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1、 第四章 供热与供燃气建筑设备工程第一节 室内热水供应系统与设备 热水供应也属于给水，与冷水供应的区别是水温，必须满足用水点对水温、水量的要求，因此热水系统除了水的系统：管道、用水器具等，还有“热”的供应，热源、加热系统等等。1 热水供应基本要求 2 热水供应系统的分类、组成及供水方式 3 加热设备和器材 4 热水管道的布置与敷设一、热水供应基本要求 1、热水用水量标准 集中供应生活用热水定额见建筑给水 排水设计规范。卫生器具的一次和小时热水用水定额及水温见建筑给水排水设计规范。一、热水供应基本要求 2、热水用水水温 热水用水水温依使用目的存有差异，一 般为3040。洗衣房为30 60，厨房餐

2、厅45100。热水系统供水温度一般为5575。加热设备出口处与配水点的热水温差一般不得大于15，一般不应高于75。一、热水供应基本要求 3、热水水质 热水供应系统中的管道结垢和腐蚀是两个普遍问题。热水管道腐蚀，主要因水中溶解氧过高所致；因此，工程上常采用排除气体装置或采用抗腐蚀性强的铜管。一、热水供应基本要求 热水管道结垢，主要因水的暂时硬度过高 所致。按照水的硬度，通常分成软水（4.2）、稍硬水（4.28.4）、硬水（8.4 16.8）、极硬水（16.8）（单位为德国度）。规范规定：热水水质除满足生活饮用水卫生标准的要求外，还应对硬水特别是极硬水进行进行软化处理，以去除水的钙镁离子。二、室内

3、热水供应系统的分类与组成 建筑内的热水供应系统按照热水供应范围 的大小，可分为：区域热水供应系统 集中热水供应系统 局部热水供应系统二、室内热水供应系统的分类与组成（1）区域热水供应系统：区域中多栋建筑物统一供应热水，由小区锅炉供热水或由城市热网供热、经过热交 换器获得热水后，再供应各建筑的热水。区域热水供应系统规模较大，热能利用效率 高，设备集中，热水成本低，使用方便，对环境污染小，是一种较好的热水供应的办法。但设备系统较复杂，投资大，维护管理技术要求高。二、室内热水供应系统的分类与组成（2）集中热水供应系统：热水集中制备、存储，由统一管网配送到 各个配水点。适用于使用要求高，耗热量大，用水

4、点多且 分布较密集的建筑。大型旅馆住宅、公共建 筑等多采用集中热水供应系统。集中管理，热效率高，热水成本较低，节省建筑面积，使用方便。但设备较复杂，管网长，热耗大，投资较大。二、室内热水供应系统的分类与组成（3）局部热水供应系统 适用于使用要求不高，用水点少且分散的建筑，如家庭住宅、食堂、公共建筑及一些用热水量较小的建筑。加热器可用锅炉灶、电热水器、蒸汽热水器、煤气热水器及太阳能热水器等。其优点是设备系统简单，热水管路短，热损失小，造价低，使用灵活，易于装置。缺点是热 效能较低，热水成本较高。目前没有集中热水供应的建筑，可根据具体条件采用局部热水系统解决热水的供应问题。二、室内热水供应系统的分

5、类与组成二、室内热水供应系统的分类与组成 室内热水系统主要由以下三部分组成：二、室内热水供应系统的分类与组成 1、热媒系统（第一循环系统）组成：热源、水加热器、热媒管网 工作过程：锅炉产生的蒸汽或过热水通过 热媒管网送到水加热器加热冷水，经过热交换，蒸汽变成冷凝水，靠余压再送到冷凝水池，冷凝水和新补充的软化水经冷凝循环泵再送回锅炉加热为蒸汽。热媒系统（第一循环系统）锅炉产生的蒸汽或过热水通过热媒管网送到水加热器加热冷水，经过热交换，蒸汽变成冷凝水，靠余压再送到冷凝水池，冷凝水和新补充的软化水经冷凝循环泵再送回锅炉加热为蒸汽。二、室内热水供应系统的分类与组成 2、热水供水系统（第二循环系统）组成

