第三章熱水供暖系統(tǒng)

第三章熱水供暖系統(tǒng)

熱水供暖系統(tǒng)，可按下述方法分類：1.按系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力區(qū)分：可分為靠水的密度差進(jìn)行循環(huán)的重力循環(huán)系統(tǒng)?？繖C(jī)械（水泵）力進(jìn)行循環(huán)的機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)。2.按供、回水方式區(qū)分：可分為單管和雙管系統(tǒng)。3.按系統(tǒng)管道敷設(shè)方式區(qū)分：可分為垂直式和水平式系統(tǒng)。4.按熱媒溫度區(qū)分：可分為低溫水和高溫水供暖系統(tǒng)。我國習(xí)慣認(rèn)為水溫低于100℃為低溫水，水溫高于100℃為低溫水。室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)，大多數(shù)采用低溫水作為熱媒，設(shè)計(jì)供、回水溫度多采用95/70℃(也有采用85/60℃

),高溫水供暖系統(tǒng)一般宜在生產(chǎn)廠房中采用，設(shè)計(jì)供、回水溫大多采用120～130℃/70～80℃

第一節(jié)重力（自然）循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)一、重力循環(huán)熱水供暖的工作原理及其作用壓力如假設(shè)圖3-1的循環(huán)路最低點(diǎn)的斷面A－A處有一個(gè)假想閥門，若突然將閥門關(guān)閉，則在斷面A－A兩側(cè)受到不同的水柱壓力。這兩方所受的水柱壓力差就是驅(qū)動(dòng)水在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)的作用壓力。設(shè)P1和P2分別表示A－A斷面右側(cè)和左側(cè)水柱壓力，則：papa斷面A－A兩側(cè)之差值，即系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力為（3-1）式中：?P～重力循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力，pag～重力加速度，取9.81m/s2h～冷卻中心至加熱中心的垂直距離，m

ρ1～回水密度，kg/m3

ρ2～供水密度，kg/m3不同水溫下水的密度，可由p319上的附錄3-1查出。由（3-1）公式可以看出，起循環(huán)作用的只有散熱器中心和鍋爐中心之間這段高度內(nèi)的水柱差。如供水溫度為95℃，回水為70℃，則每米高度差可產(chǎn)生的作用力為：

?P=gh（ρ1－

ρ2）＝9.81×1×（977.81－961.92）＝156pa＝15.9毫米水柱

二、重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的主要型式如圖所示上供下回式重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)管道布置的主要特點(diǎn)：1.系統(tǒng)的供水干管必須有向膨脹水箱方向上升的流向，其反向坡度為0.5％～1.0%,而散熱器支管坡度一般為1％，以方便系統(tǒng)中空氣順利排出。因?yàn)橄到y(tǒng)水平干管水流速度小于0.2m/s，而干管中空氣氣流的浮升速度為0.1～0.2m/s，在支管中浮升速度為0.25m/s，因此空氣順利浮出經(jīng)系統(tǒng)最高點(diǎn)在膨脹水箱排出。2.系統(tǒng)的回水干管向鍋爐方向要有向下坡度（0.5～1.0％），因?yàn)檫@樣可以方便空氣排除和停止運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)積水向鍋爐內(nèi)排空。三、重力循環(huán)熱水供暖雙管系統(tǒng)作用壓力的計(jì)算如圖所示系統(tǒng)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的散熱器內(nèi)的作用壓力可分別表示如下：?P1＝gh1（ρh－ρg）pa（3-2）

?P2＝g（h1＋h2）（ρh－ρg）＝?P1＋gh2（ρh－ρg）pa（3-3）由此可見，通過上層散熱器環(huán)路的作用壓力?P2比通過底層散熱器的作用壓力?P1大。因而在計(jì)算上層環(huán)路時(shí)，必須考慮這個(gè)差值。這就是雙管系統(tǒng)缺陷，雖然各散熱器的進(jìn)出口水溫都一樣，但是由于進(jìn)出口作用壓力不一樣，而使水流量不同，一般是采用各層選用不同的水管口徑來平衡阻力差，如仍不能消除這樣差距，則就會(huì)出現(xiàn)上熱下冷的系統(tǒng)垂直失調(diào)現(xiàn)象，樓層越多，這種現(xiàn)象越嚴(yán)重。四、重力循環(huán)熱水供暖單管系統(tǒng)的作用壓力計(jì)算由圖可見引起重力循環(huán)作用壓力的高度差是（h1＋h2）米，由散熱器冷卻后水的密度分別為ρ2和ρh，其循環(huán)作用壓力值可表達(dá)成：

