建筑采暖系统分类选择及特点.ppt
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1、2024/4/161 建筑采暖系统2024/4/162建筑采暖系统本章概要 通过本章的学习,掌握建筑采暖系统的基本概念、基本原理;熟悉集中采暖系统的分类、选择以及特点;了解采暖系统设备及其附件的构造与工作原理,能够识读建筑采暖的施工图纸。2024/4/163建筑采暖系统 在冬季,室外温度低于室内温度,在温度差作用下,室内的热量通过围护结构(墙、屋顶、地板、门窗)不断地传向室外,使得室内温度降低。为了使人们能有一个舒适的工作和生活环境,就必须向室内补充一定的热量,这种向室内提供热量的工程设备称为采暖系统。在采暖系统中,热量的载体称为热媒。采暖系统的工作原理:热媒在热源中被加热,吸收热量后由供热管
2、道送至室内,通过散热设备放出热量,使室内温度升高,而热媒经回收管道返回热源重新被加热,如此往复循环,补充热量的消耗,使室内温度保持不变。2024/4/164建筑采暖系统采暖系统主要包括以下三个组成部分:(1)热源:产生热能的设备和装置,如锅炉房、热电厂、热交换站等。(2)输热管道:指连接于热源和室内散热设备之间的热媒循环管道,包括热媒的输送和回收管道。(3)散热设备:将热媒的部分热量传给室内空气的放热设备,如散热器、暖风机、辐射板等。2024/4/1655.1采暖系统的分类与选择5.1.1采暖系统的分类1.按采暖系统主要组成部分的位置关系分(1)集中采暖:热源和散热设备分别设置,用热媒管道相连
3、接,由热源向各个房间或各个建筑物供给热量的采暖系统(见图5-1)。(2)分散采暖:热源、热媒输送和散热设备在构造上合为一体的就地采暖系统。例如火炉、火炕和火墙、煤气采暖和电热采暖等。2024/4/1665.1.1采暖系统的分类2.按采暖系统的作用范围分(1)全面采暖:为使整个采暖房间保持一定温度要求而设置的采暖系统。(2)局部采暖:为使室内局部区域或局部工作地点保持一定温度要求而设置的采暖系统。2024/4/1675.1.1采暖系统的分类3.按热媒种类分(1)热水采暖系统;(2)蒸汽采暖系统;(3)热风采暖系统。集中采暖系统的常用热媒是热水和蒸汽,民用建筑应采用热水作热媒。工业建筑,当厂区只有
4、采暖用热或以采暖用热为主时,宜采用高温水做热媒;当厂区供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,可采用蒸汽作热媒。利用余热或天然热源采暖时,采暖热媒及其参数可根据具体情况确定。2024/4/1685.1.1采暖系统的分类4.按散热方式分(1)对流采暖:利用空气受热所形成的自然对流,使房间温度上升。主要设备有散热器、暖风机等。(2)辐射采暖:利用受热面释放热射线,将室内空气加热。如利用建筑物内部顶棚、地板、墙壁或其他表面(如:金属辐射板)作为辐射散热面进行采暖即是典型的辐射采暖系统。2024/4/1695.1.1采暖系统的分类5.按采暖时间分(1)连续采暖:对于全天使用的建筑
5、物,使其室内平均温度全天均能达到设计温度的采暖系统。(2)间歇采暖:对于非全天使用的建筑物,仅在使用时间内使室内平均温度达到设计温度,而在非使用时间内可自然降温的采暖系(3)值班采暖:在非工作时间或中断使用的时间内,为使建筑物保持最低室温要求而设置的采暖方式。值班采暖室温一般为5。2024/4/16105.1.1采暖系统的分类 采暖方式应根据建筑物规模和用途、供热情况和当地气候特点、能源状况、能源政策、环保等要求,通过技术经济比较后确定。2024/4/16115.1.2热水采暖系统 以热水作为热媒的采暖系统,称为“热水采暖系统”,它是目前广泛使用的一种采暖系统。热水采暖系统的热能利用率高,输送