6、：热水配水管网和回水管网组成。工作过程：被加热到一定温度的热水，从水加热器中 出来经配水管网送至各个热水配水点，而水加热器中的冷水由屋顶的水箱或给水管网补给。为了保证用水点的水温，在立管和水平干管甚至支管处设置回水管，使部分热水经过循环水泵流回水加热器再加热。热水供水系统（第二循环系统）热水从水加热器中出 来经配水管网送至各 个热水配水点，而水 加热器中的冷水由屋 顶的水箱或给水管网 补给。为了保证用水点的水 温，在立管和水平干 管甚至支管处设置回水管，使部分热水经 过循环水泵流回水加 热器再加热。二、室内热水供应系统的分类与组成 1、加热冷水的方式不同，可分为：直接加热、间接加热 2、管网设

7、置循环管道的不同，可分为：全循环、半循环、不循环二、室内热水供应系统的分类与组成 直接加热（一次换热）供水方式 直接加热是不借助于热媒传递热量，使用燃料、电力、太阳能等产生的热量直 接加热水，或将蒸汽直接通冷水混合制备热水。二、室内热水供应系统的分类与组成 直接加热（一次换热）供水方式 特点：前者设备简单，热效率较高，节省能 源，工作安全稳定，维修管理方便，但当冷水硬度较大时，加热器容易结垢，对锅炉腐 蚀较严重，且需高压锅炉，投资较高；后者 设备简单，热效率高，不需凝水管，但噪音高，运行费用高。适用：适用于具有合格的蒸汽热媒，且对噪 音无严格要求的公共浴室，洗衣房、工矿企业等。二、室内热水供应

8、系统的分类与组成 间接加热（二次换热）供水方式 间接加热法是热媒不与被加热的水接 触，而是将热媒通过传热壁面将水加 热，在加热过程中热媒和冷水不接触。通常采用蒸汽加热或热网水加热等方式。二、室内热水供应系统的分类与组成 间接加热（二次换热）供水方式 特点：该方式冷凝水可重复使用，运行费用低，不产生噪音，供水稳定。间接 加热设备较为复杂，热效率比直接加热 低，但可采用低压锅炉，加热稳定。适用：一般用于大中型集中热水供应系 统。适用于要求供水稳定、安全、噪音 要求低的旅馆、住宅、医院、办公楼等建筑。二、室内热水供应系统的分类与组成 不循环供水方式 二、室内热水供应系统的分类与组成 不循环供水方式

9、特点：没有循环管道，适用于定时供热水系统，如公共浴室、旅馆等，每天定 时供应热水，其他时间没有热水，一般不设循环管道，节约投资。适用：适用于热水供应系统较小，使用要求不高的定时供应系统，如：公共浴 室、洗衣房等。二、室内热水供应系统的分类与组成 半循环供水方式（干管）仅保持热水干管的热水循环。二、室内热水供应系统的分类与组成 半循环供水方式（立管）热水干管和立管均能保持热水的循环。二、室内热水供应系统的分类与组成 半循环供水方式 特点：半循环供水方式分为立管和干管循环供水方式。前者是指热水干管和立 管均能保持热水的循环；后者是指仅保持热水干管的热水循环。适用：干管循环用于全日供应热水的建筑和设

10、有定时供水的高层建筑中；后者 多用于定时供应热水的建筑中。二、室内热水供应系统的分类与组成 全循环供水方式 二、室内热水供应系统的分类与组成 全循环供水方式 特点：指热水干管、立管及支管均能保持热水的循环，各配水龙头随时打开都能提供符合设计水温要求的热水。适用：适用于有特殊要求的高标准建筑中，如：高级宾馆、饭店、高级住宅等。二、室内热水供应系统的分类与组成 供水方式的选择 选用何种供水方式应根据建筑物的用途、热源的供给情况、热水用水量和卫生器具 的布置情况进行技术和经济的比较后确 定。三、加热设备和器材 热水供应设备主要有小型锅炉、水加热器 等。热水供应设备的选择应根据现有的热源 条件、燃料种

