管道较多的、沿地面布置干管发生困难的工厂车间。e.上供上回式系统f. 混合式热水供暖系统 第3章 全水系统5.同程式系统与异程式系统a. a. 同程式系统: 如果一个热水供暖系如果一个热水供暖系统中，热媒通过各个统中，热媒通过各个立管所在的循环环路立管所在的循环环路的流程长短基本相等的流程长短基本相等的系统，称为同程式的系统，称为同程式热水供暖系统。热水供暖系统。b. 异程式系统： 热媒通过各个立管热媒通过各个立管所在的循环环路的流程所在的循环环路的流程

15、长短长短不同不同的系统，称为的系统，称为异异程式热水供暖系统。程式热水供暖系统。6、水平式系统 水平式系统按供水管与散热器的连接方式分，同样可分为顺流式和跨越式两类。这些连接图示，在机械循环和重力循环系统中都可应用。单管水平串联式 单管水平跨越式 第3章 全水系统水平式系统与垂直式系统相比，具有如下优点：（a）系统的总造价，一般要比垂直式系统低；（b）管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便；（c）有可能利用最高层的辅助空间（如楼梯间、厕所等），架设膨胀水箱，不必在顶棚上专设安装膨胀水箱的房间。这样不仅降低了建筑造价，还不影响建筑物外形美观。第3章 全水系统3.3 高层建筑热水供暖系统 随着城

16、市发展，新建了许多高层建筑。相应对高层建筑供暖系统的设计，提出了一些新的问题。 其次是高层建筑供暖系统的型式和与室外热水网路的连接问题。由于高层建筑热水供暖系统的水静压力较大，因此，它与室外热网连接时，应根据散热器的承压能力，外网的压力状况等因素，确定系统的型式及其连接方式。 第3章 全水系统此外，在确定系统型式时，还要考虑由于建筑层数多而加重系统垂直失调的问题。 目前国内高层建筑热水供暖系统，有如下几种型式。竖向分区式供暖系统： 在高层建筑供暖系统中，垂直方向分两个或两个以上的独立系统称为分层式供暖系统。下层系统通常与室外网路直接连接。它的高度主要取决于室外网路的压力工况和散热器的承压能力。

17、第3章 全水系统上层建筑与外网采用隔绝式连接（见图3-15），利用水加热器使上层系统的压力与室外网路的压力隔绝。上层系统采用隔绝式连接，是目前常用的一种型式。 当外网供水温度较低，使用热交换器所需加热面过大而不经济合理时，可考虑采用如图3-16所示的双水箱分层式供暖系统。 1、高区采用间接连接的系统3-15分区式热水供暖系统 高区供暖系统与热网间接连接的分区式供暖系统。向高区供热的换热站可设在该建筑物的底层、地下室及中间技术层内，还可设在室外的集中热力站内。室外热网在用户处提供的资用压力较大、供水温度较高时可采用高区间接连接的系统。2、高区采用双水箱或单水箱的系统（外网供水温度较低） 高区采用

18、双水箱：在高区设两个水箱，用泵1将供水注入供水箱3，依靠供水箱3与回水箱2之间的水位高差(如图a中的h) 作为高区供暖的循环动力。 利用非满管流动的竖管6将系统高区与外网分离的作用。3-16双水箱分层式热水供暖系统 当高层建筑面积较大或是成片的高层小区，可考虑将高层建筑竖向按高度分区，在垂直方向上分为二个或多个供暖分区，分别由不同的供暖系统与设备供给，各区域供暖参数可保持一致。分区高度主要由散热器的承压能力、系统管材附件的材质性能以及系统的水力工况特性决定。 分区后前面介绍的常规供暖系统及分户供暖系统的各种结构形式均可采用。 3.4 户式热水供暖系统（自学） 定 义：户式热水供暖系统是指用在供

19、暖规模和面 积较小的一个住户内的独立供暖系统。 特 点：供暖总负荷不大，供暖参数不高，散热设 备不多；循环动力：重力循环和机械循环。热 源： 电锅炉、燃气锅炉、燃煤锅炉。 3.5 热水供暖系统的热计量及其系统形式 一、概述 分户供暖是以经济手段促进节能。供暖系统节能的关键是改变热用户的“室温高，开窗放”的用热习惯，要求供暖系统在用户侧具有调节手段，实现分户控制与调节、分户计量。 根据这一特点以及我国民用住宅的结构型式，楼梯间、楼道等公用部分应设置独立供暖系统，室内的分户供暖主要由以下三个系统组成: 1. 满足热用户用热需求的户内水平供暖系统，就是按户分环，每一户单独引出供回水管，一方面便于供暖

