建筑設(shè)備(9采暖系統(tǒng))

第9章建筑供熱采暖系統(tǒng)供暖工程供暖工程：指用人工的方法向室內(nèi)供給熱量，保持一定的室內(nèi)溫度，以創(chuàng)造適宜的生活或工作環(huán)境的工程技術(shù)。供暖系統(tǒng)包括三部分：熱媒制備（熱源）

熱媒輸送（熱力網(wǎng)，即輸送管網(wǎng)）

熱媒利用（散熱設(shè)備）供暖系統(tǒng)分為局部供暖系統(tǒng)和集中式供暖系統(tǒng)。根據(jù)這三個組成部分的相互位置關(guān)系三個部分在構(gòu)造上都在一起火墻、火炕局部供暖系統(tǒng)集中式供暖系統(tǒng)：熱源和散熱設(shè)備分別設(shè)置，用熱媒管道相連接，由熱源向各個房間或各個建筑物供給熱量的供暖系統(tǒng)。

集中供暖系統(tǒng)這是集中式熱水供暖系統(tǒng)的示意圖。熱水鍋爐1與散熱器2分別設(shè)置，通過熱水管道(供水管和回水管)3相連接。循環(huán)水泵4使熱水在鍋爐內(nèi)加熱，在散熱器冷卻后返回鍋爐重新加熱。圖中的膨脹水箱5用于容納供暖系統(tǒng)升溫時的膨脹水量，并使系統(tǒng)保持一定的壓力。圖中的熱水鍋爐，可以向單幢建筑物供暖，也可以向多幢建筑物供暖。對一個或幾個小區(qū)多幢建筑物的集中式供暖方式，在國內(nèi)稱為區(qū)域供熱(暖)。根據(jù)供暖系統(tǒng)散熱給室內(nèi)的方式不同，可分為：對流供暖：以對流換熱為主要方式的供暖，稱為對流供暖。系統(tǒng)中的散熱設(shè)備是散熱器。

輻射供暖：以輻射傳熱為主的一種供暖方式。輻射供暖系統(tǒng)的散熱器，主要采用金屬輻射板或以建筑物部分頂棚、地板或墻壁作為輻射散熱面。

傳統(tǒng)的鑄鐵散熱器輻射地板好舒服!我也是!地板輻射采暖系統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)包括三部分：熱源：是指供熱熱媒的來源。目前最廣泛應(yīng)用的是：區(qū)域鍋爐房和熱電廠。在此熱源內(nèi)，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能將熱水或蒸汽加熱。此外，也可以利用核能、地?zé)?、電能、工業(yè)余熱作為集中供熱系統(tǒng)的熱源。熱網(wǎng)：由熱源向熱用戶輸送和分配供熱介質(zhì)的管線系統(tǒng)。

熱用戶：集中供熱系統(tǒng)利用熱能的用戶，稱為熱用戶。如室內(nèi)供暖、通風(fēng)、空調(diào)、熱水供應(yīng)以及生產(chǎn)工藝用熱系統(tǒng)等。室外熱力管網(wǎng)以區(qū)域鍋爐房為熱源的熱水供熱系統(tǒng)，稱為區(qū)域鍋爐房集中供熱系統(tǒng)。熱媒熱水采暖蒸汽采暖根據(jù)熱媒的不同，可分為：

蒸氣熱水采暖以熱水為熱媒的供暖系統(tǒng)，稱為熱水供暖系統(tǒng)。

1、按熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)動力的不同，分為：

自然循環(huán)系統(tǒng)

機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)

2、按供、回水方式的不同，可分為：

單管系統(tǒng)

雙管系統(tǒng)

