《供热工程》第三课 热水供暖系统

第三章热水供暖系统

本章重点及难点本章重点掌握重力、机械循环供热系统的原理掌握机械循环供热系统不同形式的特点掌握分户采暖热水供暖系统的形式与特点了解室内热水供暖系统的管路布置和主要设备及附件本章难点膨胀水箱的安装重力、机械循环供热系统管道的敷设垂直失调与水平失调的原因及应对措施以热水作为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。从卫生条件和节能等考虑，民用建筑应采用热水作为热媒。热水供暖系统也用在生产厂房及辅助建筑物中。热水供暖系统分类：1．按系统循环动力的不同，可分为重力(自然)循环系统和机械循环系统。

2．按供、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系统。4．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。P66热水供暖系统分类：热水供暖系统分类：热水供暖系统分类：热水供暖系统分类：低温水与高温水在我国习惯认为水温低于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。设计供回水温度采用95℃/70℃。高温水供暖系统一般在生产厂房中应用。设计供回水温度大多采用120~130℃/70~80℃。P66第一节传统室内热水供暖系统传统室内热水供暖系统是相对于新出现的分户供暖系统而言的，就是我们经常说的“大采暖”系统，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。P67一、重力（自然然）循环热水供暖暖系统P671.系统工作原理及其其作用压力当水在锅炉内加热热后，水的密度减减小，上升；在散散热器内被冷却后后，水的密度增加加，沿回水管道返返回锅炉。整个系统的循环动动力即供回水的密密度差。维持该系统统循环流动动的压力称称为自然作用压压力。重力循环热热水供暖系系统的循环环作用压力力的大小取取决于水温（水的的密度）在循环环路路的变化。。P67作用压力断面A-A左侧的水柱柱压力为断面A-A右侧的水柱柱压力为P67起循环作用用的只有散散热器中心心和锅炉中中心之间这这段高度内内的水柱密密度差。如如果取供水水温度95℃，回水70℃；则每m高差可产生生的作用压压力为：9.81×1×(977.81－961.92)=156Pa。重力循环热热水供暖系系统维护管管理简单，，不需消耗耗电能。但但由于其作作用压力小小、管中水水流速度不不大，所以以管径就相相对大一些些，作用范范围也受到到限制。自自然循环热热水供暖系系统通常只只能在单幢幢建筑物中中使用，作作用半径不不宜超过50m。P682.重力循环热热水供暖系系统的主要要型式P682.重力循环热热水供暖系系统的主要要型式双管上供下下回式单管上供下下回式P68上供下回式式重力循环环热水供暖暖系统管道道布置的主主要特点因系统中若若积存空气气，就会形形成气塞，，影响水的的正常循环环。系统的供水水干管必须须有向膨胀胀水箱方向向上升的坡向。其坡度为为0.5％~1.0％；散热器器支管的坡坡度一般取取1%。这这是为了使使系统内的的空气能顺顺利地排除除，在上供供下回重力力循环热水水供暖系统统充水和运运行时，空气能逆着着水流方向向，经过供水水干管聚集集到系统的的最高处，，通过膨胀胀水箱排除除。为使系统顺顺利排除空气和在系统停停止运行或或检修时能能通过回水水干管顺利利地排水，回水干管管应有向锅炉方向向的向下坡度度。P683.重力循环热热水供暖双双管系统作作用压力的的计算在图3-3的双管系统统中，由于于供水同时时在上、下下两成散热热器内冷却却，形成了了两个并联联环路和两两个冷却中中心。作用用压力分别别为如上可见，，通过上层层散热器环环路的作用用压力比通通过底层散散热器的大大，其差值值为P68重力循环热热水供暖双双管系统的的垂直失调调在双管系统统中，由于于各层散热热器与锅炉炉的高差不不同，虽然然进入和流流出各层散散热器的供供、回水温温度相同(不考虑管路路沿途冷却却的影响)，也将形成成上层作用用压力大、、下层作用压压力小的现现象。