1、第三章 全水系統(tǒng) 3.1全水系統(tǒng)概述3.1.1全水系統(tǒng)組成傳遞熱能的媒介物，全水、全空氣、空氣-水、蒸汽、冷劑全水系統(tǒng)：全部用水為介質(zhì)傳遞室內(nèi)熱負(fù)荷或冷負(fù)荷的系統(tǒng)。 供熱的全水系統(tǒng)：熱媒 供冷的全水系統(tǒng)：冷媒活冷凍水 供熱、供冷的全水系統(tǒng)：系統(tǒng)組成：熱源（冷源）、管道系統(tǒng)、供熱（冷）設(shè)備（末端裝置）冷、熱源：產(chǎn)生冷（熱）量，給冷媒。管道系統(tǒng)：介質(zhì)輸送。源管道末端末端裝置：熱（冷）量傳遞。自然對(duì)流：密度差，重力，散熱器采暖強(qiáng)迫對(duì)流：風(fēng)機(jī)的機(jī)械力，強(qiáng)迫空氣流動(dòng)。風(fēng)機(jī)盤(pán)管，暖風(fēng)機(jī)3.1.2 熱水采暖系統(tǒng)采暖系統(tǒng)：熱水、蒸汽熱水采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)（與蒸汽比）：運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用低；熱效率高，跑、冒、滴

2、、漏輕，比蒸汽節(jié)能2040%；可采用質(zhì)調(diào)節(jié)；供暖效果好；管道銹蝕輕，使用壽命長(zhǎng)?？蛇h(yuǎn)距離輸送。散熱設(shè)備傳熱系數(shù)低，設(shè)備多。凝結(jié)，溫降。熱水流量大，管徑大，造價(jià)高。輸送熱媒耗點(diǎn)多。3.1.3 全水空調(diào)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)盤(pán)管）水承擔(dān)房間冷（熱）負(fù)荷。末端：風(fēng)機(jī)盤(pán)管優(yōu)點(diǎn)：P32輸送能耗低，占空間小適用靈活，調(diào)控方便，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用各房間空氣不串通，防止空氣交叉污染，空氣品質(zhì)占面積小。除冷、熱源機(jī)房外，無(wú)其他機(jī)房缺點(diǎn)：P32比全空氣系統(tǒng)維護(hù)量大無(wú)加濕功能新風(fēng)，只能靠滲透或開(kāi)窗，無(wú)組織通風(fēng)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的噪聲應(yīng)用范圍受限制：靜音（錄音、廣播）、空氣品質(zhì)高、濕度。全水空調(diào)與熱水采暖的對(duì)比：1、功能：空調(diào)冬夏；采暖冬2、末

3、端：空調(diào)風(fēng)機(jī)盤(pán)管，強(qiáng)制循環(huán)，室內(nèi)溫、濕度均勻。 采暖散熱器，自然循環(huán)；不耗電，無(wú)風(fēng)機(jī)噪聲3、維修管理：空調(diào)大，4、造價(jià)：空調(diào)大3.2 全水系統(tǒng)的末端裝置 建筑物內(nèi)功熱、供冷的設(shè)備，處于能量輸送系統(tǒng)的終端。散熱器、暖風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管3.2.1 散熱器 散熱器采暖，散熱設(shè)備，對(duì)流式，自然3.2.1.1 散熱器性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 1）熱工性能：K值高，提高方法：增加外壁面積（肋片）、提高空氣流速（串片散熱器加罩）、提高輻射換熱（輻射系數(shù)高的涂料）、減小部件間熱阻（鋼管與串片） 2）經(jīng)濟(jì)要求：?jiǎn)挝簧崃康某杀荆ㄔ?W）及金屬耗量少（q），壽命長(zhǎng) 3）安裝使用和工藝：機(jī)械強(qiáng)度、程壓能力。安裝、組合面積、尺寸、占

