供热基础知识介绍.ppt

1、供热基础知识,July. 2008,1、热量, 什么是热？ 能量的一种表现形式 什么是热量？ 在温差作用下系统与外界传递的能量称为热量 有几种常用的热量单位. 焦耳 (J)： 1牛顿的力作用1米所作的功为1焦耳 1GJ=1000MJ，1MJ=1000KJ， 1KJ=1000J 卡路里 (Cal)： 大卡（KCal）=1000Cal 千瓦时 (KWh)：也叫度 国际单位: 焦耳,1、热量-几种热量单位间的转化:,KWh,J,J,Cal,KWhx3.6x10+6,例如: 将 20 KCal转化为:,- 千瓦*时,Cal,KWh,Cal x 4.2,KWhx860 x103,J / 4.2,J/(3

2、.6 x 106) KJ / (3.6 x 103 ),Cal/(0.86x106 ) KCal/(0.86x103 ),- 焦耳,答案,表格的详细介绍,例如: 将20 Kcal 转化为:,焦耳,答案,84x103J,20 000 Cal x 4.2,1、热量-几种热量单位间的转化:,KWh,J,J,Cal,KWhx3.6x10+6,Cal,KWh,Cal x 4.2,KWhx860 x103,J / 4.2,J/(3.6 x 106) KJ / (3.6 x 103 ),Cal/(0.86x106 ) KCal/(0.86x103 ),例如: 将 20 Kcal转化为:,- 千瓦*时,答案,

3、23.25x10-3 KWh,20000cal/860 x10-3,1、热量-几种热量单位间的转化:,KWh,J,J,Cal,KWhx3.6x10+6,Cal,KWh,Cal x 4.2,KWhx860 x103,J / 4,2,J/(3.6 x 106) KJ / (3.6 x 103 ),Cal/(0.86x106 ) KCal/(0.86x103 ),1度= J = cal,例如: 计算3L的水温度从 18升高到 60所需的热量：,- 焦耳,答案,1、热量-计算物体的得热量（失热量）:,其中， Q： 得热量，单位为焦耳（J）； c： 物体的比热，水的比热c=4200J/（Kg*K） m：

4、 物体的质量，单位为Kg； t：物体的温升，单位为K或者。,1 L= 1 kg Q = 3x4200 x (60-18)* = 529200 J 即 529.2 KJ, 说明: 1kg物质每升高（降低）1度所需要（失去）的热量称为物质的比热。 水的参数: 比热: 4200 J/Kg/度（K）,例如: 在浴缸里将80L的60 热水与55L的 20 的热水混合，浴缸里水最后的温度是多少?,计算混合物质的温度 : 如果将2部分不同温度的水混合，混合后水的温度会是多少?,这里, t=混合后的温度,答案,1、热量-计算混合物质的温度:,43.7 or 316.7K,能量守恒原理,传导： 物体各部分之间不

5、发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动，而产生的热量传递,称为导热或热传导。是固体中热传递的主要方式，在不流动的液体或气体层中层层传递，在流动情况下往往与对流同时发生。 对流： 流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互混掺所引起的热量传递过程。是流体（液体和气体）热传递的主要方式 辐射： 物体由于自身的温度而具有向外发射能量的本领。,1、热量-传递方式,量体温? 吹电风扇？ 隔着窗户晒太阳？,各种热传递方式的介质 传导：固体、液体、气体 对流：气体、液体 辐射：不需要介质,三种物质形态的热交换方式： 气体：对流、辐射 液体：对流、辐射 固体：辐射、传导,1、热量-传递方式,

6、地暖以辐射传热为主，散热器以对流传热为主,2、温度, 说明: 温度的微观概念表示物质内部大量分子热运动的强烈程度。 常用的温度单位: 法定单位: 开尔文度.,- 摄氏度 () - 开尔文度 (K) - 华氏度 (F),温差25K？,5/9(F-32),K,F,F,K,5/9(F-32) +273,+273,(9/5) +32,9/5 (K-273) +32,K - 273,5/9(F-32),F,5/9(F-32) +273,K - 273,5/9(F-32),F,例如: 初始温度为57. 将该值转化为:,- 开尔文度 K,- 华氏度 F,(57+273 = 330K),(9/557) +32

7、 = 134.6 F, 概念: 功率是指单位时间内吸收或消耗的能量w, J/s 用来表示物体做功快慢的物理量，也就是描述在给定时间内发生能量变化的能力。在生产热水上，通俗讲可从水温变化的速度来判断出功率的大小。 常用的单位有: 瓦特 (W) 和 千瓦 (kW) 1W=1J/s 1Cal/s=4.2W 1KWh=1000WX3600s=3600KJ 国际单位: 瓦特（W）,3、功率,应用到热水生产中,一定量的水在一定的时间内吸收了的热量与时间的比，即为所需的加热功率 功率越大，同样的热水升高相同的温度所需要的时间越短,例如: 你希望生产80L的60热水以注满浴缸（当然还需要部分冷水进行混合）。

8、壁挂炉的功率是24 KW, 你需要多长时间才能得到这么多热水？ (冷水温度是20),t = m x C x DQ = 80 x 4,185 x (60-20) = 558 sec.,答案,3、功率,P（功率） W T （时间） s m（质量） Kg t（温差） K,t = m x C x T /P= 80 x 4,200 x (60-20)/（2410 3）= 560 sec.,答案,3、 功率,应用到热水生产中,一定量的水在一定的时间内吸收了的热量与时间的比，即为所需的加热功率 功率越大，同样的热水升高相同的温度所需要的时间越短,例如: 你希望生产80L的60热水以注满浴缸（当然还需要部分冷