如选选用不同管管径仍不能能使各层阻力损损失达到平平衡，由于流量量分配不均均，必然要要出现上热下冷的现象。为什么？是是否有办法法调整？P69系统垂直失失调在供暖建筑筑物内，同同一竖向的的各层房间间的室温不不符合设计计要求的温温度，而出出现上、下下层冷热不不匀的现象象，通常称称作系统垂直失调。由此可见，，双管系统统的垂直失失调，是由由于通过各各层的循环环作用压力力不同而出出现的；而而且楼层数越多多，上下层层的作用压压力差值越越大．垂直直失调就会会越严重。P694.重力循环热热水供暖单单管系统的的作用压力力的计算原理：依靠供回水水温度不同同、密度不不同所产生生的容重差差作为热水水在管内流流动的动力力。S1S2H1h2H1h1P69分析在上图所示示的上供下下回单管式式系统中，，散热器S2和S1串联。引起起重力循环环作用压力力的高差是是（h1+h2）m，冷却后水水的密度分分别为ρh和ρ2，其循环作作用压力值值为也可以改写写为：P69结论若循环环路路中有N组组串联的冷冷却中心（（散热器））是，其循循环作用压压力可用下下面一个通通式表示可见：单管热水水供暖系统统的作用压压力与水温变化、加热中心与与冷却中心心的高度差差以及冷却中心的的个数等因素有关关。每一根根立管只有有一个重力力循环作用用压力，而而且即使最最底层的散散热器低于于锅炉中心心，也可能能使水循环环流动。P69思考锅炉在所有有散热器的的上方，水水能否流动动？为什么么？在双管系统统中，锅炉炉在某一散散热器的上上方，水能能否流动？？为什么？？管路水温ti为了计算单单管系统重重力循环作作用压力，，想要求出出各个冷却却中心之间间管路中水水的密度，，为此首先先要确定各各散热器之之间管路的的水温ti当管路中各各管段的水水温ti确定后，相相应可确定定其值值。P70单管系统与与双管系统统的比较单管系统与与双管系统统相比，除除了作用压压力不同外外，各层散散热器的平平均进出水水温度也是是不相同的的。在双管系统中，各各层散热器器的平均进进出水温度度是相同的；而在单管系统中，各各层散热器器的进出口口水温是不不相等的。。越在下层层进水温度度越低，因而各层层散热器的的传热系数数K值也不相等等。因有这个影影响，单管管系统立管管的散热器器总面积一一般比双管管系统的稍大些。P71单管系统与与双管系统统的比较在单管系统统运行期间间，由于立立管的供水水温度或流流量不符合合设计要求求，也会出出现垂直失失调现象。。但是在单单管系统中中，影响垂垂直失调的的原因不是是如双管系系统那样由由于各层作作用压力不不同造成的的，而是原原因各层散散热器的传传热系数K值随各层散热热器平均计计算温度差差的变化程程度不同而而引起的。。P71相比较单管双管各层散热器器作用压力力不同每一根立管管只有一个个重力循环环作用压力力各层散热器器进出口水水温相同各层散热器器进出口水水温不同K值不同垂直失调作业仔细学习例例题3-1，将Q1改为500W，Q2改为700W，Q3改为600W计算此题。。P71重力(自然)循环热水供供暖系统重力循环热热水供暖系系统是最早早采用的一一种热水供供暖方式，，已有约200年的的历史，至至今仍在应应用。系统特点点它装置简简单，运运行时无无噪音和和不消耗耗电能。。但由于于其作用用压力小小，管径径大，作作用范围围受到限限制。重重力循环环热水供供暖系统统通常只只能在单单幢建筑筑物中应应用，其其作用半半径不宜宜超过50m。P73二机机械循环环热水供供暖系统统机械循环环热水供供暖系统统与重力力循环系系统的主主要差别别是在系系统中设设置了循环水泵泵，水在系系统中强强制循环环。设置了循循环水泵泵，增加加了系统统的经常常运行电电费和维维修工作作量；但但由于水水泵所产产生的作作用压力力很大，，因而供供暖范围围可以扩扩大。机机械循环环热水供供暖系统统不仅可可用于单单幢建筑筑物中。。也可以以用于多多幢建筑筑，甚于于发展为为区域热水水供暖系系统。机械循环环热水供供暖系统统成为应应用最广泛的一种供供暖系统统。P73机械循环环热水供供暖系统统的主要要型式垂直式系系统水平式系系统P73(一)、垂直式式系统垂直式系系统，按按供、回回水干管管布置位位置不同同，有下下列几种种型式：：上供下回回式双管管和单管管热水供供暖系统统；下供下回回式双管管热水供供暖系统统；中供式热热水供暖暖系统；；下供上回回式(倒流式)热水供暖暖系统；；混合式热热水供暖暖系统。。