4、地。制造簡(jiǎn)單，批量生產(chǎn) 4）衛(wèi)生和美觀：表面光滑、清除灰塵、美觀3.2.1.2 散熱器的種類(lèi)輻射散熱器核對(duì)流散熱器。對(duì)流散熱器對(duì)流熱幾乎100%材質(zhì)：鑄鐵、鋼質(zhì)、鋁合金、塑料1、鑄鐵散熱器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)、水容量大。 金屬耗量大、笨重、金屬熱強(qiáng)度低、污染 柱型：四柱813、二柱M132。足，美觀、K大、面積 翼型：長(zhǎng)翼、圓翼。單片面積大，工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低2、鋼制散熱器：美觀、金屬耗量少、承壓高、占地小；腐蝕 柱型、板式、扁管式、串片式、光排管3、其他：鋁合金、塑料、陶瓷3.2.1.3 散熱器的選擇、布置1、選擇：K值大，熱工性能，承壓能力，腐蝕，美觀。2、布置：多沿外墻，外窗下。

5、舒適（地面）P36圖 可內(nèi)墻：方便管路布置，地面溫度低。 明裝，暗裝（加罩） 樓梯間，散熱器盡量地層布置， 房?jī)觯瑑傻劳忾T(mén)之間不能布置散熱器。3.2.1.4 散熱器的計(jì)算已知放熱量、散熱器形式、連接方式、安裝方式，求片數(shù)tm散熱器內(nèi)熱媒平均溫度。K影響因素很多，實(shí)驗(yàn)：柱型，8片，明裝，上進(jìn)下出，同側(cè) k=atb 修正：片數(shù)、連接方式、安 3.2.2 暖風(fēng)機(jī)組成：通風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、空氣換熱器，直接安裝在采暖房間。分類(lèi)：軸流（小型）；離心（大型） 熱水、蒸汽暖風(fēng)機(jī)供暖的優(yōu)點(diǎn)：供熱量大，占地小，啟動(dòng)快，能迅速提高室溫。 缺點(diǎn)：噪聲，空氣品質(zhì)，室內(nèi)空氣循環(huán)。適用條件：空間大，供熱負(fù)荷大，間歇工作，允許室

6、內(nèi)空氣循環(huán)的工廠或場(chǎng)館。 不能用暖風(fēng)機(jī)：空氣有劇毒、易燃、易爆的氣體和纖維、粉塵，空氣不能循環(huán)使用。暖風(fēng)機(jī)供暖方案： a暖風(fēng)機(jī)供全部熱量； b暖風(fēng)機(jī)（正常供暖）+散熱器（值班溫度5）暖風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，確定型號(hào)、臺(tái)數(shù)、布置方案空間大，選用多臺(tái)同型號(hào)暖風(fēng)機(jī)，臺(tái)數(shù)： n=Q/q 樣本，q，G，v，t。條件：進(jìn)口溫度15。進(jìn)口溫度不同修正： q=q0（tm-ti）/（tm-15）tm暖風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口熱媒平均溫度，ti設(shè)計(jì)條件進(jìn)口空氣溫度，可取室內(nèi)溫度。 送風(fēng)溫度3570 ，（吹冷風(fēng)，射流上升）。室內(nèi)空氣循環(huán)次數(shù)1.5布置：小型：直吹（跨度小，內(nèi)墻向外墻吹）； 斜吹：大跨度，中軸，向兩邊吹 順吹：大跨度，射流

7、相接 大型：風(fēng)速大，射程遠(yuǎn)，長(zhǎng)度方向吹安裝高度：工作區(qū)風(fēng)速不大于0.3m/s。 小型：v5m/s時(shí)，高度45m 大型：高度3.57m，風(fēng)速采用515m/s3.2.3 風(fēng)機(jī)盤(pán)管組成：小型通風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)，盤(pán)管。供冷、供熱3.2.3.1 風(fēng)機(jī)盤(pán)管的構(gòu)造、分類(lèi)和特點(diǎn)結(jié)構(gòu)型式：立式、臥式、壁掛式、立柱式、卡式。安裝方式：明裝、暗裝、半明裝。P41圖3-9風(fēng)機(jī)：多翼離心、貫流風(fēng)機(jī)。單臺(tái)、兩臺(tái)、多臺(tái)。風(fēng)量高、中、低三檔：改變電機(jī)電壓、轉(zhuǎn)速盤(pán)管：23排。接口，兩管制、四管制性能：名義工況（P42），風(fēng)量2502500m3/h、冷（熱）量、噪聲、阻力1040kPa、機(jī)外余壓（標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)名義風(fēng)量下為0或1020Pa