20、控制管理，另一方面用户可实现分室控温。 2. 向各个用户输送热媒的单元立管供暖系统，即用户的公共立管，可设于楼梯间或专用的供暖管井内。 3. 向各个单元公共立管输送热媒的水平干管供暖系统。 二、水平干管： 设置水平干管的目的在于向单元立管系统提供热媒，是以民用建筑的单元立管为服务对象，一般设置于建筑的供暖地沟中或地下室的顶棚下。 三、热计量装置 分户供暖的入户装置安装位置可分为户内供暖系统入户装置与建筑供暖入口热力装置。 四、单元立管供暖系统型式与特点 设置单元立管的目的在于向户内供暖系统提供热媒，是以住宅单元的用户为服务对象，一般放置于楼梯间内单独设置的供暖管井中。 五、户内水平供暖系统型式

21、与特点 考虑到美观一般采用下进下出的方式。并根据实际情况考虑到美观一般采用下进下出的方式。并根据实际情况，水平管道可明装，沿踢脚板敷设；水平管道暗装，镶嵌在，水平管道可明装，沿踢脚板敷设；水平管道暗装，镶嵌在踢脚板内或暗敷在地面预留的沟槽内。踢脚板内或暗敷在地面预留的沟槽内。 水平双管热计量室内供暖系统示意图水平单管跨越式热计量室内供暖系统示意图3.6 暖风机简介（自学） 暖风机：由通风机、电动机及换热器组合而成的整体供暖机组。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：1. 按热源不同可分：热水暖风机、蒸汽暖风机、电暖风机。

22、2. 按其所用通风机不同可分：轴流式与离心式两种； 轴流式风机常用于小型暖风机和离心式风机常用于大型暖风机。 3. 暖风机按外形与构造可分为：（）横吹式暖风机（）顶吹式暖风机（）落地式暖风机 还有一类与其他能源组合为一体的电暖风机和燃气（油）暖风机。 设计暖风机供暖系统时，主要是确定暖风机的型号、台数及布置方案。暖风机供暖系统适用于以下情况：暖风机供暖系统适用于以下情况：（）空间大、供暖负荷大、允许循环使用室内空（）空间大、供暖负荷大、允许循环使用室内空气气 的厂房或场馆；的厂房或场馆；（）工厂车间、场馆等需要迅速提高室温的场所；（）工厂车间、场馆等需要迅速提高室温的场所；（）某些实行间歇供暖

23、的非三班制生产车间。（）某些实行间歇供暖的非三班制生产车间。不适用于以下情况：不适用于以下情况：（）空气不能循环使用的场合（）空气不能循环使用的场合（）对环境噪声有比较严格要求的房间。（）对环境噪声有比较严格要求的房间。一、重力循环热水供暖系统1. 重力循环热水供暖系统的工作原理 在系统工作之前，先将系统中充满冷水。当水在锅炉内被加热后，它的密度减小，同时受着从散热器流回来密度较大的回水的驱动，使热水沿着供水干管上升，流入散热器。在散热器内水被冷却，再沿回水干管流回锅炉。3.7 热水供暖管道系统的设计计算2. 作用压力： 如假设图3-28的循环环路最低点的断面A-A处有一个假想阀门。若突然将阀

24、门关闭，则在断面A-A两侧受到不同的水柱压力。这两方向所受到的水柱压力差就是驱使水在系统内进行循环流动的作用压力。图 3-28 重力循环热水供暖系统 第3章 全水系统设 和 分别表示A-A断面右侧和左侧的水柱压力，则： Pa Pa 断面A-A两侧之差值，即系统的循环作用压头为： （ 3 11 ）式中 重力循环系统的作用压头，Pa； g 重力加速度，m/s2, 取9.81 m/s2； 冷却中心至加热中心的垂直距离，m； 回水密度，/m3； 供水密度，/m3。第3章 全水系统1P2P)(sr1r01hhhgP)(ss1r02hhhgP)(sr121ghPPPggP1hrs3. 重力循环热水供暖系统

