第8章建筑采暖系统教学课件

蒸汽采暖系统蒸汽采暖系统热水采暖系统热水采暖系统其他采暖系统其他采暖系统采暖方式、热媒及系统分类采暖方式、热媒及系统分类采暖设备及附件采暖设备及附件采暖系统的设计热负荷采暖系统的设计热负荷采暖的主要方式热媒及其选择采暖系统的分类8.1 采暖方式、热媒及系统分类本节主要内容本节主要内容采暖采暖：使室内获得热量并保持一定温度，以达到适宜适宜的生活条件或工作条件的技术，也称供暖（供热）。采暖系统组成：热媒制备热源；热媒输送管道（热网）；热媒利用散热设备（热用户）一、采暖方式及其一、采暖方式及其选择1、采暖方式（1）集中采暖与分散采暖集中采暖：热源与散热设备分别设备，用热媒管道相连接，由热源各个房间或各个建筑物供给热量的采暖方式。我国三北地区城市一般建立集中供热系统，其热源一般为热电厂、区域锅炉房、分散小锅炉房等。分散采暖：热源、热媒输送和散热设备在构造上合为一体的就地采暖方式。（2）全面采暖与局部采暖全面采暖：为使整个采暖房间保持一定温度要求而设置的采暖方式。局部采暖：为使室内局部区域或局部工作点保持一定温度要求而设置的采暖方式。（3）连续采暖与间歇采暖连续采暖：对于全天使用的建筑物，使其室内平均温度全天均能达到设计温度的采暖方式。间歇采暖：对于非全天使用的建筑物，仅在使用时间内使室内平均温度达到设计温度，而在非使用时间内可自然降温的采暖方式。（4）值班采暖在非工作时间或中断使用的时间内，为使建筑物保持最低室温要求而设置的采暖方式。值班采暖一般为5。2、采暖方式的选择根据建筑物建筑物规模模，所在地所在地气气候候条条件、能源件、能源状况状况、能、能源政策、源政策、环保保等要求，通过技术经济比较确定。累年日平均气温5的天数90天，宜采用集中采暖；累年日平均气温5的天数为6089天或60天，但8的天数 75天，其幼儿园、养老院、中小学校、医疗机构等建筑宜采用集中采暖。设置采暖的公共建筑和工业建筑，非工作时间室温必须 0，而利用房间蓄热不能满足要求的，需设置值班采暖。二、集中采暖的热媒及选择集中采暖系统热媒热媒最常用的是热水水和蒸汽蒸汽。民用建筑应采用热水做热媒；工业建筑、当厂区只有采暖用热或以采暖用热为主时，宜采用高温热水做热媒；当厂区供热以工艺用蒸汽为主时，在不违反卫生、技术和节能要求下，可采用蒸汽做热媒。三、采暖系统的分类1、按热媒不同分为：热水采暖系统蒸汽采暖系统热风采暖系统2、按散热方式不同：对流采暖系统：如热水、蒸汽、热风采暖系统辐射采暖系统：如低温辐射地板采暖系统采暖室内、外温度计算参数采暖系统设计热负荷的计算本节主要内容本节主要内容8.2 采暖系统的设计热负荷采暖系统的设计热负荷一、采暖室内、外温度计算参数1、室内计算温度tn（1）民用建筑：1624；表表8-1 供热工程室内计算温度表供热工程室内计算温度表（2）工业建筑：轻作业1821、中作业1618、重作业1416。2、室外计算温度twn为某一固定值，可从采暖通风与空气调节设计规范查阅到，根据中国气象参数统计而得。二、采暖系统设计热负荷的计算1、设计负荷理论计算：Q=Qs-Qd建筑物失热量失热量Qs包括：围护结构的耗热量；加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称冷风渗透耗热量；加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称冷风侵入耗热量；水分蒸发的耗热量；加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量。建筑物得热量得热量Qd：生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；热管道及其他热表面的散热量；热物料的散热量；太阳辐射进入室内的热量。2、设计热负荷的估算 Q=qFF，其中qF：单位面积的热指标重力循环热水采暖系统的型式与特点机械循环热水采暖系统的型式与特点本节重点与难点本节重点与难点8.3 热水采暖系统一、热水采暖系统分类1、按循环动力不同分：重力回水和机械回水（主要的）2、热媒参数不同分：低温（T100）和高温（T100）热水采暖系统3、按供回水方式不同分：上供下回式、下供下回式、中供式、下供上回式和混合式系统4、按立管数量不同分：单管式和双管式（主要的）5、按各并联环路水的流程不同分为：同程式与导程式系统，热媒沿管网各环路管路总长度不同的为异程式系统。