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1、第 三 章 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) :以 熱 水 作 為 熱 媒 的 供 暖 系統(tǒng) 。 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 的 分 類1 按 系 統(tǒng) 循 環(huán) 動 力 的 不 同 ， 可 分 為 重 力 (自 然 )循 環(huán) 系 統(tǒng)和 機(jī) 械 循 環(huán) 系 統(tǒng) 。 2 按 供 、 回 水 方 式 的 不 同 ， 可 分 為 單 管 系 統(tǒng) 和 雙 管 系 統(tǒng) 。 3 按 系 統(tǒng) 管 道 敷 設(shè) 方 式 的 不 同 ， 可 分 為 垂 直 式 和 水 平 式系 統(tǒng) 。4 按 熱 媒 溫 度 的 不 同 ， 可 分 為 低 溫 水 供 暖 系 統(tǒng) 和 高 溫 水供 暖 系 統(tǒng) 。 國 別 低
2、 溫 水 中 溫 水 高 溫 水美 國 120 120-176 176 日 本 110 110-150 150 德 國 110 110 原 蘇 聯(lián) 115 115 第 一 節(jié) 重 力 （ 自 然 ） 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng)一 、 重 力 （ 自 然 ） 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 的 工作 原 理 及 其 作 用 壓 力 1、 工 作 原 理 當(dāng) 水 在 鍋 爐 內(nèi) 加 熱 后 ， 水 的 密 度 減 小 ； 在散 熱 器 內(nèi) 被 冷 卻 后 ， 水 的 密 度 增 加 。 整 個 系 統(tǒng)將 因 供 回 水 密 度 差 的 不 同 而 維 持 循 環(huán) 流 動 。 維持 該 系 統(tǒng)
3、循 環(huán) 流 動 的 壓 力 稱 為 自 然 作 用 壓 力 。 hhhAA2g 3 5 右 01 h 4 1左P P n 2、 作 用 壓 力 )( 21 ggh hhhgp 左 1 2( )h h gp g h h h 右 ( ) h gp p p gh 右 左 hhhAA2g 3 5 右 01 h 4 1左P P n從上式中可以看出： 自然循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力：1、與鍋爐中心和散熱器中心的垂直距離成正比；2、與供回水的密度差成正比； 二 、 重 力 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 的 主 要 型式重 力 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 主 要 分 雙 管 和 單管 兩 種 型 式 。 311
4、10i=0.5% 1% 6 i=0.5% 1%9 75i=0.5% 1% 1 48 2(a) (b) n 上 供 下 回 式 重 力 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 管 道 布置 的 一 個 主 要 特 點(diǎn) 是 ： 系 統(tǒng) 的 供 水 干 管 必 須 有 向 膨 脹 水 箱 方向 上 升 的 流 向 。 其 反 向 的 坡 度 為 0 51 0 ； 散 熱 器 支 管 的 坡 度 一 般 取 1%。這 是 為 了 使 系 統(tǒng) 內(nèi) 的 空 氣 能 順 利 地 排 除 ，因 系 統(tǒng) 中 若 積 存 空 氣 ， 就 會 形 成 氣 塞 ， 影響 水 的 正 常 循 環(huán) 。 回 水 干 管 應(yīng) 有 向
5、 鍋 爐 方 向 向 下 坡 向 ，其 坡 度 一 般 為 0.5 1%。 三 、 重 力 循 環(huán) 熱 水 供 暖 雙 管 系 統(tǒng) 作 用壓 力 的 計(jì) 算 )(1 1 ghghp )( 212 ghhhgp n 在 雙 管 系 統(tǒng) 中 ， 由 于 各 層 散 熱 器 與 鍋 爐的 高 差 不 同 ， 雖 然 進(jìn) 入 和 流 出 各 層 散 熱器 的 供 、 回 水 溫 度 相 同 (不 考 慮 管 路 沿 途冷 卻 的 影 響 )， 也 將 形 成 上 層 作 用 壓 力 大 、下 層 作 用 壓 力 小 的 現(xiàn) 象 。 如 選 用 不 同 管徑 仍 不 能 使 各 層 阻 力 損 失 達(dá)
