高職采暖系統(tǒng)課件

供暖系統(tǒng)一.熱水供暖系統(tǒng)自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)高層建筑熱水供暖系統(tǒng)二.蒸汽供暖系統(tǒng)

一.熱水供暖系統(tǒng)

㈠分類1.按系統(tǒng)循環(huán)動力的不同，分為:自然循環(huán)系統(tǒng)(靠流體的密度差進(jìn)行循環(huán)的系統(tǒng))機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)(靠外加的機(jī)械(水泵)力循環(huán)的系統(tǒng)）。2.按供、回水方式的不同，分為單管系統(tǒng)和雙管系統(tǒng)。(如圖所示)單管系統(tǒng)雙管系統(tǒng)3.按管道敷設(shè)方式不同，分為垂直式系統(tǒng)和水平式系統(tǒng)。4.按熱媒溫度不同，分為低溫水供暖系統(tǒng)和高溫水供暖系統(tǒng)。我國習(xí)慣認(rèn)為：低于或等于100℃的熱水，稱為“低溫水”；超過100的熱水，稱為“高溫水”。室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)大多采用低溫水供暖，設(shè)計(jì)供、回水溫度采用95/75℃，高溫水供暖宜在生產(chǎn)廠房中使用。㈡自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)1.工作原理：（如圖所示）散熱器用供水管和回水管與加熱中心（鍋爐）相連；系統(tǒng)最高點(diǎn)設(shè)一膨脹水箱用以容納水在受熱后因膨脹所增加的體積，并排除系統(tǒng)中的空氣；鍋爐未加熱之前，系統(tǒng)內(nèi)各處都充滿溫度相同的冷水。隨著水在鍋爐內(nèi)被加熱，水溫上升，密度減小而變輕，熱水沿供水干管上升流入散熱器，在散熱器內(nèi)熱水放熱而冷卻，密度變大，沿干管流回鍋爐，這樣形成一個循環(huán)流動。自然循環(huán)供暖工作原理1-散熱器2-熱水鍋爐3-供水管路4-回水管路5-膨脹水箱2.工作壓力假定水溫只在鍋爐內(nèi)上升和散熱器中下降，則可以計(jì)算出自然循環(huán)的作用壓力的大小。以系統(tǒng)A-A斷面為例：斷面A-A右側(cè)壓力：

斷面A-A左側(cè)壓力：

斷面兩側(cè)的壓力差即為系統(tǒng)的作用壓力：

式中：△P——自然循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力，Pa;h——冷卻中心至加熱中心的垂直距離，mg——重力加速度m/s2，取98m/s2;——回水密度，kg/m3;——供水密度，kg/m3。從公式可知，循環(huán)壓力取決于冷熱水之間的密度差及散熱器與鍋爐間的高差。自然循環(huán)供暖系統(tǒng)由于循環(huán)壓力小，其作用半徑（總立管至最遠(yuǎn)立管的水平距離）不宜超過50m。為加大循環(huán)壓力，鍋爐房一般建在地下室。3.主要型式雙管系統(tǒng)：定義:散熱器的供水管和回水管分別設(shè)置。特點(diǎn)：每組散熱器都能組成一個循環(huán)環(huán)路，每組散熱器的供水溫度基本是一致的，各組散熱器可自行調(diào)節(jié)熱媒流量，互相不受影響。單管系統(tǒng)：定義:散熱器的供回水立管共用一根管。特點(diǎn)：立管上的散熱器串聯(lián)起來構(gòu)成一個循環(huán)環(huán)路，從上到下各樓層散熱器的進(jìn)水溫度不同，溫度依次降低，每組散熱器的熱媒流量不能單獨(dú)調(diào)節(jié)。單管跨越式系統(tǒng):克服了單管式不能單獨(dú)調(diào)節(jié)熱媒流量，且下層散熱器熱媒入口溫度過低的弊病。熱水在散熱器前分成兩部分：一部分流入散熱器；另一部分流入散熱器進(jìn)出口之間的跨越管內(nèi)。（如圖所示）上供下回式:熱水干管敷設(shè)高度在所有散熱器之上自然循環(huán)供暖系統(tǒng)（a）雙管上供下回式系統(tǒng)（b）單管順流式系統(tǒng)1-總立管2-供水干管3-供水立管4-散熱器供水支管5-散熱器回水支管4.系統(tǒng)中空氣的排除重要性:系統(tǒng)中若積存空氣，就會形成氣塞，阻礙水的正常循環(huán)。要求:系統(tǒng)內(nèi)的空氣應(yīng)能隨時順利地排除。上供下回自然循環(huán)系統(tǒng)排除空氣的措施:自然循環(huán)中水流速度較慢則水中的空氣能夠逆著水流方向聚集到高處;