11、类、建筑物功能及热水用 水规律、耗热量和建筑物内部布局等因 素经综合比较后确定。基本原则：一次换热效率高于二次换 热，并应优先选用燃气、燃油或燃煤为 燃料的热水锅炉。三、加热设备和器材 1、小型锅炉 根据燃料分为：燃煤、燃油、燃气 根据外形分为：立式、卧式三、加热设备和器材 2、水加热器 分类：主要有容积式、快速式、半容积式、半即热式几种。三、加热设备和器材 a、容积式水加热器三、加热设备和器材 a、容积式水加热器 容积式水加热器是内部设有热媒导管的热水贮存容器，具有加热和贮备热水两种功能。优点：具有较大的贮存和调节能力，被 加热水通过时压力损失较小，用水点压力变化平稳，出水水温稳定。缺点：被

12、加热水流速缓慢，传热系数 小，体积庞大。三、加热设备和器材 b、快速式水加热器 针对容积式水加热器中的“层流加热”的弊端，通过提高热媒和被加热水的流动速度，以改善传热效果。分为“气水”和“水水”两种类型。三、加热设备和器材 b、快速式水加热器优点：它具有效率高、体积小、安装 搬运方便的优点。缺点：不能贮存热水，水头损失大，在热媒和被加热水压力不稳定时，出水温度波动较大，仅适用于用水量大，而且比较均匀的热水供应系统或建筑物热水采暖系统。三、加热设备和器材 3、加热水箱和热水贮水箱 加热水箱是一种简单的热交换设备。在水箱中安装蒸汽多孔管或蒸汽喷射器，可构成直接加热水箱；在水箱中安装排管或盘管即构成

13、间接加热水箱。热水贮水箱（罐）是一种专门调节热水量的容积。可在用水不均匀的热水供应系统中设置，以调节水量，稳定出水温度。三、加热设备和器材 3、加热水箱和热水贮水箱三、加热设备和器材 3、加热水箱和热水贮水箱三、加热设备和器材 疏水器 作用：保证蒸汽凝结水及时排 放，同时又防止蒸汽泄漏。三、加热设备和器材 自动排气阀：为了排除上行下给式管网中热水汽化 产生的气体，保证管内热水通畅，应 在管道最高处安装自动排气阀。三、加热设备和器材 自然补偿管道和伸缩器 作用：热水系统中管道因受热膨胀而伸 长，为保证管网的使用安全而采取的补偿 管道温度伸缩的措施。三、加热设备和器材 自然补偿管道：自然补偿管道：

14、管道在敷设时布置成 L或Z形弯曲管段，来自然补偿直线管段的部分的伸缩量。三、加热设备和器材 伸缩补偿器 当直线管段 较长，无法 利用自然补 偿时，应设 置伸缩补偿 器。四、热水管道的布置和敷设 热水管网布置的基本原则应该是在满足使用、便于维修管理的情况下管线最短。热水管道一般为暗装，可以敷设在室内地沟、地 下室顶部、建筑物最高层或专用设备技术层内。一般建筑物的热水管线放置在预留沟槽、管道竖 井内。明装管道尽可能布置在卫生间或非居住人的房间。管径D150mm时，应采用镀锌钢管；宾馆、高级住宅、别墅等宜采用铜管、聚丁稀管或铝塑复合管。四、热水管道的布置和敷设 为了便于排气和泄水热水横管应有与水流相

15、反的 坡度，其值一般0.003，并在管网最低处设置泄 水阀，以便检修时泄空存水。管道穿楼板、基础及墙壁应设套管，让其自由伸 缩。楼板套管应该高出地面510cm。水加热器或贮水器的冷水供水管和机械循环回水 管上应设止回阀。横干管直线段应设置足够的伸缩器。对下行上给全循环式管网，为了防止配水管网中 分离出的气体被带回循环管，应当把每根立管的 循环管始端都接到其相应配水立管最高点以下 0.5m处。四、热水管道的布置和敷设 下行上给供水方式四、热水管道的布置和敷设 为了避免管道热伸长所产生的应力破坏管 道，立管与横管连结应按图示敷设。四、热水管道的布置和敷设 为了减少散热，热水系统的配水干管、水 加热

