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1、建筑设备,第3章 采暖系统与燃气供应3.3 蒸汽采暖系统,二、蒸汽供暖系统蒸汽供暖系统中，热媒是蒸汽蒸汽供暖系统所利用的是蒸汽的汽化潜热蒸汽供暖原理：蒸汽进入散热器后，充满散热器，通过散热器将热量散发到房间内，与此同时蒸汽冷凝成同温度的凝结水。,蒸汽供暖系统分类按系统起始压力分：高压蒸汽供暖系统：系统起始表压力0.07MPa低压蒸汽供暖系统：系统起始表压力0.07MPa真空蒸汽供暖系统：系统起始表压力0,按系统管路布置形式分：上供式、下供式、中供式；双管式（应用广）、单管式（一）低压蒸汽供暖系统重力回水低压蒸汽供暖系统 机械回水低压蒸汽供暖系统（常用）。重力回水低压蒸汽供暖系统见图3-11机械
2、回水低压蒸汽供暖系统是一个“断开式”系统。,双管,低压蒸汽供暖系统在设计中应注意的问题1、供汽压力问题 散热器入口阀门前的蒸汽剩余压力通常为15002000Pa。2、疏水问题疏水器的作用：阻蒸汽、排凝结水、排空气3、坡度问题。室内蒸汽干管（汽水同向）：i0.003 室内蒸汽干管（汽水逆向）：i0.005 室内凝水干管：i0.003 散热器支管：i0.01,（二）高压蒸汽供暖系统由于高压蒸汽的压力及温度均较高，因此在热负荷相同的情况下，高压蒸汽供暖系统的管径和散热器片数都小于低压蒸汽供暖系统。特点：经济性较好；但卫生条件差，容易烫伤人。一般用于工业厂房,高压蒸汽供暖系统按系统管路布置形式上供下回
3、式、下供下回式、上供上回、双管式、单管式一般高压蒸汽供暖系统均采用双管上供下回式系统。,与低压蒸汽供暖系统相比，有如下特点：1）疏水器安装，一般是在一支凝水干管的末端安装一个疏水器。疏水器排水量大，且型式不同。2）每个散热器的凝水支管上都应增设阀门，供关断用。3）高压蒸汽和凝水温度高，在供汽干管和凝水干管上，需要设置固定支架和补偿器。,（三）蒸汽供暖与热水供暖的比较1、蒸汽在散热设备中靠凝结放出热量；而热水在散热设备中靠温度降放出热量。蒸汽在散热设备中凝结放出的热量：QrG kJ/kg r蒸汽在凝结压力下的汽化潜热。而热水在散热设备中靠温度降放出的热量：QctG kJ/kg c水的热容量，c4
4、.187kJ/kg；t热水在散热设备中的温度降。,2、蒸汽的载热量大热水采暖所需热水量：蒸汽采暖所需蒸汽量：G蒸汽3.6Q/r kg/h 因为r4.18t 故对于同样的热负荷Q,蒸汽采暖所需蒸汽量比热水采暖所需热水量少得多。即：G蒸汽G热水,kg/h,3、蒸汽供暖比热水供暖节省散热设备的面积（约少30）。在一般热水供暖系统中，散热器内热媒平均温度为82.5。而在蒸汽供暖系统中，散热器内热媒平均温度100。4、蒸汽供暖系统管道内壁的氧化腐蚀要比热水供暖系统快。因而蒸汽供暖系统的使用年限要比热水供暖系统短，特别是凝结水管，更易损坏。,5、蒸汽容重小（密度小），蒸汽静压力gh小。而热水容重大（密度大
5、），水静压力gh大。当热水供暖系统高度达到3040 m时，最底层的铸铁散热器就有被压破的危险。因此在高层建筑中采用热水供暖系统时，应在垂直方向上分区。6、蒸汽供暖时热惰性小。供热时，热得快；停汽时，冷得快。适用于间歇供暖的用户。如工业车间、会议厅、影剧院等。,7、蒸汽供暖不能调节蒸汽温度，采用间歇运行，室温波动较大8、蒸汽供暖系统卫生条件差（因为蒸汽供暖系统散热器表面温度高，有机灰尘剧烈升华），以及存在跑、冒、滴、漏现象而影响能耗，因而在民用建筑中，不适宜使用蒸汽供暖系统。,三、热风供暖系统该系统以空气作为热媒。在热风供暖系统中，首先将空气加热，然后将高于室温的空气送入室内，热空气在室内降低温
6、度，放出热量，从而达到供暖的目的。可以用蒸汽、热水或烟气来加热空气。利用蒸汽或热水通过金属壁传热而将空气加热的设备叫作空气加热器；利用烟气来加热空气的设备叫作热风炉。,在产生有害物质很少的工业厂房中，广泛地应用暖风机进行供暖。下面介绍使用暖风机的热风供暖系统。暖风机直接装在厂房内。,（一）暖风机的种类、构造和性能1、暖风机的构造：由通风机、电动机及空气加热器组合而成的联合机组。2、暖风机的工作原理：在风机的作用下，空气由吸风口进入机组，经空气加热器加热后，从送风口送至室内，以维持室内要求的温度。,3、暖风机的特点：优点:（1）暖风机的散热量大，体积小。一台暖风机散出的热量可以顶上几十甚至几百片