6、到 平 衡 ， 由于 流 量 分 配 不 均 ， 必 然 要 出 現(xiàn) 上 熱 下 冷的 現(xiàn) 象 。 垂 直 失 調(diào)n 在 供 暖 建 筑 物 內(nèi) ， 同 一 豎 向 的 各 層 房 間 的 室 溫不 符 合 設(shè) 計(jì) 要 求 的 溫 度 ， 而 出 現(xiàn) 上 、 下 層 冷 熱不 勻 的 現(xiàn) 象 ， 通 常 稱 作 系 統(tǒng) 垂 直 失 調(diào) 。n 雙 管 系 統(tǒng) 的 垂 直 失 調(diào) ， 是 由 于 通 過 各 層 的 循 環(huán)作 用 壓 力 不 同 而 出 現(xiàn) 的 ； 而 且 樓 層 數(shù) 越 多 ， 上下 層 的 作 用 壓 力 差 值 越 人 垂 直 失 調(diào) 就 會 越 嚴(yán)重 。 四 、 重 力 循
7、 環(huán) 熱 水 供 暖 單 管 系 統(tǒng) 的 作用 壓 力 的 計(jì) 算 n從上面的分析可見，單管熱水供暖系統(tǒng)的作用壓力與水溫、加熱中心與冷卻中心的高度差以及冷卻中心的個數(shù)有關(guān)，且每一根立管只有一個重力循環(huán)作用壓力。n為了計(jì)算單管系統(tǒng)重力循環(huán)作用壓力，需求出各個冷卻中心之間管路中水的密度，為此，首先要確定各冷卻中心管路的水溫。 單 管 系 統(tǒng) 各 點(diǎn) 水 溫 的 計(jì) 算 n 單 管 系 統(tǒng) 與 雙 管 系 統(tǒng) 相 比 ， 除 了 作 用 壓力 不 同 外 ， 各 層 散 熱 器 的 進(jìn) 出 口 水 溫 也是 不 同 的 。 因 而 各 層 散 熱 器 的 K值 不 同 ，從 而 影 響 散 熱 器
8、面 積 的 多 少 五、考慮水沿管路冷卻時(shí)重力循環(huán)的作用壓力n在工程計(jì)算中，總的循環(huán)作用壓力 zh fp p p n 重 力 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 是 最 早 采 用 的 一 種 熱 水供 暖 方 式 ， 已 有 約 200年 的 歷 史 ， 至 今 仍 在 應(yīng)用 。F 系 統(tǒng) 特 點(diǎn) 它 裝 置 簡 單 ， 運(yùn) 行 時(shí) 無 噪 音 和 不 消 耗 電 能 。 但由 于 其 作 用 壓 力 小 ， 管 徑 大 ， 作 用 范 圍 受 到 限制 。 重 力 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 通 常 只 能 在 單 幢 建筑 物 中 應(yīng) 用 ， 其 作 用 半 徑 不 宜 超 過 50m
9、。 第 二 節(jié) 機(jī) 械 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng)n 機(jī) 械 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 與 重 力 循 環(huán) 系 統(tǒng) 的 主 要 差 別 是在 系 統(tǒng) 中 設(shè) 置 了 循 環(huán) 水 泵 。n 設(shè) 置 了 循 環(huán) 水 泵 ， 增 加 了 系 統(tǒng) 的 經(jīng) 常 運(yùn) 行 電 費(fèi) 和 維 修工 作 量 ； 但 由 于 水 泵 所 產(chǎn) 生 的 作 用 壓 力 很 大 ， 因 而 供暖 范 圍 可 以 擴(kuò) 大 。 機(jī) 械 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 不 僅 可 用 于單 幢 建 筑 物 中 。 也 可 以 用 于 多 幢 建 筑 ， 甚 于 發(fā) 展 為 區(qū)域 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 。n 機(jī) 械
