第一篇第5章-建筑采暖系统PPT课件PPT资料.pptx
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膨胀水箱设在系统最高处,用以接纳水因受热后膨胀的体积。
5.1采暖系的分类、级成与原理,5.1采暖系的分类、级成与原理,图5-1热水采暖系统示意图,1按热媒种类分类
(1)热水采暖系统以热水为热媒的采暖系统,主要应用于民用建筑。
(2)蒸汽采暖系统以水蒸气为热媒的采暖系统,主要应用于工业建筑。
(3)热风采暖系统以热空气为热媒的采暖系统,主要应用于大型工业车间,5.1采暖系的分类、级成与原理,2按设备相对位置分类
(1)局部采暖系统热源、热网、散热器三部分在构造上合在一起的采暖系统,如火炉采暖、简易散热器采暖、煤气采暖和电热采暖。
(2)集中采暖系统热源和散热设备分别设置,用热网相连接,由热源向各个房间或建筑物供给热量的采暖系统。
(3)区域采暖系统以区域性锅炉房作为热源,供一个区域的许多建筑物采暖的供暖系统。
5.1采暖系的分类、级成与原理,5.2热水采暖系统,采暖系统常用的热媒有水、蒸汽、空气。
以热水作为热媒的采暖系统称为热水采暖系统。
热水采暖系统的热能利用率高,输送时无效热损失较小,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。
热水采暖系统按系统循环动力可分为自然(重力)循环系统和机械循环系统。
前者是靠水的密度差进行循环的系统,由于作用压力小,目前在集中式采暖中很少采用;
后者是靠机械力(水泵)进行循环的系统。
热水采暖系统按热媒温度的不同可分为低温系统和高温系统。
低温热水采暖系统的供水温度为95,回水温度为70;
高温热水采暖系统的供水温度多采用120130,回水温度为7080。
5.2热水采暖系统,1自然循环热水采暖系统的工作原理及其作用压力图52所示是自然循环热水采暖系统的工作原理图。
在系统工作之前,先将系统中充满冷水。
当水在锅炉内被加热后,它的密度减小,同时受着从散热器流回来密度较大的回水的驱动,使热水沿着供水干管上升,流入散热器。
在散热器内水被冷却,再沿回水干管流回锅炉。
5.2热水采暖系统,这样,水连续被加热,热水不断上升,在散热器及管路中散热冷却后的回水又流回锅炉被重新加热,形成如图5-2中箭头所示的方向循环流动。
这种水的循环称之为自然(重力)循环。
由此可见,自然循环热水采暖系统的循环作用压力的大小取决于水温在循环环路的变化状况。
在分析作用压力时,先不考虑水在沿管路流动时的散热而使水不断冷却的因素,认为在图5-2中的循环环路内水温只在锅炉和散热器两处发生变化。
5.2热水采暖系统,设P1和P2分别表示AA断面右侧和左侧的水柱压力,则P1=g(h0h+hh+h1g)P2=g(h0h+hg+h1g)断面AA两侧之差值,即系统的循环作用压力为P=P1-P2=gh(h-g)(51)由式(5-1)可见,起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心之间这段高度内的水密度差。
如供回水温度为95/70,则每米高差可产生的作用压力为gh(h-g)=9.81(977.81-961.92)=156(Pa),5.2热水采暖系统,5.2热水采暖系统,图5-2自然循环热水采暖系统工作原理图,5.2热水采暖系统,图5-2自然循环热水采暖系统工作原理图,2自然循环热水采暖系统的主要形式
(1)双管上供下回式如图5-3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、回水立水管上,水经回水立管、干管直接流回锅炉。
如不考虑水在管道中的冷却,则进入各层散热器的水温相同。
上供下回式自然循环热水采暖系统管道布置的一个主要特点是:
系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的坡度,其坡度宜采用0.51.0;
散热器支管的坡度一般取1.0。
回水干管应有沿水流向锅炉方向下降的坡度。
5.2热水采暖系统,
(2)单管上供下回式单管系统的特点是热水送入立管后由上向下顺序流过各层散热器,水温逐层降低,各组散热器串联在立管上。
每根立管(包括立管上各层散热器)与锅炉、供回水干管形成一个循环环路,各立管环路是并联关系。
与双管系统相比,单管系统的优点是系统简单,节省管材,造价低,安装方便,上下层房间的温度差异较小;
其缺点是顺流式不能进行个体调节。
5.2热水采暖系统,3不同高度散热器环路的作用压力在图5-4所示的双管系统中,由于供水同时在上、下两层散热器内冷却,形成了两个并联环路和两个冷却中心。
它们的作用压力分别为P1=gh1(h-g)(5-2)P2=g(h1+h2)(h-g)=P1+gh2(h-g)(5-3),5.2热水采暖系统,5.2热水采暖系统,图5-3自然循环热水系统(左边为双管式,右边为单管式),5.2热水采暖系统,图5-4双管系统,自然循环热水供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,所以管径就相对要大一些,作用半径也受到限制。
如果系统作用半径较大,自然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供暖系统。
机械循环热水采暖系统与自然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。
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,沿回水支管、立管、干管重新回到锅炉被加热。