9、水进行混合） 。 壁挂炉的功率是24 KW, 你需要多长时间才能得到这么多热水？ (冷水温度是20.),P（功率） W T （时间） s m（质量） Kg t（温差） K,24kw,28kw,36kw壁挂炉的热水产率如何计算？l/min,3、 功率,应用到燃料利用中 (例如燃气壁挂炉的功率)，表明壁挂炉在单位时间内的生产热量能力的大小。 壁挂炉使用不同的燃气类型(天然气液化气人工煤气),不同类型的燃气具有不同的热值（Hi），壁挂炉功率表示一定体积（质量）的燃气在壁挂炉中燃烧,在一定时间内所能散发出来的热量大小。,P = Hi x V/t,例如: G20: Hi = 34.02 MJ/m3 24

10、kW燃气壁挂炉的额定耗气量是多少?,答案,V: 燃料供应的体积 t: 燃烧时间 V/t: 燃料供应速度 (或 Qv),答案,V/t = P/Hi = 24/34,02103 = 0,705 x 10-3 m3/s or 2,54 m3/h,3、 功率,应用到燃料利用中 (例如燃气壁挂炉的功率)，表明壁挂炉在单位时间内的生产热量能力的大小。 壁挂炉使用不同的燃气类型(天然气液化气城市煤气),不同类型的燃气具有不同的热值（Hi），壁挂炉功率表示一定体积（质量）的燃气在壁挂炉中燃烧,在一定时间内所能散发出来的热量大小。,P = Hi x V/t,例如: G20: Hi = 34.02 MJ/m3 2

11、4kW燃气壁挂炉的额定耗气量是多少?（忽略效率）,V: 燃料供应的体积 t: 燃烧时间 V/t: 燃料供应速度 (或 Qv),4、 壁挂炉效率, 说明: 壁挂炉输出功率与输入功率的比值。 它表明了壁挂炉在不同方式下输出能量的能力高低。 锅炉效率: 锅炉效率 (或热效率). 锅炉输出功率与锅炉输入功率的比值。,Ru = Pu/Pf,例如: 一台壁挂炉的额定功率 = 24 KW, 输入功率 (或提供给壁挂炉的功率) = 26.6 KW. 这台壁挂炉的效率是多少?,答案,4、 壁挂炉效率,答案,热效率 = 24/26,6= 90%, 说明: 壁挂炉输出功率与输入功率的比值。 它表明了壁挂炉在不同方式

12、下输出能量的能力高低。 锅炉效率: 锅炉效率 (或热效率). 锅炉输出功率与锅炉输入功率的比值。,Ru = Pu/Pf,例如: 一台壁挂炉的额定功率 = 24 KW, 输入功率 (或提供给壁挂炉的功率) = 26.6 KW. 这台壁挂炉的效率是多少?,5、压力,概念: 垂直作用在物体表面上的力叫作压力 P = F/f 绝对压力：通常用垂直作用于器壁单位面积上的力来表示压力（压强）的大小，这种压力称为气体的绝对压力，绝对压力值以绝对真空作为起点。 相对压力：用压力表、真空表、U形管等仪器测出来的压力叫相对压力（又叫表压），相对压力以大气压力为起点。 绝对压力和相对压力关系：P绝对 = B + P

13、相对 国际单位: 帕斯卡 (Pa). 常用到的几个压强单位: - 毫米水柱(mmH2O ) - 标准大气压 (atm) - 公斤力 (Kg/cm2) - 巴 (bar),5、压力,Pa,mm CE,bar,atm,mm CE,Kg/cm2,0.987x10-5,0.102,1.02x10-5,105,0.987,10200,1.02,1.013x105,1.013,10330,1.033,9.81,9.81x10-5,9.68x10-5,10-4,98100,0.981,0.968,10000,Kg/cm2,atm,bar,Pa,10-5,常见压力转化,5、压力,Pa,mm CE,bar,at

14、m,mm CE,Kg/cm2,1x10-5,0.1,1x10-5,105,1,1104,1,1x105,1,1104,1,10,1x10-4,1x10-4,10-4,1,1,Kg/cm2,atm,bar,Pa,10-5,常见压力转化,例如: 天然气管道压力？换算,1x105,1104,6、电路, 欧姆定律 U = R x I U: 电压 (伏特) R: 电阻 (欧姆) I: 电流 (安培) 电功率 P = U x I P: 功率 (瓦特) 从 U = R x I, 可推导出: P = R x I2 能量 W = U x I x t W: 电阻R消耗的能量 t: 时间,测量电压,测量电流,测量电

15、阻,7、管道尺寸,公称通径: 管道、管件和阀门的公称通径用DN表示，单位为mm，应符合GB/T1047-1995 管道元件的公称通径的规定，其数值见下表。,公称通径系列,代号,DN,3，6，8，10，15，20，25，32，40，50，65，80，90，100， 125，150,说明： 1，DN是公称通径，公称通径(或叫公称直径)，就是各种管子与管路附件的通用口径。 2，制定公称直径的目的，是使管道安装连接时，接口保持一致，具有通用性和互换性。 3，它不是实际意义上的管道外径或内径，虽然其数值跟管道内径较为接近或相等。 4，公称通径相同的管子外径相同，但因工作压力不同而选用不同的壁厚，所以其内

16、径可能不同。 5，业内说的“分”，是中国人叫法，把一英寸分成8份，如6分就是3/4”即DN20，4分就是1/2“ 也即DN15，一英寸 DN 32等等。,7、管道尺寸,由常用流速计算管径: 对于长度较短，管径较小的管道，一般可由常用流速计算其管径，再按工程设计规定的管子公称通径系列调整为实际内径。 计算公式： 其中， d管径（m）； w体积流量（m3/s）； v常用流速（m/s），可以查阅相关手册获得。 W如何计算？,燃烧知识,燃烧知识,- 燃气热值,- 气质特点,- 燃烧方程式,- 不完全燃烧,- 不正常火焰,- 燃气种类,2,3,4,5,6,1,1.燃气种类, 说明:燃气可分为三类 类1:

