《建筑设备与识图》课件-11采暖系统

建筑设备与识图项目四：采暖工程定义：在冬季，室外温度低于室内温度，房间内的热量通过围护结构（墙、门、窗、地面、屋顶等）不断向外散失，为使室内保持所需的温度，就必须向室内供给相应的热量，这种供给热量的技术叫做采暖。为了使建筑物达到采暖目的，而由热源或供热装置、散热设备和管道等组成的网络，叫做采暖系统。01采暖系统的组成与分类散热器采暖系统0203低温地板辐射采暖系统采暖系统的设备及附件04CONTENTS目录一、采暖系统的组成与分类01建筑采暖系统的组成5建筑采暖系统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。热媒利用（散热设备）：集中供热系统利用热能的用户热媒输送（热力网）：由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统热媒制备（热源）：锅炉房、热电厂

燃料、核能、地热、电能、工业余热组

成02建筑采暖系统的分类6按系统主要组成部分：局部采暖系统：将热源和散热设备合并成一个整体，分散设置在各个房间。集中采暖系统：热源、用户分别设置，热源产生的热量用热媒（热水或蒸汽）通过供暖管道输送给给个用户的散热设备，具有一定作用面积、系统化的采暖。02建筑采暖系统的分类7集中采暖系统分类热风采暖系统蒸汽采暖系统热水采暖系统热媒

在集中采暖系统中，把热量从热源输送到散热器的物质叫做“热媒”，这些物质有热水、蒸汽和热空气等。

烟气采暖系统二、热水采暖系统01热水采暖系统的分类9散热器采暖：热空气自然对流提高室温按散热方式不同：对流采暖系统和辐射采暖系统01热水采暖系统的分类10热水采暖系统按热媒温度不同：低温水（小于100℃）采暖系统、高温水（大于100℃）采暖系统按系统每组立管根数：单管系统、双管系统按系统管道敷设方式：垂直式系统、水平式系统按系统循环的动力：重力(自然)循环系统、机械循环系统按立管的循环环路长度：异程式系统、同程式系统01热水采暖系统的分类1102重力/机械12

重力循环系统：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。03重力单管/双管13重力循环热水供暖系统主要分为单管和双管两种形式。单管上供下回式（顺流式）系统：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。优点：是系统简单，节省管材，造价低，安装方便，导致顶层散热器温度最高，底层散热器温度最低。经常出现“上热下冷”的现象。（垂直失调）14双管系统（上供下回）：热水经供水管平行地分配给多个散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿水管回流热源的系统。特点：每组散热器都能组成一个循环环路，每组散热器的供水温度基本上是一致的，各组散热器可自行调节热媒流量，互相不受影响03重力单管/双管15上供下回式（顺流式）系统：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。03重力单管/双管04机械循环系统16机械循环系统水平式垂直式上供下回下供下回中供式下供上回混合式单管双管单管双管04机械循环系统17机械循环系统：按管道敷设的方式不同，分为垂直式和水平式。①垂直式系统②水平式系统04垂直/水平18垂直式系统：按供、回水干管布置位置不同，有下列几种型式：上供下回式、下供下回式、中供式、下供上回式（倒流式）、混合式…04机械-上供下回19上供下回式的特点：供水干管在建筑物上部，回水干管在建筑物下部；管道布置合理，普遍使用双管，适用于四层及以下单管，适用于高层与自然循环上供下回式系统的不同：增加了循环水泵和排气装置；水箱的连接位置不同；水平供、回水坡度不小于0.2%，宜采用0.3%；水平供水干管的坡向与重力循环系统相反。04机械-下供下回20下供下回式的特点：系统的供水和回水干管都敷设在底层散热器下面，无效热损失小；安好一层后即可使用，给施工带来方便；排气困难。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—放气阀适于顶棚下难以布置供水干或有地下室的建筑。21上供上回特点：a)水平供回水管均考虑排气b)每组散热器下设泄水阀(或丝堵)c)加重垂直失调