二、重力（自然）循环热水采暖系统系统循环动力：要提高要提高p，当供回水温（，当供回水温（95/70）一定时，）一定时，只能增加尽量增大锅炉与散热设备之间的垂只能增加尽量增大锅炉与散热设备之间的垂直距离直距离 h。1、型式：单、双管供水干管有0.51%坡向膨胀水箱方向上升上升的坡度；回水管有0.51%坡向锅炉方向向下向下的坡度。2 2、特点：、特点：作用压力小、管径大、系统简单、不耗电。A、双管上供下回：由于各层h不同，循环压力p由大变小，故流过上上层热水量水量大大于下于下层，造成上层温度偏高，下层偏低，出现“垂直失垂直失调”现象。适用于作用半径50m的3 3层（10m）建筑。B、单管上供下回：从上到下逐渐冷却过程所产生的压力叠加在一起形成一个总的作用力的作用力，故不不存在存在“垂直失垂直失调”现象。但流经各层水水温温不同不同，各组散热器热媒流量不能单独调节。适用于作用半径50米的多多层建筑。本讲主要内容机械循环热水采暖系统与自然循环系统的主要区别 机械循环采暖系统不同型式及其特点 二、机械循环热水采暖系统主要型式垂直式垂直式 水平式水平式 上供下回上供下回单管系统单管系统 双管系统双管系统 下供下回双管系统下供下回双管系统 中供式系统中供式系统 下供上回式（倒流式）系统下供上回式（倒流式）系统 混合式系统混合式系统 顺流式顺流式跨越式跨越式 异程式系统异程式系统同程式系统同程式系统1、机械循环上供下回上供下回式采暖系统机械循环上供下回式热水采暖系统机械循环上供下回式热水采暖系统 双管系统双管系统单管系统单管系统1热源热源2循环水泵循环水泵3集气罐集气罐4膨胀水箱膨胀水箱立管立管、是是双管式系统，双管式系统，主要优点是主要优点是可以调节流可以调节流量。量。立管立管是单管是单管系统，它的优点系统，它的优点是经济好，施工是经济好，施工简单，运行管理简单，运行管理简单，水力工况简单，水力工况稳定。稳定。立管立管是单管跨越是单管跨越式系统。散热器面式系统。散热器面积增加，支管装阀积增加，支管装阀门，造价高，施工门，造价高，施工工序多，多用于需工序多，多用于需进行局部调节散热进行局部调节散热器散热量。器散热量。立管立管V,在高层建筑在高层建筑（通常超过六层）（通常超过六层）中，可采用跨越式中，可采用跨越式与顺流式相结合的与顺流式相结合的系统形式系统形式上部上部几层采用跨越式，几层采用跨越式，下部采用顺流式。下部采用顺流式。上供下回上供下回式采暖系统特点符合建筑物热负荷分布规律符合建筑物热负荷分布规律散热器平均温度高散热器平均温度高系统型式简单系统型式简单施工方便施工方便造价低造价低缺点是不能进行局部调节，易缺点是不能进行局部调节，易出现垂直失调现象出现垂直失调现象 2、下供下回下供下回式采暖系统系统的供水和回水干管都敷设在底层散热器下下面。在设有地下室的建筑物中或在平屋顶建筑棚下难以布置供水干管的场合，常采用下供下回式系统。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。机械循环下供下回热水采暖系统机械循环下供下回热水采暖系统1热源热源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6冷风阀冷风阀下供下回下供下回式采暖系统特点在地下室布置供水干管，管在地下室布置供水干管，管路直接散热给地下室，无效热路直接散热给地下室，无效热损失小。损失小。在施工中，每安装好一层散在施工中，每安装好一层散热器即可开始供暖，给冬季施热器即可开始供暖，给冬季施工带来很大方便。工带来很大方便。排除系统中的空气较易。排除系统中的空气较易。3、中供式中供式采暖系统水平供水干管敷设在系统中部。下部：上供下回；上部：下供下回（左）上供下回（右）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,易出现垂直失调的现象；但上部系统要增加排气装置。中供式系统可用于加建楼层的原有的建筑物或“品”字形建筑（上部建筑面积少于下部的建筑）供暖上。4、下供上回下供上回式（倒流式）采暖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。