25、的主要型式： 重力循环热水供暖系统主要分双管和单管两种型式。1）重力循环热水供暖单管系统的作用压头的计算；在图3-29所示的上供下回单管式系统中，散热器串联 。 散热器S1和S2串联，只有一个共同的作用压头。根据式（3-11），系统的作用压头为：（3 12） 第3章 全水系统)(H)(H)(h)(hP211s22s22s11ggggg图3-29重力循环垂直顺流式和跨越式 当有N N层层散热器串联，如图3-30所示，为了计算单管系统重力循环作用压头，先要求出各个冷却中心之间管路中水的密度，为此首先要确定各散热器之间管路的水温ti 当管路中各管段的水温ti确定后，相应可确定其 值。 （314）i)

26、()(gH)(ghp111iiN1iiiN1iigiiiNisttHg 式中是常数，由水的温度和密度计算得出。其表达式为: （3 13） 可求出当供、回水温度为95/70时，=0.64； 当供、回水温度为75/50时，=0.53；N 立管上散热器的总组数；i 表示从底层起算的立管上任一层散热器的顺序数； 、 分别为流出第i+1层、第i层散热器的水的密度； 、 分别为流出第i+1层、第i层散热器的水的温度；rssrtt 1ii1itit 如果不求出立管中间点的水温 ，系统的循环作用压力是否可求呐？如左图所示，通过第二层散热器的热量、流量及温差关系有：第一层：2tpsMcQtt22psMcQQtt

27、211（A)(B) 将（A)、（B）及（3-13）式代入到下式 ： )()()()()(11221121222112211HQHQMcghQhhQMcgtthtthghhgPppssssg（3 15）)(H)(H)(h)(hP211s22s22s11ggggg则有： 当有N N层层散热器时，可写出其重力循环作用压头计算公式如下： 由上式可知，不必计算出散热器的进、出口水温，也可求出单管顺流式热水供暖系统重力循环作用压头值。9570热水供暖系统时：iNiipgHQMcgP1（316）iNiipiiNiigHQMcttHP11128. 6)(28. 6（317）7550热水供暖系统时： 由上面的公

28、式可以看出,单管顺流式热水供暖系统重力循环作用压头值的大小与： a. 散热器距热源的垂直高度有关， 越大， 越大。 b. 散热器的热负荷大小有关， 越大， 越大。 公式特点： 使用方便、快捷。iNiipiiNiigHQMcttHP11120. 5)(20. 5（318）iHgPiQgP2）重力循环热水供暖双管系统作用压头的计算：在如图3-31的双管系统中，由于供水同时在上、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。它们的作用压头分别为： Pa 图3-31 垂直式重力循环双管热水供暖系统通过第一层的循环作用压头 为： （3-20） 通过第二层的循环作用压头 为： 通过任意层的循环作用

29、压头 为： （3-19） )()(Hp1sr1g1isttgHg1gP2gPgiP)()(Hp2sr2g2isttgHg)()(HpsrigiisittgHg 9570热水供暖系统时： 7550热水供暖系统时：111g1157)7095(64. 0)(pHgHttgHis111g1130)5075(64. 0)(pHgHttgHis 在双管系统中，由于各层散热器与锅炉的高差不同，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)，也将形成上层作用压力大、下层作用压力小的现象。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上热下冷的现象。为什

30、么？是否有办法调整？重力循环热水供暖双管系统的垂直失调： 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、下层冷热不匀的现象，通常称作系统垂直失调。 由此可见，双管系统的垂直失调，是由于通过各层的循环作用压头不同而出现的；而且楼层数越多，上下层的作用压力差值越大垂直失调就会越严重。单管系统与双管系统的比较： 单管系统与双管系统相比，除了作用压头计算不同外，各层散热器的平均进出水温度也是不相同的。在双管系统中，各层散热器的平均进出水温度是相同的；而在单管系统中，各层散热器的进出口水温是不相等的。越在下层，进水温度越低，因而各层散热器的传热系数K值也不相等。由于这个影响，单