P73机械循环环上供下下回式系系统单管顺流流式系统统的特点点是：立管中全全部的水水量顺次次流入各各层散热热器。顺顺流式系系统型式式简单、、施工方方面，造造价低，，是国内内目前一一般建筑筑广泛应应用的一一种形式式。它最严重重的缺点点是不能进行行局部调调节。P73P73上供下回回式管道道系统对各系统统布置进进行比较较对各系统统特点进进行比较较对各系统统优缺点点进行比比较机械循环环下供下下回热水水供暖系系统它有如下下特点：：（1）在地下室室布置供供水干管管，管路路直接散散热给地地下室，，无效热损损失小。（2）在施工中中，每安安装好一一层散热热器即可可开始供供暖，给给冬季施工工带来很大大方便。（3）排除系统统中的空空气较困困难。P74下供下回回式系统统排出空空气的方方式P74下供下回回式系统统排出空空气的方方式1)通过顶层层散热器器的冷风阀手动分散散排气。。2)通过专设设的空气气管手动动或自动动集中排排气。从从散热器器和立管管排出的的空气，，沿空气气管送到到集气装装置，定定期排出出系统外外。集气气装置的的连接位位置，应应比水平平空气管管低h米以上，，即应大于图图中a和b两点在系系统运行行时的压压差值，否则位位于上部部空气管管内的空空气不能能起到隔隔断作用用，立管管水会通通过空气气管串流流。因此此，通过过专设空空气管集集中排气气的方法法，通常常只用在在作用半半径小或或压降小小的系统统中。P74中供式热热水供暖暖系统中供式系系统的特特点：中供式系系统可避避免由于于顶层梁梁底标高高过低,致使供水水干管挡挡住顶层层窗户的的不合理理布置,并减轻了了上供下下回式楼楼层过多多,易出现垂垂直失调调的现象象；但上上部系统统要增加加排气装装置。P75机械循环环下供上上回供暖暖系统倒流式系系统具有有如下特特点：(1)无需设置置集气罐罐等排气气装置。。(2)底层散热热器的面面积减小小，便于于布置。。(3)当采用高高温水供供暖系统统时，可可减少布布置高架架水箱的的困难。。(4)散热器的的面积要要比上供供下回顺顺流式系系统的面面积增多多。第九章水水压图P75机械循环环混合式式热水供供暖系统统P75同程式系系统为什么能能消除或或减轻系系统水平失调调？P76(二)、水平式式系统优点：1、系统的的总造价价一般比比垂直式式的低；；2、管路简简单，施施工方便便；3、有可能能利用最最高层的的辅助间间排气复杂杂P76三、室内热水水供暖系统的的管路布置室内热水供暖暖系统管路布布置合理与否否，直接影响响到造价和适适用效果。应应根据建筑物物的具体条件件与外网连接接的型式以及及运行情况等等因素来选择择合理的布置置方案，力求求系统管道走向布置置合理，节省管材，便于调节和排排除空气而且要求各并并联环路的阻力损失易于于平衡。P77室内热水供暖暖系统的管路路布置引入口：宜设置在建筑筑物热负荷对称分分配的位置，一般般宜在建筑物物中部有两个分支环环路的同程式式系统布置形形式。一般宜将供水水干管的始端端放置在朝北向一侧，而末端端设在朝南向向一侧。P77常见的供回水水干管走向布布置方式四个分支环路路的异程式系统两个分支环路路的同程式系统P77第二节分户户采暖热水供供暖系统分户采暖是以以经济手段促促进节能。采采暖系统节能能的关键是改改变热用户的的现有“室温温高，开窗放放”的用热习习惯，这就要要求采暖系统统在用户侧具具有调节手段段，先实现分户控制与调调节，为下一步分分户计量创造造条件。P78第二节分户户采暖热水供供暖系统根据这一特点点以及我国民民用住宅的结结构型式，楼楼梯间、楼道道等公用部分分应设置独立立采暖系统，，室内的分户户采暖主要由由以下三个系统组成:1.满足热用户用用热需求的户内水平采暖暖系统，就是按户分分环，每一户户单独引出供供回水管，一一方面便于供供暖控制管理理，另一方面面用户可实现现分室控温。。2.向各个用户输输送热媒的单元立管采暖暖系统，即用户的公公共立管，可可设于楼梯间间或专用的采采暖管井内。。3.向各个单元公公共立管输送送热媒的水平干管采暖暖系统。P78一、户内水平平采暖系统型型式与特点考虑到美观一一般采用下进下出的方式。