供水干管設(shè)有向膨脹水箱上升的坡向，與水流方向相反，其坡度為0.005﹏0.01;散熱器支管的坡度一般為0.01;回水干管有向鍋爐方向的向下坡度，坡度為0.005﹏0.01;這樣，便于空氣逆水流方向，經(jīng)過干管匯集到系統(tǒng)最高處，經(jīng)過膨脹水箱排除。5.單、雙管系統(tǒng)作用壓力比較雙管系統(tǒng)：各層散熱器與鍋爐間形成獨(dú)立的循環(huán)，因而隨著從上層到下層，冷卻中心與加熱中心的高差逐層減小，各層循環(huán)壓力也出現(xiàn)由大到小的現(xiàn)象，上層作用壓力大，流經(jīng)散熱器的流量多。下層作用壓力小，流經(jīng)散熱器的流量小，因而造成上熱下冷的垂直失調(diào)現(xiàn)象；樓層越多，失調(diào)現(xiàn)象越嚴(yán)重。單管系統(tǒng)：各層的冷卻中心串聯(lián)在一個循環(huán)管路上，從上而下逐漸冷卻過程所產(chǎn)生的壓力迭加在一起形成一個總壓力，因此不存在垂直失調(diào)問題；即使最低層散熱器低于鍋爐中心，也可以使水循環(huán)流動；由于下層散熱器入口的熱媒溫度低，下層散熱器的面積比上層要多；在多層和高層建筑中，宜用單管系統(tǒng)。㈢機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)

1.與自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的比較：是一種主要的供暖方式，采用水泵為系統(tǒng)提供循環(huán)動力，可以負(fù)擔(dān)單幢、多幢建筑，甚至區(qū)域范圍內(nèi)的供暖，是自然循環(huán)所不能及的；管路布置的靈活性大，系統(tǒng)布置型式多樣，以適應(yīng)不同的建筑構(gòu)造;機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中自然壓頭仍然存在，即雙管系統(tǒng)存在垂直失調(diào)和單管系統(tǒng)不能局部調(diào)節(jié)、下層水溫較低等。在實(shí)際工程中，仍以單管順流式采用居多。2.方式：上供下回式單管和雙管熱水供暖系統(tǒng)(如圖所示)與自然循環(huán)相比，增加了循環(huán)水泵、排氣裝置，另外膨脹水箱的連接位置、供水干管的坡向也不同。機(jī)械循環(huán)上供下回式熱水供暖系統(tǒng)1-熱水鍋爐2-循環(huán)水泵3-集氣裝置4-膨脹水箱機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中，注意解決以下幾個主要問題：

