1、第九章建筑供暖9.1 9.1 供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.2 9.2 供暖热负荷供暖热负荷9.3 9.3 对流供暖系统对流供暖系统9.4 9.4 辐射供暖系统辐射供暖系统9.5 9.5 供暖系统的末端设备供暖系统的末端设备9.6 9.6 供暖系统的管路布置与主要设备供暖系统的管路布置与主要设备9.7 9.7 热源热源 在冬季,室外气温远远低于人体舒适所需求的温度,室内热量不断地通过各种途径和方式传至室外,使房间温度变低,影响人们的正常生活和工作。为了使室内温度保持在一定范围,必须向室内供给相应热量,以创造适宜的生活环境和工作环境。用人工的方法向室内提供热量的设备系统称为
2、建筑供暖系统。学习目标:通过本章的学习,学生应了解供暖系统的基本组成;了解热水供暖系统的工作原理及热水供暖系统的形式;了解蒸汽供暖系统的工作原理及蒸汽供暖系统的形式;认识供暖系统中的各个设备,能够认识建筑供暖的施工图。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.1.1供暖方式及其选择1 供暖系统组成供暖系统组成 所有供暖系统都是由以下三个主要部分组成的：(1)热媒制备(热源)使燃料燃烧产生热,将热媒加热成热水或蒸汽的部分,如锅炉房、热交换站等。(2)热媒传输(供暖管网)供暖管网是指热源和散热设备之间的连接管道,将热媒输送到各个散热设备。(3)热媒利用(散热设备)将热量传至所需空间
3、的设备,如散热器、暖风机等。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.1.1供暖方式及其选择 图9-1是集中供暖系统示意图。锅炉加热水,热水通过输送管道输送到各个散热设备,经散热后,热水再流回锅炉继续加热,从而形成供暖循环。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.1.1供暖方式及其选择2 供暖方式及选择供暖方式及选择 (1)供暖方式 1)集中供暖系统与分散供暖系统:集中供暖系统是热源和散热设备分别设置,用热媒管道相连接,由热源向各个房间或各个建筑物供给热量的供暖方式;分散供暖系统是热源、热媒和散热设备在构造合为一体的就地供暖方式。2)全面供暖系统与局部供暖系统
4、:全面供暖系统是指为使整个供暖房间保持一定温度要求而设置的供暖方式;局部供暖系统是指为使室内局部区域保持一定温度要求而设置的供暖方式。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.1.1供暖方式及其选择 3)连续供暖系统与间歇供暖系统:根据建筑物使用功能要求,室内平均温度全天均需达到设计要求的供暖系统为连续供暖系统;对于仅在使用时间内使室内平均温度达到设计要求,而在非使用时间内可自然降温的供暖系统为间歇供暖系统。4)值班供暖:在非工作时间或者中断使用的时间内,为使建筑物保持最低室温要求而设置的供暖方式,值班供暖温度一般为5。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.
5、1.1供暖方式及其选择 (2)供暖方式的选择供暖方式应根据建筑物规模、功能、工艺要求以及所在地区气象条件、能源状况、政策和环保要求等,通过技术经济比较进行选择。1)累年日平均温度5的天数90天的地区,宜采用集中供暖。2)累年日平均温度5的天数为6089天或者累年日平均温度5的天数不足60天,但累年日平均温度8的天数75天的地区,其幼儿园、养老院、中小学校、医疗机构等建筑宜采用集中供暖。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.1.1供暖方式及其选择 3)设置供暖的公共建筑和工业建筑,当其位于严寒地区或寒冷地区,且在非工作时间或中断使用的时间内,室内温度必须保持在0以上,而利用房
6、间蓄热量不能满足要求时,应按5设置值班供暖。当工艺或者使用条件有特殊要求时,可根据需要另行确定值班供暖所需的室内温度。4)设置供暖的工业建筑,若工艺对室内温度无特殊要求时,且每名工人占据的建筑面积超过100m2时,不宜设置全面供暖,应在固定工作地点设置局部供暖,当工作地点不固定时,应设置取暖室。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.1.2集中供暖系统的热媒 在集中供暖系统中,把热量从热源输送到散热器的物质叫热媒,集中供暖系统常用的热媒有热水、蒸汽和热空气等。民用建筑应采用热水做热媒。对于有集中空调系统时,可用热空气做热媒。对于工业建筑,当厂区只有供暖用热或以供暖用热为主时,
7、宜采用高温热水做热媒;当厂区供暖用热以工艺用蒸汽为主时,在不违反卫生、技术和节能要求的条件下,可采用蒸汽做热媒。利用余热或天然热源供暖时,供暖热媒及其参数可根据具体情况确定。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.1.3供暖系统的分类 1)根据热媒性质的不同,集中供暖系统分为三种:热水供暖系统、蒸汽供暖系统和热风供暖系统。以热水作为热媒的供暖系统称为热水供暖系统;以蒸汽作为热媒的供暖系统称为蒸汽供暖系统;以热风作为热媒的供暖系统称为热风供暖系统。由于热媒特性的差异,导致这三种系统在系统布置、管路敷设、运行调节、使用场合上有着很大区别。2)根据使用的散热设备不同,集中供暖系统分