10、循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 成 為 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 一 種 供 暖 系統(tǒng) 。 一、 機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)和重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的比較重 力 循 環(huán) 機(jī) 械 循 環(huán)循 環(huán) 推 動 力 小 大管 內(nèi) 流 速 小 大管 徑 大 小作 用 半 徑 小 大耗 電 無 水 泵 耗 電維 修 方 便 麻 煩應(yīng) 用 小 型 大 、 中 型 n共性 （1）均有膨脹水箱和空氣排除問題，但排氣方式不同。 （2）均有重力循環(huán)作用壓力。 二 、 機(jī) 械 循 環(huán) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 的 主 要 型式 n垂直式： 上供下回 下供下回 中供式 下供上回n水平式：水平串聯(lián)式 水平跨越式 （ 一 ） 垂 直 式n
11、 1、 上 供 下 回 213立 管 I 4II III IV V 3 n（1）分類 雙管、單管順流式、單管跨越式 單 管 順 流 式 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn) 是 ：v 立 管 中 全 部 的 水 量 順 次 流 入 各 層 散 熱 器 。 順 流 式 系 統(tǒng)型 式 簡 單 、 施 工 方 面 ， 造 價(jià) 低 ， 是 國 內(nèi) 目 前 一 般 建 筑廣 泛 應(yīng) 用 的 一 種 形 式 。v 它 最 嚴(yán) 重 的 缺 點(diǎn) 是 不 能 進(jìn) 行 局 部 調(diào) 節(jié) 。 與 順 流 式 相 比 ， 單 管 跨 越 式 系 統(tǒng) 所需 的 散 熱 器 面 積 比 順 流 式 系 統(tǒng) 大 一 些 。 雙 管 系 統(tǒng) 可
12、 單 獨(dú) 調(diào) 節(jié) ， 但 容 易 產(chǎn) 生 垂直 失 調(diào) n（2）坡向坡度 供水干管：按水流方向設(shè)上升坡度，坡度值不得小于0.002，宜采用0.003 回水干管：按水流方向設(shè)下降坡度，坡度值不得小于0.002，宜采用0.003 2、 下 供 下 回 12a 4 5 3bh6 n特點(diǎn)：（1）阻力平衡比上供下回式容易 （2）無效熱損失少 （3）冬季施工方便 （4）排氣困難 3、 中 供 式n 中 供 式 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn) ： 中 供 式 系 統(tǒng) 可 避 免 由 于 頂 層 梁 底 標(biāo) 高 過 低 ,致 使 供 水 干 管 擋 住 頂 層 窗 戶 的 不 合 理 布 置 ,并 減輕 了 上 供 下
13、回 式 樓 層 過 多 ,易 出 現(xiàn) 垂 直 失 調(diào) 的 現(xiàn)象 ； 但 上 部 系 統(tǒng) 要 增 加 排 氣 裝 置 。 3、 中 供 式 4、 下 供 式 n 倒 流 式 系 統(tǒng) 具 有 如 下 特點(diǎn) ：(1)無 需 設(shè) 置 集 氣 罐 等 排 氣裝 置 。 (2) 底 層 散 熱 器 的 面 積 減 小 ，便 于 布 置 。 (3)當(dāng) 采 用 高 溫 水 供 暖 系 統(tǒng)時(shí) ， 可 減 少 布 置 高 架 水箱 的 困 難 。(4)散 熱 器 的 面 積 要 比 上 供下 回 順 流 式 系 統(tǒng) 的 面 積增 多 。 i1 2i ii 3 n 在 異 程 式 系 統(tǒng) 中 ， 通 過 各 個 立
14、 管 的 循 環(huán)環(huán) 路 長 度 不 相 等 ， 遠(yuǎn) 主 立 管 的 環(huán) 路 長 ，近 主 立 管 的 環(huán) 路 短 ， 通 過 各 個 立 管 的 壓力 損 失 較 難 平 衡 ， 在 遠(yuǎn) 近 立 管 處 出 現(xiàn) 流量 失 調(diào) 而 引 起 在 水 平 方 向 上 冷 熱 不 均 的現(xiàn) 象 -水 平 失 調(diào) 同 程 式 系 統(tǒng)1 4 2 立 管I IIIII IV 3 n 異 程 ： 簡 單 ， 水 平 失 調(diào) （ 近 熱 遠(yuǎn) 冷 ）n 同 程 ： 管 材 用 量 大 ， 水 平 失 調(diào) 小 ， 用 在較 大 供 熱 半 徑 的 建 筑 1 2(2)(1) (1)(2)2 1（ 二 ） 、 水 平