8、，高靜壓機(jī)組3060Pa）3.2.3.2 風(fēng)機(jī)盤(pán)管的選擇與安裝明裝、暗裝。立式、臥式、壁掛式、卡式、立柱式。選擇：1）風(fēng)量及冷熱量，考慮修正系數(shù)按中檔選；明裝、暗裝2）按夏季冷負(fù)荷選型，冬季較核。名義工況3）供熱時(shí)熱水溫度：60為宜4）冷凝水管，坡度0.01；5）噪聲； 6）承壓；7）水過(guò)濾器。3.3 熱水采暖系統(tǒng)的分類(lèi)與特點(diǎn)熱源、管道系統(tǒng)、散熱設(shè)備3.3.1 按系統(tǒng)的循環(huán)動(dòng)力分自然（重力）、機(jī)械（水泵機(jī)械力）重力循環(huán)：P45圖3-10， 原理：供、回水密度差， 膨脹水箱：供水管上。容納膨脹水，定壓，排空氣 坡度，坡向。作用壓力小，供熱半徑小。不耗外力，無(wú)噪聲，管理簡(jiǎn)單。機(jī)械循環(huán)：水泵動(dòng)力，水

9、箱連接作用，集氣罐，坡向坡度。3.3.2 按供水溫度分高溫、低溫：我國(guó)100。國(guó)外120，130。95/70。衛(wèi)生，散熱器數(shù)量。應(yīng)用：工業(yè)，民用。主要低溫3.3.3 按供回水的方式分水流方向：供水：供出?；厮夯亓魃瞎┫禄兀篜45圖3-11。布置方便，排氣順暢。應(yīng)用廣。上供上回：沿地面布置困難。下供下回：無(wú)效熱損失小，減輕垂直失調(diào)。頂棚布置困難。下供上回：倒流，減小底層散熱器面積，易布置。中供式：P46圖3-12。下供下回和上供下回。3.3.4 按散熱器的連接方式分垂直式：供水干管，回水干管，立管。水平式：供水立管，回水立管，干管。樓堂館所，分戶供暖。室內(nèi)無(wú)立管。熱脹冷縮，補(bǔ)償，乙字彎，補(bǔ)償器

10、。3.3.5按連接散熱器的管道數(shù)量分單管：順流，省管材，造價(jià)低，施工快。不能調(diào)節(jié)散熱器。 跨越， 水平、垂直。居中。雙管：管材耗量大，造價(jià)高，施工麻煩，單個(gè)調(diào)節(jié)散熱器。3.3.6 按并聯(lián)環(huán)路水的流程分異程式：各環(huán)路水流路線不同。阻力平衡，水力失調(diào)。同程式：阻力平衡，減輕水力失調(diào)。水平干管的展開(kāi)長(zhǎng)度稱作用半徑。作用半徑大的。應(yīng)同程。3.4 高層建筑熱水供暖系統(tǒng)高層建筑：H24m的公共建筑和工業(yè)建筑；10層及10層以上住宅。高度增加，豎向失調(diào)。不超壓，不汽化，不倒空。一、分區(qū)式高層建筑熱水采暖系統(tǒng)垂直方向分成兩個(gè)或以上獨(dú)立系統(tǒng)。高、低區(qū)。解決超壓和垂直失調(diào)。 低區(qū)：直接連接， 高區(qū)：1間接連接；2

11、雙水箱或單水箱。1. 高區(qū)間接連接，P58圖3-15 采用換熱器，高區(qū)與室外管網(wǎng)壓力隔絕。外網(wǎng)供水溫度較高。2. 高區(qū)雙水箱或單水箱，P58圖3-16a雙水箱：高區(qū)采暖的循環(huán)動(dòng)力，兩水箱高度差。回水非滿管溢流與外網(wǎng)壓力隔絕。水泵出口設(shè)逆止閥，停止運(yùn)行時(shí)壓力隔絕。b單水箱：省去高水箱。c其他：供水-加壓泵，回水-減壓閥；無(wú)水箱直連供暖-回水設(shè)“排氣斷流裝置”。二、雙線式采暖系統(tǒng)不能解決超壓?jiǎn)栴}。垂直雙線、水平雙線。散熱器平均溫度接近，解決失調(diào)。三、單雙管混合式系統(tǒng)垂直方向分組，各組內(nèi)雙管，組間單管。集單、雙管優(yōu)點(diǎn)。解決失調(diào)以及散熱器支管過(guò)粗。四、熱水和蒸汽混合式系統(tǒng) 特高建筑，當(dāng)H160m時(shí)，管