5.2热水采暖系统,在机械循环系统中,水流的速度常常超过了自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入立管,在供水干管内要使气泡随着水流方向流动,应按水流方向设上升坡度。
气泡聚集到系统的最高点,通过在最高点设排气装置,将空气排至系统以外。
供水及回水干管的坡度根据设计规范i0.002规定,一般取i=0.003,回水干管的坡向要求与自然循环系统相同,其目的是使系统内的水能全部排出。
机械循环热水采暖系统有以下几种主要形式:
5.2热水采暖系统,1机械循环双管上供下回式热水采暖系统图5-5所示为机械循环双管上供下回式热水采暖系统示意图。
该系统与每组散热器连接的立管均为两根,热水平行地分配给所有散热器,散热器流出的回水直接流回锅炉。
由图可见,供水干管布置在所有散热器上方,而回水干管在所有散热器下方,所以叫上供下回式。
在这种系统中,水在系统内循环,主要依靠水泵所产生的压头,但同时也存在自然压头,它使流过上层散热器的热水多于实际需要量,并使流过下层散热器的热水量少于实际需要量;
从而造成上层房间温度偏高,下层房间温度偏低的“垂直失调”现象。
5.2热水采暖系统,2机械循环下供下回式双管系统系统的供水和回水干管都敷设在底层散热器下面,如图5-6所示。
与上供下回式系统相比,它有如下特点:
(1)在地下室布置供水干管,管路直接散热给地下室,无效热损失小。
(2)在施工中,每安装好一层散热器即可采暖,给冬季施工带来很大方便。
免得为了冬季施工的需要,特别装置临时供暖设备。
(3)排除空气比较困难。
5.2热水采暖系统,3机械循环中供式热水采暖系统(图5-7)从系统总立管引出的水平供水干管敷设在系统的中部,下部系统为上供下回式,上部系统可采用下供下回式,也可采用上供下回式。
中供式系统可用于原有建筑物加建楼层或上部建筑面积小于下部建筑面积的场合。
5.2热水采暖系统,4机械循环下供上回式(倒流式)采暖系统该系统的供水干管设在所有散热器设备的上面,回水干管设在所有散热器下面,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,如图5-8所示。
倒流式系统具有如下特点:
(1)水在系统内的流动方向是自下而上流动,与空气流动方向一致,可通过顺流式膨胀水箱排除空气,无需设置集中排气罐等排气装置。
(2)对热损失大的底层房间,由于底层供水温度高,底层散热器的面积减小,便于布置。
5.2热水采暖系统,(3)当采用高温水采暖系统时,由于供水干管设在底层,这样可降低防止高温水汽化所需的水箱标高,减少布置高架水箱的困难。
(4)供水干管在下部,回水干管在上部,无效热损失小。
这种系统的缺点是散热器的放热系数比上供下回式低,散热器的平均温度几乎等于散热器的出口温度,这样就增加了散热器的面积。
但用于高温水供暖时,这一特点却有利于满足散热器表面温度不致过高的卫生要求。
5.2热水采暖系统,5异程式系统与同程式系统循环环路是指热水从锅炉流出,经供水管到散热器,再由回水管流回到锅炉的环路。
如果一个热水采暖系统中各循环环路的热水流程长短基本相等,称为同程式热水采暖系统,如图5-9所示;
热水流程相差很多时,称为异程式热水系统。
在较大的建筑物内宜采用同程系统。
5.2热水采暖系统,6水平式系统水平式系统按供水与散热器的连接方式可分为顺流式(图5-10)和跨越式(图5-11)两类。
跨越式的连接方式可以有图5-11中1、2两种。
第2种的连接形式虽然稍费一些支管,但增大了散热器的传热系数。
由于跨越式可以在散热器上进行局部调节,它可以采用在需要局部调节的建筑物中。
水平式系统排气比垂直式上供下回系统要麻烦,通常采用排气管集中排气。
5.2热水采暖系统,水平式系统的总造价要比垂直式系统少很多,但对于较大系统,由于有较多的散热器处于低水温区,尾端的散热器面积可能较垂直式系统的要多些。
但它与垂直式(单管和双管)系统相比,还有以下优点:
(1)系统的总造价一般要比垂直式系统低。
(2)管路简单,便于快速施工。
除了供、回水总立管外,无穿过各层楼管的立管,因此无需在楼板上打洞。
(3)有可能利用最高层的辅助空间架设膨胀水箱,不必在顶棚上专设安装膨胀水箱的房间。
(4)沿路没有立管,不影响室内美观。
5.2热水采暖系统,5.2热水采暖系统,图5-5机械循环双管上供下回式热水采暖系统,5.2热水采暖系统,图5-6机械循环双管下供下回式热水采暖系统,5.2热水采暖系统,图5-7机械循环中供式热水采暖系统,5.2热水采暖系统,图5-8机械循环下供上回,5.2热水采暖系统,图5-9同程式热水采暖系统,5.2热水采暖系统,图5-10水平单管顺流式系统,5.2热水采暖系统,图5-11水平单管跨越式系统,1高温水采暖的优点
(1)高温水采暖与蒸汽采暖相比,具有以下优点:
在相同的热负荷运行下,高温水采暖比蒸汽采暖节约燃料。
设备故障少,管材不易腐蚀;
锅炉运行简单,在维修管理方面比蒸汽采暖更为优越。
热容量高,适应负荷变化的控制性能优越。
长距离输送热量时,高温水需要的管径小,而且管道可以随地形变化敷设。
末端的散热器经常能达到均匀散热。
5.2热水采暖系统,
(2)高温水采暖与低温水采暖相比,具有以下优点:
基建投资低,减少了水泵的容量和电能消耗。
在同样供热的情况下,高温水的循环水量少。
5.2热水采暖系统,2高温水采暖存在的问题
(1)高温水必须在压力相应提高的基础上运行,因此需要增设加压设备,相应地要求管道和配件都具有较高的承压能力。
(2)高温水采
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