16、器、贮水罐等，一般要包扎保温。保 温材料应当选取导热系数小，耐热性高和 价格低的材料。第二节 供暖工程概述供暖是指用人工方法向室内供给热量，供暖是指用人工方法向室内供给热量，以创造适宜的生活或工作条件的技术。以创造适宜的生活或工作条件的技术。室内供暖的主要目的就是不断地向房室内供暖的主要目的就是不断地向房间供给相应的热量，维持房间必须的间供给相应的热量，维持房间必须的温度，以改善室内的工作生活条件。温度，以改善室内的工作生活条件。另一目的就是为了保证产品质量，延另一目的就是为了保证产品质量，延长相关设备的使用寿命。长相关设备的使用寿命。供暖系统的组成 热媒制备设施/热源；热媒输送管道；热媒利用

17、设施/散热设备。供暖方式 1.局部供暖局部供暖：将热源和散热设备合并成一个整体，分散设置在各个房间里，叫做局部供暖。如火炉、火墙、火炕、电红外线供暖、等均属于局部供暖。2.集中供暖：热源和散热设备分别设置，热源通过热媒管道向各个房间或各个建筑物供给热量的供暖系统，称为集中式供暖系统。以热水和蒸汽作为热媒的集中采暖系统可以较好地满足人们生活、工作以及生产对室内温度的要求，并且卫生条件好，减少了对环境的污染，广泛应用于营房建筑供暖工程。供暖系统的分类（集中供暖）热媒：热水供暖系统；蒸汽供暖系统；热风供暖系统。散热方式：对流供暖散热器供暖系统；辐射供暖金属板辐射或顶棚、地板辐射。第三节室内热水供暖系

18、统 以热水为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。热水供暖系统是目前广泛使用的一种供暖系统。居住和公共建筑常采用热水供暖系统。分类 1.按系统循环动力系统循环动力不同，可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。靠水的密度差进行循环的系统，称为重力循环系统；靠机械（水泵）力进行循环的系统，称为机械循环系统。2.按系统供、回水方式系统供、回水方式不同，可分为单管系统和双管系统。热水经立管或水平供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统，称为单管系统。热水经供水立管或水平供水管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。3.按系统

19、的管道敷设方式系统的管道敷设方式不同，可分为垂直式系统和水平式系统。4.按热媒温度热媒温度不同，可分为低温热水供暖系统（热水温度低于100）和高温热水供暖系统（热水温度高于100）。室内热水供暖系统大多采用低温水作为热媒。设计供、回水温度多采用95/70（也有采用85/60）。高温水供暖系统一般宜在生产厂房中应用。设计供、回水温度大多采用120130/7080。一、重力（自然）循环热水供暖系统一、重力（自然）循环热水供暖系统 1.系统工作原理及其作用压力系统工作原理及其作用压力 当水在锅炉内加热后，水的密度减小；在散热器内被冷却后，水的密度增加。整个系统将因供回水密度差的不同而维持循环流动。维

20、持该系统循环流动的压力称为自自然作用压力然作用压力。重力循环热水供暖系统的循环作用压力的大小取决于水温（水的密度）在循环环路的变化。hhhAA2g35右01h41左PP 作用压力 l断面A-A右侧的水柱压力为)(g1hh01hhhgPl断面A-A左侧的水柱压力为)(g1gh02hhhgP)(gh21ghPPP 起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水柱密度差。如果取供水温度95，回水70；则每m高差可产生的作用压力为：9.811（977.81961.92）=156 Pa。重力循环热水供暖系统维护管理简单，不需消耗电能。但由于其作用压力小、管中水流速度不大，所以管径就相对大一些，作

