室内热水供暖系统.ppt
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1、第三章第三章 室内热水供暖系统室内热水供暖系统 第三章 室内热水供暖系统第三章第三章 室内热水供暖系统室内热水供暖系统 l热媒主要有三类:热媒主要有三类:l热水、蒸汽与热风热水、蒸汽与热风:以热水作为热媒的供暖系统,称:以热水作为热媒的供暖系统,称为热水供暖系统:为热水供暖系统:分类分类1.1.按热媒温度的不同,可分为按热媒温度的不同,可分为低温水低温水供暖系统和供暖系统和高温水高温水供暖系统。供暖系统。见表见表3-13-1 我我国国习习惯惯认认为为:低低于于或或等等于于100的的热热水水,称称为为“低低温水温水”;超过;超过100的热水,称为的热水,称为“高温水高温水”。室室内内热热水水供供
2、暖暖系系统统大大多多采采用用低低温温水水供供暖暖,设设计计供供、回回水温度采用水温度采用95/75,高温水供暖宜在生产厂房中使用。,高温水供暖宜在生产厂房中使用。第三章 室内热水供暖系统2.2.按系统循环动力的不同按系统循环动力的不同l可分为:可分为:重力(自然)循环系统重力(自然)循环系统:靠流体的密度差进行循靠流体的密度差进行循 环的系统环的系统.机械循环系统机械循环系统:靠外加的机械靠外加的机械(水泵水泵)力循环的系力循环的系统统.3.3.按系统管道敷设方式的不同按系统管道敷设方式的不同l分为:分为:垂直式垂直式和和水平式水平式。4.4.按散热器供、回水方式的不同按散热器供、回水方式的不
3、同l可分为:可分为:单管单管系统和系统和双管双管系统。系统。第一节第一节 传统室内热水供暖系统传统室内热水供暖系统 l传统室内热水供暖系统是相对于新出现的分户供暖系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,就是我们经常说的统而言的,就是我们经常说的“大采暖大采暖”系统,通常系统,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。联上供下回的垂直单、双管顺流式系统。l优点是构造简单;优点是构造简单;l缺点是整幢建筑的供暖系统往往是统一的整体,缺乏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
4、力,不利于节能与自主用热。但其结构简独立调节能力,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。公共建筑供暖系统使用。l根据循环动力不同,可分为重力(自然)循环热水供根据循环动力不同,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。暖系统和机械循环热水供暖系统。第三章 室内热水供暖系统l3-13-1、重力循环热水供暖系统、重力循环热水供暖系统一一.重力循环热水供暖的工重力循环热水供暖的工作原理及其作用压力:作原理及其作用压力:l如如假假设设图图3-13-1的的循循环环环环路路最最低低点
5、点的的断断面面A-AA-A处处有有一一个个假假想想阀阀门门。若若突突然然将将阀阀门门关关闭闭,则则在在断断面面A-AA-A两两侧侧受受到到不不同同的的水水柱柱压压力力。这这两两方方所所受受到到的的水水柱柱压压力力差差就就是是驱驱使使水水在在系系统统内内进进行行循循环环流流动动的的作用压力。作用压力。图图 3-1 重力循环热水供暖系统重力循环热水供暖系统 第三章 室内热水供暖系统l设设P1P1和和P2P2分别表示分别表示A-AA-A断面右侧和左侧的水柱断面右侧和左侧的水柱压力,则压力,则:Pa Pa l 断面断面A-A两侧之差值,即系统的循环作用压力为:两侧之差值,即系统的循环作用压力为:Pa