8、为三种:散热器供暖系统、暖风机供暖系统和盘管供暖系统。9.1供暖方式、热媒及系统分类供暖方式、热媒及系统分类9.1.3供暖系统的分类 3)根据室内散热设备传热方式不同,集中供暖系统分为两种:对流供暖系统和辐射供暖系统。全部或主要依靠散热设备与周围空气以对流传热方式把热量传递给周围空气的室内供暖系统为对流供暖系统;全部或主要依靠散热设备与周围空气以辐射传热方式把热量传递给周围空气的室内供暖系统为辐射供暖系统。在相同的舒适条件下,辐射供暖的室内计算温度可比对流供暖的室内计算温度低23,即辐射供暖热负荷要小于对流供暖热负荷,辐射供暖更符合建筑节能设计要求。9.2供暖热负荷供暖热负荷 在冬季,供暖房间
9、要维持一定的温度,这就需要供暖系统的散热设备放出一定的热量维持房间得热量和失热量的平衡。对于一般民用建筑和产生热量很少的车间,可以认为房间得热量为零,失热量包括由于室内外温差引起的围护结构的耗热量,加热由门、窗缝隙渗入的冷空气的耗热量和加热由门、孔洞和相邻房间侵入的冷空气的耗热量。供暖系统的设计热负荷:指在设计室外温度下,为了达到要求的室内温度,保持房间热平衡时,供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.1供暖室内外空气计算参数 1 室内空气计算参数室内空气计算参数 (1)室内空气计算温度民用建筑的主要房间空气计算温度:宜采用1624。工业建筑的室内空气计算温度
10、:宜采用轻作业1821,中作业1618,重作业1416,过重作业1214。当工艺或使用条件有特殊要求时,各类建筑物的室内温度可按照国家现行有关专业标准、规范执行。9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.1供暖室内外空气计算参数 (2)室内空气流速民用建筑及工业企业辅助建筑,不宜大于0.3m/s。工业建筑,当室内散热量小于23W/m2时,不宜大于0.3m/s;当室内散热量大于或等于23W/m2时,不宜大于0.5m/s。2 室外空气计算参数室外空气计算参数 供暖室外空气计算温度应采用历年平均不保证5天的日平均温度。所谓“不保证”是针对室外空气温度状况而言;“历年平均不保证”是针对累年不保证总天数或小时数
11、的历年平均值而言。供暖系统设计所采用的室外空气计算参数可从有关供暖通风与空调气象资料集中查找。9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.2供暖系统设计热负荷的计算 民用建筑的主要房间供暖热负荷是供暖系统的基本数据,它的数值直接影响着供暖方案的选择、供暖管径的大小和散热设备容量的多少,关系着供暖系统的使用效果和经济效果。在冬季,供暖房间具有各种得热来源和各种热量损失,为保持室内具有一定的温度,就必须保持房间在该温度下的热平衡。供暖热负荷是根据冬季供暖房间的热平衡决定的。9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.2供暖系统设计热负荷的计算1 设计热负荷的理论计算设计热负荷的理论计算 供暖系统的设计热负荷应根据建筑
12、物的得、失热量确定 式中Q供暖系统设计热负荷,单位为W;Qs建筑物失热量,单位为W;Qd建筑物得热量,单位为W。建筑物的失热量Qs包括:围护结构传热耗热量Q1,加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2(称为冷风渗透耗热量),加热由于门、窗开启而进入的冷空气的耗热量Q3(称为冷风侵入耗热量),通过其他途径散失的热量Q4。(9 1)sdQQQ9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.2供暖系统设计热负荷的计算 建筑物的得热量Qd包括:电热设备的散热量Q5,人体散热量Q6,太阳辐射进入室内的热量Q7,通过其他途径获取的热量Q8。在进行民用建筑的供暖热负荷计算时,通常只考虑Q1、Q2、Q3、Q7,其他则往
13、往忽略不计,因此供暖系统的设计热负荷可用式(9-2)表示1237(92)sdQQQQQQQ9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.2供暖系统设计热负荷的计算 其中,Q1围护结构的传热耗热量按照式(9-3)计算 式中K围护结构的传热系数,单位为W/(m2);A围护结构的面积,单位为m2;围护结构温差修正系数;tn冬季室内计算温度,单位为;tw冬季供暖室外计算温度,单位为。1()(93)nwQKA tt9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.2供暖系统设计热负荷的计算 Q2由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量按照式(9-4)计算 式中L门、窗每米缝隙渗入的空气量,单位为m3/(m2h);l门、窗缝隙计算长度,