7、散热器的散热量。如NC30型暖风机，130/70热水时，Q11000 W.NBL200型暖风机，130/70热水时，Q214000 W.而四柱813型散热器，tn=18，130/70热水时，每片Q194 W.214000/194 1103倍；11000/19454倍。,（2）具有热惰性小，升温快，设备简单、投资省等优点。是一种比较经济的供暖方式。而且暖风机还可以作为夏季降温的冷风机。（3）暖风机可独立作为供暖用。但一般用以补充散热器散热的不足部分。或者利用散热器作为值班供暖（5），其余热负荷由暖风机承担。缺点：消耗电能，需要有人管理，通风机运行时要产生噪声。当热媒温度低于8085时，热空气温度
8、低于35，会有吹冷风的感觉，一般送风温度为3570。（故通入暖风机的热媒多为蒸汽或高温水）,4、暖风机的种类:轴流式暖风机 离心式暖风机（1）轴流式暖风机特点：体积小、结构简单、安装方便；但它送出的热风气流短，出口风速低。安装方式:悬挂或支架在墙上或柱子上。,（2）离心式暖风机特点：它配用离心式通风机，有较大的作用压头和较高的出口速度，它送出的热风气流射程长，送风量和产热量大。,（二）暖风机的平面布置应考虑车间的几何形状、工作区域、工艺设备位置以及暖风机气流作用范围等因素。1、采用小型暖风机：下面为小型暖风机的三种常见布置方案。2、采用大型暖风机：（在高大厂房内，如果内部隔墙和设备布置不影响气
9、流组织，宜采用大型暖风机集中送风）一般沿车间长度方向布置，气流射程不应小于车间供暖区的长度。,（三）暖风机的安装高度（指出风口离地面的高度）：1、小型暖风机：根据暖风机出口风速及出口温度确定。当出口风速V5m/s时，取2.53.5m。当出口风速V 5m/s时，取45.5m。这样可保证生产厂房的工作区的风速不大于0.3m/s。,2、大型暖风机：根据房间的高度和回流区的分布位置等因素确定。当厂房下弦8m时，宜取3.56m。当厂房下弦 8m时，宜取57m。暖风机的送风温度，宜采用3550，不得高于70。,3.5 辐射采暖系统,主要讲地面辐射供暖系统属于低温热水式供水温度60，供回水温差10地面辐射供
10、暖系统特点 1 热效应高实感温度高 2 舒适性好 3 卫生条件好 4 能耗低 5 节省面积 6 初投资大散热面积大 7 维护不便埋地管不允许有接头,地板辐射供暖的构造1,地板辐射供暖的构造2,3.6 供暖系统的热负荷与散热设备,1、讨论热负荷的目的1）拟定合理的供热方案。2）选择散热设备。3）选择管径和管路设备。2、供暖热负荷的概念在设计室外温度，为达到要求的室内空气温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。,稳态传热过程,3、供暖热负荷的确定：供暖热负荷是根据冬季供暖房间的热平衡算出的。工业建筑：热负荷失热量-得热量民用建筑：热负荷失热量,围护结构传热耗热量,冷风渗透耗热量,冷风侵入耗热
11、量,水分蒸发耗热量,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,失热量,民用建筑,太阳辐射得热量,生产车间最小负荷班的工艺设备散热量,其他管道和热表面的散热量,热物料的散热量,得热量,人体散热得热量,3、供暖热负荷的确定：对于一般的民用建筑和产热量很少的工业建筑，供暖设计热负荷Q，为：,（1）Q1.j，围护结构的基本耗热量：Q1.j，qKF（tntw）a w 式中：tn室内计算温度 tw供暖室外计算温度 a温差修正系数，a的大小取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。0a1K 围护结构的传热系数，W/m2.F围护结构传热面积,m2。,K 围护结构的传热系数，W/m2.,（2）Q1