17、 人工煤气 (焦炉气，水煤气等) 类2: H 型天然气 (G20 甲烷) 12T L 型天然气 (G25) 10T 类3: 液化石油气 (LPG 丙烷、丁烷) G30 20Y 各类型的燃气都有其相应标准的输送压力，并且有一定的压力波动范围。 燃气设备通常设计可适用一种或几种具有类似燃气性质的气体。 当燃气设备需要变换使用气质时，需要进行燃气置换工作（如更换喷嘴等）。 燃气设备上的气质代码可表明设备适用气质的情况,2.燃气热值, 一些常见燃气的技术参数,燃气的高热值和低热值(标准工况下): 高热值 Hs : -1Nm3 （kg） 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以冷凝水状态排

18、出时所放出的热量。 低热值 Hi : 1Nm3（kg）燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以气体状态排出时所放出的热量。,3.气质特点,人工煤气：热值较低，杂质较多。运行价格比较便宜。 天然气：热值较高，杂质较少，开采、运输、使用比较方便，是理想的城市燃气气源。 液化石油气：热值高，运输方便。运行价格较贵。,4.燃烧方程式, 定义: 一种放出热量的化学反应,燃气 + 空气, 甲烷完全反应化学方程式:,燃烧,燃烧产物 + 热量,CH4 + 202 +8 N2,CO2 + 2H2O +8 N2 + 热量,氧气 氮气,空气,二氧化碳,水蒸汽,氮气,理想状态下完全燃烧时空气量等于化学计

19、算值，但实际过程中很难实现。 注:天然气的主要成分是甲烷,氮气 8 m3,CO2 1 m3,水蒸汽 2 m3,热量,空气 10 m3,燃气 1 m3,5.不完全燃烧-1,最普通的燃烧现象：空气的供应量大于理论计算值，所以在燃烧产物中会含有部分未参与燃烧的空气, 当参与燃烧的空气量不足时,会发生不完全燃烧 因空气量不足导致燃料不能完全充分燃烧。未完全燃烧的部分燃料会和空气中的氧气结合生成具有污染性的，甚至是有毒性的气体,其中主要是CO 和Nox 。 1 CO: 一氧化碳: 当空气中的一氧化碳浓度超过100 ppm时，人就会感到头痛，当浓度更高时，甚至可致命。,CO产生的原因 : 燃烧器或主换热器

20、脏，通风管道堵塞或通风量太小，烟囱太细或不够足够高，错误的燃气喷嘴型号都可导致燃烧产物中含有过量CO 。,2 Nox: 氮氧化物. 包括： NO, NO2, 等等 影响Nox产生的主要三个因素有：燃烧温度、空气量、燃烧时间。 若减少空气量，可以减少Nox，但是在此同时不增加CO的含量,5.不完全燃烧-2,燃烧时间短：低氮氧化物壁挂炉采用一种全预混燃烧器（没有二次空气），同时配备变频风机,它在工作时，形成地毯式的短型火焰。所以在燃烧时，燃料分子可以迅速通过火焰而没有足够的时间形成Nox 。 因为这种燃烧器的火焰更接近于燃烧器（相比较于传统燃烧器），为了避免火焰在高强度的散热过程中毁坏燃烧器，故需

21、要对燃烧器进行冷却。,6.不正常燃烧时火焰情况,回火：如果进入燃烧器的燃气流量不断减少，即气流速度不断减少，最后由于气流 速度小于火焰传播速度，火焰将缩进燃烧器，称为回火。 脱火：若气流速度不断增大，达到一定程度后，火焰将被吹熄，称为脱火。 黄焰：正常的燃烧火焰颜色应为蓝色，若发生不正常燃烧，颜色将变成黄色。俗称黄焰。,供暖系统的构成,供暖介绍,供暖系统都由三个主要部分组成： A：热媒制备（热源） （集中：区域锅炉房和热电厂；分户：壁挂炉） B：热媒输送（循环热网） C：热媒利用（散热设备、热水供应的热量利用）,供暖系统分类,市场常见供暖系统可分为： A：集中供暖 热媒和散热设备分别设置，用热

22、媒管道连接，由热源向各个房间或建筑供给热量的供暖系统。 B：分户供暖 热媒制备、热媒输送和热媒利用都在一起的供暖系统。,供暖 系统,集中供暖,分户供暖,传统垂直系统,新型分户系统,燃气壁挂炉,户式中央空调,电热膜/电缆加热,集中采暖示意图,水泵,膨胀水箱,锅炉,散热器,热水管道,热源制备,热媒利用,热媒输送,集中供暖系统,热电站热源 远程或区域供暖,优势： 一个集中的供热中心； 烟气排放可以做到与生活区域分开； 供暖设备的维护只在一个地方进行，无需进入用户家中； 燃料接口和能源计量只在一个地方进行，无需进入用户家中。,现存集中供暖存在的问题,一次能源利用率低 现存主要供热热源为燃煤大型落地锅炉

23、； 一次能源的利用效率多集中在30% 到 50%; 同时造成对环境较大的排放污染。 大系统存在的计量收费的难题 由于传统的垂直单管或双管系统的先天不足, 很难实现对用户的用热情况进行计量并收费。 现推广的分户系统也需要增加很多投资。 因此造成的直接后果就是用户对能源消耗情 况漠不关心，供热企业负担沉重。 能源的大量消耗带来直接的环境问题 采暖时间和室内温度的调节不能根据用户的意愿进行相应的调节。,燃气壁挂炉分户采暖,热源,采暖管路,热水管路,散热设备,热水用水点,1. 解决采暖收费难的问题 2. 运行维护可以高枕无忧 3. 没有室外管网的困扰 4. 同时解决生活热水供应 5. 运行经济，卫生环