14、单位为m;cp冷空气的比定压热容,cp=1kJ/(kg);w供暖室外计算温度下的空气密度,单位为kg/m3;0.278单位换算系数,1kJ/h=0.278W;m冷风渗透朝向修正系数。20.278()(94)pwnwQLlc pttm9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.2供暖系统设计热负荷的计算2 设计热负荷的估算设计热负荷的估算 集中供暖系统进行规划或扩大初步设计时,个别的供暖系统尚未进行设计计算,此时按照建筑的使用功能采用概算指标法来确定供暖系统的热负荷是有效、快捷的方法。(1)体积热指标法建筑物的供暖热负荷按照体积热指标计算如下 式中qV建筑物的体积热指标,单位为kW/(m3);V围护结构的
15、体积,单位为m3。()(95)vnwQq V tt9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.2供暖系统设计热负荷的计算 供暖体积热指标qV的大小主要与建筑物的围护结构及外形有关。当建筑物围护结构的传热系数越大、采光率越大、外部体积相对于建筑面积之比越小,或当建筑物在长宽比越大时,单位体积的热损失越大,qV值越大。(2)面积热指标法建筑物的供暖热负荷可按下式进行 式中qf建筑物的面积热指标,单位为kW/m2;A围护结构的面积,单位为m2。(96)fQq A9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.2供暖系统设计热负荷的计算 面积热指标法简单方便,在国内外城市住宅建筑集中供暖系统规划设计中被大量采用。有关数值见表
16、9-1。选择时,总建筑面积大,外围护结构热工性能好,窗户面积小,可采用较小的指标;反之采用较大的指标。9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.3围护结构的最小传热阻1 围护结构最小传热阻与经济传热阻的概念围护结构最小传热阻与经济传热阻的概念 确定围护结构传热阻时,围护结构内表面温度n是一个最主要的约束条件。除浴室等相对湿度很高的房间外,n值应满足内表面不结露的要求。内表面结露可导致耗热量增大和使围护结构易于损坏。室内空气温度tn与围护结构内表面温度n的温度差还要满足卫生要求。当内表面温度过低时,人体向外辐射热过多,会产生不舒适感。根据上述要求而确定的围护结构传热阻称为最小传热阻。9.2供暖热负荷供暖
17、热负荷9.2.3围护结构的最小传热阻 在一个规定年限内,使建筑物的建造费用和经营费用之和最小的围护结构传热阻称为围护结构的经济传热阻。建造费用包括围护结构和供暖系统的建造费用。经营费用包括围护结构和供暖系统的折旧费、维修费及系统的运行费(水电费、工资、燃料费等)。9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.3围护结构的最小传热阻2 最小传热阻的确定最小传热阻的确定 工程设计中,围护结构的最小传热阻应按式(9-7)确定 式中R0,min围护结构的最小传热阻,单位为m2/W;维护结构温差修正系数,取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况,可由实用供热空调设计手册(2008年)查得;ty室内供暖计算温度tn
18、与围护结构内表面温度n的允许温差,单位为,按表9-2查得;Rn内表面换热阻,单位为m2/W。0,min()(97)nwnyttRRt9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.3围护结构的最小传热阻 式(9-7)是稳定传热公式。实际上随着室外温度波动,围护结构内表面温度也随着波动。热惰性不同的围护结构,在相同的室外温度波动下,围护结构的热惰性越大,则其内表面温度波动就越小。9.2供暖热负荷供暖热负荷9.2.3围护结构的最小传热阻3 经济传热阻的确定经济传热阻的确定 建筑物围护结构采用的传热阻值应大于最小传热阻。但选多大的传热阻才算经济合理?在目前能源紧张、价格上涨和围护结构逐步推广轻质保温材料的情况下,
19、必须考虑经济传热阻。按经济传热阻原则确定的围护结构传热阻值要比目前采用的传热阻值大得多。利用传统的砖墙结构,增加其厚度将使土建基础负荷增大、使用面积减少,因此,建筑围护结构采用复合材料的保温墙体将是今后建筑节能的一个重要措施。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统1 热水供暖系统的分类热水供暖系统的分类 (1)按系统中水的循环动力不同热水供暖系统分为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;靠机械力循环的系统称为机械循环系统。(2)按连接散热设备的管道数量不同热水供暖系统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设备,并顺序地在各