12、路超壓，分層，最高層用蒸汽，汽-水換熱器。下層用熱水。3.5 分戶熱計(jì)量采暖系統(tǒng)采暖制度的改革，熱商品。收費(fèi)，計(jì)量，調(diào)節(jié)。熱表，閥門(mén)，樓梯間管道井，便于管理。熱表：供水（失水量小）、回水（延長(zhǎng)使用壽命）。3.5.1 分戶水平單管（及跨越式）系統(tǒng)可根據(jù)建筑條件及熱源條件選擇采用如下系統(tǒng)型式 1)水平串聯(lián)系統(tǒng)，a普通型：不能分室控制溫度；b裝帶溫控器的三通閥型：散熱器進(jìn)口設(shè)三通閥及溫控器，可分室控制溫度。 2)水平跨越式系統(tǒng)，可以分室控制溫度，每組散熱器均可裝溫控器。參見(jiàn)圖3.5.2 水平雙管系統(tǒng)可以分室控制溫度，每組散熱器均可裝溫控器。3.5.3 水平放射式系統(tǒng)每組散熱器的供回水支由集水器和分水

13、器接出?？煞质铱刂茰囟?。 3.5.4 低溫地板輻射系統(tǒng) 墻壁暗裝分水器、集水器，分水器至各室起點(diǎn)裝溫控器，可分室控制溫度。參見(jiàn)圖戶內(nèi)系統(tǒng)型式圖3.5.5熱計(jì)量方式熱表安裝示意圖熱計(jì)量方式從原理上可分為熱量分配式及熱量累計(jì)式，宜采用熱量累計(jì)式。其原理為同時(shí)測(cè)量水量及供回水溫度，以中心儀表計(jì)算供回水焓值及與水量的乘積并累計(jì)用熱量熱表安裝示意圖1鎖閉閥 2過(guò)濾器 3熱表 4感溫元件5調(diào)節(jié)閥 6關(guān)斷閥3.6熱水采暖系統(tǒng)的作用壓頭作用壓頭循環(huán)動(dòng)力阻力損失流動(dòng)耗能實(shí)際流動(dòng)：阻力損失=作用壓頭3.6.1重力循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的作用壓頭供、回水的密度差。3611重力循環(huán)液體管網(wǎng)的工作原理及其作用壓力1. 工作原

14、理：重力循環(huán)室內(nèi)供暖系統(tǒng)原理圖。假設(shè)一個(gè)放熱中心1，一個(gè)加熱中心2。供、回水的密度差。2作用壓力：重力循環(huán)的能量方程為： g(g-g)h1+(h-g)h+(h-h)h0=Pl 簡(jiǎn)化為：g h (h-g) =Pl 則：重力循環(huán)作用壓力為： Ph =g h (h-g) Pa 分析：1、作用壓力大小取決于兩個(gè)中心的高度和密度差。2、式中只在散熱器中放熱，管壁散熱冷卻中心增多增加了作用壓力，附加作用壓力Pf，與管路布置、樓層高度、水平距離有關(guān)。 綜合作用壓力：Pzh =Ph +Pf 3、排氣：坡度：干0.5%1%，散1%、4、坡向：供-水箱；回-鍋爐3.6.1.2重力循環(huán)熱水供暖單管系統(tǒng)的作用壓頭各層