15、 式 系 統(tǒng) 排 氣 困 難 每 個 散 熱 器 上 設(shè) 跑 風(fēng) 設(shè) 空 氣 管 散 熱 器 串 聯(lián) 過 多 時(shí) 出 現(xiàn) 水 平 熱 力 失 調(diào) 與 垂 直 系 統(tǒng) 比 ， 造 價(jià) 低 ， 施 工 方 便 （ 三 ） 、 適 合 分 戶 計(jì) 量 式 系 統(tǒng) 第 三 節(jié) 高 層 建 筑 熱 水 供 暖 系 統(tǒng)n高層建筑熱水供暖系統(tǒng)的兩大特點(diǎn)： 系統(tǒng)靜壓力高；垂直失調(diào)嚴(yán)重 n一、分層式系統(tǒng) 1、隔絕式 n 上 層 成 為 獨(dú) 立 系 統(tǒng) ， 與 外 網(wǎng) 水 力 隔 離n 解 決 散 熱 器 承 壓 能 力n 減 少 垂 直 失 調(diào) n 2、雙水箱分層式熱水供暖系統(tǒng) 上 層 利 用 兩 水 箱 高差
16、 自 然 循 環(huán) 解 決 散 熱 器 承壓 問 題 開 式 水 箱 ， 空 氣 易進(jìn) 入 系 統(tǒng) ， 導(dǎo) 致 加 大 腐 蝕 二、雙線式系統(tǒng)（ 1） 垂 直 雙 線 式 單 管 熱 水 供 暖 系 統(tǒng)（ 2） 水 平 雙 線 式 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 三 、 單 雙 管 混 合 式 系 統(tǒng) 第 四 節(jié) 室 內(nèi) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 的 管 路 布 置 和 主 要 設(shè) 備 及 附 件 一 、 室 內(nèi) 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 的 管 路 布 置n 1、 熱 力 入 口 （ 供 暖 系 統(tǒng) 的 引 入 口 ） 位 置 ： 應(yīng) 設(shè) 置 在 建 筑 物 熱 負(fù) 荷 對 稱 分 布 的 位 置 用 戶
17、 供 暖 系 統(tǒng) 與 熱 水 管 網(wǎng) 的 連 接 形 式 ： 直 接 連 接 間 接 連 接 2、 系 統(tǒng) 分 支 形 式 系 統(tǒng) 管 道 走 向 合 理 、 節(jié) 省 管 材 、 便于 調(diào) 節(jié) 和 排 除 空 氣 、 各 個 環(huán) 路 阻 力 損 失容 易 平 衡 。 有 兩 個 分 支 環(huán) 路 的 同 程 式 系 統(tǒng) 布 置 形 式 。 一 般 宜 將 供 水 干 管 的 始 端 放 置 在 朝 北 向 側(cè) ， 而 末 端 設(shè) 在 朝 南 向 一 側(cè) 。 二 、 熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 的 主 要 設(shè) 備 和 附 件 （ 一 ） 、 膨 脹 水 箱1、 作 用n 用 來 貯 存 熱 水 供 暖
18、 系 統(tǒng) 加 熱 的 膨 脹 水 量 。n 在 重 力 循 環(huán) 上 供 下 回 式 系 統(tǒng) 中 ， 起 著 排 氣 作 用 。n 恒 定 供 暖 系 統(tǒng) 的 壓 力 。 （ 一 ） 、 膨 脹 水 箱n 2、 結(jié) 構(gòu) 由 鋼 板 焊 成 一 圓 形 或 方 形 水 箱 ， 箱 上連 有 五 根 管 ： 膨 脹 管 、 溢 流 管 、 排 水 管 、信 號 管 、 循 環(huán) 管 。 n 3、膨脹水箱型號選擇 容積： 式中：vp膨脹水箱的有效容積 水的體積膨脹系數(shù) vc系統(tǒng)內(nèi)的水容量 考慮系統(tǒng)內(nèi)水受熱和冷卻時(shí)水溫的最大波動值m axp cv t v m axt n 4、膨脹水箱與系統(tǒng)的連接 （1）自