20、散热设备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设备,冷却后的回水自每个散热设备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。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 (3)按系统管道敷设方式的不同热水供暖系统分为垂直式和水平式系统。垂直式系统指不同楼层的各散热设备用垂直立管连接的系统;水平式系统是指同一楼层的各散热设备用水平管线连接的系统。(4)按热媒温度的不同热水供暖系统分为低温水供暖系统和高温水供暖系统(热媒参数高于100)。低温水供暖系统是指水温低于或等于100的热水供暖系统;高温水供暖系统是指水温高于100的热水供暖系统。9.3对流
21、供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 (5)按干管设置的位置热水供暖系统分为上供下回式、上供上回式、下供下回式、中供式、下供上回式和混合式系统。(6)按热媒在系统中流通路程不同热水供暖系统分为异程式和同程式系统。热媒沿管网各环管路总长度不同的系统称为异程式系统;热媒沿管网各环管路总长度基本相同的系统称为同程式系统。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统2 自然循环热水供暖系统自然循环热水供暖系统 (1)自然循环热水供暖系统的工作原理自然循环热水供暖系统工作原理,如图9-2所示。图中1为冷却中心(散热器),用供水管和回水管与加热中心(锅炉)相连。在系统最高点设一膨胀水箱,用以
22、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。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 在锅炉未加热之前,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。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 (2)自然循环热水供暖系统的主要形式自然循环热水供暖系统主要分双管和单管两种形式。图9-3a为双管上供下回式;图9-3b为单管上供下回式。热水干管敷设高度在所有散热器之上,故称之为“上供下回式”。散热器的供水管和回水管分别设置时,叫作“
23、双管系统”。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 双管系统的特点是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,各组散热器可自行调节热媒流量,互相不受影响。散热器的供回水立管共用一根管时,叫作“单管系统”。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。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 自然循环系统由于循环压力很小,其作用半径(总立管至最远立管的水平距离)不宜超过50m,否则系统的管径就会过大。但是,由于该系统不消耗电能,运行管理简单,当有可能在低于室内地面标高的
24、地下室、地坑中安装锅炉时,一些较小的独立建筑中可以采用自然循环热水采暖系统。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统3 机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统 在机械循环热水供暖系统中,采用水泵为系统提供循环动力。由于水泵的作用压力大,使得机械循环系统的供暖范围扩大很多,可以负担单幢、多幢建筑的供暖,甚至还可以负担区域范围内的供暖,这是自然循环不能及的。机械循环热水供暖系统是一种主要的供暖方式,使用非常广泛。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 在机械循环系统中,要注意解决以下三个主要问题:排气问题:机械循环系统中的水流速度常超过从水中分离出来的空气气泡的浮升速度
25、。为了使气泡不被带入立管,不允许水和气泡逆向流动。因此,供水干管上应按水流方向设上升坡度,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0.3%,不得小于0.2%。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 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。这种连接方式还能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:对热水供暖系统,当系统内水的压力低于热水水温对汽的饱和压力或者出现负压时,会出
