1、第第5章章 供供 暖暖 教学目标：教学目标： 理解供热系统形式与特点；理解供热系统形式与特点； 掌握供热系统组成及各部分的作用；掌握供热系统组成及各部分的作用； 了解供暖热负荷的组成，供暖系统的设备了解供暖热负荷的组成，供暖系统的设备 及附件；及附件； 理解供暖系统的布置要求，明确其与土建理解供暖系统的布置要求，明确其与土建 施工的配合关系施工的配合关系。 51 供暖系统的形式与特点供暖系统的形式与特点 严寒时节，室外气温远远低于人体舒适需求的温严寒时节，室外气温远远低于人体舒适需求的温 度，室内度，室内热量热量不断地通过各种途径和方式不断地通过各种途径和方式传至室传至室 外外。为了维持室内正
2、常的空气温度，创造适宜的。为了维持室内正常的空气温度，创造适宜的 生活环境和工作环境，必须不断地生活环境和工作环境，必须不断地向室内向室内空间输空间输 送、送、提供热量提供热量，以补偿房间内损耗掉的热量。，以补偿房间内损耗掉的热量。 一、供暖（采暖）一、供暖（采暖） 1 1、定义定义 供暖就是用人工方法供暖就是用人工方法向室内供给热量向室内供给热量，保持一定的室内保持一定的室内 温度温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。 2 2、系统组成系统组成 （1 1）热媒制备热媒制备（热源热源） （2 2）热媒输送热媒输送（供热管道供热管道） （3 3）热媒利用
3、热媒利用（散热设备散热设备） 3 3、分类分类 根据三部分相互位置关系来分：根据三部分相互位置关系来分： （1 1）局部供暖系统局部供暖系统（电热供暖等电热供暖等） （2 2）集中式供暖系统集中式供暖系统 根据常用热媒来分：根据常用热媒来分： （1 1）热水采暖系统热水采暖系统 （2 2）蒸气采暖系统蒸气采暖系统 （3 3）热风采暖系统热风采暖系统 二二、热水供暖系统热水供暖系统 按循环动力不同可分为：按循环动力不同可分为：重力重力（自然自然）循环系统循环系统和和机械机械 循环系统循环系统。 按供回水方式不同可分为：按供回水方式不同可分为：单管系统单管系统和和双管系统双管系统。 1 1、自然循
4、环热水供暖系统自然循环热水供暖系统 （1 1）组成组成 热源热源、输送管道输送管道、散热器散热器、膨胀水箱膨胀水箱。 （2 2）工作工作原理原理 P P9494 散热器散热器 膨胀水箱膨胀水箱 热水锅炉热水锅炉 供水管路供水管路 回水管路回水管路 h1hh0 A A P右 P左 g h （3 3）系统作用压力计算）系统作用压力计算 断面断面A A- -A A右侧压力右侧压力: : 断面断面A A- -A A左侧压力左侧压力: : 断面两侧的压力差，即系统作用压力断面两侧的压力差，即系统作用压力： 101hhg Ph ghgh g 201hgg Ph ghgh g 12 () hg PPPgh
5、由公式可知，由公式可知，作用压力作用压力取决于冷热水之间的取决于冷热水之间的密度差密度差及散及散 热器与锅炉间的热器与锅炉间的高度差高度差。 （4 4）膨胀水箱的作用）膨胀水箱的作用 吸收系统中热水膨胀的体积；吸收系统中热水膨胀的体积； 补充因冷却和漏失所造成的系统水的不足；补充因冷却和漏失所造成的系统水的不足； 排气。排气。 膨胀水箱设在膨胀水箱设在系统的最高点系统的最高点, ,为保证排气顺利，供水干管为保证排气顺利，供水干管 必须有向上升的坡向。必须有向上升的坡向。 2 2、机械循环热水、机械循环热水 供暖系统供暖系统 组成：组成：比重力循环系比重力循环系 统多了统多了水泵水泵和和集气罐集