?P=gh1(ρh-ρg)+gh2(ρ2-ρg)pa(3-4)將該式改寫成?P=g（h1+h2）(ρ2-ρg)＋gh1(ρh－ρ2)＝gH2（ρ2－ρg

）＋gH1(ρh－ρ2

）同理，如有向圖3-5所示的循環(huán)環(huán)路中有N組串連的冷卻中心時(shí)，可表達(dá)如下：

pa(3-5)

式中：N～循環(huán)環(huán)路中的冷卻中心（散熱器）總數(shù)i～表示N個(gè)中心的順序數(shù)，令沿水流方向最后一組散熱器為i＝1。

ρg～供暖系統(tǒng)供水的密度，kg/m3hi～從計(jì)算的冷卻中心到冷卻中心（i－1）之間的垂直距離，m；當(dāng)計(jì)算的冷卻中心i＝1時(shí)，hi表示與鍋爐中心的垂直距離，m。

ρi～流出所計(jì)算的冷卻中心的水的密度，kg/m3Hi～從計(jì)算的冷卻中心到鍋爐中心之間的垂直距離，m

ρi＋1～進(jìn)入所計(jì)算的冷卻中心i的水的密度（當(dāng)i＝N時(shí)，ρg＝ρi＋1）從上面的計(jì)算式可以看出，單管熱水供暖系統(tǒng)的作用壓力與水溫變化，加熱中心與冷卻中心的高度差以及冷卻中心的個(gè)數(shù)等因素有關(guān)。為了計(jì)算單管系統(tǒng)重力循環(huán)作用壓力，需要求出各個(gè)冷卻中心之間管路中水的密度ρi。為此，就首先確定各散熱器之間管路的水溫ti。

①現(xiàn)仍以圖3-5為例，設(shè)供、回水溫度分別為tg、tn，建筑物為八層，每層散熱器的散熱量分別為Q1、Q2Q3,即立管的熱負(fù)荷為：∑Q＝Q1+Q2+……+Q8w

(3-6)②通過立管的水流量，按起所擔(dān)負(fù)的全部熱負(fù)荷計(jì)算，可用下式確定：

kg/h(3-7)

式中：∑Q～立管的總熱負(fù)荷，wC～水的熱容量C=4.187kJ/kg·℃A～單位換算系數(shù)（1w＝1J/s=3600/1000kJ/h=3.6kJ/h）tg.tk～立管的供回水溫度?計(jì)算流出某一層散熱器的水溫ti（例如是第二層的t2），就可以根據(jù)上述熱平衡公式推出先由kg/h（3-8）得℃（3-9）根據(jù)上述計(jì)算方法，串連N組散熱器的系統(tǒng)，流出第i組散熱器得水溫ti（含沿水流動(dòng)方向最后一組散熱器為i＝1）可按下式計(jì)算：

℃（3-10）式中：ti～流出第i組散熱器的水溫，℃

～沿流水方向在第i組（包括第i組）散熱器前的全市散熱器的散熱量

?當(dāng)管路中各管段的水溫tg確定后，相應(yīng)的可確定其密度取值ρi（查表）

⑤利用公式（3-5）即可求出單管重力循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力。由水溫計(jì)算可見單管系統(tǒng)越往下層散熱器的進(jìn)出口水溫越低，使其各層散熱器的傳熱系數(shù)k值也不相等。因此單管系統(tǒng)的散熱器比雙管系統(tǒng)的要大一點(diǎn)。單管系統(tǒng)的垂直失調(diào)是指由于各層散熱器的傳熱系數(shù)k隨各層散熱器平均計(jì)算溫度差的變化程度不同而引起的。熱水在管路中流動(dòng)時(shí)水溫隨散熱不斷變化，密度變化引起的作用力占重力循環(huán)系統(tǒng)中作用力不少比例。計(jì)算時(shí)需考慮進(jìn)去。辦法是先按（3-2）和（3-5）以散熱器為中心的計(jì)算得出作用力之后，再根據(jù)管路布置形式，長短查p319上的附錄3-2得出的一個(gè)修正壓力的計(jì)算方法。?Pzh＝?P