26、现热水汽化、吸入空气等问题,从而破坏系统运行。系统内压力最不利点往往出现在最远立管的最上层用户上。为避免出现上述情况,系统内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。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 因此,可以选定一个定压点,根据最不利点的压力要求,推算出定压点要求的压力,这样就可解决系统的定压问题。定压点通常选择在循环水泵的进口侧,定压装置由膨胀水箱兼任。根据要求的定压压力确定膨胀水箱的安装高度。系统工作时,维持膨胀水箱内的水位高度不变,则整个系统的压力得到恒定。在机械循环系统中,膨胀水箱既有排气的作用
27、,又有定压的作用。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 在机械循环系统中,系统的主要作用压力由水泵提供,但自然压力仍然存在。单、双管系统在自然循环系统中的特性,在机械循环系统中同样会反映出来,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,仍以采用单管顺流式居多。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 由于有水泵压力的保证,机械循环系统中管路布置的灵活性可以大一些,系统布置形式多种多样,以适应不同的建筑构造。机械循环系统有以下几种方式机械循环系统有以下几种方式:(1)无计量的机械循环热水供暖系统形式无计量的机械循环热水供暖系统适用于住宅
28、建筑以外的一般建筑供暖。主要形式如下:1)垂直式系统垂直式系统:是竖向布置的散热器沿一根立管串接或沿供回水立管并接的供暖系统。按照供回水干管位置不同可分为:上供下回式单管和双管供暖系统、下供下回式双管供暖系统、中供式供暖系统、下供上回式供暖系统和混合式供暖系统。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 上供下回式热水供暖系统的供水干管在建筑物上部,回水干管在建筑物下部。其中上供下回式单管供暖系统(见图9-4右),适用于多层和高层建筑;上供下回式双管供暖系统(见图9-4左),适用于四层及四层以下的多层建筑。上供下回系统管道布置合理,排气方便,是最常用的一种布置形式。9.3对流供暖系统
29、对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 下供下回式双管系统的供回水干管都敷设在底层散热器下面,如图9-5所示。该系统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。下供下回式双管系统缓解了上供下回式双管系统垂直失调的现象,但系统内空气的排除较为困难,排气方法主要有两种;一种是通过顶层散热器的冷风阀,手动分散排气;另一种是通过专设的空气管,手动或集中自动排气。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 中供式热水供暖系统,如图9-6所示。水平供水干管敷设在系统的中部。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
30、供下回式。中供式系统减轻了上供下回式楼层过多而易出现垂直失调的现象;同时可避免顶层梁底高度过低致使供水干管挡住顶层窗户而妨碍其开启;此种系统对楼层的改建、扩建非常有利。但是该系统排气不利。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 下供上回式热水供暖系统,如图9-7所示。系统的供水干管设在下部,回水干管设在上部,包括下供上回单管供暖系统(见图9-7左)和下供上回双管供暖系统(见图9-7右)。这种系统具有以下特点:第一,水的流向与空气流向一致,都是由下而上,排气方便,可取消集气罐,同时还可提高水流速,减小管径。第二,散热器内热媒的平均温度几乎等于散热器的出水温度,降低了散热器的传热量,
31、传热效果低于上供下回式,因此在相同的立管供水温度下,散热器的面积要增加。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 混合式系统,如图9-8所示,是由下供上回式和上供下回式两组系统串联组成的系统。由于两组系统串联,系统压力损失大些。这种系统一般只宜用在连接高温热水网路上的卫生条件要求不高的民用建筑或生产厂房中。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 同程式与异程式系统。在以上介绍的各系统图中,总立管与各个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,其循环长度较短;远离总立管的分立管,其循环长度较长,因而是“异程系统”,如图9-4、图9-5、图9-9所示。9