3、按系統(tǒng)管道敷設(shè)方式的不同，分為：

垂直式

水平式

4、按熱媒溫度的不同，分為：低溫水供暖和高溫水供暖系統(tǒng)。靠水的密度差進(jìn)行循環(huán)靠機(jī)械力進(jìn)行循環(huán)自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)工作原理及其環(huán)路作用壓力自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)圖9-4重力循環(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6—回水立管7—回水干管8—膨脹水箱連接管9—充水管(接上水管)10—泄水管(接下水道)11—止回閥重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)作用：1、貯存系統(tǒng)中水溫上升時的膨脹水量；2、恒定水系統(tǒng)的壓力；3、在此系統(tǒng)中，還起著排氣作用坡度：1、供水干管i＝0.5～1％；2、散熱器支管i＝1％；3、回水干管i

＝0.5～1％圖9-5單管上供下回式系統(tǒng)

1—散熱器2—鍋爐3—供水管4—回水管

5—膨脹水箱6—上水管及閥門7—排水管單管跨越式圖9-6單戶式系統(tǒng)

1—散熱器2—膨脹水箱3—小型鍋爐重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)單戶式系統(tǒng)：是重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的一種特殊形式，常作為單層房屋單戶使用。供水干管敷設(shè)在頂棚下或閣樓內(nèi)回水干管敷設(shè)在地溝內(nèi)或地板上設(shè)置在與散熱器同一層或低于散熱器。設(shè)置在內(nèi)墻距地坪300～400mm處。機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)(1)雙管熱水供暖系統(tǒng)雙管熱水供暖系統(tǒng)按供水干管的位置不同，可分為上分、中分、中分、下分(或上供、中供、下供)三種形式。圖9-7雙管上供下回式熱水供暖系統(tǒng)膨脹水箱：一般接至循環(huán)水泵吸入口前集氣罐：在供水干管末端最高處設(shè)置圖9-8雙管中分式熱水供暖系統(tǒng)供水干管：在中間某一層的地板上或頂棚下設(shè)置這種系統(tǒng)避免了上分式系統(tǒng)明管敷設(shè)供水干管時擋上腰窗的問題緩和了上分式系統(tǒng)的垂直失調(diào)現(xiàn)象

由于自然循環(huán)的作用壓力，正好被管道的沿程阻力所消耗，因此可減少或消除雙管系統(tǒng)的垂直失調(diào)，是一種推薦的做法，一般適用于六層以下的建筑。

圖9-9機(jī)械循環(huán)雙管下分式系統(tǒng)供、回水干管：均敷設(shè)在地溝或地下室內(nèi)系統(tǒng)中的空氣是通過最上層散熱器上部的放風(fēng)門排除的。圖9-10機(jī)械循環(huán)倒流系統(tǒng)有的高溫水系統(tǒng)，把回水干管設(shè)在最上層，稱為倒流式系統(tǒng)。

機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)(2)單管熱水供暖系統(tǒng)——特點構(gòu)造簡單，節(jié)省管材，造價低；采用上分式系統(tǒng)能夠集中排除空氣，可減輕垂直失調(diào)，是目前五六層建筑物采用最多的一種系統(tǒng)，個別可用到十二層；但層數(shù)過多，會使立管管徑過大，下部水溫過低，散熱器面積過大而不好布置。圖9-12機(jī)械循環(huán)單管垂直順序式熱水供暖系統(tǒng)圖9-13帶閉合管段的

單管垂直式熱水供暖系統(tǒng)

