第六章采暖,主要內容：,概念：用人工方法向室內供給熱量，保持一定的室內溫度，以創造適宜的生活或工作條件的技術。組成：熱媒制備(熱源)熱媒輸送熱媒利用(散熱設備),主要內容：,第一節傳熱學基本知識,第二節采暖方式、熱媒及系統分類,第四節對流、輻射采暖系統,第三節采暖系統的設計熱負荷,第五節采暖系統的散熱設備及附件,第六節分戶、集中采暖熱源,第六章采暖,第一節傳熱學基本知識,傳熱概念：熱量和溫度是密切相關的，在物體與物體之間或物體各部位之間，只要有溫度差的存在，就會有熱量的轉移現象，而且熱能總是由高溫物體向低溫物體轉移，這種熱的傳遞現象叫做傳熱。在自然界中，溫度差是處處存在的，因此，熱能的傳遞是普遍存在的，這是自然界中的基本規律之一。,采暖,第一節傳熱學基本知識,供暖原理：燃料的燃燒熱媒（熱水或蒸汽）通過管道傳熱到房間（通過散熱器）室內溫度提高房間的圍護結構散熱到室外室內溫度降低本質：溫度差的存在而產生了熱傳遞。,采暖,第一節傳熱學基本知識,熱量的傳遞劃分為三種基本方式：導熱：溫度不同的物體直接接觸，溫度較高的物體把熱能傳給溫度較低的物體，或在同一物體內部，熱能從溫度較高的部分傳給溫度較低部分。熱對流：依靠流體的運動，熱量由一處傳遞到另一處。熱輻射：物質是由分子、原子、電子等基本粒子組成的，原子中的電子受激或振動時，會產生交替變化的電場和磁場，能量以電磁波的形式向外傳播。,采暖,第一節傳熱學基本知識,導熱特點：傳熱過程中沒有物質的遷移，熱能的傳遞是靠分子(或其它微觀離子)的熱運動來完成。密實的固體中存在單純的導熱過程。在液體和氣體中通過導熱傳遞的熱能很少。,采暖,第一節傳熱學基本知識,單層墻壁傳熱導熱量：通過墻壁傳導的熱量與墻壁的傳熱面積、壁面之間的溫度差和導熱時間成正比，與墻壁的厚度成反比，并與墻壁材料的導熱性能有關,采暖,第一節傳熱學基本知識,導熱系數：1、氣體的導熱系數最小，靜止的空氣具有很好的保溫能力；2、液體的導熱系數次之；3、金屬的導熱系數最大；4、絕大多數非金屬建筑材料的導熱系數介于0.33.5w(mC)之間。,采暖,第一節傳熱學基本知識,工程中常把J0.23w(m0c)的材料稱作保溫隔熱材料，如礦棉、泡沫塑料、珍珠巖等。各種材料的導熱系數并不是固定不變的，它與材料的溫度、濕度等因素有關。在通常情況下，材料的濕度增大，其導熱系數將顯著地增大。因此，保溫材料一定要注意保持干燥。,采暖,第一節傳熱學基本知識,多層平壁：,采暖,第一節傳熱學基本知識,熱對流概念：依靠流體的運動，熱量由一處傳遞到另一處的現象。本質：當流體局部受熱或冷卻時，由于其密度將隨之減小或增大，即要做上升或下降運動，其它地方的流體就會流過來補充，形成了流體分子的相對運動，熱能由高溫處向低溫處發生了傳遞。特點:傳熱過程中流體質點發生了相對位移。,采暖,第一節傳熱學基本知識,流體流動的起因：自然對流：流體因各部分溫度不同而引起的密度差異所產生的流動。受迫對流：流體受外力，如泵、風機、水壓頭等作用產生的流動。受迫對流的熱交換速度較自然對流快紊流較層流換熱較好,采暖,第一節傳熱學基本知識,對流換熱的計算牛頓冷卻定律：換熱系數只是從數值上反映了這個復雜換熱現象在不同條件下的綜合強度。按表6-1選取。,采暖,第一節傳熱學基本知識,熱輻射概念：物質原子中的電子受激或振動時，會產生交替變化的電場和磁場，能量以電磁波的形式向外傳播，這就是輻射。種類：各類電磁波的波長可從幾萬分之一微米(1m110-6m)到數千米，包括一些射線、紫外線、倫琴射線、紅外線、無線電波等。,采暖,第一節傳熱學基本知識,特點：(1)不依靠物質的直接接觸而進行能量傳遞的。(2)伴隨著能量形式的兩次轉化，即物體的內能首先轉化為電磁波能發射出去，當此波射及另一物體表面并被吸收時，電磁波能又轉化為物體的內能。(3)一切物體只要其濕度高于絕對零度，都會不停地向外發射熱射線。輻射換熱是兩物體互相輻射的結果。,采暖,第一節傳熱學基本知識,熱射線投射到物體上時，遵循可見光的傳播規律。其中部分被物體吸收，部分被物體反射，其余則透過物體，根據能量守恒定律：,采暖,第一節傳熱學基本知識,黑體：能吸收全部熱射線的物體(1)白體：能反射全部熱射線的物體(1)透明體：能透過全部熱射線的物體(n1)自然界中絕對的黑體、白體、透明體是不存在的，它們都是物體熱輻射的極限情況。