第三章机械循环(第十讲)

1、第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 一、工作原理一、工作原理: 1 、定义、定义: 以水泵为主要循环动力的热水采暖系统以水泵为主要循环动力的热水采暖系统,称为机械循环称为机械循环 热水采暖系统热水采暖系统. 2、机械循环与自然循环的主要区别、机械循环与自然循环的主要区别: 在回水总管上设有循环水泵在回水总管上设有循环水泵, 膨胀水箱连接在回水干管上膨胀水箱连接在回水干管上. 3、膨胀水箱的安装目的、膨胀水箱的安装目的: 膨胀水箱连接在回水干管上膨胀水箱连接在回水干管上,其主要目的在于使水泵的压其主要目的在于使水泵的压 头在系统中得到合适的分布头在系统中得到合适的分布,即保证

2、供水管路处于正压区即保证供水管路处于正压区.第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 一、工作原理一、工作原理: 4、膨胀水箱的作用、膨胀水箱的作用: 膨胀水箱在机械循环系统中还起到补偿水的体积变换的作用膨胀水箱在机械循环系统中还起到补偿水的体积变换的作用. 5、集气罐或排气阀的安装位置和作用、集气罐或排气阀的安装位置和作用: 系统中的空气通过设在系统最高处的集气罐或排气阀排出系统中的空气通过设在系统最高处的集气罐或排气阀排出. 6、除污器的安装位置和作用、除污器的安装位置和作用: 安装位置安装位置: 除污器安装在循环水泵之前的回水总管上或供暖入口的除污器安装在循环水泵之前的回水

3、总管上或供暖入口的 供水总管上供水总管上. 作用作用: 由于机械循环的水流速度增大由于机械循环的水流速度增大,防止水中所含铁锈、污泥、防止水中所含铁锈、污泥、 铸铁散热器中残留的型砂等会被带到水泵、锅炉铸铁散热器中残留的型砂等会被带到水泵、锅炉,或堵塞或堵塞 管道管道.第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 一、工作原理一、工作原理: 7、工作原理、工作原理: 系统充水系统充水: 在系统开始运行前在系统开始运行前,将水由连接于回水总管上的补水管将水由连接于回水总管上的补水管 补入补入,并且自下而上缓缓充满整个系统并且自下而上缓缓充满整个系统. 系统排气系统排气: 系统中的空气由

4、膨胀水箱及排气装置排至大气系统中的空气由膨胀水箱及排气装置排至大气. 满水状况满水状况: 当膨胀水箱的信号管有水流出时当膨胀水箱的信号管有水流出时,表示系统已充满水表示系统已充满水.第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 一、工作原理一、工作原理: 7、工作原理、工作原理: 启动水泵启动水泵: 系统满水后系统满水后,启动循环水泵启动循环水泵,系统内的水便沿着由供水管、系统内的水便沿着由供水管、 锅炉、散热器及回水管所构成的环路循环锅炉、散热器及回水管所构成的环路循环. 锅炉点火锅炉点火: 锅炉点火后锅炉点火后,水在锅炉中被加热并送至散热器水在锅炉中被加热并送至散热器,在散热器在

5、散热器 中散热冷却中散热冷却,然后返回锅炉然后返回锅炉,从而达到向房间供暖的目的从而达到向房间供暖的目的. 第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 一、工作原理一、工作原理: 8、膨胀水箱的连接位置及作用、膨胀水箱的连接位置及作用: 膨胀水箱连接在水泵的吸入端膨胀水箱连接在水泵的吸入端,可使整个系统处于正压下可使整个系统处于正压下 工作工作. 保证了系统中的水不致汽化保证了系统中的水不致汽化,从而避免了因水汽化而中断从而避免了因水汽化而中断 水循环的可能水循环的可能. 第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 一、工作原理一、工作原理: 9、供水干管设坡度的作用、

6、供水干管设坡度的作用: A、设坡度的原因、设坡度的原因: 由于在机械循环系统中由于在机械循环系统中,水流的速度常常超过了自水中分离出来的空气水流的速度常常超过了自水中分离出来的空气 气泡的浮升速度气泡的浮升速度,为了使气泡不致被带入立管为了使气泡不致被带入立管,在供水干管内要使气泡随在供水干管内要使气泡随 着水流方向流动着水流方向流动,所以应按水流方向设上升的坡度所以应按水流方向设上升的坡度. B 、空气的排放、空气的排放: 气泡聚集在系统的最高处气泡聚集在系统的最高处,通过设在最高点的排气设备将空气排至系统外通过设在最高点的排气设备将空气排至系统外. C 、坡度值、坡度值: 设计规范规定设计