1—立管2—支管3—閉合管機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)(3)水平串聯(lián)熱水供暖系統(tǒng)水平串聯(lián)的散熱器不宜過多，過多時除后面的水溫過低而使散熱器片數(shù)過多外，管道的熱脹冷縮問題處理不好易漏水。為此系統(tǒng)的環(huán)路不宜過長，每一環(huán)路的散熱器以8～12組為宜。與垂直式系統(tǒng)相比，具有如下特點：（1）系統(tǒng)的總造價一般要比垂直式系統(tǒng)低；（2）系統(tǒng)管路簡單，節(jié)省管材，無穿過各層樓板的立管，施工方便；（3）有可能利用最高層的輔助空間（如樓梯間）架設(shè)開口式膨脹水箱，不必在頂棚上再專設(shè)安裝膨脹水箱的房間，不僅降低了建筑造價，還不影響建筑物外形美觀；（4）根據(jù)建筑物的使用要求，可以按層調(diào)節(jié)供熱量。因此，水平式系統(tǒng)也是我國應(yīng)用較多的一種形式。機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)(4)同程式與異程式系統(tǒng)根據(jù)各并聯(lián)管段所在環(huán)路之間流程長短的差異情況，可分為同程式管網(wǎng)和異程式管網(wǎng)。定義：各環(huán)路之間的流程長度有顯著差異的是異程式管網(wǎng)，沒有顯著差異的為同程式管網(wǎng)。在機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，當(dāng)各環(huán)路的總長度相差較大時，各立管環(huán)路的壓力損失難以平衡，有時在靠近總立管處即使選用了最小管徑，但仍有許多剩余壓力，這樣就會出現(xiàn)嚴(yán)重的水平失調(diào)現(xiàn)象。為了消除或減輕這種現(xiàn)象的發(fā)生，可采用同程式系統(tǒng)。

ⅠⅡⅣⅢ同程式系統(tǒng)的特點是各立管環(huán)路的總長度都相等；由于最近環(huán)路與最遠(yuǎn)立管環(huán)路長度相同，所以環(huán)路的壓力損失容易平衡。但同程式系統(tǒng)的管徑和長度都比異程式相同大，增加了投資和施工工程量，且如果設(shè)計與調(diào)節(jié)不好，個別立管可能水循環(huán)停滯或倒流。

對于常用的單管熱水供暖系統(tǒng)，一般應(yīng)按異程式設(shè)計。位置水頭速度水頭平均水頭損失9.2.3機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的壓力分布1.液體管流能量方程及壓頭表達(dá)式

在液體管網(wǎng)中取任一管段，以0-0為基準(zhǔn)線，在管段的1、2兩斷面間列能量方程，用水頭高度的形式表示為：壓強(qiáng)水頭測壓管水頭總水頭位壓靜壓動壓2.液體管網(wǎng)壓力分布圖----水壓圖

定義水壓曲線：在液體管路中，將各節(jié)點的測壓管水頭高度順次連接起來形成的線。水壓圖：可直觀地表達(dá)管路中液體靜壓的分布狀況的圖。

作用（1）利用水壓曲線，可確定管道中任一點的靜壓值；（2）可表示出各管段的壓力損失值；（3）確定管段的單位管長平均壓降的大小。9.2.3機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的壓力分布當(dāng)液體管道中各處的流速差別不大，則的差值與管段1~2的壓力損失值相比，可忽略不計時，上式可該寫為：因此可以認(rèn)為：當(dāng)兩點之間沒有水泵等動力源且流速變化可忽略時，管道中任意兩點的測壓管水頭高度之差就等于兩點之間的壓力損失值。3.熱水網(wǎng)路壓力狀況的基本技術(shù)要求

