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供暖热水及燃气供应通风空气调节,第二篇供暖、通风、空调,1供暖系统,,概述,利用热媒（水，汽或其它介质），将热源输送到各热用户的工程技术供热工程。供热工程起源于19世纪，1877年首先出现区域供暖，区域（集中）供暖的组成1．热源热电厂，区域锅炉房，将水加热到高温热水或汽。2．热网区域供热热水管网或蒸汽管网组成的输配系统。3．热用户生产，生活用热系统与设备组成的热户。,1供暖系统,,供暖系统的分类,冬季向建筑系统提供热量的工程设备被称为供暖系统。通常将供暖系统根据其热源和散热器的布置方式分为一．局部供暖系统热源与散热设备合并为一个整体，分散设置于各个房间里，称为局部供暖特点简易，脏或耗能大。1．火炉供暖2．煤气天然气）供暖（壁挂炉）3．电热供暖二．集中供热系统，热源远离供暖房间，供热由热源，输热管道，散热设备构成。根据热媒不同，有热水供暖，蒸汽供暖，热空气供暖三类。集中供暖的特点供热量大，节约燃料，污染小，费用低。,,热水供暖系统,1供暖系统,以热媒介温度，可分为1．低温热水供暖系统（小于100度）2．高温热水供暖系统按立管数1．单管2．双管按循环动力1．自然循环（重力）2．机械循环按管道敷设方式1．垂直式2．水平式,,自然循环热水供暖系统,1.1热水供暖系统,1．组成锅炉，管道，散热器，高位水箱2．工作原理热膨胀，冷收缩，密度（比容）不同。造成压差，因此自流动3．注意事项①．上水平干管要有向下的坡度（≥0.003），以便水中产生的气泡从水箱排走。（重力流动速度很慢，故气泡可逆行。）②．回水管向下坡度③．锅炉与散热器要有一定的高差（0.51.0），炉低，散热器高。否则流速低，管径大4．使用循环动力小，适合家庭或较小的独立建筑（4层以下。）,,机械循环热水供暖系统,1.1热水供暖系统,1．组成锅炉，管道，水泵，散热器，膨胀水箱。如图。,1-锅炉2-供水立管3-供水干管4-供水支管5-散热器6-回水立管7-回水干管8-循环泵9-膨胀水箱10-集气罐,,机械循环热水供暖系统,1.1热水供暖系统,各主要部分的作用锅炉提供热源输热管道包括供热管和回水管,水泵机械循环的动力散热器传递交换热量膨胀水箱膨胀水箱连接在水泵的吸入端，以使整个系统处于正压下工作。保证了系统的水不致汽化，避免了因水汽化而中断水循环的可能。集气罐;由于机械循环水流的速度常常超过内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至立管，在供水干管内要使气泡随着水流方向流动，应沿使水流方向设向上的坡度。气泡聚集在系统的最高点，通过设在最高点的排气设备将空气排至系统外。供水及回水干管的坡度根据设计规范规定0.002，一般常取0.003。,,机械循环热水供暖系统,1.1热水供暖系统,2．工作过程及布置其中①．水泵置于回水干管上②．膨胀水箱通过膨胀管连在水泵吸入端，膨胀水箱置于最高处。膨胀水箱作用①．吸纳膨胀的水。②．维持水泵吸入口的压力恒定。供水仰头走，回水低头走双管散热器的供、回水管是两根管道单管供回为一根，前散热器的回水为下一散热器供水管,,机械循环热水供暖系统布置形式,1.1热水供暖系统,1．Fig6-2双管制上供下回,,机械循环热水供暖系统布置形式,1.1热水供暖系统,2．fig6-3双管制下供下回，宜在有地下室，或顶层不宜布置干管的房间布置。（从下向上供水）,,机械循环热水供暖系统布置形式,1.1热水供暖系统,３．Fig6-4单管上供下回，管道简单，安装方便，经单管立管流入各层散热器的水温是递减的，而下层散热片数多，占地面积大。,,机械循环热水供暖系统布置形式,1.1热水供暖系统,４．同程系统以上系统异程会因为立管离总立管的距离远近造成水平失衡。故提出同程系统，特点各立管的循环路的总长度近似相等，因而环路的压力损失容易平衡。缺点长度长，管径大，因而耗材多５．平面面积很大的顺流供暖系统用材少，便于快速施工，公共建筑，系统较大时，管道需Ω补偿器。