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1、供暖系统,一.热水供暖系统自然循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统高层建筑热水供暖系统二.蒸汽供暖系统,一.热水供暖系统, 分类1.按系统循环动力的不同，分为:自然循环系统(靠流体的密度差进行循环的系统)机械循环系统(靠外加的机械(水泵)力循环的系统）。2.按供、回水方式的不同，分为单管系统和双管系统。(如图所示),单管系统 双管系统,3.按管道敷设方式不同，分为垂直式系统和水平式系统。4.按热媒温度不同，分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。 我国习惯认为：低于或等于100的热水，称为“低温水”；超过100的热水，称为“高温水”。室内热水供暖系统大多采用低温水供暖，设计供、回水温度采用95/7
2、5，高温水供暖宜在生产厂房中使用。,自然循环热水供暖系统1. 工作原理：（如图所示）散热器用供水管和回水管与加热中心（锅炉）相连；系统最高点设一膨胀水箱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；锅炉未加热之前，系统内各处都充满温度相同的冷水。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。,自然循环供暖工作原理 1-散热器 2-热水锅炉 3-供水管路 4-回水管路 5-膨胀水箱,2.工作压力假定水温只在锅炉内上升和散热器中下降，则可以计算出自然循环的作用压力的大小。以系统A-
3、A断面为例：断面A-A右侧压力： 断面A-A左侧压力： 断面两侧的压力差即为系统的作用压力：,式中：P自然循环系统的作用压力，Pa;h冷却中心至加热中心的垂直距离，mg重力加速度m/s2，取98 m/s2; 回水密度，kg/m3; 供水密度，kg/m3。,从公式可知，循环压力取决于冷热水之间的密度差及散热器与锅炉间的高差。自然循环供暖系统由于循环压力小，其作用半径（总立管至最远立管的水平距离）不宜超过50m。为加大循环压力，锅炉房一般建在地下室。,3.主要型式 双管系统：定义:散热器的供水管和回水管分别设置。特点：每组散热器都能组成一个循环环路，每组散热器的供水温度基本是一致的，各组散热器可自
4、行调节热媒流量，互相不受影响。单管系统：定义:散热器的供回水立管共用一根管。特点：立管上的散热器串联起来构成一个循环环路，从上到下各楼层散热器的进水温度不同，温度依次降低，每组散热器的热媒流量不能单独调节。,单管跨越式系统: 克服了单管式不能单独调节热媒流量，且下层散热器热媒入口温度过低的弊病。 热水在散热器前分成两部分：一部分流入散热器；另一部分流入散热器进出口之间的跨越管内。（如图所示） 上供下回式:热水干管敷设高度在所有散热器之上,自然循环供暖系统（a）双管上供下回式 系统 （b）单管顺流式系统 1-总立管 2-供水干管 3-供水立管 4-散热器供水支管 5-散热器回水支管,4.系统中空