熱水供熱系統(tǒng)在運行或停止運行時，系統(tǒng)內(nèi)熱水的壓力必須滿足下列基本技術(shù)要求：（1）在與熱水網(wǎng)路直接相連的用戶系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)熱水的壓力不應(yīng)超過該用戶系統(tǒng)用熱設(shè)備及其管道構(gòu)件的承壓能力。如供暖用戶系統(tǒng)一般常用的鑄鐵散熱器，其承壓能力為4×105Pa(40mH2O)，作用在該用戶系統(tǒng)最底層散熱器的表壓力，無論在網(wǎng)路運行或停止運行時都不得超過此值。（2）在高溫水網(wǎng)路和用戶系統(tǒng)內(nèi)，水溫超過100℃的地點，熱媒壓力應(yīng)不低于該水溫下的汽化壓力。（3）與熱水網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)，無論在網(wǎng)路循環(huán)水泵運轉(zhuǎn)或停止工作時，其用戶系統(tǒng)回水管出口處的壓力，必須高于用戶系統(tǒng)的充水高度，以防止系統(tǒng)倒空吸入空氣，破壞正常運行和腐蝕管道。（4）網(wǎng)路回水管內(nèi)任一點的壓力，都應(yīng)比大氣壓力至少高出50kPa（5mH2O），以免吸入空氣。（5）在熱水網(wǎng)路的熱力站或用戶引入口處，供、回水管的資用壓差，應(yīng)滿足熱力站或用戶所需的作用壓頭。9.2.3機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的壓力分布不超壓不汽化不倒空高溫水的汽化壓力（表壓）水溫（℃）100110120130140150汽化壓力（mH2O）04.610.317.626.932.6從運行安全角度考慮，還應(yīng)留有30~50kPa(3~5mH2O)的富裕壓力。4水壓圖的繪制設(shè)膨脹水箱的水位線為j-j，其水頭高度Hjo。如系統(tǒng)中不考慮漏水或加熱時水膨脹的影響，即認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)處于穩(wěn)定狀況，因而在循環(huán)水泵運行時，膨脹水箱的水位是不變的。O點處的壓頭就等于Hjo當(dāng)系統(tǒng)工作時，由于循環(huán)水泵驅(qū)動水在系統(tǒng)中循環(huán)流動，A點的測壓管水頭必然高于O點測壓管水頭，其差值應(yīng)為管段OA的壓力損失值。

同理，確定B、C、D、E各點的測壓管水頭高度。順次連接各點的測壓管水頭的頂端，就可得到熱水供暖系統(tǒng)的水壓圖。

系統(tǒng)工作時的水壓圖，稱為動水壓圖。循環(huán)水泵停止工作時的水壓圖，稱為靜水壓圖。整個系統(tǒng)的水壓曲線呈一條水平線。各點的測壓管水頭都相等，其值為Hjo？當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)水泵停止工作時，各點的壓強(qiáng)水頭是多少？5水壓圖的分析利用動水壓曲線，可以清晰地看出系統(tǒng)工作時各點的壓力大小。系統(tǒng)停止工作時的水壓曲線，稱為靜水壓曲線。通過上述分析可知，熱水供暖系統(tǒng)水壓曲線的位置取決于定壓裝置對系統(tǒng)施加的壓力大小和定壓點的位置。采用開式高位水箱膨脹水箱定壓的系統(tǒng)，各點的壓力取決于膨脹水箱的安裝高度（靜水壓線高）和膨脹管與系統(tǒng)的連接位置。當(dāng)膨脹水箱的安裝高度超過用戶系統(tǒng)的充水高度，且膨脹水箱的膨脹管又連接在靠近循環(huán)水泵進(jìn)口側(cè)時，就可以保證整個供暖系統(tǒng)，無論在運行或停止運行時，各點的壓力都超過大氣壓力。這樣系統(tǒng)中不會出現(xiàn)負(fù)壓，不會引起熱水汽化或吸入空氣等，從而保證系統(tǒng)可靠地運行。5水壓圖的分析如果膨脹管僅連接在回水干管的某個位置，水壓圖如圖9-29所示。局部在循環(huán)水泵運行時，會出現(xiàn)低于靜水壓線的情況。由此可見，在機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，膨脹水箱不僅起到容納系統(tǒng)水體積膨脹的作用，還起著對系統(tǒng)定壓的作用，因此也稱其為定壓裝置。開式高位膨脹水箱是最簡單的一種定壓裝置。這種方式設(shè)備簡單、安全可靠。圖9-29膨脹管連接在回水干管上的水壓圖M5水壓圖的分析如果膨脹水箱連接在熱水供暖系統(tǒng)的供水干管上，水壓圖如圖9-30所示。此時的靜水壓線高于系統(tǒng)的充水高度，運行時的動水壓線都降低了。如果供暖系統(tǒng)的水平供水干管過長，阻力損失較大，則有可能在干管上出現(xiàn)負(fù)壓。FB段供水干管的壓力就低于大氣壓力，就會吸入空氣或發(fā)生水的汽化現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的正常運行，在機(jī)械循環(huán)熱水供