６．平面面积很大的跨越式系统它的放空气的措施与水平顺流式系统相同，允许在散热器上进行局部温度调节，适用于需要局部调温的建筑．,,蒸汽供暖系统的特点,1.2蒸汽供暖系统,以水蒸汽为热媒，在换热器中靠放出凝结水放出汽化潜热，的热量。因此优点①．需要蒸汽量小（热值高），②．且流速可以提的很高而不会较大阻力损失。③．用于高层建筑，不会产生很大的静压力。④．温度大，故传热系数K大，换热面积小，⑤．管道可以较细，总之，初投资小，缺点①．热惰性小，热得快，凉的快，适宜于礼堂，会堂，而不适于办公室，起居室②．管道内蒸汽，空气转换快，内壁氧化腐蚀要厉害。③．使用年限短，特别是凝结水管，更易损坏（8年）。④蒸汽温度不能调节，当室外温度高于计算温度时，需间歇运行。热水供暖和蒸汽供暖比较102页1-8,,蒸汽供暖系统的分类,1.2蒸汽供暖系统,蒸汽供瞪系统按系统起始压力的大小可分为高压蒸汽供暖系统（系统起始压力大于1.7绝对大压）；低压蒸汽供暖系统系统起始压力等于或低于1.7绝对气压；真空蒸汽供暖系统系统起始压力小1绝对大气压。此外，按蒸汽供暖系统管路布置形式的不同又可分为上供下回式和下供下回；以及双管式和单管式系统,,,蒸汽供暖系统,1.2蒸汽供暖系统,一．低压蒸汽供暖系统,,蒸汽供暖系统,1.2蒸汽供暖系统,一．低压蒸汽供暖系统低压蒸汽供暖系统的凝结水回流，入锅炉有两种方式1．重力回水，蒸汽在散热器中放热后，变成凝结水，靠重力凝水管流回锅炉。作用半径小，应用有限2．机械回水凝结水沿凝水管靠重力流入凝水箱，然后用凝结水管汲送凝水压入锅炉，这种系统作用半径大，工程中得到广泛应用。（下页图）注意图中①．送汽低头走（以便凝结水流动）②．疏水器只允许凝水通过，而阻止蒸汽通过。以控制温度，流量。工作原理散热器放热不彻底，有蒸汽流入疏水器，波形囊伸长，使出水口（孔）减小，以至于被堵，气流受阻，在散热器进一步散发热量。当出口为水时，囊缩短，出口畅通，凝结水下流，工作顺畅，（同时也放出空气。）,,蒸汽供暖系统,1.2蒸汽供暖系统,3．可能出现问题饱和蒸汽在干管流动时，易形成一点“途凝结水”，若不及时排除，则高速流动的蒸汽与凝结水在遇到阀门等改变流向的构件时，可能会产生“水击”现象（发出哐、哐的噪音，严重时，会破坏管件的接口的严密性，管路支架的稳定性）。４．汽蚀现象解释压力突然降低，水也会发生沸腾（水变为汽）现象，水泵吸水口有发生气蚀的可能，所以要设计好汲水高度。５．凝结水箱通大气的原因①．保证泵吸水压头，一般回水温度为70度时，凝结水箱高于泵0.5-1.0m，凝结水向能容纳0.5-1.5h凝结水。②．用于空气的排放与回来。,,蒸汽供暖系统,1.2蒸汽供暖系统,二高压蒸汽供暖系统由于高压蒸汽的压力及温度均较高，沸水的热量及其气化时的潜热分别为418.68KJ/kg和2260.87KJ/kg，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。这就显示了高压蒸汽供暖系统有较好的经济性。高压蒸汽供暖系统的特点卫生条件差、容易烫伤人。因此这种系统一般只在工业厂房中应用。一般，高压蒸汽供暖系统的蒸汽压力不大于3个大气压，否则应考虑降压。一般在（0.73100,000Pa。高压系统作用半径大管径小，流速大，为避免高压蒸汽和凝结水在立管中反向流动，发生噪音，产生水击现象，一般高压蒸汽供暖均采用双管上供下回式系统。（为什么不用单管，及下供下回）,,热风供暖系统,1.3热风供暖系统,三、热风供暖系统热风供暖系统是以加热后的空气为热媒，供到空气温度低的房间放热，提高室温的供暖系统。热风供暖系统往往兼具通风作用用来加热空气的热源可以为蒸汽、热水或烟气或加热空气。利用蒸汽或热水通过金属壁传热而将空气加热设备叫做空气加热器；利用烟气来加热空气的设备叫做热风炉。热风供暖的方式有①集中送风②管道送风③暖风机送风。集中送风与管道送风适用于既需通风又需要供暖的建筑物。常用一个送出空气温度较高的通风空调系统来完成。