12、.x，围护结构的修正耗热量：实际传热条件受到各种因素的影响，因此必须对基本耗热量进行修正，这些修正的耗热量称为围护结构的修正耗热量。分为:朝向修正耗热量 风力修正耗热量 高度修正耗热量,Q1，Q1.j，+Q1.x，（1xg）aKF（tntw）（1xch+xf）xch朝向修正率，；xf风力附加率（附加在垂直围护结构上），5%10%；xg 高度附加率（附加于基本耗热量和其他附加耗热量上），2%15,（3）Q2，冷风渗透耗热量：把渗入室内的冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。两种计算方法 1、Q2cpG（tntw）0.278Vwcp（tntw）w V经门、窗缝隙渗入室内的
13、冷空气量，m3/h;V的确定方法：w室外冷空气的密度，kg/m3;cp室外冷空气的定压比热，cp1kJ/kg.2、Q2百分数*围护结构总耗热量,换气次数法,（4）Q3 冷风侵入耗热量：把侵入室内的冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风侵入耗热量。Q30.278Vwwcp（tntw）wVw经外门侵入室内的冷空气量，m3/h;w室外冷空气的密度，kg/m3;cp室外冷空气的定压比热，cp=1kJ/kg.,外门侵入耗热量一般算法：Q3N Q Q N:外门附加率,外门的基础耗热量,4、供暖热负荷的估算方法（1）面积热指标法 QqfF103 kw Q 建筑物的供暖热负荷，kw；qf单位面积
14、供暖热指标，可查暖通规范，W/m2；F 建筑面积，m2。建筑物单位面积供暖热指标见表3-3,（2）体积热指标法 QqvVw（tntw）103 kw Q 建筑物的供暖热负荷，kw；qv单位体积供暖热指标，W/m3.；Vw 建筑物的体积，m3；用热指标法估算建筑物的供暖热负荷，宜用于初步设计或规划设计，不宜用于施工设计。,补充 节能设计要求,补充：1 建筑热工分区及设计要求3 体形系数2 窗墙面积比,补充2,居住建筑体形系数限值、窗墙面积比限值、传热系数限值严寒寒冷地区居住建筑体形系数限值,补充3,公共建筑体形系数限值、窗墙面积比限值、传热系数限值,3.6.2散热设备,散热设备：是以自然对流和辐射
15、的方式向房间或空间供给热量，补充房间的热损失，使房间维持一定温度的设备。以下主要介绍散热器热水或蒸汽的热量通过散热器以对流和辐射两种方式不断地传给室内空气。散热器的类型,铸铁,钢制,非金属,按材质,管型,翼型,柱型,按构造,板型,3.6.2散热设备,一、常用散热器的类型（一）铸铁散热器优点：结构简单，防腐性好，寿命长，热稳定性好缺点：金属耗量大，耐压强度0.40.5MPa，低于钢制散热器（0.81.0MPa）。,1、柱型散热器柱型散热器：二柱、四柱和五柱。柱型散热器有带脚和不带脚的两种片型，便于落地或挂墙安装。柱型散热器的特点：与翼型散热器相比，其传热系数高，外形美观，易清除积灰，容易组成所需
16、要的面积，应用较广泛。,2、翼型散热器分为圆翼型散热器和长翼型散热器两类。（1）圆翼型散热器：（2）长翼型散热器：,（二）钢制散热器钢制散热器：钢串片式、板式、柱式、扁管式、光面排管式等，其外形较轻巧、形式多样，可用于不同场合。易腐蚀，采暖系统在非供暖期充水保养。1、闭式钢串片对流散热器闭式钢串片对流散热器的规格以高宽表示，其长度可按设计要求制作。,2、板型散热器板型散热器的规格以高长表示。板型散热器是整体式散热器，其组数按设计要求选用。,3、钢制柱型散热器钢制柱型散热器的规格以高宽表示。其片数应按设计要求选定。,4、扁管型散热器扁管型散热器的规格以高长表示。扁管型散热器是整体式散热器，其组数