31、管系统立管的散热器总面积一般比双管系统的稍大些。 在单管系统运行期间，由于立管的供水温度或流量不符合设计要求，也会出现垂直失调现象。但是在单管系统中，影响垂直失调的原因不是如双管系统那样由于各层作用压头不同造成的，而是因为各层散热器的传热系数K值随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同而引起的。3）水平式热水供暖系统的重力循环作用压头图3-32 重力循环水平式散热器热水供暖系统 通过每一层散热器支路的环路中有一个共同的作用压头，其值大小可用下式计算： （3-21） 上式与（3-19）相同，但使用时应注意 的取法。 )()(HpsrigiisittgHgiH 二、 机械循环热水供暖系统的作用压头

32、： 机械循环热水供暖系统的作用压头由水泵提供的机械作用压头和重力循环作用压头两部分组成。 即： （3-22） 机械循环热水供暖系统的作用压头 水泵提供的机械作用压头 水在系统内冷却产生的重力循环作用压头 gPPPPPPPgPaPaPaP 在机械循环系统中，循环压头主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环作用压头。管道内水冷却产生的重力循环作用压头，占机械循环总循环压头的比例很小，可忽略不计。水在散热器内冷却产生的重力循环作用压头根据不同的机械循环热水供暖系统，需考虑的重力循环作用压头也不完全相同。1. 机械循环垂直式双管热水供暖系统： 水在各层散热器冷却所形成的重力循环作用压头不相等，在进行各立

33、管散热器并联环路的水力计算时，应计算在内，不可忽略。 同时还应考虑水在管路内冷却所产生的重力循环作用压头，这部分数值可查手册获得。 重力循环作用压头可按设计工况下的最大值的23计算(约相应于供暖平均水温下的作用压头值)。2. 机械循环垂直式单管热水供暖系统： 如建筑物各部分层数相同时，每根立管所产生的重力循环作用压头近似相等，可忽略不计； 如建筑物各部分层数不同时，高度和各层热负荷分配比不同的立管之间所产小的重力循环作用压头不相等，在计算各立管之间并联环路的压降不平衡率时，应将其重力循环作用压头的差额计算在内。3. 机械循环水平式热水供暖系统： 水平支路上的流量分配由机械循环作用压头和重力循环

34、作用压头共同作用。通过不同楼层并联的水平支路上的机械循环作用压头相等、但重力作用压头却不等，设计计算时必须考虑这部分重力循环作用压头的影响。三、单管热水供暖系统散热器的小循环和进流系数 如下图所示，水从1点通过跨越管流到2点；与从1点通过散热器再流到2点为并联环路。此环路所产生的附加重力循环作用压头，称为散热器的小循环作用压头。 图3-33 跨越管式单管系统的小循环和进流系数 散热器的进流系数：oPrMMa/出口水温不等，出口水温不等，重力循环作用压头不等，重力循环作用压头不等，两侧流量不等。两侧流量不等。影响因素影响因素(sup.)(sup.)1 1）两侧散热器热负荷不等）两侧散热器热负荷不

35、等机械循环系统中，重力循环作用头相机械循环系统中，重力循环作用头相对较小，可忽略此项因素影响。对较小，可忽略此项因素影响。1. 定义：定义：PMrM2）两侧管道及附件阻力不等相同作用压头下，阻力不等，流量分配不等2. 散热器进流系数的推导：用当量长度法当量长度法是将局部压力损失折算成沿程压力损失的一种简化计算方法。2222vldlRvdddldzhdjlRllRPlRP)(由并联环路节点压力平衡，得：III12212,22211 .11)()(IIjIjPlRPlR222)43600(22dMdvdRP若若d d1 1=d=d2 2, ,且摩擦阻力系数近似相等，则且摩擦阻力系数近似相等，则;

36、;2MRP212,22211 ,11)()(IIdIdllRllR()式()可改写成：212,22211 ,121)()(IIdrIIIdrllMllM212212212,2211,1)()()(rrIPrrIIIIdIdMMMMMllll212,2211,11)()(11IIdIdPrIllllMMa散热器的进流系数(continue)case1.case1.单管顺流系统 散热器单侧连接，散热器单侧连接，a=1=1 双侧连接，且支管管径及管长相等，双侧连接，且支管管径及管长相等，a=0.5=0.5 双侧连接，且支管管径及管长不等双侧连接，且支管管径及管长不等当当 1.41.4时，近似认为进流