排氣問題:系統(tǒng)中的水流速度常超過從水中分離出來的空氣泡的浮升速度；為使氣泡不被帶入立管，不允許水和氣泡逆向流動；供水干管應(yīng)按水流方向設(shè)上升坡度，使氣泡隨水流方向匯集到系統(tǒng)最高點(diǎn)，通過設(shè)在最高點(diǎn)的排氣裝置，將空氣排出系統(tǒng)外?；厮晒芷孪蚺c自然循環(huán)相同。供、回水干管的坡度為0.003,不得小于0.002。水泵連接點(diǎn):水泵應(yīng)裝在回水總管上；使水泵的工作溫度相對降低，改善水泵的工作條件，延長水泵的使用壽命；使系統(tǒng)內(nèi)的高溫部分處于正壓狀態(tài)，不致使熱水因壓力過低而汽化，有利于系統(tǒng)正常工作。

膨脹水箱的連接點(diǎn)與安裝高度：為避免系統(tǒng)內(nèi)水汽化、吸入空氣，系統(tǒng)需要保持足夠的壓力。由于系統(tǒng)內(nèi)熱水都是連通在一起的，只要把系統(tǒng)內(nèi)某一點(diǎn)的壓力恒定，則其余點(diǎn)的壓力也自然得以恒定?？梢赃x定一個定壓點(diǎn)，定壓裝置由膨脹水箱兼任。系統(tǒng)工作時，維持膨脹水箱內(nèi)的水位高度不變，則整個系統(tǒng)的壓力得到恒定。膨脹水箱與系統(tǒng)的連接點(diǎn)選在循環(huán)水泵的進(jìn)口側(cè)。膨脹水箱的安裝高度根據(jù)要求的定壓壓力確定。機(jī)械循環(huán)下供下回式系統(tǒng)(如圖所示)一般適用于平屋頂建筑物的頂層難以布置干管的場合，以及有地下室的建筑，當(dāng)無地下室時，供、回水干管一般敷設(shè)在底層地溝內(nèi)；系統(tǒng)的供回水干管都敷設(shè)在底層散熱器下面，系統(tǒng)內(nèi)空氣的排除較為困難；通過頂層散熱器的冷風(fēng)閥手動分散排氣或者通過專設(shè)的空氣管手動或集中自動排氣。

機(jī)械循環(huán)下供下回式系統(tǒng)1-熱水鍋爐2-循環(huán)水泵3-集氣罐4--膨脹水箱5-空氣管6-冷風(fēng)閥

機(jī)械循環(huán)中供式熱水供暖系統(tǒng)（如圖所示）水平供水干管敷設(shè)在系統(tǒng)的中部；上部系統(tǒng)可用上供下回式，也可用下供下回式，下部系統(tǒng)則用上供下回式；中供式系統(tǒng)減輕了上供下回式樓層過多，易出現(xiàn)垂直失調(diào)的現(xiàn)象，同時可避免頂層梁底高度過低，使供水干管擋住頂層窗戶，妨礙其開啟。機(jī)械循環(huán)中供式熱水供暖系統(tǒng)（a）上部系統(tǒng)—下供下回式雙管系統(tǒng)（b）下部系統(tǒng)—上供下回式單管系統(tǒng)機(jī)械循環(huán)下供上回式熱水供暖系統(tǒng)（如圖所示）供水干管設(shè)在下部，回水干管設(shè)在上部，立管布置常采用單管順流式；

水的流向與空氣流向一致，都是由下而上。上部設(shè)有膨脹水箱，排氣方便；散熱器內(nèi)熱媒的平均溫度幾乎等于散熱器的出水溫度，傳熱效果低于上供下回式；在相同的立管供水溫度下，散熱器的面積要增加。機(jī)械循環(huán)下供上回式（倒流式）熱水供暖系統(tǒng)1-熱水鍋爐2-循環(huán)水泵3-膨脹水箱異程式系統(tǒng)：（如前所示）總立管與各分立管構(gòu)成的循環(huán)環(huán)路的總長度是不相等的；靠近總立管的分立管，循環(huán)長度較短，遠(yuǎn)離總立管的分立管，循環(huán)長度較長；最遠(yuǎn)環(huán)路同最近環(huán)路之間的壓力損失相差很大，，造成靠近總立管附近的分立管供水量過剩，而系統(tǒng)末端立管供水不足，供熱量達(dá)不到要求。同程式系統(tǒng)：（如圖所示）在異程式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了回水管長度，使各分立管循環(huán)環(huán)路的管長相等，環(huán)路間的壓力損失易于平衡，熱量分配易于達(dá)到設(shè)計(jì)要求；管材用量稍多一些，地溝深度需加大一點(diǎn)；系統(tǒng)環(huán)路較多、管道較長時，常采用同程式系統(tǒng)布置。同程式系統(tǒng)1-熱水鍋爐2-循環(huán)水泵3-集氣罐4-膨脹水箱水平串聯(lián)式系統(tǒng)一根立管水平串聯(lián)起多組散熱器的布置形式。簡捷，安裝簡單，少穿樓板，施工方便，