应用：工业建筑及不可能将干管敷设在地板上或地沟内的场合

04机械-上供上回2204机械-上供上回2304机械-下供上回下供上回式的特点（倒流式）：供水干管在下部，回水干管在上部，顶部还设有顺流式膨胀水箱。适用于热媒为高温水的多层建筑，供水干管设在底部，可降低防止高温水气化所需的膨胀水箱的标高；散热器的传热系数远低于上供下回式系统，在相同的立管供水温度下，散热器的面积要比上供下回式系统面积大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2404机械-中供式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。04机械循环系统25机械循环热水系统的排气：水流速度常常超过了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，在供水干管内要使气泡随着水流方向流动，应按水流方向设上升坡度。气泡聚集到系统的最高点，通过在最高点设排气装置．将空气排至系统以外。供水及回水干管的坡度，宜用0.003，不得小于0.002。回水干管的坡向与重力循环系统相同，目的是使系统内的水能全部排出。26系统形式核心优点核心缺点最佳适用场景上供下回排气极易，运行稳定，技术成熟垂直失调，顶层干管影响美观多层无地下室建筑，工业厂房下供下回采暖均匀，美观，利于分户计量排气复杂（需每层排气）现代住宅（尤其有地下室），分户计量建筑上供上回安装维护方便，无地下管道散热效率低，不美观地下无法敷设管道的工业、仓储建筑下供上回利于高温水系统排气散热器效率低，需增大面积高温水采暖，工业余热利用中供式解决高层建筑垂直失调系统复杂，需设备层高层、超高层建筑04机械循环系统27机械循环系统：按管道敷设的方式不同，分为垂直式和水平式。水平式系统按供水管与散热器的连接方式可分为顺流式和跨越式。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。0428水平单管式系统垂直/水平特点：1)除主立管外，无立管穿过楼板，施工方便，经济美观2)便于分层管理和调节3)排气困难4)串太多散热器，易水平失调280429水平单管跨越式系统垂直/水平特点：1)每个环路串联散热器数量不受限制2)每组散热器可调节，便于热计量3)排气不便4)散热器用量增加应用：单层建筑串联散热器组数过多时

04机械循环系统30水平式系统的排气方式要比垂直式上供下回系统复杂些。（上供下回式只需要安装一个集气罐），需要在散热器上设置冷风阀分散排气，或在同一层散热器上部串联一根空气管集中排气。对较小的系统，可用分散排气方式。对散热器较多的系统，宜用集中排气方式。适用于单层建筑或不能敷设立管的多层建筑水平式系统的优点（与垂直式相比）系统的总造价，一般要比垂直式系统低；管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便；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。计量容易。互动问题31互动问题32互动问题33互动问题343505同程/异程按管道系统环路长度分：热媒沿管网各环路管路总长度不同的系统，称为异程式系统；热媒沿管网各环路管路总长度基本相同的系统，称为同程式系统。同程系统异程系统3605同程/异程3705同程/异程特点：热媒沿管网各环路管路总长度相同管道用量大通过各个立管环路的压力损失容易平衡消除或减轻系统的水平失调在较大的建筑中，连接立管较多时常采用同程式系统3805同程/异程异程vs

同程同程式系统压损易于平衡，但管道金属耗量多各立管环路压损难平衡异程式远近立管流量失调异程式水平方向冷热不均异程式水平失调无论系统大小，有条件时，尽量采用同程式，以便平衡压力。三、低温地板敷设采暖系统辐射供暖的含义：辐射供暖是通过室内的一个或多个辐射面向供暖空间中的人和物传递热能的一种方式。辐射采暖时，人体和物体同时受到辐射热，室内围护结构内表面和物体表面的温度比对流采暖时高，从而对人体进行二次辐射，所以尽管室内空气温度比对流采暖时低，人也会感到舒适。01地板辐射采暖系统地板敷设采暖是以温度不高于60℃的热水作为热源，在埋置于地板下的盘管系统内循环流动，加热整个地板，通过地面向室内辐射散热的一种供暖方式01地板辐射采暖系统

由于辐射强度及温度的双重作用，人体所受冷辐射减少，户内地表温度均匀，室温从下而上逐渐减低，给人以脚暖头凉的良好感觉，具有很好的舒适感。还具有节能、热稳定性好、便于实施分户热计量等优点。但是，低温热水地板辐射采暖系统初投资较大，对施工要求高，增加了楼板厚度、减小了室内净高，楼面的结构荷载也加大了。