21、用范围也受到限制。自然循环热水供暖系统通常只能在单幢建筑物中使用，作用半径不宜超过50m。2.重力循环热水供暖系统的主要形式 双管单管 31110i=0.5%1%6i=0.5%1%975i=0.5%1%1482(a)(b)重力循环供暖系统 为了使系统内的空气能顺利地排除，对于上供下回式自然循环热水供暖系统，其供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡向，其坡度宜采用0.51.0%；散热器支管的坡度一般取1%。为保证系统中的水能通过回水干管顺利地排出，回水干管应有向锅炉方向向下坡向，其坡度一般为0.51%。3.膨胀水箱的作用 容纳膨胀体积；排气；定压。二、机械循环热水供暖系统 系统中设置了循环水泵，靠

22、水泵的机械能使水在系统中强制循环。（一）主要形式 1.机械循环上供下回式热水供暖系统 213立管I4IIIIIIVV3机械循环上供下回式热水供暖系统 机械循环系统除膨胀水箱的连接位置与自然循环系统不同外，还增加了循环水泵和排气装置。在机械循环系统中，水流速度往往超过自水中分离出来的空气气泡的浮升速度。为了使气泡不致被带入立管，供水干管应按水流方向设上升坡度，使气泡随水流方向流动汇集到系统的最高点，通过设在最高点的排气装置，将空气排出系统外。供回水干管的坡度宜采用0.3，不得小于0.2。回水干管的坡向与自然循环系统相同，应使系统水能顺利排出。2.机械循环下供下回式双管系统 系统的供水和回水干管都

23、敷设在底层散热器下面。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。为避免立管中的水通过空气管串流，集气装置的连接位置，应比水平空气管低h米以上，即应大于图中a和b两点在供暖系统运行时的压差值。12a453bh6机械循环下供下回式系统 3.中供式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）4.机械循环下供上回式（倒流式）供暖系统 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。i12i

24、ii3机械循环下供上回（倒流式）热水供暖系统 5.异程式系统与同程式系统 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。同程式系统的特点是通过各个立管的循环环路的总长度都相等。142立管IIIIIIIV3同程式系统 6.水平式系统 按供水管与散热器的连接方式可分为顺流式和跨越式。12(2)(1)(1)(2)21单管水平串联式图 单管水平跨越式1冷风阀；2空气管 1冷风阀；2空气管（二）水平失调与垂直失调 在机械循环系统中，由于作用半径较大，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

25、立管最近压力损失较难平衡。有时靠近总立管最近的立管即使选用了最小的管径的立管即使选用了最小的管径DN15DN15，仍有，仍有很多剩余压力。初调节不当时，会出现近很多剩余压力。初调节不当时，会出现近处立管流量超过要求，而远处立管流量不处立管流量超过要求，而远处立管流量不足。在远近立管处出现流量失调而引起在足。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，称为系统的水平方向冷热不均的现象，称为系统的水水平失调平失调。在双管系统中，由于各层散热器与锅炉的高差不同，虽然进入和流出各层散热器的供、回水温度相同（不考虑管路沿途冷却的影响），但仍将形成上层作用压力大，下层压力小的现象。如选用不同管

26、径仍不能使各层阻力达到平衡，由于流量分配不均，必然要出现上冷下热的现象；而且楼层数越多，上下层的作用压力差值越大，这种现象就会越严重。在建筑物内，同一竖向的各层房间的室温不符合设计要求的温度，而出现上、下层冷热不均的现象，通常称作系统垂直失调系统垂直失调。三、高层建筑热水供暖系统1.分层式供暖系统（1）在垂直方向上分为两个或两个以上的独立系统（2）双水箱分层式供暖系统2.双线式系统（1）垂直双线式单管热水供暖系统（2）水平双线式热水供暖系统第四节蒸汽供暖系统 一、蒸汽供暖系统的分类1.按供气压力大小 高压蒸汽供暖系统 P70kPa 低压蒸汽供暖系统 P 70kPa 真空真气供暖系统 P 大气压