24、保 6. 真正体会节能带来的实惠,对地产开发公司,分户独立采暖系统优点（一）,能够充分利用现存的燃气输配管线 为满足用户日常生活使用燃气的需要，必须建设燃气输配管线、燃气调压站和燃气计量表。 使用燃气分户独立热源，仅需要适当加大燃气供应管道的输送能力并选择流量大的燃气表。 增加了天然气在一次能源中的市场份额，有利于燃气公司尽快收回投资。 使用燃气独立分户供热系统，除了满足冬季舒适采暖需求之外，同时全年供应家庭生活热水。 比如，对一个普通的终端用户（以100平米的住宅/三口之家为例），预计的全年燃气消耗量约为1600-2000m3 (其中大约1300m3 用于采暖目的，其余300-600m3 用

25、于家庭洗浴热水的供应)。,分户独立采暖系统优点（二）,对燃气公司,室温控制可以随心所欲 采暖时间完全自由掌握 设备运行经济可靠 供热收费公平合理 舒适供应生活热水 灵活选择散热设备 真正体会节能带来的实惠,对最终用户,分户独立采暖系统优点（三）,1. 产品质量良莠不齐 设备安装随心所欲 市政配套尚需完善 设计安装缺乏标准 对新产品认识不足 ,壁挂炉分户供暖目前的问题,热源、管网系统和散热设备,热源、管网系统和散热设备,主要内容1，供暖系统的热源2，管网系统和主要部件3，散热设备,1，常见热源,供热 热源,燃煤,燃气,电能,热电厂,燃煤锅炉房,燃气锅炉房,分户独立燃气热源,空调热泵,电热膜/电缆

26、加热,热媒,一般热媒有热水、蒸汽、空气和电辐射 水作为热媒的优势： 1: 传热快 2:蓄热性好 3: 安全性高 4:成本低廉,1，常见热源,2，管网系统,热媒输送,定压系统,补水系统,管道系统,水处理设备,补水装置,管道系统方式,管材,水泵,如安全阀、膨胀水箱,其它,如排气装置、除污器、 换热器、阀门等,2，管网系统,水泵,水泵是用于输送液体的机械。水泵的主要性能参数: 扬程 是指单位重量液体经过泵后所获得的机械能，单位为kPa、mbar、mH2O等。 2.流量 在单位时间内通过泵体的流体体积或质量，单位为m3/h、l/s、kg/h等。 3.轴功率 由电动机或传动装置传到泵轴上的功率，称为泵的

27、轴功率，单位为kW。 4.效率 泵的输出功率（有效功率）与输入功率（轴功率）之比，称为泵的效率。 5.泵的必需气蚀余量 为了防止泵内气蚀，泵运行是在泵进口附近的暂铅截面上单位重量液体所必须具有的超过汽化压力的富裕压力值。该值通常由泵制造厂规定。泵的必须气蚀余量用NPSH表示，单位为kPa。 6.水泵特性曲线 表示泵在一定的转速下，流量与其他基本性能曲线参数之间的关系。常见的性能曲线有扬程与流量的关系曲线。,2，管网系统,水泵,水泵的选型与水泵工作点 水泵型谱 水泵型谱是水泵厂家提供的，用于给出不同型号水泵所适用的工作范围，通过型谱可以确定所选择的水泵型号。 确定水泵工作点 当水泵安装在系统上之

28、后，系统的阻力S与系统流量Q决定了水泵在其特性曲线上的哪一点工作。系统的压力降p与阻力S、流量Q之间的关系为： 如果系统阻力S发生变化，泵的特性不会变化，但泵的工作点将发生变化。如 图所示，当调节阀R关小时，系统阻力将增加，水泵的工作点将从A移到B。,2，管网系统,水泵,水泵运行工况的调节 系统在实际运行中，其流量往往是变化的。由于流量的变化必然会引起水泵工作点的变化。 1）水泵出口管路节流调节 如图所示，通过两通调节阀V改变流量。 当将流量从Q1减少到Q2时，调节阀上的压降也会增加p ，即水泵的多余能量都消耗在阀门上。 这种调节方式简单、可靠、方便、调节装置初投资低，但其能量损失大。 为避免

29、泵内汽蚀，一般不在泵入口处安装节流调节阀。,2，管网系统,水泵,水泵运行工况的调节 系统在实际运行中，其流量往往是变化的。由于流量的变化必然会引起水泵工作点的变化。 2）水泵的串并联 水泵串联增加扬程，流量不变 水泵并联增加流量，扬程不变,2，管网系统,水泵,水泵运行工况的调节 系统在实际运行中，其流量往往是变化的。由于流量的变化必然会引起水泵工作点的变化。 3）变速调节 这是一种相对节能的调节方式。 当水泵转速从n1变化到n2时，相应的流量Q1、Q2；扬程H1、H2及功率P1、P2均发生变化，它们与转速的关系为： 由此可见，当转速降低到50%时，扬程降低到25%，而功率则降低到12.5%，具

30、有明显的节能效果。 双速电动机的优点是：调速频率高；可靠性较高、维护方便；投资省。但不能进行连续调速。 变频调速的主要优点是：调速效率高；调速范围宽，并在整个调速范围内均具有较高的效率。但变频装置的初投资较大；变频器产生的高次谐波对其他设备会产生不良的影响。,2，管网系统,水力分压器,在供暖系统中分别起到以下作用。 排污： 使系统杂质及污垢在此堆积并通过排污阀排除 自动排气： 通过自动排气阀排除系统内的空气 水力分压： 使每个分支水路相对独立运行,工作原理 当一个供暖系统中一次循环及二次多回路循环同时存在，一、二次循环分别有自身的循环水泵，在这种情况下，循环泵之间可能相互影响，造成流量及扬程的