37、系数时，近似认为进流系数=0.5=0.52211ddLLLL212,2211,11)()(11IIdIdPrIllllMMa 对于跨越式系统，通过跨越管段的水没有被冷却，它与散热器平均水温不同而引起自然循环附加作用压头，要比顺流式系统大一些。因此，通常是根据实验方法确定进流系数。 实验表明跨越式系统散热器的进流系数与散热器支管、立管和跨越管的管径组合情况以及立管中的流量或流速有关。case2.单管跨越式系统（立管管径跨越管管径支管管径） 户内水平供暖系统计算原则与方法Ex.Ex.水平跨越式 Next:进流系数a?S SK22SSSSkkMM（忽略重力作用压头影响忽略重力作用压头影响） KSSk

38、SSMMSKPMMMKSSKSKSPSSSMMMMMMMa/111122)(PPPMSMldA)(ldAS常用管径的分流系数常用管径的分流系数a a 由当量局部阻力法：可知由当量局部阻力法：可知如若 可求，则 a a 可求。 SkS S 由于跨越管的进流系数比顺流式的小，因而在相同散热器的热负荷条件下，流出跨越管式系统散热器的出水温度低于顺流式系统。散热器平均水温也低，因而所需的散热器面积要比顺流式系统的大一些。四、单管系统中各层立管水温的计算t)tt (QQttisN1iiNjiisj流出第j层散热器的出口水温为：（3-28）五、热水供暖系统的水力计算: 在流体输配管网讲解.3.8 全水系统

39、的主要设备和管路附件一.水系统的定压及其设备 定压的目的：使水系统在所给定的压力条件下运行。 维持恒压点压力恒定不变是热水供热系统正常运行的基本条件。热水供热系统由于不严密，产生漏水损失，将引起系统内压力的波动。为维持热水供热系统内热媒压力一定或在一定范围内波动，必须不断地向系统内补水。所以热水供热系统的定压系统住往和补水系统同时考虑。 常用的定压设备：膨胀水箱、补给水泵、定压罐等。1、膨胀水箱定压 利用膨胀水箱安装在用户系统的最高处来对系统定压的方式，称为高位水箱定压方式。高位水箱定压方式的设备简单，工作安全可靠。 膨胀水箱定压，是利用安装在高处的开口水箱所造成的静压头来维持恒压点的压力值。

40、水箱内水位的高度根据热水网路的静水压曲线来确定。由供暖系统的水压图可知，膨胀水箱的膨胀管与供热系统的连接位置，即恒压点的位置对热水网路安全可靠运行至关重要，通常选在锅炉房内回水管循环水泵吸入口端。1）膨胀水箱的型式膨胀水箱一般用钢板制成，通常是圆形或矩形。2）膨胀水箱的作用(1) 在密闭的热水供暖循环系统中，水不断地被加热而温度升高并体积增大。当增多出来的水在系统内容纳不下时，就会使系统中的压力升高而导致管道或供暖设备超压，而膨胀水箱即可接纳膨胀出的水而避免系统超压。 (2) 因膨胀水箱需安装在本供暖区域内最高建筑物的屋面上(或相当于该高度的水塔和钢支架上)，水箱为开式(与大气相通)，又膨胀管

41、连接在靠近循环水泵吸入口的回水总管上，这样会使该区域所有建筑物中的供暖系统各点无论是在系统运行还是停止工作均大于大气压力，即不会出现负压，也就保证了系统内的热水不会被汽化。因此。膨胀水箱在热水供暖系统中即可起到定压作用，又不致使空气进人系统中来。 (3) 因水箱处于系统的最高点，在重力循环系统中可排除系统中的空气。 (4) 膨胀水箱可起着调节控制系统水位的作用，膨胀水箱即可容纳因膨胀出多余的水，还可补充因系统泄漏引起的缺水现象。水箱上安装水位控制装置，平时维持正常水位，一旦缺水至水位控制装置的下限值时，可自动启动水泵补水。补水至控制装置的上限值时，自动停泵。3） 膨胀水箱的容积计算：（自学）4

42、） 膨胀水箱的安装位置及接管（1）膨胀管: 在重力循环系统中，应在供水总立管的顶端；在机械循环系统中，一般接至循环水泵入口处，此接点的压力是恒定的，因而称为定压点。（2）溢流管: 当系统水位超过溢流管口时，通过溢流管自动溢流，溢流管一般接到附近下水道。第4节 供暖系统的主要设备及附件（3）信号管: 用来检查膨胀水箱是否存水，一般应接到易于观察到的地方。（4） 排水管: 用于清洗水箱时放空存水和污垢，也接至附近下水道。（5） 循环管: 在机械循环系统中，应接到系统定压点前1.53m的水平回水干管上，使水箱内的水可以循环流动（6） 膨胀管、溢流管、循环管上严禁装阀门。第4节 供暖系统的主要设备及附