,采暖,第一節傳熱學基本知識,小結：建筑物圍護結構和換熱設備的傳熱過程，實際上是導熱、熱對流和熱輻射三種基本方式都存在的復雜的換熱過程。,采暖,第一節傳熱學基本知識,墻內側對流換熱：墻壁的導熱量：墻外側對流換熱：這三個階段的能量相等，將三式左邊相加可得：K傳熱系數，含義是當避免兩側流體的溫度差為1K時，單位時間內通過沒平方米的壁面所傳遞的熱量。,采暖,傳熱過程,第二節采暖方式、熱媒及系統分類,一、采暖方式：按熱源和散熱設備位置分：分散采暖系統集中采暖系統按采暖范圍分：全面采暖局部采暖按采暖時間分：連續采暖間歇采暖值班室采暖,采暖,第二節采暖方式、熱媒及系統分類,采暖方式的選擇所在地區氣象條件（氣溫在5c以下的天數）能源狀況（能源的緊缺或豐富）能源政策環保經濟技術比較,采暖,第二節采暖方式、熱媒及系統分類,采暖的熱媒及其選擇熱水：民用建筑和無蒸汽的工廠采暖蒸汽：廠區內有蒸汽的,采暖,第二節采暖方式、熱媒及系統分類,采暖系統的分類按熱媒分：熱水采暖系統蒸汽采暖系統按散熱設備分：散熱器采暖系統熱風采暖系統按散熱方式分：對流采暖系統輻射采暖系統,采暖,第三節采暖系統的設計熱負荷,概念：是指在室外設計溫度下，為達到要求的室內溫度，采暖系統在單位時間內向建筑物供給的熱量。計算目的：按需暖量設計采暖系統。計算方法：理論計算估算,采暖,第三節采暖系統的設計熱負荷,一、采暖室內外空氣計算參數1、室外計算溫度：歷年平均每年不保證五天的日平均溫度。見設計手冊。2、室內計算溫度：室內離地面1.52.0m高處的空氣溫度，它取決于建筑物的性質和用途。3、室內空氣流速：民用建筑及工業企業輔助建筑不宜大于0.3m/s工業建筑，當室內散熱量小于23W/m2時不宜大于0.3m/s，當室內散熱量大于或等于23W/m2時不宜大于0.5m/s,采暖,第三節采暖系統的設計熱負荷,理論法計算熱負荷：Q1-圍護結構的傳熱耗熱量；Q2-稱為冷風滲透耗熱量；Q3-冷風侵入耗熱量；Q10-太陽輻射進入室內的熱量。,采暖,第三節采暖系統的設計熱負荷,估算法單位面積采暖熱指標法（初步和擴初設計）qF為單位面積熱指標，參考下表取值。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,一、對流采暖系統熱水采暖系統蒸汽采暖系統熱風采暖與空氣幕,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,1熱水采暖系統概念：以熱水為熱媒的采暖系統，稱為熱水采暖系統。分類：按熱水采暖循環動力：重力（自然）循環系統：靠水的密度差進行循環。機械循環系統：靠機械力進行循環。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,按供回水方式的不同，分為：上供下回式下供下回式中供式下供上回式混合式系統,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,按散熱器連接方式的不同分為：垂直式水平式:串聯式跨越式,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,按并聯環路水的流程不同分為：同程式異程式,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,按供水溫度的不同分為：低溫水采暖系統：水溫低于或等于100的熱水系統；設計供回水溫度多采用9570，適用于住宅、辦公樓、醫院及托幼建筑。高溫水采暖系統：水溫超過100的熱水系統；設計供回水溫度多采用130-80，適用于其他民用及工業建筑。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,按連接散熱器管道數量的不同：單管式雙管式,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,2蒸汽采暖系統（1）原理蒸汽從熱源1沿蒸汽管路2進入散熱設備4，蒸汽凝結放出熱量后，凝水通過疏水器5再返回熱源重新加熱。