32、.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 最远环路同最近环路之间的压力损失相差很大,压力不易平衡,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;图9-7、图9-10所示的同程式系统增加了回水管长度,使得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。但是管材用量稍多一些,地沟深度加大一点。当系统环路较多、管道较长时,常采用同程式系统布置。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 2)水平式系统水平式系统:一根立管水平串联起多组散热器的布置形式称为“水平系统”。按供水干管与散热器的连接方式,可分为串联式(见图
33、9-11)和跨越式(见图9-12)两类。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统水平式系统的优点是:管路系统简捷,安装简单,少穿楼板,施工方便。一般说来,水平系统的总造价比垂直系统低。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。水平式系统的排气方式比垂直式系统要复杂,它需要在散热器上设置排气阀或在同一层散热器上部串联一根空气管进行排气。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 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,末端过冷的现象。一般每个环路散热器组以812组为宜。这种系统适用于单层建筑或不能敷设立管的多层建筑,还适用于住宅建筑室内供
34、暖分户计量的系统。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 3)高层建筑热水供暖系统高层建筑热水供暖系统:随着城市建设的发展,许多高层建筑正拔地而起。相对于建筑物高度的增加,供暖系统出现了一些新的问题:随着建筑高度的增加,供暖系统内水静压力随之上升,而散热设备、管材的承受能力是有限的。为了适应设备、管材的承压能力,建筑物高度超过50m时,宜竖向分区供热,上层系统采用隔绝式连接;建筑高度的上升,会导致系统垂直失调的问题加剧。为减轻垂直失调,一个垂直单管供暖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他方式。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统目前,国内高
35、层建筑热水供暖主要有以下几种形式:分层式供暖系统:是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,如图9-13所示。该系统高度的划分取决于散热器、管材的承压能力及室外热管网的压力;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。在水加热器中,上层系统的热水与外网的热水隔绝,换热器表面流动,互不相通,使上层系统的水压与外网的水压隔离开来。而换热器的传热面却能使外网热水加热上层系统循环水,把外网的热量传递给上层系统。这种系统是目前常用的一种形式。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 双线式系统:垂直双线单管热
36、水供暖系统是由竖向的T形单管式立管组成,如图9-14所示。双线系统的散热器通常采用蛇形管或辐射板式(单块或砌入墙内的整体式)结构。散热器立管是由上升立管和下降立管组成的。因此,各层散热器的平均温度近似地可以认为相同,这样非常有利于避免系统垂直失调。对于高层建筑,这种优点更为突出。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 垂直双线系统的每一组T形单管式立管最高点处应设置排气装置。由于立管的阻力较小,容易产生水平失调,可在每根立管的回水管上设置孔板来增大阻力,或用同程式系统达到阻力平衡。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 单、双管混合式系统:如图9-15所示。散热器自
37、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,而组与组之间则用单管连接。这样,就构成了单、双管混合系统。这种系统的特点是:避免了双管系统在楼层过多时出现的严重竖向失调现象,同时也避免了散热器支管管径过粗的缺点。有的散热器还能局部调节,单、双管系统的特点兼而有之。因此,单、双管混合式系统是应用较多的一种系统形式。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 专用分区供暖:当高层建筑面积较大或是成片的高层小区,可考虑将高层建筑竖向按高度分区,在垂直方向上分为两个或多个供暖分区,分别由不同的供暖系统与设备供给,各区域供暖参数可保持一致。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水