机械循环下供上回（倒流式）热水采暖系统机械循环下供上回（倒流式）热水采暖系统无无需需设置置集集气气罐罐等等排排气气装装置置（水水与与空空气气流流动方方向一致）向一致）。底底层散散热器器的的面面积减减小小，便于布置。便于布置。当当采采用用高高温温水水采采暖暖系系统时，可可减减少少布布置置高高架架水水箱的困箱的困难。散散热器器的的面面积要要比比上上供供下下回回顺流流式式系系统的的面面积增多。增多。下供上回下供上回式采暖系统特点机械循环下供上回（倒流式）热水采暖系统机械循环下供上回（倒流式）热水采暖系统5、混合式混合式采暖系统混合式系统是由下供下回式(倒流式)和上供下回式两组串联组成的系统。由于两组系统串联，系统的压力损失大些。这种系统一般只宜使用在连接于高温热水网路上的卫生要求不高的民用建筑或生产厂房。6、异程式异程式采暖系统 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。异程式系统供、回水干管的总长度短。在机械循环系统中，由于作用半径较大，连接立管较多，因而通过各个立管环路的压力损失较难平衡。有时靠近总立管最近的立管即使选用了最小的管径DN15，仍有很多剩余压力。初调节不当时，会出现近近处立管流量超立管流量超过要求，而远处立管流量不足立管流量不足。在远近立管处出现流量失调而引起在水平方向冷热不均的现象，称为系统的水平失水平失调。水平失调同程式系统同程式系统 7、同程式同程式采暖系统为了消除或减轻系统的水平失调，在供、回水干管走向布置方面，可采用同程式系统。特点：是通过各个立管的循环环路的总长度都相等。同程式同程式采暖系统特点同程式系统同程式系统 通过最近立管I的循环环路与通过最远处立管的循环环路的总长度都相等。因而压力损失易于平衡。在较大的建筑物中，常采用同程式但同程式系统，管道的用量多于异程式系统。8、水平式系统按供水管按供水管与与散散热器的器的连接方式可分接方式可分为顺流式和跨越式。流式和跨越式。这些些连接方式，在机械循接方式，在机械循环和重力循和重力循环系系统中都可中都可应用。用。单管水平串联式图单管水平串联式图 单管水平跨越式单管水平跨越式11冷风阀；冷风阀；22空气管空气管 11冷风阀；冷风阀；22空气管空气管水平式系统的排气方式要比垂直式上供下回系统复杂些。需要在散热器上设置冷风阀分散排气，或在同层散热器上部串联根空气管集中排气。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。水平式系统排气水平式系统优点（与垂直式相比）系统的总造价，一般要比垂直式系统低；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；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有可能利用最高层的辅助空间(如楼梯间、厕所等如楼梯间、厕所等)，架设膨胀水箱，不必在顶棚上专设安装膨胀水箱的，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，还不影响建筑物外房间。这样不仅降低了建筑造价，还不影响建筑物外形美观。形美观。计量容易。计量容易。蒸汽采暖系统的分类低压与高压蒸汽采暖蒸汽采暖系统的特点本节主要内容本节主要内容8.4 蒸汽采暖系统蒸汽采暖系统以水蒸汽为热媒的采暖系统称蒸汽采暖系统。一、蒸汽采暖系统的分类1、按供汽压力的大小分：高压蒸汽：压力70kPa低压蒸汽：大气压压力70kPa真空蒸汽：压力大气压2、按蒸汽干管布置不同分：上供式、中供式、下供式3、按立管布置特点分：单管式和双管式（主要）4、按回水动力不同分：重力回水和机械回水，高压蒸汽都采用机械回水。二、低压蒸汽采暖系统二、低压蒸汽采暖系统1、重力回水2、机械回水三、高压蒸汽采暖系统特点：特点：散热器表面温度很高，易烫伤人，卫生条件差，易产生“水击”现象，故常采用双管上供下回式系统。适用：适用：工业厂房“水击水击”：在蒸汽管道中，若暖管不充分，疏水不彻底，导致送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，发出巨大的音响和振动。周围介质将高速向此处冲击，发出巨大的音响和振动。