43、件 2.补水泵定压 补给水泵定压方式是目前国内集中供热系统最常用的一种定压方式。补给水泵定压方式主要有四种形式： 补给水泵连续补水定压方式， 补给水泵间歇补水定压方式， 定压点设在旁通管上的补水定压方式， 变频调速补水定压方式。 定压点设在网路循环水泵的吸入端。利用压力调节阀保持定压点的压力恒定。补给水泵定压装置是由补给水箱、补给水泵和压力调节阀组成。 补给水泵间歇补水定压示意 1补给水箱 2循环水泵 3安全阀 4换热器 5循环水泵 6电接点压力表 7用户补水泵连续补水定压示意图1补给水箱 2补给水泵 3泵后压力调节阀4循环水泵 5换热器 6安全阀 7热用户 补给水泵定压方式，是通过压力调节阀

44、来保持循环水泵吸入端的压力恒定。通常采用直接作用式压力调节阀（薄膜式压力调节阀），当循环水泵运行时，由阀后压力直接控制压力调节阀的启闭，保持循环水泵入口处的压力恒定。当定压点处压力过高时，通过压力调节阀的薄膜作用，使阀门的开启度减小，从而减少进入热水供热系统中的水量，使该点压力降到规定值。反之调节阀门开启度增大，补水量增加，使该点压力回升到所要求的压力值，从而使循环水泵吸入端的压力保持恒定。 鉴于膨胀水箱定压使用范围的局限，连续运行补水泵定压的耗电，间歇运行补水泵定压的压力波动，其他定压方式的复杂、昂贵，目前国内外正在兴起补水泵变频调速定压。 补水泵变频调速定压的基本原理是根据供热系统的压力变

45、化，改变电源频率，平滑无级地调整补水泵转速，而随之调节补水量，实现恒压点压力的恒定。 对于间歇运行的补水泵，因补水泵起动频繁，不但影响水泵寿命，而且多耗费了电能。水泵在起动时，由于电动机的定子、转子的转差大，通常电动机的起动电流约为额定电流的67倍，使启动功率约比额定功率大30%左右。由于变频器可以使补水泵在额定电流下启动，且起动频率不太频繁，因此变频调速定压，比间歇运行定压省电效果显著。 综上所述，利用补给水泵定压方式，设备简单，容易实现，是目前国内集中供热系统中最普遍的一种定压方式。但补给水泵定压方式的可靠性完全依赖于电源，对于大型的热水网路应设双路电源。除此之外在工程实践中，由于突然停电

46、，锅炉内的高温水会发生汽化而发生事故，因此在设计时必须要考虑到供热系统的突然停电，应采取一些辅助措施，保证系统安全可靠的运行。 3. 定压罐定压（气体定压） 气体定压分为氮气定压和空气定压两种形式，定压原理相同，其特点是利用低位定压罐保持供热系统恒压。气体定压是定压罐中充满气体，而空气定压则是定压罐中罐充空气，为防止空气在水中溶解，通常在空气定压罐中设置皮囊，用来隔离空气与水，防止腐蚀。利用气压罐定压示意图1氮气瓶 2减压阀 3排气阀 4水位控制器 5氮气罐 6热水锅炉 7、8供回水管总阀 9除污器 10管网循环水泵 11补给水泵 12排水电磁阀 13补给水箱二. 水系统的排气及其设备水系统中

47、气的来源： a. 系统的水被加热时，会分离出空气 b. 系统停止时不严密处会渗入空气 c. 系统中如积存空气会形成气塞，影响水循环1.集气罐 集气罐一般是用直径 100250mm 的短管制成，分为立式和卧式两种。顶部连接直径15mm的排气管2.自动排气阀 自动排气阀大都是依靠水对阀体的浮力，通过杠杆机构传动，使排气孔自动启闭，实现自动阻水排气的功能。3.冷风阀 冷风阀适用于工作压力600kPa，工作温度130的热水及蒸汽供暖散热器或管道上。 冷风阀多用在水平式或下供下回式系统中，它旋紧在散热器上部专设的丝孔上，以手动方式排除空气。 三、水系统的其他设备1.除污器：有立式直通、卧式直通和卧式角通