7、规范规定: 坡度坡度 0.002, 一般常取一般常取0.003第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统一、工作原理一、工作原理: 10、回水干管设坡度的作用、回水干管设坡度的作用: 回水干管则有向锅炉方向下降的坡向回水干管则有向锅炉方向下降的坡向,为了保证系统在检修为了保证系统在检修 时时,水能通过回水干管顺利地排出水能通过回水干管顺利地排出, 并使系统中的空气进入并使系统中的空气进入 系统最高点系统最高点. 设计规范规定设计规范规定: 坡度坡度 0.002, 一般常取一般常取0.003第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、系统的主要形式:

8、 1、垂直式系统、垂直式系统: 分类分类: 按供、回水干管布置的位置来分按供、回水干管布置的位置来分: 上供下回式双管和单管系统上供下回式双管和单管系统 下供下回式双管系统下供下回式双管系统 下供上回下供上回(倒流式倒流式)系统系统 中供式系统中供式系统 第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、系统的主要形式: 1、垂直式系统、垂直式系统 : 上供下回式双管和单管系统上供下回式双管和单管系统A、上供下回式系统是上供下回式系统是: 工程设计时的首选工程设计时的首选, B、单管系统无条件限制单管系统无条件限制; C、双管系统适用于三层双管系统适用于三层 及以下

9、建筑物及以下建筑物 D、设计要求及各自特点、设计要求及各自特点第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、系统的主要形式: 1、垂直式系统、垂直式系统 : 下供下回式双管系统下供下回式双管系统A、适用范围、适用范围:当顶层的顶棚下难以布置管路当顶层的顶棚下难以布置管路,或有地下室的建筑物内或有地下室的建筑物内.B 、系统的空气排除、系统的空气排除: 一般通过装设在系统上部的空一般通过装设在系统上部的空气管气管,再经过集气罐排气再经过集气罐排气,或在最或在最上层散热器装设放风阀来排气上层散热器装设放风阀来排气,或把空气管接到膨胀水箱排气或把空气管接到膨胀水箱排气

10、.C 、系统的优点、系统的优点: 底层环路短底层环路短,阻力小阻力小,减小垂直减小垂直失调失调,系统相对容易平衡系统相对容易平衡.第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、系统的主要形式: 1、垂直式系统、垂直式系统 : 下供上回式单、双管系统下供上回式单、双管系统A、优点、优点: 第一第一.下供式系统由于供水干下供式系统由于供水干 管在下管在下,所以无效热损失较小所以无效热损失较小; 第二第二.由于水流与空气流动方向一由于水流与空气流动方向一 致致,因而空气容易排除因而空气容易排除; 第三第三.单管系统用高温水作热媒时单管系统用高温水作热媒时, 可以降低水

11、箱标高可以降低水箱标高.B 、缺点、缺点: 散热器的放热系数较上供下回式散热器的放热系数较上供下回式系统低系统低,故散热器面积要增加故散热器面积要增加. 第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、系统的主要形式: 1、垂直式系统、垂直式系统 : 同程式系统同程式系统A、同程式的特点、同程式的特点: 由于最近环路由于最近环路GADEF和最远环路和最远环路 GABCF长度相等长度相等,所以压力损失易于平衡所以压力损失易于平衡,适用于较大适用于较大的建筑物内的建筑物内;但管径较异程系统有时稍大但管径较异程系统有时稍大,管材管材使用相对较多使用相对较多. B 、异程

12、式的特点、异程式的特点: 各环路的总长度相差较大各环路的总长度相差较大,因而立管环路的因而立管环路的压力损失就难于平衡压力损失就难于平衡,环路最短的立管即使选环路最短的立管即使选用最小管径用最小管径DN15时时,仍有很多剩余压头仍有很多剩余压头,会出会出现严重的现严重的“水平失调水平失调”现象现象. 第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、系统的主要形式: 1、垂直式系统、垂直式系统 : 中供式系统中供式系统A、适用条件、适用条件: 建筑物顶层大梁底标高过低建筑物顶层大梁底标高过低; 加建楼层的建筑物加建楼层的建筑物; 外形成外形成“品品”字形的建筑物字形