6、气罐 ( (排气装置排气装置) )。 循环动力：循环动力：靠靠水泵水泵产产 生的循环作用压力生的循环作用压力。 优点：优点：管径小管径小、升温升温 快快、作用半径大作用半径大、起起 动容易动容易，应用更广泛应用更广泛。 （1 1）注意的问题注意的问题 a a、排气排气 供水干管上应按水流方向设上升坡度供水干管上应按水流方向设上升坡度，使使气泡随水流方向气泡随水流方向 汇集到系统最高点汇集到系统最高点，通过设在通过设在最高点的排气装置最高点的排气装置，将空气将空气 排出系统外排出系统外。 b b、水泵连接点水泵连接点 水泵应装在水泵应装在回水总管上回水总管上，使水泵的工作温度相对降低使水泵的工作
7、温度相对降低，改改 善水泵的工作条件善水泵的工作条件，延长水泵的使用寿命延长水泵的使用寿命。 c c、膨胀水箱的作用膨胀水箱的作用 吸收系统中热水膨胀的体积；吸收系统中热水膨胀的体积； 补充因冷却和漏失所造成的系统水的不足；补充因冷却和漏失所造成的系统水的不足； 定压定压。 定压点通常选择在定压点通常选择在循环水泵的进口侧循环水泵的进口侧，定压装置由膨胀水，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。箱兼任。根据要求的定压压力确定膨胀水箱的安装高度。 （2 2）机械循环热水供暖机械循环热水供暖系统系统主要方式主要方式 a a、上供下回上供下回式式单管单管和和双管系统双管
8、系统（见图）（见图） b b、下供下回下供下回式式系统系统（见图）（见图） c c、中供中供式式系统系统（见图）（见图） d d、下供上回式系统下供上回式系统（见图）（见图） e e、水平串联式系统水平串联式系统（见图）（见图） f f、同程式与异程式系统同程式与异程式系统 异程系统异程系统： 总立管与各个分立管构成的总立管与各个分立管构成的循环环路的总长度不相等循环环路的总长度不相等，靠近总立管，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。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，最远环路同最近环路之间的压
9、力损失相差很大，压力不易平衡压力不易平衡，造，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，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。供热量达不到要求。 同程式系统同程式系统（见图）（见图）： 增加了回水管长度，使得各分立管增加了回水管长度，使得各分立管循环环路的循环环路的管管长相等长相等，环路间的，环路间的 压力损失易于平衡压力损失易于平衡，热量分配易于达到设计要求。热量分配易于达到设计要求。 三三、蒸气供暖系统蒸气供暖系统 1 1、原理原理 2 2、以蒸汽作为热媒的优缺点以蒸汽作为热媒的优缺点 （1 1）优点优点 适用面广，能满足多种
10、热用户要求，特别是生产工艺用热。适用面广，能满足多种热用户要求，特别是生产工艺用热。 蒸汽在散热器或热交换器中，因温度和传热系数都比较高蒸汽在散热器或热交换器中，因温度和传热系数都比较高, , 可减少散热设备面积，降低设备费用可减少散热设备面积，降低设备费用。 蒸汽的汽化潜热比每千克水在散热器中靠降温放出的热量蒸汽的汽化潜热比每千克水在散热器中靠降温放出的热量 大，所以承受同样热负荷时较热水流量小。大，所以承受同样热负荷时较热水流量小。 密度小，比容大，用于高层建筑供暖时，不会像热水供暖密度小，比容大，用于高层建筑供暖时，不会像热水供暖 那样，产生很大的静水压力。那样，产生很大的静水压力。 蒸