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,（2）特點：1、熱量高2、兩相流3、節省散熱設備的面積4、流速大5、無靜壓力,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,（3）分類按照供汽壓力的大小分高壓蒸汽供暖系統：供汽表壓力高于70kpa；適用于工業建筑；低壓蒸汽供暖系統：供汽表壓力等于或低于70kpa；適用于要求較低的民用建筑及工業建筑；真空蒸汽供暖系統：系統中的壓力低于大氣壓。真空蒸汽供暖因需要使用真空泵裝置，系統復雜，在我國很少使用。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,（3）分類按照蒸汽干管布置的不同，將蒸汽供暖系統分為三類：上供式、中供式、下供式；按照立管的布置特點，將蒸汽供暖系統分為兩類：單管和雙管式。目前我國多采用雙管式；按照回水動力不同，將蒸汽供暖系統分為兩類：重力回水和機械回水。一般都采用機械回水方式。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,3熱風采暖與空氣幕熱媒：室內再循環空氣原理：首先用空氣加熱器對空氣進行加熱處理，然后送入采暖房間放熱，從而達到維持或提高室溫的目的。系統為閉式循環。特點：熱惰性小，升溫快，室內溫度分布均勻，設備簡單，投資省，適用于耗熱量大的高大空間建筑和間歇采暖的建筑,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,分類：按送風方式分：集中送風管道送風暖風機送風按空氣來源分：直流式再循環式混合式,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,二、輻射采暖系統概念：輻射采暖是一種利用建筑物內部的頂面、墻面、地面或其他表面進行采暖的系統，輻射采暖是一種衛生條件和舒適標準都比較高的采暖方式。主要形式：高溫水或高壓蒸汽輻射采暖，適用于工業建筑；煤氣燃燒紅外線輻射采暖適用于工業建筑；電取暖器。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,輻射采暖系統概念：輻射采暖是一種利用建筑物內部的頂面、墻面、地面或其他表面進行采暖的系統，輻射采暖是一種衛生條件和舒適標準都比較高的采暖方式特點：有輻射強度和溫度的雙重作用，造成了真正符合人體散熱要求的熱環境，使室內圍護結構內表面溫度比較高，從而減少了四周表面對人體的冷射輻射，具有最佳的舒適感。美觀，不占建筑面積，也便于布置家具。而且室內溫度分布較均勻，梯度小，節約能量。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,分類1、低溫輻射采暖：輻射表面溫度小于800C。安裝位置：頂棚式、地板式、墻壁式、踢腳板式構造：埋管式、風道式或組合式特點：舒適性強，節能（能有效利用太陽能、地下熱水、采暖和空調系統的回水、熱泵型冷水機組、工業與城市余熱和廢熱等），方便實施按戶熱計量，便于住戶二次裝修。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,2、中溫輻射采暖：輻射表面溫度在802000C。設備：鋼制輻射板，塊狀（用DN1525與DN40的水煤氣鋼管焊成排管構成加熱管，把排管嵌在0.51mm厚的預先壓好槽的薄鋼板制成的長方形，在鋼板背面加設保溫層以減少無效熱損失，其長度一般為12m），帶狀就是在長度方向上由幾張塊狀鋼制輻射板組裝而成。特點：構造簡單，制作維修方便，比普通散熱器節省金屬約3070。適用于高大的工業廠房、大空間的公共建筑，如商場、展廳、車站等建筑物的全面采暖或局部采暖。,采暖,第四節對流、輻射采暖系統,3、高溫輻射采暖：輻射表面溫度高于5000C，如燃氣紅外輻射器，電紅外線輻射器。設備：石英管（990C）或石英燈輻射器（2232C），其是利用可燃氣體或液體通過特殊的燃燒裝置進行無焰燃燒，形成800900C的高溫，向外界發射出波長為2.7.47um的紅外線，在采暖空間或工作地點產生良好的熱效應。適用于燃氣豐富而價廉的地區。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,一、散熱器選擇要求：熱工性能方面的要求：散熱器的傳熱系數K值越高，說明其散熱性能越好。經濟方面的要求：散熱器傳給房間的單位熱量所需金屬耗量越少、成本越低，其經濟性越好。