38、供暖系统 (2)分户计量的机械循环热水供暖系统形式新建住宅热水集中供暖系统在条件成熟时应设置分户热计量和室温控制装置。这样的系统具备以下的基本条件:首先,用户可以根据需要分室控制室内温度,既满足了用户舒适性的要求,又根据需要区别对待以达节能目的。为此目的,各房间散热器前必须安装恒温阀,以有效的控制手段,保证室温调节能够实现。其次是可靠的热量计量。应能准确计量每个用户的用热量,以便计量收费。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 当热水集中供暖系统分户热计量装置采用热量表时,应采用共用立管的分户独立系统形式。共用立管分户独立供暖系统由两部分组成:建筑物内共用供暖系统和户内供暖系统。
39、1)建筑物内共用供暖系统建筑物内共用供暖系统:建筑物内共用供暖系统由建筑物热入口、建筑物内共用的供回水干管和共用的供回水立管组成。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 建筑物热入口:户内供暖系统为单管跨越式定流量系统时,热入口应设自力式流量控制阀,以维持流量恒定;户内供暖系统为双管变流量系统时,热入口应设自力式压差控制阀,以维持热入口处供回水干管压差恒定,保证户内系统的有效调节。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 供回水干管上应设有压力表、温度计、过滤器、关断阀,如图9-16所示。必要时考虑户内检修时不致冻坏热网支线的旁通管(带阀门)。对于新建无地下室的住宅,
40、宜于室外管沟入口或一层楼梯间楼梯息板下设置小室以作热入口。对于新建有地下室的住宅,热入口宜设在可锁闭的专用空间内。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 共用水平干管和共用立管:共用立管为供、回水双管系统,共用水平干管和共用立管可以采用如下四种形式:如图9-17所示,其中,图9-17a上供下回同程式,图9-17b上供下回异程式,图9-17c下供上回异程式,图9-17d下供上回同程式。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 由于散热器前部安装有自动调节室内温度的恒温阀,上述四种形式中,不论哪一种形式,都能自动消除垂直失调。四种形式如何选择,应根据实际工程,通过技术、经
41、济比较确定。建筑物内共用水平干管不应穿越住宅的户内空间,水平干管可敷设在管沟、设备层、吊顶和地下室顶板下,并应具备检修条件。共用水平干管的布置应有利于共用立管的连接,并应具备不小于0.002的坡度。共用立管及户内系统的入口装置可设于楼梯间的管道井内,每层应设置供抄表及维修用的检查门。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 2)户内供暖系统户内供暖系统:共用立管分户独立供暖系统的户内供暖系统是具有热量表的一户一环系统,由户内供暖系统入户装置、户内的供回水管道、散热器及室温控制装置等组成。户内供暖系统入户装置可设于楼梯间的管道井内,并留有检查门。户内供暖系统入户装置包括调节阀、锁闭阀
42、、热量表等部件,如图9-18所示。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 户内供暖系统形式:户内供暖系统可采用地板辐射供暖系统和散热器供暖系统。散热器供暖系统主要有以下三种形式：散热器供暖系统主要有以下三种形式：分户独立水平单管供暖系统。分户独立水平单管供暖系统中,每个水平支环路是一个户内供暖系统,支环路上各散热器是串联的,如图9-19所示。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 分户独立水平单管供暖系统可采用顺流式(见图9-19a)、散热器同侧接管的跨越式(见图9-19b)。图9-19a所示系统管路简单,每个支环路的回水管上装一个温控阀,对一户室温进行整体调节。该
43、系统用于供暖质量要求不高的住宅内。多组散热器串联的高阻力特性有利于建筑内共用供暖系统(双管系统)克服自然循环压力引起的垂直失调问题,且水力稳定性好。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 图9-19b所示系统具有对单个散热器调节的功能,这是加设旁通管和温控阀的结果。该系统由于能对各采暖房间进行灵活的室温调节,多用于供暖标准较高的住宅。分户独立水平单管供暖系统比水平双管供暖系统节省管材,管道易于布置,水平支环路阻力较大,建筑物内共用供暖系统垂直失调较轻,水力稳定性较好。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 分户独立水平双管供暖系统。分户独立水平双管供暖系统中,每个水
44、平支环路是一个户内供暖系统,支环路上各散热器是并联的,如图9-20所示。根据水平供水管、回水管的布置方式可分为上供下回式(见图9-20a)、上供上回式(见图9-20b)、下供上回式(见图9-20c)。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 每组散热器都装设温控阀,控制和调节每组散热器的散热量,实行分室控温。在分户水平双管系统中,工况处在热量对流量变化敏感范围内,温控阀调节效果好,同时该系统的流动阻力小于分户水平单管系统的流动阻力,对建筑物内共用供暖系统来说,自然压头的影响较大一些,水力稳定性较差一些。温控阀的调节,户内供暖系统成为变流量系统,应该在建筑物热入口加设自力式压差控制阀