31、不正常。 水力分压器内部能产生一个压力损失衰减的区域，它能使一次及二次循环相对独立运行：如果一次水流与二次水流在相互交汇的区域压差忽略不计，它们之间不会互相影响。,2，管网系统,水力分压器,水力分压器的制作和应用 1）水力分压器尺寸要求 水力分压器为保证良好的去藕作用，应保证去藕中水的流速为系统管路中流速的1/10。各接口之间应有足够的距离。具体尺寸见右图。 2）水力分压器的安装 水力分压器应垂直安装，温度较高的水应连接在罐的上部，温度较低的水应连接在罐的下部。,2，管网系统,闭式膨胀水箱,膨胀水箱的作用 1）提供多余空间给系统中因为受热体积膨胀的水 2）维持密闭水系统压力的稳定,密闭式膨胀水

32、箱的结构及工作原理 1）结构 由外壳、隔膜、充放气口、系统接口组成。隔膜将膨胀水箱分成两部分，一部分充有一定压力的气体；另一部分与系统水相通。 2）工作原理 下图所示。,2，管网系统,闭式膨胀水箱,密闭式膨胀水箱的选型 膨胀水箱的选型主要的是确定膨胀水箱的容积。 其中：V：系统总水量（kg） u2：系统最高工作温度时水的容重（l/kg） u1：系统最低工作温度时水的容重（l/kg） Pp：膨胀水箱预充气压力（绝对压力） Pmax：系统安全阀整定压力（绝对压力） 膨胀水箱内预充压力 膨胀水箱安装位置的静压+0.3bar,2，管网系统,闭式膨胀水箱,密闭式膨胀水箱的选型 例：如某系统总水容量为20

33、0kg；最高工作温度80；注入的冷水温度10；安全阀整定压力为4.0bar，系统充水压力1.5bar。确定膨胀水箱容积。 水在10时的容重u1=1.0003；80时的容重u2=1.0290；膨胀水箱预充气压力取为系统静压，即注水压力+0.3bar，Pp=1.50.31=2.8bar（绝对压力）；安全阀整定压力Pmax =4.01=5.0bar（绝对压力），则： 即膨胀水箱的容积不应小于13.0L。 如膨胀水箱安装位置另有10m高的静水压头（10mH2O1.0bar）,膨胀水箱预充气压力为Pp=1.5+1.00.31=3.8bar（绝对压力），则： 即膨胀水箱的容积不应小于23.9L。 注意：密

34、闭式膨胀水箱应安装在水泵的进口侧，并且需要安装在回水侧，回水温度较低，安全系数大一些,2，管网系统,闭式膨胀水箱,密闭式膨胀水箱的安装位置,安装在水泵入口侧,安装在水泵出口侧,2，管网系统,自动排气阀,作用：自动排除系统中的气体， 安装在系统最高处及系统中容易集气的位置。 水中的气体对系统运行的不良影响：水力工况变差；产 生噪音；散热器传热效果变差；,安全阀,作用：防止系统超压。 当系统压力过高时，安全阀自动打开放水， 待压力下降后自动关闭。,2，管网系统,温控阀,作用：通过调节散热器的水流量，来调节散热器的散热功率，从而达到温控阀所设定的供暖温度。并自动保持房间内的设定温度。 原理：感温包和

35、阀芯 优点： 1，可以保证各个房间单独调节温度，提高舒适度； 2，利用自由热，节能20%（平衡阳光，散热设备等的因素） 3. 部分解决水力失调问题 缺点： 1，需要预留一个常通的循环支路； 2，调节速度较慢。如当室外温度很低，温控阀并不能主动加大采暖功率。只有当由于室外温度的降低，使得室内温度也降低的情况产生后，温控阀才会开大阀门，增加供暖功率。 安装： 水平安装，以便周围空气能够顺畅流经传感器，减少供暖管道热气的影响，保证传感器正常工作。,2，管网系统,温控阀,未安装恒温阀的供暖系统,全部安装恒温阀的供暖系统,部分安装恒温阀的功能系统,未安装恒温阀的双管供暖系统实际上无法保持其供热平衡,2，

36、管网系统,手动平衡阀,原理： 通过旋转手柄调节阀芯的上下运动，通过专用仪表连接阀门两端的测压点可以测量阀门的压降和通过流量，并可以锁定阀门的开度。 作用： 消耗富余压差，使管路流量和压降与设计值一致，测量流量。 安装位置： 1，定流量系统的管路，逐级安装，从末端支路到水泵出口的各个支路。 2，变流量系统的大分支处（仅当安装动态压差平衡阀的支路上的压差大于动态压差平衡阀的控制压差时才安装），末端安装动态压差平衡阀。 3，供水管或回水管安装均可，差别在于安装在供水管时，手动平衡阀的工作压力要大于回水管安装的情况，但是末端设备和电动调节阀的工作压力情况刚好相反。,2，管网系统,动态流量平衡阀,原理：

37、 当水流压力P1增大时，阀胆的套筒向下运动，压缩阀胆内的弹簧，同时减少阀胆底部阀孔的过流面积， 功能： 通过该阀保持流量的恒定。 安装位置： 1，定流量系统的管路，末端安装，不需逐级。 2，供水管或回水管安装均可。,2，管网系统,管道,一、钢管 与其他管材相比，钢管价格低廉，所以常用于采暖系统。对于生活热水管道系统，使用有防锈作用的镀锌钢管。 二、铜管 主要使用紫铜管道。铜管有可低温焊接的特点，使得连接密闭可靠，焊接灵活简单。抗腐蚀能力很强。 三、塑料管 空气可与金属管道接触，使管道腐蚀。所以可使用塑料管材。 优点： 易于安装，尤其系统很大的情况 管材重量轻 管材表面光滑，美观 不会产生因膨胀

