《建筑设备与识图》课件-第二章 建筑供暖设备

第二章建筑供暖设备

课题一建筑热水供暖系统一、供暖的含义

冬季，室外温度低于室内温度，因此房间里的热量不断地通过建筑物的围护结构传向室外，同时室外的冷空气通过门缝，窗缝或开门、开窗时侵入房间而耗热。为了维持室内所需的空气温度，必须向室内供给相应的热量，这种用人工的方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活和工作条件的技术，称作供暖系统。一、供暖的定义

供暖是指用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活和工作条件的技术。一个供暖系统包括三个组成部分:热源、供热管网、散热设备。二、热水供暖系统分类按散热方式分为对流供暖（散热器供暖系统）和辐射供暖（金属板辐射或顶棚、地板辐射等）。按系统循环动力不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。按系统供、回水方式不同，可分为单管系统和双管系统。按系统的管道敷设方式不同，可分为垂直式系统和水平式系统。三、重力（自然）循环热水供暖系统

1.重力循环热水供暖系统工作原理重力循环热水供暖系统的工作原理图1—散热器;2—热水锅炉;3—供水管路;4—回水管路;5—膨胀水箱

重力循环热水供暖系统循环运行前，先将系统内充满水，当水在锅炉内加热后，水的密度减小，水向上浮升，经供水管路流入散热器，在散热器内被冷却后，水的密度增加，水再沿回水管路返回锅炉。整个系统将因供、回水密度差的不同而维持循环流动。维持该系统循环流动的压力称为自然作用压力，这种系统称为重力（自然）循环热水供暖系统。系统的循环作用压力为

Δp=p右-p左=gh（ρh-ρg

）（2-1）式中Δp———自然循环的作用压力（Pa）;g———重力加速度（m/s）;h———加热中心至冷却中心的垂直距离（m）;

2ρh———回水密度（kg/m）;ρg———供水密度（kg/m）。33

从式（2-1）可以看出，自然作用压力的大小与供、回水的密度差和锅炉中心的垂直距离有关。低温热水供暖系统，供、回水温度一定（95℃/70℃）时，为了提高系统的循环作用压力，应尽量增大锅炉与散热设备之间的垂直距离。22.重力循环热水供暖系统的主要形式重力循环热水供暖系统主要分双管和单管两种形式，如图所示。图中（a）所示为双管系统，其特点是:各层散热器都并联在供、回水立管上，热水直接经供水干管、立管进入各层散热器，冷却后的回水经回水立管、干管直接流回锅炉。如不考虑管道中的冷却，则进入各层散热器的水温相同。

图中（b）所示为单管上供下回式（顺流式）系统，其特点是:热水送入立管后，由上向下循序流过各层散热器，水温逐层降低，各组散热器串联在立管上。与双管系统相比，单管系统的优点是系统简单，节省管材，造价低，安装方便，上下层房间的温度差异较小;其缺点是顺流式系统不能进行个体调节。

上供下回式重力循环热水供暖系统管道布置的一个主要特点是:因系统中若积存空气,就会形成气塞，影响水的正常循环，为了使系统内的空气能顺利地排除，对于上供下回式重力循环热水供暖系统，供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡向，其坡度宜采用0.005～0.01;散热器支管的坡度一般取0.01。为保证系统中的水能通过回水干管顺利地排出，回水干管应有向锅炉方向向下坡向，其坡度一般为0.005～0.01。四、机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统，按管道敷设的方式不同，分为垂直式和水平式两种（1）上供下回式系统机械循环热水供暖系统除膨胀水箱的连接位置与自然循环热水供暖系统不同外，还增加了循环水泵和排气装置，如图所示。机械循环上供下回式热水供暖系统

1—热水锅炉;2—循环水泵;3—集气装置;4—膨胀水箱

在机械循环热水供暖系统中，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，使气泡随水流方向流动汇集到系统的最高点，通过设在最高点的排气装置，将空气排出系统外。供、回水干管的坡度宜采用0.003，不得小于0.002。回水干管的坡向与自然循环系统相同，应使系统中的水能顺利排出。

（2）下供下回式双管系统系统的供水和回水干管都敷设在底层散热器下面。下供下回式系统排除空气的方式主要有两种:通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气。或通过专设的空气管手动或自动集中排气。机械循环下供下回式热水供暖系统

1—热水锅炉;2—循环水泵;3—集气装置;4—膨胀水箱;5—空气管;6—放气阀（3）中供式系统

水平供水干管敷设在系统中部。下部系统呈上供下回式，上部系统可采用下供下回式（双管），也可采用上供下回式（单管）。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的垂直失调现象，但上部系统要增加排气装置。机械循环中供式热水供暖系统（4）下供上回式（倒流式）系统系统的供水干管设在下部，而回水干管设在上部，顶部还设置有顺流式膨胀水箱。（5）异程式系统与同程式系统