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,安裝使用和工藝方面的要求：散熱器應具有一定機械強度和承壓能力；散熱器的結構形式應便于組合成所需要的散熱面積，結構尺寸要小，少占房間面積和空間；散熱器的生產工藝應滿足大批量生產的要求。衛生和美觀方面的要求：散熱器外表面光滑，不積灰和易于清掃，散熱器的裝設不應影響房間的美觀。使用壽命的要求：散熱器應耐腐蝕、不易損壞和使用年限長。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,分類：1、鑄鐵散熱器特點：耐腐蝕、使用壽命長、熱穩定性好，結構比較簡單。形式：翼型和柱型,采暖,我國目前應用較多的鑄鐵散熱器有：,A冀型散熱器翼型散熱器制造工藝簡單，但傳熱系數較低、外形不美觀、灰塵不易清掃。特別是它的單片散熱量大，設計選用時不易恰好組成所需的面積。,圓冀型散熱器：一根內徑75mm的管子，外面帶有許多圓形肋片的鑄件。管子兩端配置法蘭，可將數根組成平行疊置的散熱器組。,長翼型散熱器：外表面有許多豎向肋片，外殼內部為一扁盒狀空間。,B柱型散熱器柱型散熱器外表面光滑，每片各有幾個中空的立柱相互連通。根據需要的散熱面積可將若干單片組裝成一組散熱器組。目前常用的柱型散熱器主要有二柱、四柱兩種類型。與翼型散熱器相比，柱型散熱器的傳熱系數高、外形美觀、易清除積灰、容易組成所需的散熱面積，因而得到較廣泛的應用。,不帶腳的柱型散熱器，便于掛墻安裝。,帶腳的柱型散熱器便于落地安裝。,第五節采暖系統的散熱設備及附件,2、鋼制散熱器特點：金屬耗量少大多數由薄鋼板壓制焊接而成，耐壓強度高一般達到0.81.0MPa而鑄鐵只有0.4一0.5MPa，外形美觀整潔，占地少，便于布置。嚴重的缺點是容易被腐蝕，使用壽命比鑄鐵短，在蒸汽采暖系統中及較潮濕的地區不宜使用鋼制散熱器。形式：閉式鋼串片、板式、柱形及扁管型四大類。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,3、鋁制及鋼（銅）鋁復合散熱器：特點：結構緊湊，重量輕，造型美觀，裝飾性強，熱工性能好，承壓高，耐腐蝕性能好，可用于開式系統以及衛生間等潮濕場所。熱媒為熱水。形式：柱翼形、管翼形、板翼形,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,4、全銅水道散熱器：特點：過流部分全部采用銅質材料,耐腐蝕性能好，導熱性能好，高效節能，強度好，承壓高，不污染水質，裝飾性能好。以熱水為熱媒。但是造價高。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,5、塑料散熱器特點：重量輕，節省金屬，防腐性能好。單位面積散熱率較金屬的低。形式：豎式、橫式,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,6、衛生間專用散熱器特點：功能多樣,采暖,二、散熱器的布置,散熱器一放應安裝在外墻的窗臺下，這樣，沿散熱器上升的對流熱氣流能阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經室內的空氣比較暖和舒適；為防止凍裂散熱器，兩道外門之間不設置散熱器。在樓梯間或其它有凍結危險的場合，散熱器應由單獨的立、支管供熱，且不得裝設調節閥；散熱器一般應明裝，布置簡單。內部裝修要求較高的民用建筑可采用暗裝。托兒所和幼兒園應暗裝或加防護罩，以防燙傷兒童。,在垂直單管和雙管熱水供暖系統中，一房間的兩組散熱器可以串聯連接；貯藏室、盥洗室、廁所和廚房等輔助用室和走廊的散熱器可與鄰室串聯連接。兩串聯散熱器之間的串聯管直徑應與散熱器接口直徑相同，以便水流暢通；在樓梯間布置散熱器時，考慮樓梯間熱氣流上升的特點，應盡員布置在底層或按一定比例分布在下部各層；鑄鐵散熱器的組裝片數，不宜超過下列數值：二柱-20片；四柱-25片，長翼型-7片。,第五節采暖系統的散熱設備及附件,三暖氣管路布置：原則：管路沿墻、梁、柱平行敷設，力求布置合理，安裝、維護方便，有利于排氣，水力條件良好，不影響室內美觀。方式：明裝、暗裝。除了在對美觀裝飾方面有較高要求的房間內采用暗裝外，一般均采用明裝。