38、而造成的噪音 缺点： 膨胀量很大 对温度敏感 强度较低,2，管网系统,管道,膨胀问题：管道在供暖情况下，会由于温度升高而伸长。所以，在暗装时需要考虑膨胀产生的后果。 管道热伸长量：,例：一条长10米的普通钢管，在采暖水温达到80度时，膨胀量为：,供热系统基础知识,供暖系统基础知识,主要内容 1：采暖/生活热水负荷计算 2：不同的管路系统 3：系统阻力计算,1：负荷计算-采暖负荷计算,对于燃气壁挂炉系统来说，需要分别计算采暖热负荷、卫生热水热负荷。 然后按照其中的较大值选取壁挂炉,采暖的热量=系统的热损失 系统热损失主要取决于： 系统内外温差、保温情况、通过房间的空气量等,供暖系统基础知识,1：

39、负荷计算-采暖热负荷,以右图为例，房间的采暖热负荷包括：,外墙散热量 外窗散热量 屋顶散热量 地面散热量 户门传热量 隔墙传热量 冷风渗透耗热量 冷风侵入耗热量,供暖系统基础知识,采暖热负荷的体积热指标估算 Qn 采暖热负荷 W tn 室内空气温度 tw 室外供暖计算温度 V 建筑的体积 m3 qn 体积热指标 根据建筑的保温情况宜取0.4-0.7 a 修正系数。请参考下表,1：负荷计算-采暖热负荷-采暖负荷估算,供暖系统基础知识,采暖热负荷的面积热指标估算,1：负荷计算-采暖热负荷-采暖负荷估算,供暖系统基础知识,Qn=Fqf Qn采暖热负荷W F 建筑物的建筑面积，m2 qf供暖面积指标，

40、W/ m2，指每1 m2的供暖设计热负荷。,1：负荷计算-采暖热负荷-影响采暖运行费用的因素,影响用户燃气耗量的因素主要有：,1、气候条件,2、室内温度,3、土建结构,4、房间位置,5、家庭人员组成及生活习惯,6、四邻入住情况,7、入住前期费用较高,供暖系统基础知识,1：负荷计算-采暖热负荷-不同输出功率壁挂炉的适用面积,壁挂炉输出功率（Kw） 适用住宅面积（m2） 200以下 240以下 36 300以下,北京地区普通住宅选用燃气壁挂炉选型建议：,供暖系统基础知识,1：负荷计算-卫生热水热负荷,热水加热的基本计算公式 tr/tl 热水/冷水温度 m 热水流量 L/min Q 加热功率 kW

41、C 常数 0.07,常用热水参数表,供暖系统基础知识,壁挂炉选型方法： A、对于标准壁挂炉（采暖和生活热水功能)，按照采暖及卫生热水中的较大负荷选取设备。 壁挂炉采用生活热水优先的工作方式，因此在选择壁挂炉功率时一般以生活热水负荷为依据，不用将采暖负荷与生活热水负荷相加。 B、对于系统壁挂炉（仅有采暖功能），如用户有使用卫生热水的需求可再加装一个外置储水罐。 如果生活热水产率不足，例如大型浴缸等，需要加储水罐。 如何判断热水产率够不够？（估算方法）,供暖系统基础知识,2：不同的管路系统,单管系统 双管系统 章鱼式系统,供暖系统基础知识,2：不同的管路系统单管系统,1）单管顺流式：,A，该系统通

42、过每组散热器的水流量为系统总的水流量； B，不能单独调节每个散热器的散热量； C，如果系统中任何一个散热器的阀门关闭，则整个系统的流量都为零，同时，还必须停止水泵的运行； D，采暖水每经过一组散热器，温度就会降低，这就造成了系统末端的散热器的供水温度降低很多，所以，如果整个系统散热器相同时，末端散热器的散热量远小于起始散热量。为弥补这个缺陷，只能靠增加末端散热器面积来增加散热量。,供暖系统基础知识,热水经立管或水平供水管顺序流过多组散热设备，并顺序地在各散热设备中冷却的系统。,2：不同的管路系统单管系统,2）单管跨越式：,A，系统散热器都并联在一个单管供暖管道上，系统中的总流量对于散热器来说，

43、将分为两部分。一部分流过散热器（采暖流量），另一部分从散热器旁通（旁通流量）； B，流过散热器的采暖流量水温会降低，与温度没变化的旁通流量混合，混合后的采暖水流过后续的散热器。水温也会有所降低。为获得相同的采暖功率，也需要增加散热器的散热面积； C，其优点是每个散热器可以进行调节。,供暖系统基础知识,应该指出当任何一个阀门关闭时，流过锅炉的流量基本不变，所有阀门都关上时，仍有水在系统中流动，向外进行散热，这样的系统还是不经济。,2：不同的管路系统双管系统,1）双管式：,A，单独调节各房间的散热器，但有可能会出现水力失调，因此在散热器回水或供水管上要装调节阀； B，双管分同程和异程两种，判断同程

44、系统和异程系统时有个简单的方法，散热器的供水管和回水管往后走时是同一个方向的，是同程，相反方向的是异程。,供暖系统基础知识,热水经立管或水平供水管平行地分配给多组散热设备， 冷却后的回水自每个散热设备直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统,2：不同的管路系统双管系统,1）双管式：,双管同程系统 相比较与双管异程系统，双管同程系统采暖水流过每组散热器的管道长度均相等。虽然在系统安装时会增加一条管道的造价，但不需要安装其它的平衡设备（前提是每个末端的负荷一样大）。当系统可以组成一个闭合环路时，就可以省去第三条管路。,供暖系统基础知识,双管异程系统： 如右图所示，该系统采暖水流过每个散热器的管道长