通过各个立管的循环环路的总长度不相等，这种布置形式称为异程式系统。同程式系统的特点是通过各个立管的循环环路的总长度都相等。机械循环下供上回式热水供暖系统

1—热水锅炉;2—循环水泵;3—膨胀水箱机械循环同程式热水供暖系统1—热水锅炉;2—循环水泵;3—集气装置;4—膨胀水箱2.水平式热水供暖系统水平式系统按供水管与散热器的连接方式可分为顺流式（图（a））和跨越式（图（b））。水平单管顺流式系统：将同一楼层的各组散热器串联在一起，热水水平的顺序流过各组散热器。水平单管跨越式系统：在散热器的支管连接一个跨越管，一部分经跨越管直接流入下组散热器。机械循环水平式热水供暖系统

1—放气阀;2—空气管分析：

课题二

供暖管道、散热设备以及供暖系统附属设备一、供暖管道

供暖管道一般都采用钢管，室内供暖管道常采用水煤气管、塑料管或无缝钢管，室外供暖管道都采用无缝钢管和钢板卷焊管。钢管的链接可采用焊接、法兰连接或丝扣连接。二、散热器（一）散热过程散热器是安装在房间里的一种散热设备，它把热媒（热水或蒸汽）的部分热量传给室内空气，用以补充建筑物的热损失，使室内保持所需要的温度达到供暖目的。热水或蒸汽从散热器内流过，使散热器内部的温度高于室内空气温度，因此热水或蒸汽的热量便通过散热以对流和辐射两种方式不断地传给室内空气。其散热过程为：1、散热器内的热水或蒸汽通过对流换热把热量传给散热器内壁面。2、内壁靠导热把热量传给外壁。3、外壁靠对流换热把大部分热量传给空气；又靠辐射把另一部分热量传给室内的物体和人。

在这三个过程中，金属的导热是非常快的，因此可以认为：散热器的内外壁温度是相等的；热媒和内壁的换热效率比较高，而外壁和空气的对流、辐射换热的效率则较低。常见散热器类型

1．铸铁柱型散热器2．翼型散热器3．钢串片对流散热器4．钢制柱型散热器5．板式散热器6．扁管式散热器

1．铸铁柱型散热器

铸铁柱型

柱型散热器是呈柱状的单片散热器，外表光滑，每片各有几个中空的立柱相互连通。根据散热面积的需要，可把各个单片组对在一起形成一组。每组柱型散热器最好不多于20片。片数过多不仅施工安装困难，而且单位金属质量的散热量低.根据国内标准，辐射对流型散热器每片长度为60mm和80mm两种，宽度有132mm、143mm、164mm三种，散热器同侧进出口中心距有300、500、600、900四种标准规格。最高工作压力：对普通灰铸铁，热水温度低于130℃，Pb=0.5MPa；以蒸汽为热媒，Pb=0.2MPa。国内的铸铁柱型散热器有五种规格，其相应型号标记为：TZ2-5-5(8)、TZ4-3-5(8)TZ4-5-5(8)、TZ4-6-5(8)、TZ4-9-5(8)TZ4-6-5(8)：TZ4表示灰铸铁四柱型，6表示同侧进出口中心距为600mm，5(8)表示最高工作压力为0.5MPa(0.8MPa).柱型散热器有带脚与不带脚两种片型，用于落地或挂墙安装。

2．翼型散热器

铸铁圆翼型散热器是一根内径75mm的管子，它是外面带有许多圆形肋片的铸件，管子长度为750mm、1000mm两种，对热水的最高工作压力为Pb=0.6MPa；对蒸汽的最高工作压力为Pb=0.4MPa.

长翼型散热器的外表面具有许多竖向肋片，外壳内部为一扁盒状空间，每个散热器所带肋片的数目分为10片和14片两种，标准长度分200mm和280mm，高度恰好是60cm，可以单独悬挂或互相搭配组装。

3．钢串片对流散热器

钢串片对流散热器，由钢管，钢片，联箱，放气阀，管接头组成（通常用于气暖）

优点：承压高，体积小，重量轻，易加工 缺点：片间距小，耐蚀性差4．钢制柱型散热器

钢制散热器与铸铁散热器相比，具有如下一些特点：1.金属耗量少。2.耐压强度高。3.外形美观、整洁、占地小、易于布置。4.热稳定性较差；5.容易被腐蚀，使用寿命比铸铁散热器短。