明裝有利于散熱器的傳熱和管路的安裝、撿修。暗裝時應確保施工質量并考慮必要的檢修措施。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,對于上供式供熱系統，供熱干管暗裝時應布置在建筑物頂部的設備層中或吊頂內；明裝時可沿暗敷設在過梁和頂棚之間的位置。對于下供式采暖系統，供熱干管和回水或凝水干管均應敷設在建筑物地下室頂板之下或底層地下室之下的采暖地溝內，也可以沿墻明裝在底層地面上無論是明裝還是暗裝，回水干管均應保證設計坡度的要求。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,四、膨脹水箱作用：1、貯存熱水采暖系統加熱的膨脹水量2、在自然循環上供下回系統中排氣；3、恒定采暖系統壓力。要求：膨脹管、溢流管和循環管上嚴禁裝設閥門。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,五、熱水采暖系統排氣設備作用：排出系統中熱水產生的氣體，避免形成氣塞影響循環。種類：1、集氣罐2、自動排氣閥3、冷風閥,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,1、集氣罐立式臥式立式臥式,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,2、自動排氣閥工作原理：依靠水對浮體的浮力，通過杠桿機構傳動力，使排氣孔自動啟閉，實現自動阻水排氣的功能。下圖為立式B11-X-4自動排氣閥。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,3、冷風閥多擁在水平式和下供下回式系統中，通過旋緊散熱器上專設的絲孔上，以手動方式排除空氣。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,六、散熱器溫控閥一種自動控制散熱器散熱量的設備，它由兩部分組成：1、閥體部分2、感溫元件控制部分作用機理：溫控閥控溫范圍在1328之間，控制精度為士1,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,七、熱能表（住宅分戶安裝計量）熱能表：測量進、回水溫度差和流量，通過積算器依據相關公式計算出熱量消耗，指示給用戶，作為收費的依據。組成：流量傳感器、配對溫度傳感器和計算器安裝：建筑入口處。進戶管、出戶管暗裝。,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,八、水力控制閥平衡閥流量控制閥壓差控制閥鎖閉閥除污器過濾器,采暖,第五節采暖系統的散熱設備及附件,九、管道補償器作用：采暖系統熱水管道中管道因受熱膨脹而伸長，為保證管網的使用安全而采取的補償管道溫度伸縮的措施。類型：自然補償方形補償器波紋補償器套筒補償器球形補償器,采暖,自然補償管道管道在敷設時布置成L或Z形彎曲管段，來補償直線管段的部分的伸縮量。,固定支撐煨彎管,自然補償管道,第五節采暖系統的散熱設備及附件,采暖,方形補償器當直線管段較長，無法利用自然補償時，設置。,第五節采暖系統的散熱設備及附件,采暖,波型補償器套筒補償器優點：安裝方便，耐高溫，節省面積，外形美觀。,第五節采暖系統的散熱設備及附件,采暖,十、自動排氣閥為了排除上行下給式管網中熱水汽化產生的氣體，保證管內熱水通暢，應在管道最高處安裝自動排氣閥。,管網最高處,第五節采暖系統的散熱設備及附件,采暖,第六節分戶、集中采暖熱源,分戶采暖熱源優點：便于計量、溫控，且系統工作壓力低，水質易保證，可選散熱器和管道及其附件種類比較多。分類：燃油或燃氣熱水爐采暖、電熱采暖、熱泵采暖及利用集中供熱的家用換熱機組采暖等不同方式。,采暖,第六節分戶、集中采暖熱源,燃氣采暖種類：燃氣熱風爐、燃氣紅外線輻射采暖、獨立燃氣采暖爐優點：自控程度高，可兼作采暖和熱水供應；潔凈、節能、便于計量、效率高、經濟缺點：煙氣無組織、多點、低空排放，產生局部污染；部分設備噪聲大，有防火和安全保障問題。,采暖,第六節分戶、集中采暖熱源,采暖,家用燃氣爐：快速式：壁掛式，冷水流過帶翅片的蛇行管熱交換器被燃氣加熱。容積式：加熱原理同上，氣爐內有一個60