02地板辐射采暖系统的分类辐射采暖的热媒可用热水、蒸汽、空气、电和可燃气体或液体(如人工煤气、天然气、液化石油气等)。根据所用热媒的不同，辐射采暖可分为：低温热水式：热媒水温度低于100℃(民用建筑的供水温度不大于60℃)；高温热水式：热媒水温度等于或高于100℃：蒸汽式：热媒为高压或低压蒸汽：热风式：以加热后的空气作为热媒；电热式：以电热元件加热特定表面或直接发热；燃气式：通过燃烧可燃气体或液体经特制的辐射器发射红外线。目前，应用量广的是低温热水辐射采暖。02地板辐射采暖系统的分类低温辐射采暖的散热面是与建筑构件合为一体的，根据其安装位置分为顶棚式、地板式、墙壁式、踢脚板式等；根据其构造分为埋管式、风槽式或组合式。低温辐射采暖系统的分类及特点见表8—2。01地板辐射采暖系统的分类效果图顶棚式墙壁式地板式03地板辐射采暖系统构造低温热水地板辐射采暖具有舒适性强、节能、方便实施按户热计量，便于住户二次装修等特点，1.低温热水地板辐射采暖构造目前常用的低温热水地板辐射采暖是以低温热水(60℃)为热媒，采用塑料管预埋在地面不宜小于30mm混凝上垫层内

低温热水地面辐射供暖系统的组成：热源、分集水器、绝热层、加热管、填充层以及管路、温控阀等组成。工作原理：热源提供的热媒在通过加热管时，热能通过管壁传递到填充层的混凝土内，在填充层的表面形成一定宽度、一定温度的辐射面。02地板辐射采暖系统构造02地板辐射采暖系统构造低温地板辐射采暖的楼内系统一般设置在户内的分集水器与户内管路系统连接。分集水器常组装在一个分集水器箱体内，每套分集水器宜接3～5个回路，最多不超过8个。分集水器宜布置于厨房、盥洗间、走廊两头等既不占用主要使用面积，又便于操作的部位；并留有一定的检修空间，且每层安装位置应相同。建筑设计时应给予考虑。（每个分支路的盘管长度宜尽量接近，一般为60-80m）分水器集水器02地板辐射采暖系统构造03地暖盘管敷设方式低温热水地板辐射采暖的加热盘管敷设方式有蛇形排管（回字形）、平行排管（S形）、L形盘管和U形盘管四种。平行排管式易于布置，适合于各种结构的地面，但加热管连续弯转，曲率半径小，阻力大，板面温度不均匀;蛇形排管式布置，板面温度均匀,只有两个转弯半径小，阻力小，是广泛采用的一种敷设方式。低温辐射采暖管：管材选用交联聚乙烯，聚丁烯，PPR等管材03地暖盘管敷设方式四、采暖系统的设备及附件01采暖系统的散热设备散热器：供暖系统的热媒通过散热设备的壁面，主要以对流的方式向房间传热散热器的作用：通过散热器表面将供暖热媒携带的热量传递给供暖房间，弥补房间的传热损失。散热器的基本要求

1.散热器的传热系数K高；

2.经济性好、卫生美观;3.具有一定机械强度和承压能力,使用寿命长;4.结构尺寸小.01采暖系统的散热设备按照结构形式柱型翼型管型平板型排管式柱型翼型平板型按材质可分为铸铁、钢制、铝制、铜质散热器；01采暖系统的散热设备优点：结构简单，防腐性好，寿命长，稳定性好缺点：金属耗量大，热强度低，承压能力低用途：不宜用于高层，广泛用于多层建筑热水及低压蒸汽采暖工程常用铸铁散热器四柱型长翼型圆翼型（一）铸铁散热器01采暖系统的散热设备（一）铸铁散热器