6、时无效热损失较小,散热设备不易腐蚀,使用周期长,且散热设备表面温度低、符合卫生要求;系统操作方便,运行安全,易于实现供水温度的集中调节,系统蓄热能力高,散热均匀,适于远距离输送。2024/4/16121.热水采暖系统的分类(1)按系统循环动力的不同,可分为重力(自然)循环和机械循环系统。依靠供回水的温度不同产生的密度差为动力进行循环的系统,称为重力循环系统;靠机械力(水泵压力)进行强制循环的系统,称为机械循环系统。2024/4/1613热水采暖系统的分类2)按热媒温度的不同,可分为低温热水采暖系统和高温热水采暖系统。在我国,习惯认为:水温低于或等于100的热水,称为低温热水,水温超过100的热
7、水,称为高温热水。室内热水采暖系统,大多采用低温热水作为热媒,设计供、回水温度多采用95/70(也有采用85/60)。高温热水采暖系统一般宜用于生产厂房中,设计供、回水温度多采用120130/7080。2024/4/1614热水采暖系统的分类(3)按供、回水方式的不同,可分为单管系统和双管系统。热水经供水管顺序流过多组散热器,并在各散热器中依次冷却的系统,称为单管系统;热水经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管流回热源的系统,称为双管系统。2024/4/1615热水采暖系统的分类4)按系统管道敷设方式的不同,可分为垂直式和水平式系统(图5-2)。2024/4/16
8、16(5)按干管位置:1)按供水干管位置的不同,可分为上供式、下供式、中供式。供水干管布置在建筑物上部空间,称为上供式,又称上分式或上行下给式;供水干管布置在建筑物底部,称为下供式,又称下分式或下行上给式;供水干管布置在建筑物中部,称为中供式,又称中分式。2024/4/1617(5)按干管位置:2)按回水干管位置的不同,可分为上回式、下回式。根据以上供、回水位置的不同,可组合为上供下回式、上供上回式、下供上回式、下供下回式、中供式等不同的系统形式。2024/4/1618(5)按干管位置:(6)按循环环路的长度是否相同,可分为同程式和异程式(图5-3)。热水采暖系统中各循环环路的热水流程长短基本
9、相等,称为同程式系统;热水流程不同时,称为异程式系统。在异程式系统中,环路阻力不易平衡,近端阻力小,流量会加大,远端流量则会相应不足。因此,在较大的建筑物内宜采用同程系统。2024/4/16192.重力(自然)循环热水采暖系统(1)工作原理 图5-4为重力循环热水采暖系统的工作原理图。2024/4/1620重力(自然)循环热水采暖系统 系统工作之前,先在系统中充满冷水。当水在锅炉中被加热后,密度减小,热水沿供水管道上升,流入散热器,在散热器中散热冷却后密度增大的回水又流回锅炉被重新加热,供回水温度不同所产生的密度差成为推动系统中的水沿管道循环流动的动力。2024/4/1621重力(自然)循环热
10、水采暖系统(2)系统形式1)双管上供下回式系统 图5-5(a)所示为双管上供下回式系统。其特点是各层散热器都并联在供、回水立管间,使热水直接被分配到各层散热器,而冷却后的水则由回水支管经立管、干管流回锅炉。2024/4/1622重力(自然)循环热水采暖系统 在双管系统中,由于各层散热器与锅炉间形成独立的循环,锅炉中心与散热器中心的垂直距离由上向下逐层递减,各层循环压力出现由大到小的现象,上层作用压力大,因此流过上层散热器的热水流量大于实际需求量,流过下层散热器的热水流量小于实际需求量,造成上热下冷的所谓垂直失调。楼层数越多,失调现象越严重。2024/4/1623重力(自然)循环热水采暖系统 重