5、气的排除重要性: 系统中若积存空气，就会形成气塞，阻碍水的正常循环。要求: 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: 自然循环中水流速度较慢则水中的空气能够逆着水流方向聚集到高处;,供水干管设有向膨胀水箱上升的坡向，与水流方向相反，其坡度为0.0050.01;散热器支管的坡度一般为0.01;回水干管有向锅炉方向的向下坡度，坡度为0.0050.01;这样，便于空气逆水流方向，经过干管汇集到系统最高处，经过膨胀水箱排除。,5.单、双管系统作用压力比较 双管系统： 各层散热器与锅炉间形成独立的循环，因而随着从上层到下层，冷却中心与加热中心的高差逐层减小，各层循环压力也出现
6、由大到小的现象，上层作用压力大，流经散热器的流量多。下层作用压力小，流经散热器的流量小，因而造成上热下冷的垂直失调现象； 楼层越多，失调现象越严重。,单管系统： 各层的冷却中心串联在一个循环管路上，从上而下逐渐冷却过程所产生的压力迭加在一起形成一个总压力，因此不存在垂直失调问题； 即使最低层散热器低于锅炉中心，也可以使水循环流动； 由于下层散热器入口的热媒温度低，下层散热器的面积比上层要多； 在多层和高层建筑中，宜用单管系统。,机械循环热水供暖系统,1.与自然循环热水供暖系统的比较：是一种主要的供暖方式，采用水泵为系统提供循环动力，可以负担单幢、多幢建筑，甚至区域范围内的供暖，是自然循环所不能
7、及的； 管路布置的灵活性大，系统布置型式多样，以适应不同的建筑构造;机械循环系统中自然压头仍然存在，即双管系统存在垂直失调和单管系统不能局部调节、下层水温较低等。在实际工程中，仍以单管顺流式采用居多。,2.方式：上供下回式单管和双管热水供暖系统(如图所示)与自然循环相比，增加了循环水泵、排气装置，另外膨胀水箱的连接位置、供水干管的坡向也不同。,机械循环上供下回式热水供暖系统1-热水锅炉 2-循环水泵3-集气装置 4-膨胀水箱,机械循环系统中，注意解决以下几个主要问题： 排气问题:系统中的水流速度常超过从水中分离出来的空气泡的浮升速度；为使气泡不被带入立管，不允许水和气泡逆向流动；供水干管应按水
8、流方向设上升坡度，使气泡随水流方向汇集到系统最高点，通过设在最高点的排气装置，将空气排出系统外。,回水干管坡向与自然循环相同。供、回水干管的坡度为0.003,不得小于0.002。水泵连接点:水泵应装在回水总管上；使水泵的工作温度相对降低，改善水泵的工作条件，延长水泵的使用寿命；使系统内的高温部分处于正压状态，不致使热水因压力过低而汽化，有利于系统正常工作。,膨胀水箱的连接点与安装高度：为避免系统内水汽化、吸入空气，系统需要保持足够的压力。由于系统内热水都是连通在一起的，只要把系统内某一点的压力恒定，则其余点的压力也自然得以恒定。可以选定一个定压点，定压装置由膨胀水箱兼任 。系统工作时，维持膨胀
9、水箱内的水位高度不变，则整个系统的压力得到恒定 。膨胀水箱与系统的连接点选在循环水泵的进口侧。膨胀水箱的安装高度根据要求的定压压力确定。,机械循环下供下回式系统(如图所示)一般适用于平屋顶建筑物的顶层难以布置干管的场合，以及有地下室的建筑，当无地下室时，供、回水干管一般敷设在底层地沟内；系统的供回水干管都敷设在底层散热器下面，系统内空气的排除较为困难；通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气或者通过专设的空气管手动或集中自动排气。,机械循环下供下回式系统1- 热水锅炉 2- 循环水泵3- 集气罐4-膨胀水箱 5- 空气管 6- 冷风阀,机械循环中供式热水供暖系统（如图所示）水平供水干管敷设在系统的中