造價較低；對各層有不同使用功能和不同溫度要求的建筑物，便于分層調(diào)節(jié)和管理；單管水平式系統(tǒng)串聯(lián)散熱器很多時，運(yùn)行中易出現(xiàn)前端過熱，末端過冷的水平失調(diào)現(xiàn)象。每個環(huán)路散熱器組數(shù)以8~12組為宜。單管水平串聯(lián)式1-冷風(fēng)閥2-空氣管㈣高層建筑熱水供暖系統(tǒng)

1.相對于建筑物高度的增加，供暖系統(tǒng)出現(xiàn)了一些新的問題：供暖系統(tǒng)內(nèi)水靜壓力上升，而散熱設(shè)備、管材的承受能力卻是有限的。因此,建筑高度超過50m時，宜豎向分區(qū)供熱，上層系統(tǒng)采用隔絕式連接;系統(tǒng)垂直失調(diào)問題加劇。為減輕垂直失調(diào)，一個垂直單管供暖系統(tǒng)所供層數(shù)不宜大于12層，同時立管與散熱器的連接可采用其它方式。2.國內(nèi)高層建筑熱水供暖主要有以下幾種形式：

分層式供暖系統(tǒng)是目前常用的一種形式。(如圖所示)在垂直方向?qū)⒐┡到y(tǒng)分成兩個或兩個以上相互獨(dú)立的系統(tǒng)。下層系統(tǒng)通常直接與室外網(wǎng)路相連，上層系統(tǒng)與外網(wǎng)采用隔絕式連接。

分層式熱水供暖系統(tǒng)垂直雙線式單管熱水供暖系統(tǒng)由豎向的1形單管式立管組成(如圖所示);散熱器常采用蛇形管或輻射板式結(jié)構(gòu),立管由上升立管和下降立管組成;各層散熱器的平均溫度近似相同;每組1形單管式立管最高點(diǎn)處設(shè)排氣裝置;立管阻力較小易產(chǎn)生水平失調(diào)，在每根立管的回水管上設(shè)置孔板以增大阻力或采用同程式系統(tǒng)。