11、力循环热水采暖系统虽然维护管理简单,不需要耗费电能,但由于作用压力小,管中水流动速度不大,所以管径相对要大一些,作用半径也受到限制,一般情况下,不宜超过50m。如果系统作用半径较大,重力循环往往难以满足系统的工作要求。这时,应采用机械循环热水采暖系统。2024/4/16243.机械循环热水采暖系统(1)工作原理 机械循环热水采暖系统与重力循环热水采暖系统的主要区别是在系统中设置了循环水泵,靠水泵提供的机械能使水在系统中循环。系统中的循环水在锅炉中被加热,通过总立管、干管、支管到达散热器。2024/4/16253.机械循环热水采暖系统 水沿途散热有一定的温降,在散热器中放出大部分所需热量,沿回水
12、支管、立管、干管重新回到锅炉被加热。2024/4/16263.机械循环热水采暖系统(2)系统形式1)上供下回式 机械循环上供下回式热水采暖系统有单管和双管系统两种形式。在图5-6中,左侧为双管式系统,右侧为单管式系统。2024/4/16273.机械循环热水采暖系统2)双管下供下回式(图5-7)供、回水干管均位于系统最下面。与上供下回式系统相比,供水干管无效热损失小,建筑物顶棚下无干管,比较美观。另外,下供下回式系统还可以分层施工,分期投入使用,便于冬季施工。该系统常用于有地下室的建筑物。系统中的空气通过在顶层散热器设放气阀或空气管集中排除。2024/4/16283.机械循环热水采暖系统3)下供
13、上回式(倒流式)(图5-8)该系统的供水干管设在所有散热器设备的下面,回水干管设在所有散热器上面,膨胀水箱连接在回水干管上。回水经膨胀水箱流回锅炉房,再被循环水泵送入锅炉。由于水的流向是自下而上,与系统内空气的流向一致,因而排除空气比较容易。2024/4/16293.机械循环热水采暖系统4)中供式(图5-9)中供式系统是供水干管位于中间某楼层的系统型式。它可避免由于顶层梁底标高过低,致使供水干管挡住顶层窗户的不合理布置,并减轻了上供下回式在楼层过多时易出现的垂直失调现象,缺点是上部系统要增加排气装置。2024/4/16305)单管水平式(图5-10)水平式按供水管与散热器的连接方式可分为顺流式
14、(串联式)和跨越式,是目前居住建筑和公共建筑中应用较多的一种形式。2024/4/16314.高层建筑热水采暖系统 高层建筑采暖系统的形式应既可防止下部散热器超压,又可减轻系统竖向失调,目前通常采用分层式和双水箱分层式。2024/4/16325.1.3蒸汽采暖系统1.蒸汽采暖系统的工作原理 与分类 以水蒸汽作为热媒的采暖系统称为蒸汽采暖系统。图5-13是蒸汽采暖系统的原理图。水在锅炉中被加热成具有一定压力和温度的蒸汽,蒸汽靠自身压力作用通过管道流入散热器内,在散热器内放出热量后,蒸汽变成凝结水,凝结水靠重力经疏水器(阻汽疏水)后沿凝结水管道返回凝结水箱内,再由凝结水泵送入锅炉重新被加热变成蒸汽。
15、2024/4/1633按照供汽压力的大小,将蒸汽采暖分为三类:(1)高压蒸汽采暖系统:供汽表压力高于70kPa,适用于工业建筑;(2)低压蒸汽采暖系统:供汽表压力等于或低于70kPa,适用于要求较低的民用建筑及工业建筑;(3)真空蒸汽采暖系统:系统中的压力低于大气压。因需要使用真空泵装置,系统复杂,在我国很少使用。2024/4/16342.低压蒸汽采暖系统 按照回水动力不同,低压蒸汽采暖系统分为重力回水和机械回水两类。(1)重力回水系统 图5-14为重力回水低压蒸汽采暖系统原理图。2024/4/1635(2)机械回水系统 重力回水低压蒸汽供暖系统形式简单,宜在小型系统中采用。当供暖系统作用半径