48、三种。供暖系统常用立式直通式。使用时应注意：一般设置在入口调压板、分户计量表、水泵吸入口和热交换设备前。除污器型号根据接管直径选择。除污器前后应装阀门，并设旁通管。除污器不允许装反。2、过滤器 Y型过滤器是Y字型的。 Y型过滤器是除去液体中少量固体颗粒的小型设备，可保护设备的正常工作，当流体进入置有一定规格滤网（一般通水网为1830目）的滤筒后，其杂质被阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。 Y型过滤器又名除污器、过滤阀，是输送介质的管道系统不可缺少的一种装置，其作用是过滤介质中的机械杂质，可以对污水中的铁锈、沙

49、粒、液体中少量固体颗粒等进行过滤以保护设备管道上的配件免受磨损和堵塞，可保护设备的正常工作。 3、散热器温控阀 散热器温控阀是一种自动控制散热器散热量的设备，它由两部分组成。一部分为阀体部分，另一部分为感温元件控制部分。当室内温度高于给定的温度之时，感温元件受热，其顶杆就压缩阀杆，将阀口关小；进入散热器的水流量减小，室温下降。当室内温度下降到低于设定值时，感温元件开始收缩，其阀杆靠弹簧的作用，将阀杆抬起，阀孔开大，水流量增大，散热器散热量增加，室内温度开始升高，从而保证室温处在设定的温度值上。温控阀控温范围在1328之间，控温误差为1。散热器温控阀第3章 全水系统4、分、集水器 本节所涉及的分

50、、集水器是在低温热水辐射供暖室内系统中使用的，用于连接各路加热盘管的供、回水管的配、汇水装置。是通过本体的螺纹与主干管道连接，各分支管道与本体上的各接头螺纹相连接而实现主干管道至各分支管道的分流或把各分支管道集流至主干管道的一种连接件。 5、锁闭阀 锁闭阀是随着既有建筑供暖系统分户改造工程与分户供暖工程的实施而出现的，前者常采用三通型，后者常采用两通型。主要作用是关闭功能，是必要时采取强制措施的手段。阀芯可采用闸阀、球阀、旋塞阀的阀芯，有单开型锁与互开型锁。有的锁闭阀不仅可关断，还具有调节功能。此类型的阀门可在系统试运行调节后，将阀门锁闭。既有利于系统的水力平衡，又可避免由于用户的“随意”调节

51、而造成失调现象的发生。 第3章 全水系统3.9 热水供暖系统的失调与调节 1. 热水供暖系统的失调: 供暖系统的失调可分为: 水力失调和热力失调。 水力失调: 是指实际流量分配偏离所要求的流量。 热力失调: 是指供热量及室内温度偏离设计要求。2.调节的分类1）热水供暖系统的按调节进行的时间可分为： 初调节和运行调节 初调节是在系统刚刚投入运行时将各用户散热器的流量分配调整到设计工况。 运行调节是系统运行过程中随外界因素变化而进行的调节。a. 初调节: 一般在供热系统运行前进行,也可以在供热系统运行期间进行。初调节的目的是将各热用户的运行流量调配至理想流量(即满足热用户实际热负荷需求的流量),当

52、供热系统为设计工况时,理想流量即为设计流量。换句话说,系统初调节主要是解决水量分配不均的问题,从而消除各用户的冷热不均问题, 因此初调节也称为流量的均匀调节。由于供热管网主干线比较长，最近分支和最远分支通过管径调整难以达到阻力平衡，只能通过增加近端用户阀门阻力来达到阻力平衡。若施工完毕，不进行初调节，势必会导致离热源近的用户实际流量比设计流量大，而离热源远的用户实际流量比设计流量小，出现了水平失调。 b.运行调节: 是指当热负荷发生变化时,为实现按需供热,而对供热系统的流量、供水温度等进行的调节。热水供热系统的热用户，主要有供暖、通风、热水供应和生产工艺用热系统等。这些用热系统的热负荷不是恒定