＋?Pi（pa）（3-11）式中：?P

～重力循環(huán)系統(tǒng)中，水在散熱器內(nèi)冷卻所產(chǎn)生的作用力，pa?Pi～水在循環(huán)環(huán)路中冷卻的附加作用力，pa重力循環(huán)系統(tǒng)的作用半徑不宜超過50m，一般只在單幢建筑物中使用?！纠}3-龍1】如圖3-螺6所示貍，設(shè)h1＝3.桂2m，h2＝h3＝3.鈔0m，散熱時(shí)器：Q1＝70矛0w，Q2＝60允0w此Q3＝80具0w。供水友溫暖tg＝95℃，回水就溫度th＝70貝℃。求：1.雙管已系統(tǒng)幫的循盾環(huán)作犯用壓奏力。2.單管標(biāo)系統(tǒng)脫各層李之間乓立管鴿的水恥溫。3.單管柱系統(tǒng)眨的重干力循蛋環(huán)作案用壓脹力。計(jì)算液作用繪壓力利時(shí)，且本題遼不考獲慮水藥在管劣路中仆冷卻角因素盲。【解】1無.求雙個(gè)管系濕統(tǒng)的密重力英循環(huán)吼作用毀壓力系統(tǒng)脖的供納、回浙水溫辯度，tg＝95℃，th＝70修℃。查附瞧錄3-夕1得ρg＝96艷1.押92朵kg探/m3,ρh＝96柳1.創(chuàng)92屆kg站/m3.根據(jù)牛式（3-栽2）和鉤式（3-準(zhǔn)3）的砍計(jì)算曉方法夠，通閘過各姨層散者熱器摔循環(huán)謝環(huán)路漆的作射用壓苦力，狂分別倚為：第一雹層：第二雕層：第三壁層：第三刻層與投底層前循環(huán)冠環(huán)路曬的作勻用壓尺力差津值為先：?P＝哥?P3－?P1＝14豎34黎.1－49鑒8.移8＝93夕5.丑3P屬a由此斜可見顏，樓紡層數(shù)鎖越多膽，底植層與奮最頂尚層循霸環(huán)環(huán)片路的裙作用女壓力拜差越真大。2.求單碎管系裙統(tǒng)各袍層立齒管的癥水溫根據(jù)厭式（3-全10）由此烘可求弟出流胡出第刻三層民散熱彈器管驅(qū)路上海的水盲溫℃相應(yīng)柔水的剝密度ρ3＝96漠8.神32儀kg爺/m3流出臣第二信層散案熱器熄管路岸上的逢水溫t2為：℃相應(yīng)翠的水彈密度ρ2＝97肯2.的88敢kg鈔/m33.求單脆管系錯(cuò)統(tǒng)的綿作用海壓力根據(jù)仙式（3-鑰5）重力躁循環(huán)冒熱水徹供暖曾系統(tǒng)續(xù)是最喚早采槐用的川一種快熱水認(rèn)供暖怠方式熄，已期有約20喘0年的燭歷史鋸，至營今仍種在應(yīng)貝用。我它的春裝置告簡(jiǎn)單濁，運(yùn)丸行時(shí)貨無噪蹈音和捐不消貪耗電待能。環(huán)但是慎由于柔其作西用壓萬力小罰，管原徑大退，作渾用范鎖圍收宰到限絨制。密重力杏循環(huán)系熱水晴供暖排系統(tǒng)鈔通常辜只能謝在單橡幢建迫筑物舅中應(yīng)沫用，代其作脾用半用徑不病宜超斤過50瓦m。第二躺節(jié)漢機(jī)械闊循環(huán)捆熱水瓜供暖騎系統(tǒng)機(jī)械擔(dān)循環(huán)捉和重球力循拌環(huán)系嗓統(tǒng)主軟要的霧差別晚是增念設(shè)了務(wù)循環(huán)克水泵壞，使頂運(yùn)行厚費(fèi)用掉提高逼，但拳它的司作用腸半徑嚇增大酷，不腰僅可幅以供今多幢翻建筑類，而意且可番以實(shí)筑現(xiàn)區(qū)商域供斑暖。機(jī)械盲循環(huán)數(shù)熱水搬供暖綠系統(tǒng)卷的主叢要形拉式分科為：（1）上鍋供下瓣回式旋雙管移和單茅管供掙暖系此統(tǒng)（2）下鞭供下財(cái)回式連雙管撥循環(huán)（3）中坐供式斗系統(tǒng)（4）下職供上充回式誕（倒紛流式堤）系跑統(tǒng)（5）混候合式靠熱水殘供暖產(chǎn)系統(tǒng)重點(diǎn)圍介紹3-蘭7：機(jī)械挎循環(huán)日系統(tǒng)翻的特玩點(diǎn)：1、膨芒脹水配箱的雨的連裹接位艷置：道在重薯力循臭環(huán)系垂統(tǒng)中廣它是斃按在光系統(tǒng)點(diǎn)的最渠高點(diǎn)呈上，歸而在陜機(jī)械溪循環(huán)資里它辣是安傷在循攀環(huán)水泵的衛(wèi)進(jìn)口翠處，在也即蟻回水促干管轉(zhuǎn)末端泥。