暖风机是另一种常见的热风供暖方式具体原理图6-12暖风机送风温度不能过低，一般取3565OC，以免使人有吹冷风感。小型机组一般出口高度取2．53．5m；大型机组可在3．5m以上，但不应超过7m。,,热负荷,1.4热负荷,设计供暖系统，首先应确定供暖系统的热负荷。1、热负荷的概念所谓供暖系统的设计热负荷是指在采暖季，在室外计算温度下，为了达到要求的室内温度，保持室内的热平衡．供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。2、热负荷的表述建筑热负荷耗热量得热量在一般建筑内的热量很少，所以热负荷常只考虑耗热量；3、建筑耗热量的组成建筑物的耗热量由两部分组成一部分是通过围护结构即墙、顶棚、地面、门和留，由室内传到室外的热量；另一部份是加热进入到室内的室外空气所需要的热量。,,4、两部分耗热量的计算4.1围护结构的获热量,热负荷,1.4热负荷,,1.4热负荷,（一）室内计算温度,热负荷,,1.4热负荷,二供暖室外计算温度在整个供吸期中，至外受气温度是经常变化的。这就出现了计算围护结构基本耗热量时．室外计算温度究竟如何取值的问题。室外计算温度取值过低，会造成设备投资的浪费；过高，则不能保证供暖效果。一个好的供暖系统，应该维持室内温度在要求的范围。所以，从技术上、经济上确定室外计算温度是非常重要的。我国采暖通风与空气调节设计规范规定“采暖室外计算温度，应采用历年平均每年不保证5天的日平均温度”,热负荷,,1.4热负荷,热负荷,用以计算围护结构耗热量的式63，是把复杂的不稳定传热过程加以简化而得出的。在应用过程中，必须对某些略去的因素加以补充。所用的方法是对用式63计算的出的耗热量，在朝向、风力和房间高度等方面以附加值的形式加以修正。,,1.4热负荷,由于影响进入室内的冷空气量的因素很多，如风压，缝隙宽度等，因此计算准确很困难，相关计算可参考设计手册。,热负荷,,1.4热负荷,三、建筑热负荷估算方法在估算建筑物的供暖热负荷时，．可用热指标法。常用的热指标法有两种形式，一种是单位面积热指标法；另一种是在室内、外温差为1oC时的单位体积热指标法。,热负荷,,1.5散热器,1．作用向房间供给热量，以补充房间的热损失，使室内保持需要的温度。从而达到取暖的目的。过程散热器中通过热水或蒸汽，器壁被加热，当外壁面温度高于室内温度时，即为形成对流及辐射，其中大部分热以对流方式传给室内空气。2．对散热器要求①．热工性能好（导热好）②．经济（不用铜而铁或铝）③．美观卫生，表面光滑，不易积灰尘，便于清扫④．制造安装方便。,散热器的作用及其要求,,1.5散热器,1．铸铁①．柱型，有二柱式，四柱式，五柱式在顶部，底部各有一对带丝扣的穿孔，供热媒进出，并将各片组成一组暖气包。优缺点K大，易清扫，容易组拼，制造工艺繁，劳动强度大，每组柱型散热器不多于20片。片数过多不仅施工安装困难，而且单位金属质量的散热量低。我国目前生产的有高度700、760、800、813mm几种。,散热器的常见类型,,1.5散热器,②．圆（长）翼型，（一根，或二根气管）优缺点制造简单，耐腐蚀，造价低承压差，易积灰，难清扫。常有“大60”，“小60”,散热器的常见类型,,高600mm，长280，14个翼片,,高600mm，长200，10个翼片,,1.5散热器,2．钢串片对流散热器，由钢管，钢片，联箱，放气阀，管接头组成（通常用于气暖）优点承压高，体积小，重量轻，易加工缺点片间距小，不易清扫，耐蚀性差,散热器的常见类型,３．新型散热器如钢柱式散热器等4．装修时的注意事项散热通道。,,1.5散热器,㈠．原则1．有利于室内冷热空气的对流2．人们停留区应暖和，舒适，无冷空气直接侵扰3．少占使用空间，和有效空间，（如不布置在室央）㈡．位置1．窗户下面，热气上浮，能阻滞渗入空气沿墙及外窗直接侵入，且混合后，冷空气也已柔和。2．进深较浅，也可置于内墙，3.安装散热器时，有脚的可直立在地上，无脚的可挂在嵌墙的托架上。,散热器的布置原则,,1.6供暖管网的布置和敷设,一．在布置供暖管道之前1.