6、式中;式中;重力循环系统的作用压力,重力循环系统的作用压力,Pa;l g 重力加速度,重力加速度,m/s2,取取9.81 m/s2;l h 冷却中心至加热中心的垂直距离,冷却中心至加热中心的垂直距离,m;l 回水密度,回水密度,/m3;l 供水密度,供水密度,/m3。散热器用供水管和回水管与加热中心(锅炉)散热器用供水管和回水管与加热中心(锅炉)相连;相连;系统最高点设一系统最高点设一膨胀水箱膨胀水箱用以容纳水在受热后因用以容纳水在受热后因膨胀所增加的体积,并排除系统中的空气;膨胀所增加的体积,并排除系统中的空气;锅炉未加热之前,系统内各处都充满温度相同的锅炉未加热之前,系统内各处都充满温度相
7、同的冷水。随着水在锅炉内被加热,水温上升,密冷水。随着水在锅炉内被加热,水温上升,密度减小而变轻,热水沿供水干管上升流入散热度减小而变轻,热水沿供水干管上升流入散热器,在散热器内热水放热而冷却,密度变大,器,在散热器内热水放热而冷却,密度变大,沿干管流回锅炉,这样形成一个循环流动。沿干管流回锅炉,这样形成一个循环流动。从从公公式式可可知知,循循环环压压力力取取决决于于冷冷热热水水之之间间的的密密度差及散热器与锅炉间的高差度差及散热器与锅炉间的高差。自自然然循循环环供供暖暖系系统统由由于于循循环环压压力力小小,其其作作用用半半径径(总总立立管管至至最最远远立立管管的的水水平平距距离离)不不宜宜超
8、超过过50m。为加大循环压力,锅炉房一般建在地下室。为加大循环压力,锅炉房一般建在地下室。2.重力循环热水供暖系统的主要型式:重力循环热水供暖系统的主要型式:双管系统:双管系统:定义定义:散热器的供水管和回水管分别设置。散热器的供水管和回水管分别设置。特特点点:每每组组散散热热器器都都能能组组成成一一个个循循环环环环路路,每每组组散散热热器器的的供供水水温温度度基基本本是是一一致致的的,各各组组散散热热器器可可自自行行调调节节热热媒流量,互相不受影响。媒流量,互相不受影响。单管系统:单管系统:定义定义:散热器的供回水立管共用一根管。散热器的供回水立管共用一根管。特特点点:立立管管上上的的散散热
9、热器器串串联联起起来来构构成成一一个个循循环环环环路路,从从上上到到下下各各楼楼层层散散热热器器的的进进水水温温度度不不同同,温温度度依依次次降降低低,每组散热器的热媒流量不能单独调节。每组散热器的热媒流量不能单独调节。单管跨越式系统单管跨越式系统:克克服服了了单单管管式式不不能能单单独独调调节节热热媒媒流流量量,且且下下层层散热器热媒入口温度过低的弊病。散热器热媒入口温度过低的弊病。热热水水在在散散热热器器前前分分成成两两部部分分:一一部部分分流流入入散散热热器器;另另一一部部分分流流入入散散热热器器进进出出口口之之间间的的跨跨越越管管内。内。自然循环供暖系统自然循环供暖系统(a)双管上供下
10、回)双管上供下回式式 系统系统(b)单管顺流式系)单管顺流式系统统 1-总立管总立管 2-供水干管供水干管 3-供水立管供水立管 4-散热器供水支管散热器供水支管 5-散热器回水支管散热器回水支管系统中空气的排除系统中空气的排除重要性重要性:系系统统中中若若积积存存空空气气,就就会会形形成成气气塞塞,阻阻碍碍水水的的正常循环。正常循环。要求要求:系统内的空气应能随时顺利地排除。系统内的空气应能随时顺利地排除。上供下回自然循环系统排除空气的措施上供下回自然循环系统排除空气的措施:自自然然循循环环中中水水流流速速度度较较慢慢则则水水中中的的空空气气能能够够逆逆着水流方向聚集到高处着水流方向聚集到高
11、处;供供水水干干管管设设有有向向膨膨胀胀水水箱箱上上升升的的坡坡向向,与与水水流流方方向相反,其坡度为向相反,其坡度为0.0050.01;散热器支管的坡度一般为散热器支管的坡度一般为0.01;回回水水干干管管有有向向锅锅炉炉方方向向的的向向下下坡坡度度,坡坡度度为为0.0050.01;这这样样,便便于于空空气气逆逆水水流流方方向向,经经过过干干管管汇汇集集到到系系统最高处,经过膨胀水箱排除。统最高处,经过膨胀水箱排除。3.重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算:重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算:l在如图的双管系统中,由于供水同时在上、下三层散热在如图的双管系统中,由于供水同时在上、下三层