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。01采暖系统的散热设备（一）铸铁散热器01采暖系统的散热设备翼型散热器：散热面积大，加工简单，造价低；但承压能力低，表面易积灰，难清扫，外形不美观。多用于工业建筑。01采暖系统的散热设备01采暖系统的散热设备（二）钢制散热器优点：工艺简单，外形美观，金属耗量小，承压能力高缺点：易被腐蚀，使用寿命短用途：广泛应用于高层建筑采暖常用钢制散热器柱式板式扁管式串片式光排管式01采暖系统的散热设备光面管散热器扁管散热器01采暖系统的散热设备钢串片散热器01采暖系统的散热设备板式散热器钢质散热器与铸铁散热器相比，有以下特点：（1）钢质散热器的金属耗量少；（2）钢质散热器的耐压强度高；（3）外形美观，占地面积小，便于布置；（4）相比铸铁散热器，钢质散热器耐腐蚀性差，使用寿命短。01采暖系统的散热设备1）铝合金散热器造型美观大方，线条流畅，占地面积小，富有装饰性；其质量约为铸铁散热器的十分之一，便于运输安装：其金属热强度高，约为铸铁散热器的六倍：节省能源，采用内防腐处理技术。2）复合材料型铝制散热器如铜-铝复合、钢-铝复合、铝-塑复合等。01采暖系统的散热设备1.散热器设置在外墙的窗口下是最合理的。经散热器加热的空气沿外窗上升，能有效阻止滲入的冷空气沿墙及外窗下降，从而防止了冷空气直接进入室内工作区。2.散热器应采用明装，尽量少占建筑使用面积和有效空间。3.应尽量采用上进下出的方式，且进出水管尽量在散热器同侧。这样传热效果好且节约支管。02采暖系统的附件一、膨胀水箱作用：a.容纳水受热膨胀而增加的体积；b.在自然循环系统中，起排气作用；c.在机械循环系统中，起稳压作用。构造：有矩形和圆形两种。一般为钢板焊制。膨胀水箱上连有膨胀管、溢流管、信号管（检查管）、排水管及循环管等。02采暖系统的附件一、膨胀水箱在自然循环上供下回式热水供暖系统中，膨胀水箱连接在供水总立管的最高处，具有排除系统内空气的作用：在机械循环热水供暖系统中，膨胀水箱连接在回水干管循环水泵人口前，可以恒定循环水泵入口压力，保证供暖系统压力稳定。膨胀水箱安装位置，热水供暖系统最高点1）自然循环系统，总立管上部2）机械循环系统，回水干管水泵吸水管上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。02采暖系统的附件一、膨胀水箱（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。02采暖系统的附件一、膨胀水箱（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。膨胀管、循环管和溢流管上不设置阀门！以免偶然关断时系统压力增高、水箱冻结和水从水箱溢出。02采暖系统的附件二、排气设备主要有：集气罐、自动排气阀和冷风阀。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水流速，气泡就从水中游离出来并聚集在罐体的顶部。系统中如积存空气，就会形成气塞，影响水的正常循环和散热效果。02采暖系统的附件二、排气设备主要有：集气罐、自动排气阀和冷风阀。集气罐02采暖系统的附件二、排气设备主要有：集气罐、自动排气阀和冷风阀。自动排气阀工作原理：依靠罐内水的浮力自动打开排气阀。罐内无空气时，系统中的水流入罐体将浮漂浮起。浮漂上的耐热橡皮垫将排气口封闭，使水流不出去。当系统中的气体汇集到罐体上部时，罐内水位下降使浮漂离开排气口将空气排出。空气排出后，水位和浮漂重又上升将排气口关闭。优点：它安装方便，体积小巧，要求：自动排气阀常会因水中污物堵塞而失或更换，排气阀前装一个截止阀。02采暖系统的附件二、排气设备主要有：集气罐、自动排气阀和冷风阀。冷风阀作用：多用于水平式和下供下回式系统中，旋紧在散热器上部专设的丝孔上，以手动方式排除空气。要求：用于热水供暖系统时，应装在散热器上部丝堵上；用于低压蒸汽系统时，则应装在散热器下部1/3的位置上。02采暖系统的附件三、散热器温控阀工作原理：自动控制进入散热器热媒流量的设备，安装在散热器入口管上，特点：具有恒定室温，节约热能等优点，但其阻力较大。02采暖系统的附件四、伸缩器(补偿器)作用：吸收管道的热伸长从而减弱或消除因热膨胀而产生的应力。

在供暖系统中，金属管道会因受热而伸长，每米钢管本身的温度每升高1℃时，便会伸长0.012mm。当平直管道的两端都被固定不能自由伸长时，管道就会因伸长而弯曲；当伸长量很大时，管道的管件就有可能因弯曲而破裂。因此需要在管道上补偿管道的热伸长，同时还可以补偿因冷却而缩短的长度，使管道不致因热胀冷缩而遭到破坏。02采暖系统的附件四、伸缩器(补偿器)自然补偿

原理：利用管道敷设时形成的自然转弯与扭转的金属弹性来补偿。

采暖水平管道的伸缩，应尽量利用系统的弯曲