19、然循環(huán) 設(shè)在系統(tǒng)最高點(diǎn) （2）機(jī)械循環(huán) 設(shè)在水泵入口處 (二 )熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 排 除 空 氣 的 設(shè) 備n 集 氣 罐 圖 n 型 號 選 擇 ： 按 保 證 其 中 水 流 速 不 超 過0.5m /s (二 )熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 排 除 空 氣 的 設(shè) 備 (二 )熱 水 供 暖 系 統(tǒng) 排 除 空 氣 的 設(shè) 備 (三 ） 、 除 污 設(shè) 備n 作 用 ： 清 除 和 過 濾 管 路 中 的 雜 質(zhì) 和 污 垢 。n 安 裝 位 置 ：空 調(diào) 總 回 水 管采 暖 系 統(tǒng) 入 口各 種 換 熱 設(shè) 備 之 前各 種 小 口 徑 調(diào) 壓 裝 置 之 前n 選 擇 (確 定 管
20、 徑 ）除 污 器 或 過 濾 器 橫 斷 面 流 速 宜 取 0.1m /s （ 四 ） 、 分 集 水 器 、 分 氣 缸n （ 1） 當(dāng) 需 要 從 總 管 接 出 兩 個 以 上 的 分 支環(huán) 路 時(shí) ， 考 慮 各 個 環(huán) 路 之 間 的 壓 力 平 衡和 使 用 功 能 要 求 ， 宜 采 用 分 氣 缸 、 分 水器 、 集 水 器 。 n （ 2） 分 氣 缸 直 徑 的 確 定 G:通 過 分 汽 缸 的 總 蒸 汽 流 量 ， t/h v： 筒 身 蒸 汽 流 速 ， 1015 m /s :蒸 汽 密 度 kg/m 3 vGD 595.0 n （ 3） 分 水 器 、 集
21、水 器 筒 身 直 徑 按 照 斷 面 流 速 0.1m /s確 定 ，或 估 算 D=1.53dm ax 分 水 器 集 水 器 一 般 應(yīng) 安 裝 壓 力 表 、 溫 度 計(jì) 、 并 應(yīng) 保 溫 （ 五 ） 、 調(diào) 壓 裝 置n （ 1） 調(diào) 壓 板 （ 孔 板 ） 當(dāng) 外 網(wǎng) 熱 源 參 數(shù) 比 較 穩(wěn) 定 時(shí) ， 宜 用 調(diào)壓 板 調(diào) 整 各 建 筑 物 入 口 處 供 水 干 管 上 的壓 力 。 調(diào) 壓 板 只 用 于 P 1000KPa的 系 統(tǒng) 中 ，調(diào) 壓 板 前 應(yīng) 設(shè) 置 除 污 器 或 過 濾 器 ， 以 防止 阻 塞 調(diào) 壓 板 通 孔 。 fGDd 2 GHDf 8
22、12.01021.23 24 D： 管 道 內(nèi) 徑 ,m mH： 所 需 消 耗 的 壓 頭 ,kpaG： 用 戶 入 口 蒸 汽 或 熱 水 流 量 m 3/h:蒸 汽 密 度 kg/m 3 (2)截 止 閥n 當(dāng) 供 熱 系 統(tǒng) 不 大 時(shí) ， 可 采 用 截 止 閥來 調(diào) 節(jié) 。 其 特 點(diǎn) 是 節(jié) 約 投 資 ， 不 易堵 塞 ， 便 于 檢 修 。 （ 3） 平 衡 閥 當(dāng) 供 熱 系 統(tǒng) 較 大 時(shí) ， 尤 其 是 擴(kuò) 建 管 網(wǎng)時(shí) ， 宜 用 專 門 調(diào) 節(jié) 用 的 平 衡 閥 來 調(diào) 節(jié) 。解 決 水 平 失 調(diào) 效 果 比 較 好 。 調(diào) 節(jié) 原 理 通 過 改 變 閥 門
23、開 度 ， 來 達(dá) 到 改 變 閥 門 阻力 的 目 的 。 平 衡 閥 相 當(dāng) 于 一 個 局 部 阻 力 系數(shù) 可 變 的 節(jié) 流 元 件 。 n 適 用 場 合 建 筑 物 內(nèi) 的 采 暖 （ 或 空 調(diào) ） 系 統(tǒng) 各 支路 之 間 的 流 量 平 衡 ； 小 區(qū) 供 熱 管 網(wǎng) 中 各 樓 之 間 的 水 流 量 的平 衡 ； 熱 力 站 的 一 、 二 次 環(huán) 路 的 水 流 量 的 平衡 ； 鍋 爐 或 冷 水 機(jī) 組 水 流 量 的 平 衡 ； n 安 裝 使 用 要 點(diǎn)建 議 安 裝 在 回 水 管 路 上盡 可 能 安 裝 在 直 管 段 上注 意 新 需 要 與 原 有 系 統(tǒng) 水 流 量 的 平 衡不 應(yīng) 隨 便 變 動 閥 的 開 度不 必 再 安 裝 截 止 閥系 統(tǒng) 增 設(shè) 或 取 消 環(huán) 路 時(shí) 應(yīng) 重 新 調(diào) 試 整 定 謝 謝 大 家
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