因玻為這巷里的詞壓力折在系肉統(tǒng)工報(bào)作和辜停運(yùn)應(yīng)時(shí)是饒恒定背的，搖稱為舞壓點(diǎn)里。2.系統(tǒng)雷中增白加了揚(yáng)排氣牲裝置因?yàn)榇呖克颈幂斪运偷暮袩崦降俣汝囈h(yuǎn)剖大于僵空氣吳泡在糊水中虜?shù)母∈迳俳y(tǒng)度，踩為了桐使氣篩泡不墳至于限被帶逢到立犬管內(nèi)隨形成燦氣塞輩。供篇水干慮管按殖水流彼方向嚇設(shè)上裳升坡淚度（輸不小陜于0.粥00誦2）同管時(shí)在女最高紫點(diǎn)還律要裝牢設(shè)排晨氣裝扯置。異程背式系厘統(tǒng)和小同程誼系統(tǒng)1、異陶程式寬系統(tǒng)給：在漸供、擺回水增干管焦走向艦布置拌方向仇通過汪各個(gè)日立管由的循那環(huán)環(huán)價(jià)路的批總長輩度不缸相等烈（如晴圖3-陳7）。2、同捎程式濁系統(tǒng)腹：通貍過各賣個(gè)立駐管的對(duì)循環(huán)香環(huán)路擺的總謙長度夸都相俯等（返圖3-娃12）。3、異碰程式貴系統(tǒng)墳供水暈和回蕉水干昆管短猶，在賀機(jī)械脹循環(huán)晉系統(tǒng)葬中，咱因供右水半腫徑很蔑大，掌這樣延就使良水平踢上連帽接的鼻立管境較多使得乏各立棍管的震環(huán)路訓(xùn)壓力康損失純較難治平衡狐。使用系統(tǒng)顏水平鄰失調(diào)午。同程藝式系簡(jiǎn)統(tǒng)：看因通根過各勝個(gè)立血管的幫循環(huán)拘環(huán)路轉(zhuǎn)總長毛度都法相等句，在參較大撥的建衫筑物滅中布珠置時(shí)脾，可鄉(xiāng)豐消除搭水平優(yōu)失調(diào)嶄，但佩是為勞此要淺多布纖置管卷道，辯金屬渠耗量灣明顯爪增加良。二、沈水平棕系統(tǒng)它按疾供水自管和恰散熱鈔器的豈連接公方式業(yè)可分牲為：1.順流冒式2.跨越健式水平杠式系梯統(tǒng)與砌垂直班式系儀統(tǒng)比捆較具型有一屋下優(yōu)議點(diǎn)：①系統(tǒng)癥簡(jiǎn)單冒，總朵造價(jià)溜低②管道販不用狂穿過捷各樓沿板，抱安裝釘簡(jiǎn)單?可利夸用頂胞層輔鏈助空撈間（標(biāo)如樓辟梯間株）布猜置膨永脹水漠箱，抗可使丙整個(gè)化建筑箭美觀料。但鮮是水觸平布害置在蒸同一鋤層串難連的丹散熱歸器多倘，容冰易出驕現(xiàn)水盯平失憐調(diào)現(xiàn)坦象（股前熱出后冷閃現(xiàn)象放）第四側(cè)節(jié)拜室交內(nèi)熱唐水供迎暖系復(fù)統(tǒng)各攏管路言布置悅和主阿要設(shè)特備及采附件一、無管路背布置頓（請(qǐng)崗參見誤圖3－20）室內(nèi)告管路吹布置美的好絞壞直至接影該響到鮮使用掃的效窯果和繞經(jīng)濟(jì)龜性，瓜應(yīng)注災(zāi)意如異下幾釀點(diǎn)：1.供暖妙系統(tǒng)日的引暖入口貿(mào)宜設(shè)科置在械建筑臉物熱決負(fù)荷急對(duì)稱波分配腿的位他置上非。2.布置坐時(shí)首吼先應(yīng)錯(cuò)確定傷供、汽回水滋干管拔的走扒向，考系統(tǒng)憂分成砌的支晃路應(yīng)上盡量癢合理碌，避葡免使烘各支倡路的廢阻力嗓損失皂差距國太大枯，而駝不易披平衡浩。3.室內(nèi)趣的熱騎水供喇暖系茶統(tǒng)管耗路應(yīng)闖盡量漆明裝議，盡凝量布床置在漏墻角杯上。4.對(duì)上覽供下架回式菜系統(tǒng)貴，供悟水干幼管多鉗設(shè)在悼頂層涌頂棚屈下，扭頂棚煎的過蛾梁高絕度應(yīng)唱滿足鉆距窗攏戶頂仁部的吐最