11、汽比容大，流速高，却不会造成同流速下热水流动时形蒸汽比容大，流速高，却不会造成同流速下热水流动时形 成较高的阻力损失。成较高的阻力损失。 （2 2）缺点缺点 散热器表面温度高，易发生烫伤事故，且坠落在散热器表散热器表面温度高，易发生烫伤事故，且坠落在散热器表 面上的灰尘等物质会分解出带异味气体，卫生条件差。面上的灰尘等物质会分解出带异味气体，卫生条件差。 使用年限短使用年限短。由于多采用间歇运行，管道易被空气氧化腐由于多采用间歇运行，管道易被空气氧化腐 蚀。蚀。 蒸汽系统热损失大，热能利用率低。疏水器漏汽，凝回水蒸汽系统热损失大，热能利用率低。疏水器漏汽，凝回水 产生二次蒸汽，管件损坏等跑、滴
12、、漏现象严重。产生二次蒸汽，管件损坏等跑、滴、漏现象严重。 热惰性小，系统加热冷却速度很快，房间温度变化幅度较热惰性小，系统加热冷却速度很快，房间温度变化幅度较 大，但这一点可适用于人群短时间迅速集散的建筑，如大，但这一点可适用于人群短时间迅速集散的建筑，如 礼堂、剧院等。礼堂、剧院等。 3 3、低压蒸汽供暖系统、低压蒸汽供暖系统（见图）（见图） （1 1）凝水回流入锅炉的方式）凝水回流入锅炉的方式 重力回水重力回水和和机械回水机械回水 （2 2）沿途凝水沿途凝水 蒸汽沿管道流动时向管外散失热量，很容易造成一部分蒸汽沿管道流动时向管外散失热量，很容易造成一部分 蒸汽凝结成水，叫做沿途凝水。蒸汽
13、凝结成水，叫做沿途凝水。 （3 3）疏水器疏水器 阻止蒸汽通过阻止蒸汽通过，只，只允许凝水允许凝水和不凝性气体和不凝性气体( (如空气如空气) )及时及时 排往凝水管路的一种装置。排往凝水管路的一种装置。 4 4、高压蒸气供暖系统、高压蒸气供暖系统 压力高，一般与生产工艺合用同一汽源，但压力高，一般与生产工艺合用同一汽源，但仍须仍须减压减压才才 能使用。能使用。 由于高压蒸汽的压力及温度均较高，因此在热负荷相同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的情况下，高压蒸汽供暖系统的管径管径和和散热器片数散热器片数都都小小 于于低压蒸汽供暖系统低压蒸汽供暖系统，
14、具有具有较好的经济性较好的经济性。 卫生条件差卫生条件差，容易烫伤人，一般用于，容易烫伤人，一般用于工业厂房工业厂房。 在蒸汽供暖系统中，不论是什么方式的系统，都应保证系在蒸汽供暖系统中，不论是什么方式的系统，都应保证系 统中统中空气能及时排除空气能及时排除，凝水能顺利回锅炉凝水能顺利回锅炉，防止蒸汽少量防止蒸汽少量 逸入凝水管逸入凝水管以及尽量避免水击现象。以及尽量避免水击现象。 四、热风供暖系统四、热风供暖系统 1 1、热媒热媒 空气：空气： 新鲜空气；室内循环空气；或二者混合物新鲜空气；室内循环空气；或二者混合物。 2 2、设备设备 空气加热器空气加热器 利用蒸汽或热水通过金属壁传热来使
15、空气获得热量利用蒸汽或热水通过金属壁传热来使空气获得热量，热空热空 气进入房间放热气进入房间放热，从而达到维持或提高房间温度的目的从而达到维持或提高房间温度的目的。 3 3、形式形式 集中送风集中送风；管道送风管道送风；暖风机暖风机。 52 供暖热负荷供暖热负荷 讨论热负荷的目的：讨论热负荷的目的： 拟定合理的供热方案拟定合理的供热方案 选择散热设备选择散热设备 选择管径和管路设备选择管径和管路设备 供暖热负荷的概念：供暖热负荷的概念： 在冬季里，当室外温度低于室内供暖设计温度时，在冬季里，当室外温度低于室内供暖设计温度时， 为了保持室内空气温度符合设计要求，需由为了保持室内空气温度符合设计要