16、较大时,就要采用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,凝水管里水面-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水,蒸汽无法进入,从而影响散热。这时必须改用机械回水系统,如图5-15。2024/4/1636 机械回水系统是一个开式系统,凝水不直接返回锅炉,而先进入凝水箱。然后再用凝水泵将水送回锅炉重新加热。凝水箱的位置应高于水泵、低于所有散热器和凝水管。进凝水箱的凝水干管应作顺流向下的坡度,以便从散热器流出的凝水靠重力回流进入凝水箱。在水泵和锅炉连接的管道上设有止回阀,防止系统停止运行时,锅炉的水被倒吸入凝水箱。机械回水系统的最主要优点:扩大了供热范围,
17、因而应用最为普遍。2024/4/1637(3)系统形式 1)双管上供下回式(图5-16)。该系统是低压蒸汽采暖系统常用的一种形式。2024/4/16382)双管下供下回式2)双管下供下回式(图5-17)。该系统供汽立管中凝结水与蒸汽逆向流动,运行时容易产生汽水撞击声。2024/4/16393)双管中供式3)双管中供式(图5-18)。供汽干管敷设在顶层楼板下面,蒸汽立管从干管中接出后向上、向下供汽,其凝水则通过凝水立管经敷设在底层地板上(或地沟内)的凝水干管返回锅炉。2024/4/16404)单管上供下回式4)单管上供下回式(图5-19)。该系统采用单根立管,可节省管材,蒸汽与凝结水同向流动,不
18、易发生水击现象,但低层散热器易被凝结水充满,散热器内的空气无法通过凝结水干管排除。2024/4/16413.高压蒸汽采暖系统凡压力大于70kPa的蒸汽称为高压蒸汽。高压蒸汽与低压蒸汽相比,有下列特点:(1)供汽压力高,流速大,系统作用半径大,但沿程管道热损失也大。对于同样的热负荷,所需管径小;但如果沿途凝结水排放不畅,会产生严重水击;(2)散热器内蒸汽压力高,表面温度也高,对于同样的热负荷,所需散热面积少;但易烫伤人,烧焦落在散热器上的有机尘发出难闻的气味,卫生和安全条件差,所以这种系统一般只在工业厂房中使用;(3)凝水温度高,容易产生二次蒸汽。2024/4/1642 如果外网蒸汽压力超过采暖
19、系统的工作压力,应在室内系统入口处设置减压装置。高压蒸汽采暖系统在每个环路凝结水干管末端集中设置疏水器。在每组散热器的进出支管上均安装阀门,以便调节供气量和在检修散热器时关断管路。另外,由于系统启动和停止过程中,管道温度变化较大,应考虑设置补偿器来解决管道的热胀冷缩问题。2024/4/16435.1.4热风采暖系统 热风采暖系统是以空气作为热媒。将加热后温度高于室温的热空气送入室内,与室内空气进行混合换热,达到采暖要求。可以用蒸汽、热水或高温烟气来加热空气。利用蒸汽或热水通过金属壁传热而将空气加热的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。2024/4/16445.1.4热风采暖
20、系统 热风采暖适用于耗热量大、既需通风换气又需供暖的建筑物、间歇使用的房间和有防火、防爆要求的车间。热风采暖是比较经济的采暖方式之一,它具有热惰性小、升温快、室内温度分布均匀、温度梯度较小、设备简单、投资较小的特点。根据送风方式的不同,有集中送风、管道送风、悬挂式或落地式暖风机送风等形式。根据空气来源不同,可分为直流式(空气全部来自室外新鲜空气)、再循环式(空气全部来自室内回风)和混合式(即空气由部分室内回风和部分室外新风组成)等采暖系统。但应注意对于空气中含有病原体、极难闻气味的物质的车间以及产生具有燃烧危险的粉尘、易燃易爆或有害气体的生产厂房,不得采用再循环空气。2024/4/16455.
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