10、部；上部系统可用上供下回式，也可用下供下回式，下部系统则用上供下回式；中供式系统减轻了上供下回式楼层过多，易出现垂直失调的现象，同时可避免顶层梁底高度过低，使供水干管挡住顶层窗户，妨碍其开启。,机械循环中供式热水供暖系统（a）上部系统下供下回式双管系统（b）下部系统上供下回式单管系统,机械循环下供上回式热水供暖系统 （如图所示）供水干管设在下部，回水干管设在上部，立管布置常采用单管顺流式； 水的流向与空气流向一致，都是由下而上。上部设有膨胀水箱，排气方便；散热器内热媒的平均温度几乎等于散热器的出水温度，传热效果低于上供下回式；在相同的立管供水温度下，散热器的面积要增加。,机械循环下供上回式（倒
11、流式）热水供暖系统1-热水锅炉 2-循环水泵 3-膨胀水箱,异程式系统：（如前所示）总立管与各分立管构成的循环环路的总长度是不相等的；靠近总立管的分立管，循环长度较短，远离总立管的分立管，循环长度较长；最远环路同最近环路之间的压力损失相差很大，造成靠近总立管附近的分立管供水量过剩，而系统末端立管供水不足，供热量达不到要求。,同程式系统：（如图所示）在异程式系统的基础上增加了回水管长度，使各分立管循环环路的管长相等，环路间的压力损失易于平衡，热量分配易于达到设计要求；管材用量稍多一些，地沟深度需加大一点；系统环路较多、管道较长时，常采用同程式系统布置。,同程式系统1-热水锅炉 2-循环水泵3-集
12、气罐 4-膨胀水箱,水平串联式系统 一根立管水平串联起多组散热器的布置形式。简捷，安装简单，少穿楼板，施工方便，造价较低；对各层有不同使用功能和不同温度要求的建筑物，便于分层调节和管理；单管水平式系统串联散热器很多时，运行中易出现前端过热，末端过冷的水平失调现象。每个环路散热器组数以812组为宜。,单管水平串联式1-冷风阀 2-空气管,高层建筑热水供暖系统,1.相对于建筑物高度的增加，供暖系统出现了一些新的问题：供暖系统内水静压力上升，而散热设备、管材的承受能力却是有限的。因此,建筑高度超过50m时，宜竖向分区供热，上层系统采用隔绝式连接;系统垂直失调问题加剧。为减轻垂直失调，一个垂直单管供暖
13、系统所供层数不宜大于12层，同时立管与散热器的连接可采用其它方式。,2.国内高层建筑热水供暖主要有以下几种形式： 分层式供暖系统是目前常用的一种形式。(如图所示)在垂直方向将供暖系统分成两个或两个以上相互独立的系统。下层系统通常直接与室外网路相连，上层系统与外网采用隔绝式连接。,分层式热水供暖系统,垂直双线式单管热水供暖系统由竖向的1形单管式立管组成(如图所示);散热器常采用蛇形管或辐射板式结构,立管由上升立管和下降立管组成;各层散热器的平均温度近似相同;每组1形单管式立管最高点处设排气装置;立管阻力较小易产生水平失调，在每根立管的回水管上设置孔板以增大阻力或采用同程式系统。,1-供水干管 2
14、-回水干管 3-双线立管 4-散热器 5-截止阀 6-排水阀 7-节流孔板 8-调节阀,单、双管混合式系统(如图所示)散热器自垂直方向分为若干组，每组包含若干层，在每组内采用双管形式，组与组之间则用单管连接;避免了双管系统在楼层过多时出现严重竖向失调现象，也避免散热器支管管径过粗的缺点,有的散热器还能局部调节，兼有单、双管系统的特点。,单、双管混合式系统,二.蒸汽供暖系统,(一)特点1. 蒸汽在散热设备中从蒸汽冷凝成凝结水，从气相变成液相，在此过程中放出汽化潜热；而热水在散热器中只有温度降低，无相态变化;2. 同样质量流量的蒸汽比热水携带的热量高出许多,对同样的热负荷，蒸汽供热时所需的蒸汽质量