5．板式散热器

板式散热器是由面板、背板、对流片、进出水口接头、放水门固定及上下支架组成。板式散热器宽度有480、600mm等几种规格，背面有带对流片和不带对流片两种板型。特点；体型紧凑，便于清扫，热工性能好，热辐射大，密封焊缝最小，内腔干净，生产工艺简单，生产成本低，外形流畅，重量轻，环保性好，怕氧化腐蚀等。6、扁管散热器扁管散热器是采用52×11×1.5(宽×高×厚)mm的水通路扁管作为散热器的基本模数单元，然后数根扁管叠加焊接在一起，在两端加上断面35×40mm的联箱。扁管散热器外形尺寸是以52mm为基数，根据需要，可叠加成416mm(8根管)、520mm(10根管)和624mm(12根管)三种高度。三、供暖系统附属设备1、膨胀水箱膨胀水箱在供暖系统中用来贮存系统加热后的膨胀水量，在自然循环上供下回式系统中起排气作用，另外，机械循环系统中，它连接在水泵吸入口附近的回水干管上,起恒定供暖系统压力的作用。膨胀水箱一般分方形和圆形，从是否与大气相通又可分为开式和闭式两种。（1）开式高位膨胀水箱

开式高位膨胀水箱适用于中小型的低温热水供暖系统。作用：补水、定压、容纳膨胀水。方形膨胀水箱构造图1—膨胀管;2—溢流管;3—循环管;4—排水管5—信号管;6—箱体;7—人孔;8—水位计（1）膨胀管膨胀水箱设在系统的最高处，系统的膨胀水量通过膨胀管进入膨胀水箱。(连接回水干道)（2）循环管为了防止水箱内的水冻结，膨胀水箱需设置循环管，循环管不允许设置阀门。（和回水管道相连）

（3）溢流管用于控制系统的最高水位，当水的膨胀体积超过溢流管口时，水溢出就近排入排水设施中，溢流管不允许设置阀门。（4）信号管用于检查膨胀水箱水位，决定系统是否需要补水，信号管末端应设置阀门。（5）排水管用于清洗、检修时放空水箱，可与溢流管一起就近接入排水设施，其上应安装阀门。膨胀水箱的设置位置:

膨胀水箱的设置位置，应考虑防止箱内水的冻结。若水箱设置在非供暖房间内时，应考虑保温。当膨胀管与自然循环系统连接时，应接在总主管的顶端；膨胀管与机械循环系统连接时，一般接在回水干管循环水泵入口前，且一般开式膨胀水箱内的水温不应超过95C。（2）闭式低位膨胀水箱

当建筑物顶部设置高位开式膨胀水箱有困难时，可采用气压罐方式。气压罐安装在锅炉房内。工作原理：气压罐的内部有一个气囊，系统亏水时在气囊内气体的压力下就将罐内的水挤到系统里了，气囊中气体的体积膨胀压力就会降低。系统内的水如果膨胀，系统压力就会升高，水就会被挤到罐内，罐内的水多了就会压迫气囊，使气体的体积压缩，压力升高。可以根据气体（气囊）的压力（或罐内水的压力）来决定是否补水（或者是排水）。一般允许有一个压力波动的范围。这个范围对应于气体体积的变化范围。

2、除污器除污器:（1）功能与用途

除污器的作用是用来清除和过滤管道中的杂质和污垢，保持系统内水质的洁净，减少阻力，保护设备和防止管道堵塞（2）设备结构与工作原理

在除污器中，水流由进水口进入筒体，经过滤网过滤的水流由出水口流出，污垢则沉降于除污器底部，经过排污排出。（3）安装与使用

除污器一般应设置于供暖系统的入口调压装置前或各设备入口前。直通式除污器安装在水平管道上，角通式除污器可安装在直角转弯的管道上，安装时壳上箭头方向必须与水流方向一致。

运行过程中应定期采用反冲洗排污。立式除污器还可通过打开上盖或手孔清扫滤筒上沉积的污垢。卧式直通除污器上滤筒是可拆式的，可打开手孔，松开压紧装置，从手孔取出滤筒进行清洗后再装上压紧。卧式角通除污器可打开端部的手孔对滤筒进行清扫。3、集气罐与自动排气阀：排除空气的设备

（1）集气罐

集气罐的工作原理：当水在管道中流动时，水流动的速度一般大于气泡浮升速度，水中的空气可随着水一起流动。当水流至集气罐内时，因罐体直径突然增大，一般罐体直径大约是干管的1.5～2倍，水流速度减慢，此时气泡浮升速度大于