16、求，需由供暖供暖 设备向房间供应的热量设备向房间供应的热量。 冬季供暖房间冬季供暖房间 室内温度室内温度 18 18 室外温度室外温度 5 5 散热设备 散热器 暖风机等 散热设备 散热器 暖风机等 Q Q 一、围护结构传热耗热量一、围护结构传热耗热量 1 1、定义定义 对于采暖房间对于采暖房间，由于室内外存在由于室内外存在温度差温度差，通过房间各部通过房间各部 分分围护结构围护结构( (门门、窗窗、墙墙、地板地板、屋顶屋顶）从室内传向室外从室内传向室外 的热量的热量。 2 2、计算公式计算公式 围护结构的面积。围护结构的面积。 F 冬季室内要求的温度，一般取冬季室内要求的温度，一般取16 2
17、0。 n t 围护结构的传热系数。围护结构的传热系数。 K 与围护结构相邻的空间温度。与围护结构相邻的空间温度。 t () n qKF tt 二、冷风渗透耗热量二、冷风渗透耗热量 1 1、定义定义 在风力及热压所造成的室内外压差的作用下在风力及热压所造成的室内外压差的作用下，室外的冷室外的冷 空气会从门空气会从门、窗等缝隙渗入室内窗等缝隙渗入室内，被加热后又逸出室外被加热后又逸出室外。 把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗热量把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗热量 称为冷风渗透耗热量称为冷风渗透耗热量。 () nw qKF tt 温差修正系数，小于等于温差修正系数，小于等于1
18、， 。 供暖室外计算温度，可查表得出。供暖室外计算温度，可查表得出。 w t n nw tt tt 三三、冷风侵入耗热量冷风侵入耗热量 1 1、定义定义 在冬季在冬季，受风压受风压、热压等因素影响热压等因素影响，会有大量冷空气由开会有大量冷空气由开 启的门启的门、孔洞从室外或相邻房间浸入室内孔洞从室外或相邻房间浸入室内，把这部分冷空把这部分冷空 气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。 2 2、计算方法计算方法 其计算公式与冷风渗透耗热量相同其计算公式与冷风渗透耗热量相同，其中其中V V改为侵入的冷改为侵入的冷 空气量空气量。 采用外门基本
19、耗热量乘以百分数的方法采用外门基本耗热量乘以百分数的方法。 0.278() pwnw QCV tt 2 2、计算公式、计算公式 四四、供暖热负荷的概算供暖热负荷的概算 1 1、体积热指标法体积热指标法 2 2、面积热指标法面积热指标法 为建筑物的为建筑物的供暖体积热指标供暖体积热指标和和面积热指标面积热指标，可通过可通过 对许多建筑物进行理论计算对许多建筑物进行理论计算，或对许多实测数据进行统或对许多实测数据进行统 计计，归纳整理得出归纳整理得出，有手册可查有手册可查。 () vnw QqV tt f Qq F , vf q q 53 供暖系统的设备及附件供暖系统的设备及附件 一一、散热器散热
20、器 1 1、作用作用 将供暖系统的热媒将供暖系统的热媒（蒸汽或热水蒸汽或热水）所携带的热量所携带的热量，通过通过 散热器壁面传给房间散热器壁面传给房间。 2 2、对散热器要求对散热器要求 传热能力强传热能力强，单位体积内散热面积大单位体积内散热面积大，耗用金属量小耗用金属量小、 成本低成本低，具有一定的机械强度和承压能力具有一定的机械强度和承压能力，不漏水不漏水，不不 漏气漏气，外表光滑外表光滑，不积灰易于清扫不积灰易于清扫，体积小体积小，外形美观外形美观， 耐腐蚀耐腐蚀，使用寿命长使用寿命长。 3 3、分类分类 （1 1）铸铁散热器铸铁散热器 耐腐蚀耐腐蚀、使用寿命长使用寿命长、热稳定性好热