15、流量比热水流量少很多;,3. 蒸汽和凝结水在系统管路内流动时，其状态参数变化较大,随着压力的降低，凝水部分会重新汽化，形成“二次蒸汽”，造成蒸汽供暖系统设计和运行管理出现困难；4.散热设备的热媒温度为蒸汽压力对应的饱和温度，比一般热水供暖系统热媒的温度高，散热器的面积少于热水供暖系统。但散热器表面温度高，易烧烤散热器上方的有机灰尘，产生异味，卫生条件不佳，因此限制了蒸汽供暖系统在民用建筑中的使用。,5.由于蒸汽供暖系统间歇工作，管内蒸汽、空气交替出现，加剧了管道内壁的氧化腐蚀，尤其是凝结水管，腐蚀更快，使用寿命比热水系统要短；6.蒸汽具有比容大、密度小的特点，不会在系统中产生很大的水静压力，对
16、设备的承压要求不高；7.蒸汽供暖系统供汽时热得快，停汽时冷得也快，适合于间歇运行的用户，如会议厅、剧院等。,（二）分类按照供汽压力的大小，分为：低压蒸汽供暖系统：供汽的表压力 70Kpa时；高压蒸汽供暖系统：供汽表压力 70Kpa时；供汽压力降低时，蒸汽的饱和温度也降低，凝水的二次汽化量少，运行较可靠，卫生条件也得以改善；在民用建筑中，蒸汽供暖系统的压力应尽可能降低。,低压蒸汽双管供暖系统（如图所示）蒸汽干管敷设在房间的天棚内或天棚下；与热水供暖系统相比，有以下几点不同： 供暖干管的坡向沿流向顺坡，坡度宜采用0.002 0.003，进入散热器支管的坡度为0.010.02；依靠蒸汽压力把积存于管
17、道内、散热器内的空气赶至凝水管，再由凝水管经凝结水箱排入大气中；蒸汽在管道中流动时有凝结水产生，散热器中也产生大量凝结水，必须及时排除。除了管道坡度、坡向要求外，还要在必要的地方装疏水器。,蒸汽双管上供下回供暖系统,疏水器：阻隔管路中的蒸汽，而让凝结水很容易通过；在干管的最低点及管路设备的末端，应设疏水器，使凝结水能顺利地返回锅炉房，减少能量损失；散热器内积存有空气时，就有蒸汽、空气、水三种物质共存，并按密度的大小依次积聚在不同的位置：凝结水积在下部；空气比蒸汽重，在中间；蒸汽最轻在上部，（如图所示）；依靠散热器上的放气阀，难以排除其中的空气。,蒸汽在散热器中的放热（a）正常运行 （b）中间存
18、有空气,高压蒸汽供暖系统一般均采用双管上供下回系统；蒸汽的压力及温度都较高，凝结水在经疏水器减压后，很容易产生二次汽化，使得凝水回收困难；在相同热负荷下，高压蒸汽供暖系统的管径和散热器参数，都小于低压蒸汽供暖系统，有较好的经济性；由于温度高，使得房间的卫生条件差，并容易烫伤人，因此一般只在工业厂房中使用。,蒸汽供暖系统的回水方式： 重力回水：（如图所示）当锅炉蒸汽压力较低，如1030Kpa时，可以把锅炉安装在地下室，利用疏水阀后管道与炉内水面的高差，让凝结水靠自重流向锅炉，不用水泵和电力，但锅炉房需放在很深的地下室。,重力回水低压蒸汽供暖系统图,断面是锅炉水位，为锅炉压力的水柱高度，水柱可达到
19、断面。凝水回水干管末端应高出断面200250mm，锅炉安装深度应按此要求确定；重力回水开始运行时，系统里的空气可以通过凝结水管末端所连的空气管排入大气；系统停止运行时，系统中的剩余蒸汽逐渐冷却变成凝结水，由于体积的收缩，在管道和散热器内要产生真空，空气可顺着凝结水管吸入。顺利地吸入空气可以防止空气从丝扣连接处渗入,机械回水（如图所示）如果不能设置地下室，但疏水器后面的高度还可以使凝结水自流回锅炉房时，可以让凝结水自流到锅炉房的凝结水箱，再用水泵打入锅炉；蒸汽余压式 在高压蒸汽系统中，疏水器后面留有一定的余压，把凝结水和蒸汽的混合物，一起压入锅炉房凝结水箱。该系统布置与机械回水相同。,机械回水低压蒸汽供暖系统示意图1-低压恒温式疏水器2-凝水箱3-空气管 4-凝水泵,