27、2.按蒸汽干管布置 上供式 中供式 下供式l单管式l双管式4.按回水方式 重力回水 机械回水（高压蒸汽系统均采用机械回水方式）二、低压蒸汽供暖系统的基本形式1.重力回水低压蒸汽供暖系统 由蒸汽管道+散热器+凝结水管构成一个循环回路。上水排水hB200250i0.005i0.003Bhi0.005i0.003hA排水上水200250200250重力回水重力回水低压蒸汽低压蒸汽供暖系统供暖系统示意图示意图 上水排水hB200250i0.005i0.003Bhi0.005i0.003hA排水上水200250200250下供式 上供式 重力回水低压蒸汽宜在小型系统中采用。重力回水低压蒸汽宜在小型系统中

28、采用。当供暖系统作用半径较大时，就要采用当供暖系统作用半径较大时，就要采用较高的蒸汽压力才能将蒸汽输送到最远较高的蒸汽压力才能将蒸汽输送到最远散热器。如仍用重力回水方式，凝水管散热器。如仍用重力回水方式，凝水管里水面里水面II-II高度就可能达到甚至超过底层高度就可能达到甚至超过底层散热器的高度，底层散热器就会充满凝散热器的高度，底层散热器就会充满凝水并积聚空气，蒸汽就无法进入，从而水并积聚空气，蒸汽就无法进入，从而影响散热。影响散热。2.机械回水低压蒸汽系统（1）是一个开式系统）是一个开式系统 凝结水返回凝结水箱，再由凝结水泵送凝结水返回凝结水箱，再由凝结水泵送回锅炉加热。回锅炉加热。（2）

29、水击）水击 蒸汽管道中沿途凝结水被高速运动的蒸蒸汽管道中沿途凝结水被高速运动的蒸汽推动产生的浪花或水塞与管件相撞产汽推动产生的浪花或水塞与管件相撞产生振动和巨响的现象。生振动和巨响的现象。（3）减少水击的措施）减少水击的措施 及时排除凝结水；降低蒸汽流速；设置及时排除凝结水；降低蒸汽流速；设置合适的坡度使凝结水与蒸汽同向流动。合适的坡度使凝结水与蒸汽同向流动。234i0.0051i0.003蒸汽凝水机械回水低压蒸汽供暖系统机械回水低压蒸汽供暖系统1低压恒温式疏水器 2凝水箱 3膨胀水箱 4凝水泵 三、高压蒸汽供暖系统减压分汽缸供暖高压蒸汽分汽缸供热|回水锅炉凝结水箱凝结水泵四、热水供暖与蒸汽供

30、暖的比较 1.蒸汽供暖系统所需蒸汽质量流量比蒸汽供暖系统所需蒸汽质量流量比热水流量少得多（相同负荷时）热水流量少得多（相同负荷时）2.蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂和运行管理上较为复杂 3.对同样热负荷蒸汽供暖要比热水供暖对同样热负荷蒸汽供暖要比热水供暖节省散热设备的面积。节省散热设备的面积。4.蒸汽供暖系统静压小，升温快，适蒸汽供暖系统静压小，升温快，适用于某些公共场所。用于某些公共场所。5.5.蒸汽供暖系统不能调节蒸汽温度蒸汽供暖系统不能调节蒸汽温度,采用采用间歇运行时，系统腐蚀较快，使用年限间歇运行时，系统腐蚀较快，使用年限比热水采暖

31、系统短。比热水采暖系统短。为什么民用建筑不适宜采用蒸汽供暖系为什么民用建筑不适宜采用蒸汽供暖系统？统？但蒸汽供暖系统散热器表面温度高，易烧烤积在散热器上的有机灰尘，产生异味，卫生条件较差。上述跑、冒、滴、漏而影响能耗以及卫生条件差两个主要原因，。热力设备介绍 循环水泵 补偿器 疏水器 阀门 换热设备 凝结水箱 自动排气阀与集气罐 支座循环水泵总体循环水泵结构补偿器1补偿器2补偿器3补偿器4疏水器0疏水器1疏水器2疏水器3疏水器4疏水器5疏水器6疏水器7疏水器8换热设备1换热设备2换热设备3换热设备4阀门1阀门2阀门3凝结水箱1凝结水箱2凝结水箱3凝结水箱4自动排气阀集气罐集气罐安装位置支座1支座2支座3支座4支座5支座6支座7支座8支座9支座10