21、稳定性好。 （2 2）钢制散热器钢制散热器 金属耗量少金属耗量少，耐压强度高耐压强度高，外形美观整洁外形美观整洁，占地少占地少，便便 于布置于布置。但但容易被腐蚀容易被腐蚀，使用寿命短使用寿命短。 蒸汽供暖系统蒸汽供暖系统中中不应采用钢制散热器不应采用钢制散热器；对具有腐蚀性气对具有腐蚀性气 体的生产厂房或相对湿度较大的房间体的生产厂房或相对湿度较大的房间，不宜设置钢制散不宜设置钢制散 热器热器。 4 4、布置位置布置位置 应尽量考虑到房间温度分布均匀应尽量考虑到房间温度分布均匀，一般应将散热器安装一般应将散热器安装 在在外墙窗台下外墙窗台下。这样沿散热器上升的对流热气流这样沿散热器上升的对流
22、热气流，能阻能阻 止从玻璃窗渗入的冷空气进入室内止从玻璃窗渗入的冷空气进入室内，使流进室内空气比使流进室内空气比 较暖和较暖和、舒适舒适。 二、膨胀水箱及膨胀罐二、膨胀水箱及膨胀罐 1 1、作用、作用 （1 1）重力循环系统重力循环系统 吸收系统中热水膨胀的体积；吸收系统中热水膨胀的体积； 补充因冷却和漏失所造成的系统水的不足；补充因冷却和漏失所造成的系统水的不足； 排气。排气。 （2 2）机械循环系统机械循环系统 吸收系统中热水膨胀的体积；吸收系统中热水膨胀的体积； 补充因冷却和漏失所造成的系统水的不足；补充因冷却和漏失所造成的系统水的不足； 定压定压。 2 2、设置设置位置位置 （1 1）
23、重力循环系统重力循环系统 设置在设置在系统最高点系统最高点。 （2 2）机械循环系统）机械循环系统 膨胀管膨胀管连接连接在循环水在循环水 泵进口侧泵进口侧。 3 3、组成、组成 膨胀管膨胀管 溢溢流流管管 信号管信号管 泄泄水管水管 循环管循环管 锅炉锅炉 循环水泵循环水泵 膨胀水箱膨胀水箱 散热器散热器 散热器散热器 P 集气罐集气罐 供水干管供水干管 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 回水干管回水干管 P-8 P-15 1.53.0M 排水管排水管5 P-20 膨胀管膨胀管1 P-16 P-8 循环管循环管2 逆流管逆流管4 P-27 P-29 P-32 信号管信号管3 给水管给水管
24、6 三、其他附件三、其他附件 1 1、集气罐、集气罐 有有手动和自动手动和自动之分之分，设在，设在机械循环系统中最高处机械循环系统中最高处。 2 2、除污器、除污器 热水供暖系统中用来清除和过滤热网中污物的设备热水供暖系统中用来清除和过滤热网中污物的设备。 3 3、疏水器、疏水器 （1 1）作用）作用 阻止蒸汽通过阻止蒸汽通过，只，只允许凝水允许凝水和不凝性气体和不凝性气体( (如空气如空气) )通过通过。 （2 2）种类）种类 机械型；热力型；恒温型。机械型；热力型；恒温型。 4 4、减压阀、减压阀 依靠启闭阀依靠启闭阀孔对孔对蒸汽节流而达到减压的蒸汽节流而达到减压的目的。目的。 5 5、安
25、全阀、安全阀 是保证系统不超过允许压力范围的是保证系统不超过允许压力范围的一一种安全控制装置种安全控制装置。 54 供暖系统管网的布置供暖系统管网的布置 布置供暖管网时，管路沿墙、梁、柱平行敷设，布置供暖管网时，管路沿墙、梁、柱平行敷设， 力求布置合理，安装、维护方便，有利于排气，力求布置合理，安装、维护方便，有利于排气， 水力条件良好、不影响室内美观。水力条件良好、不影响室内美观。 室内供暖管路敷设方式有明装、暗装两种。除了室内供暖管路敷设方式有明装、暗装两种。除了 在对美观装饰方面有较高要求的房间内采用暗装在对美观装饰方面有较高要求的房间内采用暗装 外、一般均采用明装。明装有利于散热器的传