13、的建筑物.B 、特点、特点: 第一第一.由于供水干管在中间由于供水干管在中间,相对相对 降低了立管的长度降低了立管的长度,所以可以减所以可以减 少垂直失调现象少垂直失调现象; 第二第二.上层的排气上层的排气,需设排气管或需设排气管或 排气阀排气阀. 第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、系统的主要形式: 2、水平式系统、水平式系统 : 单管水平顺流式单管水平顺流式A、适用条件、适用条件: 只适用于室温控制要求不高的建筑物或大的房间中只适用于室温控制要求不高的建筑物或大的房间中.B 、系统特点、系统特点: 每个散热器不能单独调节每个散热器不能单独调节, 第

14、二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、系统的主要形式: 2、水平式系统、水平式系统 : 单管水平跨越式单管水平跨越式A、系统特点、系统特点: 每个散热器可以单独调节每个散热器可以单独调节, 2、水平式系统、水平式系统: 系统特点系统特点: A、缺点、缺点: 第一第一.水平式系统排气比垂直式上供下回系统麻烦水平式系统排气比垂直式上供下回系统麻烦,通常采用排气管集中通常采用排气管集中 排气或在各个散热器上安装排气阀排气排气或在各个散热器上安装排气阀排气. 第二第二.水平式系统的总造价比垂直式系统少得多水平式系统的总造价比垂直式系统少得多;但对于有较多散热器处但

15、对于有较多散热器处 于低温区于低温区,尾部的散热器面积可能较垂直式多尾部的散热器面积可能较垂直式多. B 、优点、优点: 第一第一.管路简单管路简单,便于快速施工便于快速施工; 第二第二.除了总立管外除了总立管外,没有其它穿楼板的立管没有其它穿楼板的立管,因此无须在各房间楼板打孔因此无须在各房间楼板打孔; 第三第三. 沿墙无立管沿墙无立管,不影响室内美观不影响室内美观 ; 第四第四.膨胀水箱可布置在最高层的辅助空间膨胀水箱可布置在最高层的辅助空间,不仅降低造价不仅降低造价,还不影响建筑还不影响建筑 外形美观外形美观.第二节第二节 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 二、系统的主要形式二、

16、系统的主要形式: 3、同程式系统、同程式系统: 按每根立管的环路的长短划分成按每根立管的环路的长短划分成同程式同程式和和异程式异程式A、同程式的特点、同程式的特点: 由于最近环路由于最近环路GADEF和最远环路和最远环路 GABCF长度相等长度相等,所以压力损失易于平衡所以压力损失易于平衡,适用于较大适用于较大的建筑物内的建筑物内;但管径较异程系统有时稍大但管径较异程系统有时稍大,管材管材使用相对较多使用相对较多. B 、异程式的特点、异程式的特点: 各环路的总长度相差较大各环路的总长度相差较大,因而立管环路的因而立管环路的压力损失就难于平衡压力损失就难于平衡,环路最短的立管即使选环路最短的立

17、管即使选用最小管径用最小管径DN15时时,仍有很多剩余压头仍有很多剩余压头,会出会出现严重的现严重的“水平失调水平失调”现象现象. 同程式系统图同程式系统图第三节第三节 高层热水供暖系统高层热水供暖系统一、高层建筑供暖系统的特点一、高层建筑供暖系统的特点: 1、热负荷的计算、热负荷的计算: 建筑物的热压建筑物的热压: 影响因素影响因素: 与室内外温差及建筑物高度有关与室内外温差及建筑物高度有关; 影响结果影响结果: 室内温度一定时室内温度一定时,建筑物越高建筑物越高,所形成的热压越大所形成的热压越大, 故引起的冷风渗透量增加故引起的冷风渗透量增加. 建筑物的风压建筑物的风压 影响因素影响因素:

18、 建筑物高度影响室外风速大小建筑物高度影响室外风速大小; 影响结果影响结果: 由于室外风速随高度增加由于室外风速随高度增加,而作用于建筑物的风压与风速呈平方关系而作用于建筑物的风压与风速呈平方关系, 故也引起的冷风渗透量增加故也引起的冷风渗透量增加. 计算热负荷时计算热负荷时: 应考虑应考虑热压热压和和风压风压综合作用的影响综合作用的影响.第三节第三节 高层热水供暖系统高层热水供暖系统一、高层建筑供暖系统的特点一、高层建筑供暖系统的特点: 2、供暖系统的形式和与室外热网的连接方式、供暖系统的形式和与室外热网的连接方式: 影响因素影响因素: 静水压力的大小静水压力的大小; 影响分析影响分析: 水