要根据建筑物的使用特点及要求，确定供暖系统的热媒种类、系统形式。2.要确定合理的引入口位置。系统的引入口可设置在建筑物热负荷对称分配的位置，一般在建筑物长度方向的中点，并且要服从热力网的总体布局。二．在布置供暖管道时１．应力求管道最短，便于维护管理，不影响房间美观。２．在上供下回式系统中，对于美观要求较高的民用建筑，或大梁底面标高过低妨碍供水或蒸汽干管敷设时，才将干管布置在顶棚内，一般将它们设在顶层顶棚以下。,供暖管网的布置敷设,,３．供暖系统的回水干管一般敷设在首层地面下的地下室或地沟中，也可敷设在地面上。４．下供下回式系统的供水蒸汽干管、回水干管敷设在管沟内或地下室的顶板下。５．立管应布置在窗间墙处，有利于向两侧连接散热器。６．管道穿过楼板或隔墙时，应在楼板或隔墙内预埋套管，套管的内径应稍大于管道的外径。在套管与管道之间，应用石棉绳塞紧。７．在供暖系统中，金属管道会热胀冷缩每m钢管温度每升高1℃便会伸长0．012m，对于一个系统的管道，要合理地设置固定点和在两个固定点之间设置自然补偿或方形补偿器。,供暖管网的布置敷设,1.6供暖管网的布置和敷设,,1.7高层建筑供暖,一．围护结构的对流传热系数气象知识，室外风速从地面到上空是逐渐增大的，一般认为式中v0，h0为基准风速和高度vh,h为计算风速和高度V增加，K增加，对流散热量增加。,高层建筑供暖的特点,,1.7高层建筑供暖,二．热辐射，夜晚由于高层周围其他建筑物少，不断向天空辐射热量，周围对它辐射的热量几乎没有。三．关于室外空气的进入量㈠．风压作用下（风压对冷风渗透耗热量的影响）高层建筑上部风速大，冷风由迎风面缝隙渗入，热空气由背风面渗出，加大耗热量。冬季的室内外温差使得室外空气不断进入，通过楼梯，电梯间，管道井上升，最后由窗、门渗出。㈡．热压作用规律在室内外形成的空气流中1．较低楼层室外气压高于室内气压（外冷内热），故向内渗入。２．较高楼层，室内高于室外，（热气上浮量大），向外渗。３．整个建筑的渗入，渗出量相等。故有一中和面．,高层建筑供暖的特点,,1.7高层建筑供暖,高层建筑供暖采取的措施,据国外资树介绍，设备层比标准层高、其高度大约是标准层的1．6倍。对于旅馆之类的高层建筑物，各种机房所占的面积大约是总建筑面积的47％。高层建筑宜采用真空供暖系统。,,1.8热源及热力管网,第一节供热锅炉及锅炉房一．锅炉1．锅炉是供热之源，锅炉及锅炉房设备的任务，在于安全，可靠，经济，有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水。以生产热水或蒸汽。锅炉生产的蒸汽或热水，通过热力管道，输送至用户，以满足生产工艺，供暖，生活的需要。２．蒸汽锅炉生产出来的蒸汽可①．作为工质，将热能转变为机械能，以产生动力。②．作为载体，为工业生产和采暖、通风提供所需热能。,热源,,1.8热源及热力管网,3．分类根据其介质可分为蒸汽锅炉和热水锅炉两大类。动力锅炉用于动力，发电的锅炉，一般提供高温、高压蒸汽。供热（工业）锅炉用于工业及采暖方面的锅炉。压力不需很高，一般采用低压锅炉。低压锅炉蒸汽锅炉蒸汽压力低于和等0.7相对大气压，或热水锅炉温度低于115oC，钢或铸铁制高压锅炉蒸汽锅炉蒸汽压力大于0.7相对大气压，或热水锅炉温度高于115oC，一般钢制4．蒸汽及热水锅炉的不同点蒸汽锅炉的工作过程①．燃料的燃烧②．烟气向水的传热过程③．水的汽化受热过程。热水锅炉不同点在于没有水的汽化过程。,热源,,,,1.8热源及热力管网,锅炉结构介绍一般铸铁或钢制，高压锅炉一般均为钢制。①．汽锅产生蒸汽②．炉子煤斗，炉排，炉膛，除渣板，送风装置③．附加受热面蒸汽过热器，空气预热器，省煤器（用于预热进水）④．保证安全，经济、运行的安全阀，水位表，高低水位报警器，压力表，排污阀，止回阀等热水放气阀，温度表特性参数蒸发量，蒸汽锅炉，产汽量t/h，额定蒸发量通常0.1～65t/h，产气压力及温度（允许工作压力产气压力）,热源,,1.8热源及热力管网,三．锅炉房位置的确定及对建筑设计的要求1．