26、热外、一般均采用明装。明装有利于散热器的传热 和管路的安装、检修。和管路的安装、检修。 一、干管一、干管 对于上供式供热系统，供热干管暗装时应布置在建筑物对于上供式供热系统，供热干管暗装时应布置在建筑物 顶部的设备层中或吊顶内；明装时可沿墙敷设在窗过梁顶部的设备层中或吊顶内；明装时可沿墙敷设在窗过梁 和顶棚之间的位置。和顶棚之间的位置。 对于下供式供暖系统对于下供式供暖系统，供热干管和回水或凝水干管均应供热干管和回水或凝水干管均应 敷设在建筑物地下室顶板之下或底层地下室之下的采暖敷设在建筑物地下室顶板之下或底层地下室之下的采暖 地沟内，也可以沿墙明装在底层地面上。地沟内，也可以沿墙明装在底层地
27、面上。 二、立管二、立管 立管可布置在房间立管可布置在房间窗间窗间墙内墙内或或墙身转角处墙身转角处。 立管应垂直地面安装，穿越楼板时应设套管加以保护，立管应垂直地面安装，穿越楼板时应设套管加以保护， 以保证管道自由伸缩且不损坏建筑结构。以保证管道自由伸缩且不损坏建筑结构。 三、支管三、支管 支管的布置与散热器的位置、进水和出水口的位置有关。支管的布置与散热器的位置、进水和出水口的位置有关。 支管与散热器的连接方式有三种：上进下出式、下进上支管与散热器的连接方式有三种：上进下出式、下进上 出式和下进下出式。散热器支管进水、出水口可以布置出式和下进下出式。散热器支管进水、出水口可以布置 在同侧，也
28、可以在异侧。在同侧，也可以在异侧。 设计时应尽量采用设计时应尽量采用上进下出上进下出、同侧连接同侧连接方式，这种连接方式，这种连接 方式具有传热系数大，管路最短，外形美观的优点。方式具有传热系数大，管路最短，外形美观的优点。 四、管道坡度四、管道坡度 55 高层建筑采暖的特点高层建筑采暖的特点 一一、高层建筑热负荷的特点、高层建筑热负荷的特点 1 1、围护结构的传热系数不同、围护结构的传热系数不同 高层部分外表面对流换热系数加大，辐射换热系数加大，高层部分外表面对流换热系数加大，辐射换热系数加大， 所以所以加大加大了高层部分围护结构的了高层部分围护结构的传热系数传热系数。 2 2、室外空气进入
29、量不同、室外空气进入量不同 室外风速随高度而增加，高层建筑外围护结构外表面不室外风速随高度而增加，高层建筑外围护结构外表面不 同高度受风力作用不同，从而受风压影响的冷风渗透耗同高度受风力作用不同，从而受风压影响的冷风渗透耗 热量也不同。热量也不同。 二、高层建筑采暖系统的特点二、高层建筑采暖系统的特点 随着建筑高度的增加，供暖系统内随着建筑高度的增加，供暖系统内水静压力水静压力随之随之上升上升， 这就需要考虑散热设备、管材的承压能力。当建筑物高这就需要考虑散热设备、管材的承压能力。当建筑物高 度超过度超过50m50m时，宜时，宜竖向分区供热竖向分区供热。 建筑高度的上升，会导致系统建筑高度的上
30、升，会导致系统垂直失调垂直失调的问题加剧。为的问题加剧。为 减轻垂直失调，一个垂直单管供暖系统所供层数不宜大减轻垂直失调，一个垂直单管供暖系统所供层数不宜大 于于1212层。层。 作作 业业 1、请分别写出膨胀水箱在重力循环系统和机械循请分别写出膨胀水箱在重力循环系统和机械循 环系统的作用和位置。环系统的作用和位置。 2 2、在热水供暖系统中，同程式系统与异程式系统、在热水供暖系统中，同程式系统与异程式系统 有什么区别，并画图表示。同程式系统相对于异有什么区别，并画图表示。同程式系统相对于异 程式系统有何优点？程式系统有何优点？ 上供下回式单管和双管系统上供下回式单管和双管系统 下供下回式系统下供下回式系统 （a）上部系统下供下回双管系统）上部系统下供下回双管系统 （b）下部系统上供下回双管系统）下部系统上供下回双管系统 中供式系统中供式系统 下供上回式系统下供上回式系统 水平串联式系统水平串联式系统 同程式系统同程式系统 机械回水双管上供下回式蒸汽供暖系统机械回水双管上供下回式蒸汽供暖系统