45、度均不相同，所以造成采暖水流过每个散热器的沿程阻力不同。在采暖调试时，需要对采暖系统进行水力平衡调节。,2：不同的管路系统章鱼式,这种系统是通过集、分水器直接和每个散热器相连，其突出特点是： A，散热器和集、分水器之间没有其它分支回路和接口。 B，使用小管径的聚丁烯管道，并放入套管中，浇筑在地板中。 C，使用专用接口连接散热器和集、分水器之间的管道，连接更为可靠、施工更容易。 这种系统有很多优点： A，由于聚丁烯管道的柔软和中间没有接头，使它可以很容易在套管间穿移，或在发生故障的情况下拔出管道 B，大部分的管道不可见，只有在管道的出口处才可见，等等。 由于章鱼式系统的供、回水管道安装在地板下，

46、所以，供暖管道外要加装套管，套管的管径较供暖管道管径大10%到30%之间。套管转弯时的半径要大于套管本身半径。,供暖系统基础知识,总结 1，区分单管双管看末端 2，当有一组末端关断这一支路的流量就为零，或者系统流量不改变的是单管系统 3，每个末端可独立关断而不影响其它末端工作，同时对系统的总流量产生一部分影响的是双管系统。,供暖系统基础知识,3：校核系统阻力-阻力计算,系统的阻力Hv包括：沿程阻力+局部阻力,沿程阻力的影响因素：（ , 1/d , , v2） 即与管材，管径，热媒的性质和流速有关。,沿程阻力Hv1：当热媒沿着管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦所造成的能量损失,供暖系统

47、基础知识,3：校核系统阻力-阻力计算,系统的阻力Hv包括：沿程阻力+局部阻力,局部阻力的影响因素（k , v2） 即与管道附件的形式和热媒的流速相关。,局部阻力Hv2：当热媒流过系统管道的一些附件（如阀门，弯头，三通，散热器等）时，由于流动方向或速度的改变而产生的局部涡旋和撞击所损失的能量。,供暖系统基础知识,总结一下，不论是沿程阻力还是局部阻力，都和流量的平方成正比关系。即如果流量变为原来的2倍，系统的阻力会变成原来的4倍。,系统流量计算的基本公式,3：校核系统阻力-系统水流量计算,每个分支管路处的流量需要汇总 根据每段管路的流量确定管径 管径的选择需要在阻力和管材间取得平衡,供暖系统基础知

48、识,、确定最不利环路 即要确定系统中阻力可能最大的一段管路。 单管系统是所有的管路和管件的叠加。 双管分区系统一般是管路最长，管件最多的系统。 图中是：A-B-C-D-E-F-G-H环路。,3：校核系统阻力,供暖系统基础知识,、 计算沿程阻力 Py (a,b)+ Py (b,d) + Py (d,e) + Py (e,g) 3. 计算局部阻力 P I,b+ P I,c + P I,d + P I,e + P I,f + P I,g + P I,h + P I,散热器 4. 阻力汇总 5. 别忘了x2（散热器除外）,3：校核系统阻力,供暖系统基础知识,4. 校核系统阻力-校核水泵流量扬程曲线,注

49、意：如果没有外置水泵的话，请参考说明书中壁挂炉有效流量扬程曲线,确定系统流量 根据设备有效扬程曲线确定扬程 计算在设计流量下的系统阻力 比较系统阻力与水泵扬程（在设计流量下）的大小 若扬程偏小，要重新设计管路。 6. 如果必要，需考虑外加水泵,Plus扬程曲线,有效扬程（mbar),水流量（l/h）,供暖系统基础知识,设计供暖系统,July. 2008,热源、管网系统和散热设备,主要内容1，散热器系统的设计2，地板辐射采暖系统设计3，风机盘管系统设计,1，散热器系统,不同材质散热器的特点 铸铁散热器：耐腐蚀性能强，热惰性大，室内温度稳定。铸铁材料导热性能较差，铸铁散热器较重。在开式系统中宜选用

50、铸铁散热器。 钢制散热器：目前钢制散热器主要有板式和柱式两种。钢材的韧性较好，便于机械加工成各种具有装饰性的散热器；承压能力较强；导热性能优于铸铁。钢材比铸铁的热惰性小，更便于调节。 铝制散热器：导热、耐腐蚀及机加工性能好，重量轻，但价格较高。 铜铝复合散热器：将散热器中通风部件与散热部件分别处理可充分发挥铜材耐蚀特长及铝材重量轻、导热好、易成型的特点。,供暖系统的热媒（蒸汽或热水），通过散热设备的壁面，主要以对流方式（对流传热量大于辐射传热量）向房间传热。,1，散热器系统,散热器的选型,选型原则： 对于散热器的选型，首先应根据房间的采暖计算热负荷与散热器的散热量相等的原则，同时考虑居室热舒适

51、性。房间的美观协调来确定散热器的型号及尺寸，即： 1、散热器应尽量放置在窗下 2、散热器的长度应接近窗的宽度 功率的选择： 通过计算房间所需要的热负荷，正确选择散热器的功率。 类型的选择： 在选择散热器类型时应考虑安装位置，散热器的最佳安装位置为窗下或冷墙。在注重散热器装饰性的同时，也要保证散热功能，过细或过度弯曲的管道也会影响散热功能。,以瑞特格板式散热器为例，进行散热器选型 一栋位于北京的居民住宅楼，其采暖系统为双管系统。设计要求的采暖供回水温度分别为Tin=85、Tout=60 、 Troom=22 。 案例一 其中一间18的卧室，经设计计算，所需采暖热负荷为1，200W。房间唯一的一扇