锅炉房位置恰当以便占地最小，室外管网最短，在锅炉房所在的区域中，除锅炉房本身的建筑物外，尚有其它建筑物，料堆等，这些都是与锅炉房密切相关的附属设置。如烟囱，烟道，煤堆，灰堆等。布置原则遵守规则，占地面积小，符合工艺流程，便于管理，运输方便，外形美观。,热源,,2．影响位置的各个因素①．应力求靠近热负荷比较集中的区域，以缩短管道，减少压力损失。②．位于标高较低的位置，以利于回收凝结水③．利于送燃料，及排渣，（靠近运输线。）④．应置于下风方向，以减少对周围居民，人员的粉尘污染。⑤．便于水，电的供应，且留有扩建的余地。,1.8热源及热力管网,热源,,三．锅炉房的工艺布置㈠要满足以下要求（一般原则）1．应尽可能地按工艺流程布置，使系统流程顺畅，管道短，阀门少，紧凑。2．设计以近期为主，对扩建尽可能留有余地，且扩建时，不影响原有主体构件。3．尽可能按单层布置，一定要避免小型炉上楼。,1.8热源及热力管网,热源,,区域供热系统的热源是热电站或大型锅炉房。一个区域供热系统的锅炉房，提供了一个区域全部房屋的供暖及热水供应系统所需要的全部热量。有时区域供热系统还可供给工业企业中工艺过程所需要的热能。在区域供热系统中，热源所产生的热量通过室外管网即热力管网送到各个热用户。热用户即指与室外管网相连接的供暖、通风以及热水供应系统。区域供热系统的优点是由于使用大型锅炉其机械化程度高，自动控制及技术管理也均较高，因此，燃料中热量的利用率高；能减少管理员，节省经常费用；可减少对大气的污染。区域拱热系统如以热水为热媒，热水热力管网的供水温度为95150℃，甚至更高些，回水温度约为70一90℃。区域供热系统如以蒸汽为热媒，蒸汽的参数视热用户的需要和室外管网的长度而定。,1.8热源及热力管网,热力管网介绍,,,当供暖系统与区域供热系统的室外管网相连接时，室外热力管网中的热媒参数不可能与全部热用户所要求助热煤参数完全一致，这就要求在各热用户的引入口通过不同的接入方式和控制设备将热媒参数加以改变。（一与热水热力管网相连接a,b,c为取暖直接连接的方式，d,f借助于表面式水-水换热器的间接连接方式，e室内热水供应系统与室外热力管网的直接连接,1.8热源及热力管网,热网的接入,,温、压均满足,,热管温度高,,热水供应,热管压力过低或过高,,二与蒸汽热力管网连接供暖系统、热水供应系统与蒸汽热力管网连接的原理图见图636,1.8热源及热力管网,热源,,热水供应,,直接取用热媒,,间接加热,,三换热设备在图635及图636中，用于间接连接的主要设备是水水加热器见图637或汽水加热器。汽水加热器可分为两种；一种是容积式加热器图638，另一种是快速加热器图639。,1.8热源及热力管网,热源,,1.8热源及热力管网,热源,水加热器演示,,1.8热源及热力管网,热源,三太阳能集热器太阳是一个巨大的能源，它不断地向地球辐射大量的热能。从节约燃料的观点出发，收集太阳射向地球的辐射能并加以利用，是有很大意义的。收集太阳能最简单的设备是平板太阳能集热器图642。吸收板是一块涂黑的金属表面，它是集热器的核心。照射到吸收板上的阳光被吸收板吸收后，提向了吸收板的温度，从而将流过吸收板的水或其它液体、气体加热。保温层及玻璃罩可减少集热板向外界的散热量。严格地说，玻璃罩能使太阳的短波辐射进入集热器，并能阻止由吸收板发出的较长波长的热辐射散出。,,1.8热源及热力管网,热源,三太阳能集热器当太阳光垂直射向平板集热板时，平板集热器可收集到最多的热量。由于地球的自转及围绕太阳的公转，要达到这点，必须使集热器跟随太阳自动旋转。要求有跟踪太阳的自动化设备，造成投资很大。一般可使固定的平扳集热器与水平面的夹角大体上接近于当地的纬度数位为宜。,,本章总结,主要内容,1、供暖系统的分类2、热水供暖系统的两种基本形式及特点3、热水供暖系统的组成4、蒸汽供暖系统与热水供暖系统特点比较5、蒸汽供暖系统的布置形式6、热风供暖系统及设备7、热负荷的计算8、散热器的常见形式、供暖系统管网的布置和敷设、高层建筑供暖的特点及措施11、供暖的几种常见热源,