1-供水干管2-回水干管3-雙線立管4-散熱器5-截止閥6-排水閥7-節(jié)流孔板8-調(diào)節(jié)閥單、雙管混合式系統(tǒng)(如圖所示)散熱器自垂直方向分為若干組，每組包含若干層，在每組內(nèi)采用雙管形式，組與組之間則用單管連接;避免了雙管系統(tǒng)在樓層過多時出現(xiàn)嚴(yán)重豎向失調(diào)現(xiàn)象，也避免散熱器支管管徑過粗的缺點(diǎn),有的散熱器還能局部調(diào)節(jié)，兼有單、雙管系統(tǒng)的特點(diǎn)。單、雙管混合式系統(tǒng)二.蒸汽供暖系統(tǒng)(一)特點(diǎn)1.蒸汽在散熱設(shè)備中從蒸汽冷凝成凝結(jié)水，從氣相變成液相，在此過程中放出汽化潛熱；而熱水在散熱器中只有溫度降低，無相態(tài)變化;2.同樣質(zhì)量流量的蒸汽比熱水?dāng)y帶的熱量高出許多,對同樣的熱負(fù)荷，蒸汽供熱時所需的蒸汽質(zhì)量流量比熱水流量少很多;3.蒸汽和凝結(jié)水在系統(tǒng)管路內(nèi)流動時，其狀態(tài)參數(shù)變化較大,隨著壓力的降低，凝水部分會重新汽化，形成“二次蒸汽”，造成蒸汽供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理出現(xiàn)困難；4.散熱設(shè)備的熱媒溫度為蒸汽壓力對應(yīng)的飽和溫度，比一般熱水供暖系統(tǒng)熱媒的溫度高，散熱器的面積少于熱水供暖系統(tǒng)。但散熱器表面溫度高，易燒烤散熱器上方的有機(jī)灰塵，產(chǎn)生異味，衛(wèi)生條件不佳，因此限制了蒸汽供暖系統(tǒng)在民用建筑中的使用。5.由于蒸汽供暖系統(tǒng)間歇工作，管內(nèi)蒸汽、空氣交替出現(xiàn)，加劇了管道內(nèi)壁的氧化腐蝕，尤其是凝結(jié)水管，腐蝕更快，使用壽命比熱水系統(tǒng)要短；6.蒸汽具有比容大、密度小的特點(diǎn)，不會在系統(tǒng)中產(chǎn)生很大的水靜壓力，對設(shè)備的承壓要求不高；7.蒸汽供暖系統(tǒng)供汽時熱得快，停汽時冷得也快，適合于間歇運(yùn)行的用戶，如會議廳、劇院等。（二）分類按照供汽壓力的大小，分為：低壓蒸汽供暖系統(tǒng)：供汽的表壓力70Kpa時；高壓蒸汽供暖系統(tǒng)：供汽表壓力70Kpa時；供汽壓力降低時，蒸汽的飽和溫度也降低，凝水的二次汽化量少，運(yùn)行較可靠，衛(wèi)生條件也得以改善；在民用建筑中，蒸汽供暖系統(tǒng)的壓力應(yīng)盡可能降低。低壓蒸汽雙管供暖系統(tǒng)（如圖所示）蒸汽干管敷設(shè)在房間的天棚內(nèi)或天棚下；與熱水供暖系統(tǒng)相比，有以下幾點(diǎn)不同：供暖干管的坡向沿流向順坡，坡度宜采用0.002~0.003，進(jìn)入散熱器支管的坡度為0.01~0.02；依靠蒸汽壓力把積存于管道內(nèi)、散熱器內(nèi)的空氣趕至凝水管，再由凝水管經(jīng)凝結(jié)水箱排入大氣中；蒸汽在管道中流動時有凝結(jié)水產(chǎn)生，散熱器中也產(chǎn)生大量凝結(jié)水，必須及時排除。除了管道坡度、坡向要求外，還要在必要的地方裝疏水器。蒸汽雙管上供下回供暖系統(tǒng)疏水器：阻隔管路中的蒸汽，而讓凝結(jié)水很容易通過；在干管的最低點(diǎn)及管路設(shè)備的末端，應(yīng)設(shè)疏水器，使凝結(jié)水能順利地返回鍋爐房，減少能量損失；散熱器內(nèi)積存有空氣時，就有蒸汽、空氣、水三種物質(zhì)共存，并按密度的大小依次積聚在不同的位置：凝結(jié)水積在下部；空氣比蒸汽重，在中間；蒸汽最輕在上部，（如圖所示）；依靠散熱器上的放氣閥，難以排除其中的空氣。蒸汽在散熱器中的放熱（a）正常運(yùn)行（b）中間存有空氣

高壓蒸汽供暖系統(tǒng)一般均采用雙管上供下回系統(tǒng)；蒸汽的壓力及溫度都較高，凝結(jié)水在經(jīng)