12、散热器内冷却,形成了三个并联环路和两个冷却中心。它们器内冷却,形成了三个并联环路和两个冷却中心。它们的作用压力分别为:的作用压力分别为:Pa Pa h1h2h3tgQ3Q2Q1thP3=g(h1+h2+h3)(h-g)4.重力循环热水供暖单管系统的作用压力重力循环热水供暖单管系统的作用压力的计算:的计算:h1h2h3tgQ3Q2Q1t3t2系统总作用压力系统总作用压力P=g(h1+h2+h3)(3-g)+g(h1+h2)(2-3)+g h1(h-2)Pa l单管系统与双管系统相比,除了作用压力计算不单管系统与双管系统相比,除了作用压力计算不同外,各层散热器的平均进出水温度也是不相同同外,各层散
13、热器的平均进出水温度也是不相同的。的。l在双管系统中,各层散热器的在双管系统中,各层散热器的平均进出水温度平均进出水温度是是相同的;相同的;l在单管系统中,各层散热器的在单管系统中,各层散热器的进出口水温是不相进出口水温是不相等等的。越在下层,进水温度越低,因而各层散热的。越在下层,进水温度越低,因而各层散热器的传热系数器的传热系数K值也不相等。由于这个影响,单值也不相等。由于这个影响,单管系统立管的散热器总面积一般比双管系统的稍管系统立管的散热器总面积一般比双管系统的稍大些。大些。第三章 室内热水供暖系统 双管系统:双管系统:各各层层散散热热器器与与锅锅炉炉间间形形成成独独立立的的循循环环,
14、因因而而随随着着从从上上层层到到下下层层,冷冷却却中中心心与与加加热热中中心心的的高高差差逐逐层层减减小小,各各层层循循环环压压力力也也出出现现由由大大到到小小的的现现象象,上上层层作作用用压压力力大大,流流经经散散热热器器的的流流量量多多。下下层层作作用用压压力力小小,流流经经散散热热器器的的流流量量小小,因因而而造成上热下冷的造成上热下冷的垂直失调垂直失调现象;现象;楼层越多,失调现象越严重。楼层越多,失调现象越严重。单管系统:单管系统:层层的的冷冷却却中中心心串串联联在在一一个个循循环环管管路路上上,从从上上而而下下逐逐渐渐冷冷却却过过程程所所产产生生的的压压力力迭迭加加在在一一起起形形
15、成成一个总压力,因此一个总压力,因此不存在垂直失调不存在垂直失调问题;问题;由由于于下下层层散散热热器器入入口口的的热热媒媒温温度度低低,下下层层散散热热器的面积比上层要多;器的面积比上层要多;在多层和高层建筑中,宜用单管系统。在多层和高层建筑中,宜用单管系统。3-23-2、机械循环热水供暖系统、机械循环热水供暖系统 机械循环热水供暖系统与重力循环系统的主要差别是在系统中设置机械循环热水供暖系统与重力循环系统的主要差别是在系统中设置了循环水泵,靠水泵的机械能,使水在系统中强制循环。了循环水泵,靠水泵的机械能,使水在系统中强制循环。一、垂直式系统一、垂直式系统 垂直式系统,按供、回水干管布置位置
16、不同,有下列几垂直式系统,按供、回水干管布置位置不同,有下列几种型式:种型式:1.上供下回式双管和单管热水供暖系统上供下回式双管和单管热水供暖系统 2.下供下回式双管热水供暖系统;下供下回式双管热水供暖系统;3.中供式热水供暖系统;中供式热水供暖系统;4.下供上回式(倒流式)热水供暖系统;下供上回式(倒流式)热水供暖系统;5.混合式热水供暖系统。混合式热水供暖系统。第三章 室内热水供暖系统1.上供下回式双管和单管热水供暖系统上供下回式双管和单管热水供暖系统 排气问题排气问题:1.系系统统中中的的水水流流速速度度常常超超过过从从水水中中分分离离出出来来的的空空气泡的浮升速度;气泡的浮升速度;2.