53、的，如果供暖通风热负荷随室外气象条件：(主要是室外气温)变化，热水供应和生产工艺随使用条件等因素而不断变化。为保证供热质量，满足使用要求，并使热能制备和输送经济合理，就要对热水供热系统进行供热调节。2）.热水供暖系统的按调节地点不同可分为： 集中调节、局部调节和个体调节三种调节方式。 集中调节 在热源处进行调节； 局部调节 在热力站或用户入口处调节； 个体调节 直接在散热设备 (如散热器、暖风机、换 热器等)处进行调节。 3.集中调节 对于仅有供暖热负荷的热用户，可采用集中调节，而对于具有多种热负荷（如供暖 、通风 、生活热水）往往采用以集中调节为主，局部调节为辅的综合调节。集中供热调节的方法

54、，主要有以下几种：a. 量调节改变网路的循环水量（很少单独使用）；b. 质调节改变网路的供水温度，流量不变；c. 分阶段改变流量的质调节；d. 间歇调节改变每天供暖小时数；e. 质量流量混合调节即同时改变网路供水温度和流量。 3.10 供 供暖系统的施工图包括平面图、系统（轴测）图、详图、设计施工说明、目录、图例和设备、材料明细表等。（1）平面图：是利用正投影原理，采用水平全剖的方法，表示出建筑物各层供暖管道与设备的平面布置。内容包括：1）标准层平面图：应表明立管位置及立管编号，散热器的安装位置、类型、片数及安装方式。2）顶层平面图：除了有与标准层平面图相同的内容外，还应表明总立管、水平干管的

55、位置、走向、立管编号及干管上阀门、固定支架的安装位置及型号；膨胀水箱、集气罐等设备的安装位置、型号及其与管道的连接情况。 3）底层平面图：除了有标准层平面图相同的内容外，还应表明与引入口的位置、供、回管的走向、位置及采用的标准图号（或详图号），回水干管的位置，室内管沟（包括过门地沟）的位置及主要尺寸，活动盖板和管道支架的设置位置。 平面图常用的比例有150；1100；1200等。（2）轴测图，又称系统图：是表示供暖系统的空间布置情况、散热器与管道空间连接形式，设备、管道附件等空间关系的立体图。标有立管编号、管道标高、各管段管径、水平干管的坡度、散热器的片数（长度）及集气罐、膨胀水箱、阀件的位置

56、、型号规格等。可了解供暖系统的全貌。比例与平面图相同。（3）详图：表示供暖系统节点与设备的详细构造及安装尺寸要求。平面图和系统图中表示不清，又无法用文字说明的地方，如引入口装置、膨胀水箱的构造与管、管沟断面、保温结构等可用详图表示。 如果选用的是国家标准图集，可给出标准图号，不出详图。 常用的比例是110；150。（4）设计、施工说明：说明设计图纸无法表示的问题，如热源情况、供暖设计热负荷、设计意图及系统型式、进出口压力差，散热器的种类、型式及安装要求，管道的敷设方式、防腐保温、水压试验要求，施工中需要参照的有关专业施工图号或采用的标准图号等。2 室内供暖系统施工图的绘制（1）室内供暖图样的画

57、法1）平面图样画法a.供暖平面图上的建筑物轮廓应与建筑专业图一致。b.管线系统用单线绘制。c.平面图上散热器用图例表示，画法如图10-1所示。 柱式散热器只标注片数，圆翼型散热器应注明根数、排数，串片式散热器应注明长度、排数（图10-2）。图10-1平面图上散热器画法 图10-2 圆翼型、串片式散热器标注法d.散热器的供回水管道画法如图10-3所示。2）系统图的图样画法。供暖管道系统图通常45正斜面轴测投影法绘制，布图方法应与平面图一致，并采用与之对应的平面图相同的比例绘制。a.系统图上图样画法及数量、规格的标注如图10-4所示。图10-3散热器的供回水管道画法 图10-4系统图上散热器的画法及标注 b.系统中的重叠、密集处可断开引入绘制。相应的新断 开处宜用相同的小写拉丁字母注明。c.柱形、圆翼形等散热器的数量应标注在散热器内，串片、光面管等散热器的数量、规格应标注在散热器上方。3）标高与坡度。供暖管道在需要限定高度时，应标注相对标高。管道的相对标高以建筑物底层室内地坪（0.00）为界，低于地坪的为负值，高于地坪的为正值。a.管道标高一般为管中心标高，标注在管段的始端或末端。b.散热器宜标注底标高，同一层、同标高的散热器只标注右端的一组。c.管道的坡度用单面箭头表示