19、泵停止工作时水泵停止工作时: 静水压力的大小取决于水柱的高度静水压力的大小取决于水柱的高度.即供暖系统的即供暖系统的 最低点压力最大最低点压力最大,并且由下往上逐渐降低并且由下往上逐渐降低. 水泵启动时水泵启动时: 由于水泵压头的作用由于水泵压头的作用,恒压点之外的各部位所承受的压力恒压点之外的各部位所承受的压力 均有变化均有变化. 水泵的吸力区水泵的吸力区,压力低于静水压力压力低于静水压力; 而推力区而推力区,压力则高于静水压力压力则高于静水压力.第三节第三节 高层热水供暖系统高层热水供暖系统一、高层建筑供暖系统的特点一、高层建筑供暖系统的特点: 2、供暖系统的形式和与室外热网的连接方式、供

20、暖系统的形式和与室外热网的连接方式: 压力对不同楼层建筑物的影响压力对不同楼层建筑物的影响: 在一般楼层数不多的建筑中在一般楼层数不多的建筑中,供暖系统所承受的压力一般供暖系统所承受的压力一般 不会超过管道或设备的承压能力不会超过管道或设备的承压能力. 在高层建筑中在高层建筑中,这一压力则会大到足以使系统底部的采暖这一压力则会大到足以使系统底部的采暖 设备设备,甚至管道遭到破坏的程度甚至管道遭到破坏的程度.其中最薄弱的环节是其中最薄弱的环节是 底层散热器底层散热器. 因此因此,高层建筑供暖系统在与室外管网连接时高层建筑供暖系统在与室外管网连接时,应根据散热器应根据散热器 的承压能力、外网的压力

21、状况的承压能力、外网的压力状况;还应考虑由于楼层高而加大还应考虑由于楼层高而加大 了系统的垂直失调等因素了系统的垂直失调等因素,来确定系统形式和连接方式来确定系统形式和连接方式. 二、高层建筑热水供暖系统的主要形式二、高层建筑热水供暖系统的主要形式:(一一)分层式供暖系统分层式供暖系统:1、定义定义: 在高层建筑供暖系统中在高层建筑供暖系统中,垂直垂直方向分成两个或两个以上的独方向分成两个或两个以上的独立系统称为分层供暖系统立系统称为分层供暖系统.2 、系统特点、系统特点: 下层系统下层系统: 通常与室外管网直接连接通常与室外管网直接连接,它的高它的高度主要取决于室外管网的压力工况和度主要取决

22、于室外管网的压力工况和散热器的承压能力散热器的承压能力. 上层系统上层系统: 与室外管网采用隔绝式连接与室外管网采用隔绝式连接,利用利用水加热器使上层系统的压力与室外管水加热器使上层系统的压力与室外管网的压力隔绝网的压力隔绝.热交换器热交换器二、高层建筑热水供暖系统的主要形式二、高层建筑热水供暖系统的主要形式:(二二)双水箱分层式供暖系统双水箱分层式供暖系统:1、定义定义: 当外管网供水温度较低时当外管网供水温度较低时,使用热使用热交换器所需加热面积过大而不经济合交换器所需加热面积过大而不经济合理时理时,常采用的系统形式常采用的系统形式 .2 、系统特点、系统特点: 上层系统与外管网直接连接上层系统与外管网直接连接: 当外管网供水压力低于高层建筑静当外管网供水压力低于高层建筑静水压力时水压力时,在用户供水管设加压水泵在用户供水管设加压水泵. 利用进、回水两个水箱的水位高差利用进、回水两个水箱的水位高差h进行上层系统的循环进行上层系统的循环. 上层系统利用非满管流动的溢流管上层系统利用非满管流动的溢流管6与外管网回水管连接与外管网回水管连接,溢流管溢流管6下部的下部的瞒管高度瞒管高度H二、高层建筑热水供暖系统的主要形式二、高层建筑热水供暖系统的主要形式:(三三)垂直双线式单管系统垂直双线式单管系统: 1、系统形