45、。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.1热水供暖系统 分户独立水平放射式系统。分户独立水平放射式系统在入户装置中设置小型分水器和集水器,户内各散热器并联在分水器和集水器之间。由于散热器支管呈辐射状布置,所以这种形式也称作“章鱼式”。在每组散热器支管上装有温控阀,可以进行分室调节、控温,如图9-21所示。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.2蒸汽供暖系统1 蒸汽供暖系统的分类蒸汽供暖系统的分类 以蒸汽作为热媒的供暖系统称为蒸汽供暖系统。蒸汽作为供暖系统的热媒,其适用范围广泛,因而在工艺领域中得到极广泛的应用。1)按照供汽压力的大小,将蒸汽供暖分为三类:供汽的表压力高于0.07MPa时,称为高
46、压蒸汽供暖系统;供汽的表压力低于0.07MPa时,称为低压蒸汽供暖系统;当系统中的压力低于大气压力时,称为真空蒸汽供暖。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.2蒸汽供暖系统 2)按照供汽干管布置的不同,蒸汽供暖可分为上供式、中供式和下供式三种。3)按照立管的布置特点,蒸汽供暖系统可分为单管式和双管式。目前国内绝大多数供暖系统采用双管式。4)按照回水的动力不同,蒸汽供暖系统可分为重力回水和机械回水两类。高压蒸汽供暖系统都采用机械回水方式。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.2蒸汽供暖系统2 低压蒸汽供暖系统低压蒸汽供暖系统 图9-22所示是上供下回低压蒸汽双管供暖系统。蒸汽干管敷设在房间的顶棚
47、内或顶棚下,与热水供暖系统相比,它有以下几点不同:1)供暖干管的坡向沿流向顺坡,以利于沿途产生的凝结水的顺利排除。干管坡度宜采用0.3%,不得小于0.2%。进入散热器支管的坡度为0.1%0.2%。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.2蒸汽供暖系统 2)在蒸汽供暖系统中依靠蒸汽压力把积存于管道内、散热器内的空气排进凝水管,再由凝水管经凝结水箱排入大气中。散热器中如积存有空气时,散热器内就有蒸汽、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9-23所示。依靠散热器上的放气阀,难以排除其中的空气。9.3对流供暖系统对流供暖系
48、统9.3.2蒸汽供暖系统 3)蒸汽在管道中流动时,由于管壁受冷而有凝结水产生,散热器中也产生大量凝结水,这些凝结水可能被高速的蒸汽裹带,形成高速流动的二相流。在遇到阀门、拐弯或向上的管段等使流向改变时,大量的液体在高速下与管体或管子撞击,就产生“水击”,出现很高的噪声、强烈的振动或局部高压,严重时能破坏管件接口的严密性和管路支架。因此,系统中出现的凝结水必须及时排除。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.2蒸汽供暖系统 除了上述所指管道坡度、坡向要求外,还要在必要的地方装疏水器,疏水器的作用即为阻汽排水,阻隔管路中的蒸汽,而让凝结水很容易通过。蒸汽供暖系统中在干管的最低点及管路、设备的末端应设
49、疏水器。在凝水管的各入口处装设疏水器,还能防止蒸汽大量逸入凝结水管,使凝结水能顺利地返回锅炉房,减少能量损失。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.2蒸汽供暖系统3 高压蒸汽供暖系统高压蒸汽供暖系统 一般高压蒸汽供暖系统均采用双管上供下回系统。由于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,使得凝结水回收困难。在相同热负荷下,高压蒸汽供暖系统的管径和散热器片数都小于低压蒸汽供暖系统。因此,高压蒸汽供暖系统有较好的经济性。但也由于温度高,使得房间的卫生条件差,并容易烫伤人,因此这种系统一般只在工业厂房中使用。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.3热风供暖系统与空气幕1
50、热风供暖系统热风供暖系统 利用热空气做媒介的对流供暖方式称作热风供暖,而对流供暖方式则是利用对流换热或以对流换热为主的供暖方式。热风供暖系统所用热媒可以是室外的新鲜空气、室内再循环空气,也可以是室内外空气的混合物。若热媒是室外新鲜空气,或是室内外空气的混合物时,热风供暖兼具建筑通风的特点。空气作为热媒被加热装置加热后,通过风机直接送入室内,与室内空气混合换热,维持或提高室内空气温度。9.3对流供暖系统对流供暖系统9.3.3热风供暖系统与空气幕 热风供暖系统可以用蒸汽、热水、燃气、燃油或电能来加热空气。宜用0.10.3MPa的高压蒸汽或不低于90的热水。当采用燃气、燃油加热或电加热时,应符合国家