52、窗户宽1.5m，窗台高0.7m。,1，散热器系统,散热器的选型,求解 方法一,第一步：计算算术平均温差： t=（ Tin+Tout ）/2-Troom=（85+60）/2-22=50.5 第二步：从样本中的转换系数表中可查到散热量转换系数为0.74。因此可求得在标准平均温差64.5 的散热器的标况散热量为： Qn，rad1=Q1/fK=1200/0.74=1,622W 第三步：在案例一中，根据散热器长度接近窗台宽度的原则散热器长度选择为1400。从散热器的散热量表中，可查的11-450-1400散热器在标况下的散热量为1，655W 第四步：这种散热器能够提供充足的散热量以及舒适的房间温度。所以

53、最终的答案为： 11K-450-1400或11vK-450-1400,1，散热器系统,散热器的选型,1，散热器系统,散热器的选型,1，散热器系统,散热器的选型,求解 方法二,利用瑞特格公司提供的几种常见供回水温度和房间温度下的散热器的散热量速查表选择合适的散热器。 根据散热器长度接近窗台宽度的原则散热器长度选择为1400。从散热器的散热量表中，可查的大散热量大于于1200W的散热器型号为11-450-1400 这种散热器能够提供充足的散热量以及舒适的房间温度，同时满足房间窗台高度的要求。所以最终的答案为： 11K-450-1400或11vK-450-1400,1，散热器系统,散热器的选型,1，

54、散热器系统,散热器的选型,散热器的安装 安装位置的选择：最佳的安装位置为窗户底部或者冷墙壁上（见左下图）。虽然这样做会增加房间的热量损失，但是这样能够使热量在室内的分布更加均匀，使室内更加舒适(散热器安装位置对室内温度的影响分布的影响见右下图) 。,对于面积较大的起居室，最好安装两组散热器，这样可以使室内温度更加均匀。 不要将散热器安装在窗帘后。不应人为影响散热器的散热。如：给散热器加罩（会损失10%到20%的对流散热和所有的辐射散热）、散热器上堆放杂物。,1，散热器系统,散热器的安装 接管连接方法的选择：散热器的进、出口成对角线时，它的散热效果最佳。当散热器长度小于1米时，它的进、出口也可以

55、在同侧安装。,对角线连接,为了更好地散热，应注意散热器与地板以及与墙体之间的距离。 散热器距地板应保持100mm的距离： 散热器距墙体应保持35-50mm的距离。,安装注意事项总结： 1、散热器安装位置应利于散热器的散热 2、散热器固定应牢固 3、散热器支管应根据采暖系统方式预留合理的坡度以便于放气 4、安装时注意不同连接方式施工不当引起的问题 5、注意因阀门开关位置或质量问题引起调试时的问题,1，散热器系统,2，地板辐射采暖,地板辐射采暖系统,支撑体：多为混凝土地板 保温层：聚苯乙烯泡沫板，厚度不小于25mm 盘管：直接铺设在保温层上，水流速不小于0.25m/s，防止空气积聚。集分水器上设排

56、气阀 保护层：混凝土，直接浇注于铺设有采暖管道的保护层上，厚度不小于50mm 覆盖层：混凝土地板或地板瓷砖最好,地板辐射采暖的特点,2，地板辐射采暖,地板辐射采暖，热量从房间下部向上部传递，改善了室内温度的分布梯度，使室内温度分布均匀，是一种既经济又舒适的采暖方式。 1，可以有效节省能量。人在采暖房间内感受的温度是室内温度和壁面温度综合作用的结果。在室温为18的地板采暖房间内人所感受到的舒适程度与在室温为20的散热器采暖房间相同。 2，增大了室内有效空间的利用。地板采暖没有散热器及连接管道，因此室内可以自由地装修墙面、地面、摆放家俱。 3，地板采暖系统投资较高。管道全部布置在地板下，所以对管道

57、的材质和施工质量较高。 4，热惰性大，不适用于采用间歇室供暖的建筑（办公楼、商场、学校）。,地暖部分设计要求,1、低温热水地面辐射供暖系统的供、回水温度应由计算确定，供水温度不应大于60。民用建筑供水温度宜采用35-50，供回水温差不宜大于10。,2、表面平均温度计算值应符合下表的规定。,3、计算全面地面辐射供暖系统的热负荷时，室内计算温度的取值应比对流采暖系统的室内计算温度低2，或取对流采暖系统计算总热负荷的90-95。,2，地板辐射采暖,局部辐射供暖系统热负荷的附加系数,4、在住宅建筑中，低温热水地面辐射供暖系统应按户划分系统，配置分水器、集水器；户内的各主要房间，宜分环路布置加热管。,5

58、、连接在同一分水器、集水器上的同一管径的各环路，其加热管的长度宜接近，并不宜超过120m，管道之间的距离应不大于30 cm 。,9、地面的固定设备和卫生洁具下，不应布置加热管。,6、加热管的布置宜采用回折型（旋转型）或平行型（直列型）。,7、加热管的敷设管间距，应根据地面散热量、室内计算温度、平均水温及地面传热热阻等通过计算确定。,8、加热管内水的流速不宜小于0.25m/s。,地暖部分设计要求,2，地板辐射采暖,常见建筑用塑料类管材： PVC 聚氯乙烯管 PVC-C 聚氯乙烯耐热管 PE 聚乙烯管 LDPE 低密度聚乙烯管 MDPE 中密度聚乙烯管 HDPE 高密度聚乙烯管 PP 聚丙烯管 PP-H 均聚聚丙烯管（耐压较高，但易低温脆化） PP-B 嵌段共聚聚丙烯管（耐压低于PP-H） PP-R 无规共聚聚丙烯管 PE-X 交联聚乙烯管 PERT 非交联热塑性聚乙烯管 PB 聚丁烯管 PAP 铝塑复合管 XPAP 交联铝塑复合管,适合于地板辐射供暖的塑料类管材： 交联铝塑复合(XPAP)管 聚丁烯(PB)管 交