四、蒸汽采暖系统特点四、蒸汽采暖系统特点1、用蒸汽作为热媒，可同时满足对压力和温度有不同要求的多种用户的用热要求。2、放热量大，散热设备的传热温差也大。在相同热负荷条件下，蒸汽采暖系统比热水采暖系统所需的热媒质量流量和散热设备面积都要小。因而节省管道和散热设备的初投资。3、蒸汽供热系统的设计计算和运行管理复杂，易出现“跑、冒、滴、漏”问题，处理不当时，降低蒸汽供热系统的经济性。4、蒸汽密度比水小，适用作高层建筑高区的(特别是高度160m的特高层建筑)采暖热媒，不会使建筑物底部的散热器超压。5、蒸汽热惰性小，供汽时热得快，停汽时冷得也快。6、蒸汽流动的动力来自于自身压力。蒸汽压力与温度有关，而且压力变化时，温度变化不大。因此蒸汽采暖不能采用改变热媒温度的质调节，只能采用间歇调节。因此使得蒸汽采暖系统用户室内温度波动大，间歇工作时有噪声，易产生水击现象。7、用蒸汽作为热媒时散热器表面有机灰尘将会影响室内空气质量。同时易烫伤人，无效热损失大。8、蒸汽管道系统间歇工作。管内气、液相交替，管道易受到氧化腐蚀，使用寿命短。热风采暖系统辐射采暖系统本节主要内容本节主要内容8.5 其他采暖系统其他采暖系统一、热风采暖系统以空气作为热媒，将加热后的空气送入建筑与室内空气混合换热，以达到加热房间、维持室内气温的采暖技术。空气加热设备：空气加热器：热风采暖空气的加热采用间接加热法，利用蒸汽或热水通过金属壁传热而将空气加热的换热设备。燃油热风机（热风炉）：利用燃气或燃油加热空气的热风采暖装置。电加热器：利用电能加热空气的设备。优点：空气热惰性小，升温快，室内温度均匀，温度梯度小，是人体较为舒适的一种采暖方式，设备简单，投资小。适用：耗热量大的高大建筑和间歇采暖建筑，如大型商场。二、辐射采暖辐射采暖就是利用建筑物内的屋顶面、地面、墙面或其他表面辐射散热器设备散出的热量来达到房间或局部工作点采暖要求的采暖方法。辐射采暖根据其辐射板面温度、辐射板构造、辐射板位置、热媒种类、与建筑物的结合关系等情况，可分成多种形式。辐射采暖分类辐射采暖分类水水地地暖暖水水地地暖暖电地地暖暖电缆地板采暖结构图地板辐射采暖：以温度不高于 80 的热水，在埋置于地板下的盘管系统内循环流动，加热整个地板，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种供暖方式。适用：适用：地板辐射采暖相比传统采暖有无可比拟的优势，具有舒适、节能、环保等优点，在国外该技术大量用于民用住宅和各类医疗机构、游泳馆、健身房、商场、写字楼等公共建筑。目前欧美发达国家超过5050的新建建筑中都采用了地板辐射采暖系统。在我国北方城市也得到极大应用。优点：最舒适的采暖方式：“热从头生，寒从足入”高效、节能、运行费用低 环保、卫生，健康保健 不占使用面积使用寿命长，免维护，安全性能好，节约维修费用 初始建安成本低，可分区控制，计量方便，便于管理减少楼层噪音 常见采暖造价比较常见采暖造价比较项目目暖暖气气片片中央空中央空调系系统辐射地板采暖射地板采暖 造价造价70-100元/m2150-260元/m2100-200元/m2寿寿命命8-15年10-15年50年特点特点热水采暖热风采暖低温热水散热器膨胀水箱排气设备疏水器本节主要内容本节主要内容8.6 采暖设备及附件采暖设备及附件一、散热器安装在房间内向房间供给热量的放热设备，是我国目前大量使用的散热设备。要求：热工性能方面要求：传热系数越大越好；经济方面：金属强度越大越好，使用寿命长，成本低；卫生和美观方面：外表光滑、不易积灰尘、易于清扫；制造和安装方面：能承受较高压力，不漏水不漏气，耐腐蚀，结构形式便于大规模工业化生产和组装。常见散热器有：铸铁柱型散热器类型：有二柱、四柱、五柱、六柱、八柱等。特点：外表光滑，不易腐蚀，金属强度高，传热效果好，易于组合，但占地较多。钢制散热器特点：外形美观整洁，占地少，耐压强度高，但易腐蚀。散热器的布置：明装，室内底层，外外墙窗口下面；窗口下面；与与室室内内装修装修相相协调。以热水为热媒时，支管应采用上上进下出下出的方式，进出水管应同侧。二、膨胀水箱钢制圆形或矩形，系统最高点，作用是收容和补偿系统中水的胀缩量。自然循环：排气；机械循环：排气和恒压。三、排气设备及时排除采暖系统中空气。种类：自动排气阀、集气罐四、疏水器作用：自动阻止蒸汽逸漏并迅速排出用热设备及其管道中的凝水。谢 谢！完