17、按设计要求选用。,5、光面管（排管）散热器用光面钢管制成。型式多样，没有统一的规格。,钢制散热器特点,金属耗量少耐压强度高外形美观整洁、占地小、便于布置除钢制柱型外，水容量较少，热稳定性差钢制散热器易腐蚀，需满管保养,（三）复合材料型铝制散热器1、铜铝复合散热器2、钢铝复合散热器3、铝塑复合散热器特点：适用于任何水质、使用寿命长、重量轻、外型美观、耐用、高效、节材、节能等。,铜铝复合散热器,铜铝复合散热器,铝塑复合散热器,纯铜散热器,散热器选用注意事项,1、散热器不得超压2、民用建筑：外形美观，易于清扫3、放散粉尘厂房：易于清扫4、腐蚀性或相对湿度较高房间：耐腐蚀5、钢制散热器：满管保养，蒸汽
18、系统不能用6、铝制散热器：应选用内防腐型；铝制散热器不能与其他散热器共用。7、安装热量表和恒温控制阀：选内腔无砂型铸铁散热器,3.6.4 散热器片数与管径的计算一、散热器片数为了维持室内所需要的温度，应使散热器的放热量等于房间的供暖热负荷。散热器的放热量：QKF（tpjtn）kw K散热器的传热系数，kW/m2；F散热器的散热面积，m2；tpj散热器内热媒的平均温度，；tn 室内供暖计算温度，。,散热器的计算目的：确定供暖房间所需散热器的面积和片数（一）散热器内热媒平均温度tpj1、热水供暖系统中，tpj为散热器进出口水温的算术平均值。tpj（tsg tsh）/2,tsg 散热器的进口水温值；
19、tsh 散热器的出口水温值。对双管热水供暖系统，散热器的进、出口水温分别按系统的设计供、回水温度计算。对单管热水供暖系统，由于每组散热器的进、出口水温沿流动方向下降，所以每组散热器的进、出口水温必须逐一分别计算。,2、蒸汽供暖系统中，当蒸汽表压力0.03MPa时，tpj取100；当蒸汽表压力0.03MPa时，tpj取与散热器进口蒸汽压力相应的饱和温度。,（二）散热器传热系数K值及其修正系数值1、散热器传热系数K值影响散热器传热系数K的因素有：散热器的制造情况、散热器的使用条件一般通过实验方法确定散热器传热系数K值。实验结果整理成 Kf（t）的关系式。,散热器的传热系数K是在一定的条件下，通过实
20、验测定的。若实际情况与实验条件不同，则应对所测值进行修正。式中的1、2、3值是考虑散热器的实际使用条件与测定实验条件不同，而对K值，亦即对散热器面积F引入的修正系数。,2、散热器修正系数值（1）散热器组装片数修正系数1 散热器组装片数修正系数（2）散热器连接形式修正系数2,（3）散热器安装形式修正系数33见P117表3-4,（三）散热器片数或长度的确定 nF/f（片或m）式中：F按确定的散热器面积。M2。f每片或每米长的散热器散热面积。m2/片或m2/m。,二、热水采暖管道管径的估算,三、散热器的布置与选择（一）散热器的布置布置散热器时，应注意下列的规定：1、散热器宜安装在外墙窗台下。2、散热
21、器一般在房间内敞开装置，这样散热效果好，且易于清除灰尘。3、散热器宜明装，布置简单。内部装修要求高的建筑可采用暗装。托儿所、幼儿园必须暗装或加防护罩。,4、楼梯间内散热器应尽量放在底层；当散热器数量过多，底层无法布置时，将散热器按比例分配在下边几层。5、为防止冻裂散热器，在双层门的外室及门斗中不应设置散热器。6、有冻结危险的楼梯间或其它有冻结危险的场所，应由单独的立、支管供暖。散热器前不得设置调节阀。,3.7 高层建筑采暖系统,分层式供暖系统双水箱分层式系统,3.6.5采暖系统的布置与敷设,热力入口必须有室内采暖管道宜明设管沟半通行地沟 1.0m（宽）x1.2m（高）通风孔每隔20m设一个 保
22、温不采暖房间、顶棚、暖沟等采暖管道穿墙采暖管道穿楼板,3.8热源,锅炉房锅炉房设计规范热用户与热水热力管网的连接方式热用户与蒸汽热力管网的连接,燃气工程,城镇燃气管道设计压力分级用户室内燃气管道的最高压力民用低压用气设备燃烧器的额定压力,燃气工程,注：1、燃气相对密度0.75的燃气锅炉和燃气直燃机，不得设置在建筑物地下室和半地下室内。2、地下室、半地下室、设备层和地上密闭房间敷设燃气管道时：n不得小于3次/小时，事故通风n不得小于6次/小时。且有独立的事故机械通风设施，3、商业用气设备在地下室、半地下室或地上密闭房间内时：正常工作：n不应小于6次/小时事故通风：n不应小于12次/小时不工作时：n不应小于3次/小时,