并根根据实际情况况，水平管道道可明装，沿沿踢脚板敷设设；水平管道道暗装，镶嵌嵌在踢脚板内内或暗敷在地地面预留的沟沟槽内。P79二、单元立管管采暖系统型型式与特点设置单元立管管的目的在于于向户内采暖暖系统提供热热媒，是以住住宅单元的用用户为服务对对象，一般放放置于楼梯间内单独设置的采采暖管井中。。P80三、水平干管管采暖系统型型式与特点设置水平干管管的目的在于于向单元立管管系统提供热热媒，是以民民用建筑的单单元立管为服服务对象，一一般设置于建建筑的采暖地沟中或地下室的顶棚棚下。P80四、分户采暖暖系统的入户户装置分户采暖的入入户装置安装装位置可分为为户内采暖系系统入户装置置与建筑采暖暖入口热力装装置。P81第三节高高层建筑热水水供暖系统高层建筑热水水供暖系统设设计存在的问问题分层式供暖系系统双线式系统P82高层建筑热水水供暖系统设设计存在的问问题(1)高层建筑供暖暖设计热负荷荷的计算问题题(冷风渗透耗热热量)，前面已有要要求自学。(2)高层建筑供暖暖系统的形式式和与室外热热水网路的连接方式问题题，由于高层建建筑热水供暖暖系统的水静静压力较大，，当它与外界界连接时，应应根据散热器器的承压能力力，外网的压压力状况等因因素，确定系系统形式及连连接方式。(3)建筑物层数多，加加重系统的垂直失调的问题。P82一、分层式供暖系统下层系统采用与外外网直接连接，其其高度取决于室外外网路的压力工况况和散热器的承压压能力。上层系统统与外网采用隔绝绝式连接，利用水水加热器使其压力力与外网隔绝P83一、分层式供暖系统外网供水温度较低低，使用热交换器器所需面积过大而而不经济时，可考考虑采用双水箱分分层式供暖系统。。特点：(1)上层系统与外网直直接连接。当外网网供水压力低于高高层建筑静水压力力时，在用户供水水管上加设加压泵泵。利用进、回水水箱两个水位高差差h进行上层系统的水水循环P83一、分层式供暖系统(2)上层系统利用非满满管流动的溢流管管与外网回水管连连接，溢流管下部部的满管高度H取决于外网回水管管的压力。(3)两个水箱替代了热热交换器起隔绝压压力的作用。简化化了入口设备，降降低了系统造价。。(4)采用了开式水箱，，易使空气进入系系统，造成系统的的腐蚀。P83一、分层式供暖系统分层式热水供暖系系统双水箱分层式热水水供暖系统P84二、双线式系统双线式系统有垂直直式和水平式两种种型式。垂直双线式单管热热水供暖系统1-供水干管；2-回水干管；3-双线立管；4-散热器；5-截止阀；6-排水阀；7-节流孔板；8-调节阀P84二、双线式系统水平双线式热水供供暖系统1-供水干管；2-回水干管；3-双线水平管；4-散热器；5-截止阀；6-节流孔板；7-调节阀P84三、单、双管混合合式系统这种系统的特点是是：既避免了双管管系统在楼层数过过多时出现的严重重竖向失调现象，，同时又能避免散散热器支管管径过过粗的缺点，而且且散热器还能进行行局部调节。单双混合式系统P84四、专用分区供暖暖当高层建筑面积较较大或是成片的高高层小区，可靠考考虑将高层建筑竖竖向按高度分区，，在垂直方向上分分为二个或多个采采暖分区，分别由由不同的采暖系统统与设备供给，各各区域供暖参数可可保持一致。分区区高度主要由散热热器的承压能力、、系统管材附件的的材质性能以及系系统的水力工况特特性决定。分区后后前两节介绍的常常规采暖系统及分分户采暖系统的各各种结构形式均可可采用。P84五、高层建筑直连连（静压隔断）式式供暖系统P85自学内容第四节室内热热水供暖系统的主要设备及附件P86一膨胀水箱膨胀水箱的作用用来贮存热水供暖暖系统加热的膨胀胀水量。在重力循环上供下下回式系统中，起起着排气作用。恒定供暖系统的压压力各管道的作用及安安装阀件情况必须须要清楚P86第四节室内热水水供暖系统主要设设备及附件一定要清楚是为什什么P86膨胀水箱的容积：：有效容积水的体积膨胀系数数，0.0006L/℃系统内的水容量系统内水受热和冷冷却时水温的最大大波动值P86(二)热水供暖系统排除除空气的设备系统的水被加热时时，会分离出空气气1kg5℃水中含气量超过30mg95℃约3mg系统停止时不严密密处会渗入空气系统中如积存空气气会形成气塞，影响水循环P87二、热