17、为为使使气气泡泡不不被被带带入入立立管管,不不允允许许水水和和气气泡泡逆逆向向流动;流动;3.供供水水干干管管应应按按水水流流方方向向设设上上升升坡坡度度,使使气气泡泡随随水水流流方方向向汇汇集集到到系系统统最最高高点点,通通过过设设在在最最高高点的排气装置,将空气排出系统外。点的排气装置,将空气排出系统外。4.回回水水干干管管坡坡向向与与自自然然循循环环相相同同。供供、回回水水干干管的坡度为管的坡度为0.003,不得小于不得小于0.002。水泵连接点水泵连接点水泵应装在回水总管上;水泵应装在回水总管上;使使水水泵泵的的工工作作温温度度相相对对降降低低,改改善善水水泵泵的的工工作作条条件,延长
18、水泵的使用寿命;件,延长水泵的使用寿命;使使系系统统内内的的高高温温部部分分处处于于正正压压状状态态,不不致致使使热热水水因压力过低而汽化,有利于系统正常工作。因压力过低而汽化,有利于系统正常工作。膨胀水箱的连接点与安装高度膨胀水箱的连接点与安装高度1.为为避避免免系系统统内内水水汽汽化化、吸吸入入空空气气,系系统统需需要要保保持持足足够够的的压压力力。由由于于系系统统内内热热水水都都是是连连通通在在一一起起的的,只只要要把把系系统统内内某某一一点点的的压压力力恒恒定定,则则其其余余点点的的压压力力也也自自然然得得以以恒恒定定。可可以以选选定定一一个个定定压压点点,定定压压装装置置由由膨膨胀胀
19、水水箱箱兼兼任任。系系统统工工作作时时,维维持持膨膨胀胀水水箱箱内内的的水水位位高高度度不不变变,则则整整个个系统的压力得到恒定系统的压力得到恒定。2.膨膨胀胀水水箱箱与与系系统统的的连连接接点点选选在在循循环环水水泵泵的的进进口口侧侧。3.膨胀水箱的安装高度根据要求的定压压力确定。膨胀水箱的安装高度根据要求的定压压力确定。2.机械循环下供下回式系统图机械循环下供下回式系统图机械循环下供下回式系统图机械循环下供下回式系统图 1热水锅炉;热水锅炉;2循环水泵;循环水泵;3集气罐;集气罐;4膨胀水箱;膨胀水箱;5空气管;空气管;6冷风阀冷风阀 第三章 室内热水供暖系统 一一般般适适用用于于平平屋屋
20、顶顶建建筑筑物物的的顶顶层层难难以以布布置置干干管管的的场场合合,以以及及有有地地下下室室的的建建筑筑,当当无无地地下下室室时时,供、回水干管一般敷设在底层地沟内;供、回水干管一般敷设在底层地沟内;系系统统的的供供回回水水干干管管都都敷敷设设在在底底层层散散热热器器下下面面,系系统内空气的排除较为困难;统内空气的排除较为困难;通通过过顶顶层层散散热热器器的的冷冷风风阀阀手手动动分分散散排排气气或或者者通通过过专设的空气管手动或集中自动排气。专设的空气管手动或集中自动排气。l特点特点3.机械循环中供式热水供暖系统机械循环中供式热水供暖系统机械循环中供式热水供暖系统机械循环中供式热水供暖系统(a)
21、上部系统)上部系统下供下回式双管系统;下供下回式双管系统;(b)下部系统)下部系统上供下回式单管系统上供下回式单管系统特点特点水平供水干管敷设在系统的中部;水平供水干管敷设在系统的中部;上上部部系系统统可可用用上上供供下下回回式式,也也可可用用下下供供下下回回式式,下部系统则用上供下回式;下部系统则用上供下回式;中中供供式式系系统统减减轻轻了了上上供供下下回回式式楼楼层层过过多多,易易出出现现垂垂直直失失调调的的现现象象,同同时时可可避避免免顶顶层层梁梁底底高高度度过过低,使供水干管挡住顶层窗户,妨碍其开启。低,使供水干管挡住顶层窗户,妨碍其开启。4.4.机械循环下供上回式热水供暖系统机械循环
22、下供上回式热水供暖系统第三章 室内热水供暖系统机械循环下供机械循环下供上回式(倒流式)上回式(倒流式)1-热水锅炉;热水锅炉;2-循环水泵;循环水泵;3-膨胀水箱膨胀水箱特点特点第三章 室内热水供暖系统可有单管、双管系统可有单管、双管系统排气好:水、气流动方向一致排气好:水、气流动方向一致气泡浮升速度:水平干管气泡浮升速度:水平干管0.10.2m/s,立管,立管0.25m/s散热器内的水流动方向是下进上出,散热器内的水流动方向是下进上出,传热系数低于上进下出传热系数低于上进下出5.混合式热水供暖系统。混合式热水供暖系统。机械循环混合式热水供暖系统机械循环混合式热水供暖系统 第三章 室内热水供暖
23、系统特点特点l由下供上回系统和上供下回两组串联组成。由下供上回系统和上供下回两组串联组成。l压损大,使用少。压损大,使用少。6.6.异程式系统和同程式系统:异程式系统和同程式系统:异程式系统:异程式系统:总总立立管管与与各各分分立立管管构构成成的的循循环环环环路路的的总总长长度度是是不不相等的;相等的;靠靠近近总总立立管管的的分分立立管管,循循环环长长度度较较短短,远远离离总总立立管的分立管,循环长度较长;管的分立管,循环长度较长;最最远远环环路路同同最最近近环环路路之之间间的的压压力力损损失失相相差差很很大大,造造成成靠靠近近总总立立管管附附近近的的分分立立管管供供水水量量过过剩剩,而而系统
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