15、散熱器串聯(lián)在供、回水干管之間。水順次分配到各層散熱器。立管作用壓力只有一個(gè)： Ph =g h1 (1-g)+ g h2 (2-g) Pa 多層時(shí)： Pa單管立管水溫計(jì)算：?jiǎn)喂芟到y(tǒng)中，由各層散熱器水溫不同，產(chǎn)生垂直失調(diào)。3.6.1.3重力循環(huán)雙管熱水供暖系統(tǒng)的作用壓力雙管特點(diǎn)：各層散熱器并聯(lián)在供、回水干管之間。水同時(shí)分配到各層散熱器。上下層作用壓力分別為： P1 =g H1 (h-g) P2 =g H2 (h-g)上下層作用壓力差： P2-1 =g h2 (h-g)0上層作用壓力大與下層作用壓力，產(chǎn)生垂直失調(diào)。層數(shù)多，失調(diào)嚴(yán)重。362機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的作用壓頭機(jī)械循環(huán)設(shè)置循環(huán)水泵，作用壓力增

16、加水泵揚(yáng)程P： P=PP+Pg = PP+Pg.r +Pg.t 對(duì)整個(gè)管網(wǎng)，重力作用相對(duì)水泵揚(yáng)程很小，忽略， P=PP對(duì)局部并聯(lián)管路，高度不同，重力作用影響明顯，應(yīng)計(jì)算重力作用壓力，最大值的2/3。 P=PP+Pg = PP+Pg.r +Pg.t 3.6.3單管系統(tǒng)散熱器的小循環(huán)水在散熱器內(nèi)冷卻，增加了通過(guò)散熱器之路的流量，稱為散熱器的小循環(huán)作用壓頭。散熱器的進(jìn)流系數(shù)：流入散熱器的流量與立管流量之比，。與管徑、管長(zhǎng)、管道局部阻力有關(guān)。有關(guān)表格。3.5.4單管立管水溫計(jì)算設(shè)供、回水溫度為：ts、tr，各層散熱器散熱量：Q1、Q2QN。立管熱負(fù)荷：Q=Q1+ Q2+ + QN W立管流量：按立管負(fù)

17、擔(dān)的全部負(fù)荷計(jì)算：沿水流方向流出第i層（組）散熱器水溫ti，立管流量按立管負(fù)擔(dān)的i層散熱器前負(fù)荷計(jì)算：則流出第i層（組）散熱器水溫 單管系統(tǒng)中，由各層散熱器水溫不同，產(chǎn)生垂直失調(diào)。單管跨越式系統(tǒng)散熱器進(jìn)出口水溫計(jì)算： 1*tin= (1-)*tin+*tout 作用壓力：3.7 熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算液體管網(wǎng)水力計(jì)算的主要任務(wù)：R=f(d,G)已知流量G和作用壓力P，確定管徑d；已知流量G和管徑d，確定作用壓力P；已知流量G，確定管徑d和系統(tǒng)所需循環(huán)作用壓力P；已知管徑d和允許壓降P，確定流量G。水力計(jì)算方法：等溫降、不等溫降、等壓降3.7.1 等溫降水力計(jì)算法不同的任務(wù)，方法略有不同?；具^(guò)

18、程：異程式水力計(jì)算：1、計(jì)算最不利環(huán)路水力計(jì)算從最不利環(huán)路（允許比摩阻最小的環(huán)路）開(kāi)始。作用壓力大?。篜=P機(jī)械+P自然；已知環(huán)路總作用壓力，先求平均比摩阻Rm：環(huán)路總作用壓力足夠或待定時(shí)，按經(jīng)濟(jì)比摩阻或經(jīng)濟(jì)流速。確定各管段的管徑d及各項(xiàng)阻力Py、Pj。n個(gè)管段總壓力損失為各管段阻力損失之和：2、計(jì)算富裕壓力和富裕度3、其它立管環(huán)路不平衡率：各環(huán)路與最不利環(huán)路的計(jì)算壓力損失相對(duì)差額，不應(yīng)大于15%。管內(nèi)流速不超過(guò)極限流速：避免噪聲和振動(dòng)。 民用建筑：1.5m/s； 生產(chǎn)廠房的輔助建筑：2.0m/s； 生產(chǎn)廠房：3.0m/s。系統(tǒng)總壓力損失宜增加10%，以此確定系統(tǒng)必須的循環(huán)作用壓力。同程式水力計(jì)算：1、主計(jì)算環(huán)路（最遠(yuǎn)環(huán)路）2、次計(jì)算環(huán)路3、不平衡率4、阻力平衡圖5、其它立管3.7.2 不等溫降水力計(jì)算法符合阻力平衡原理，消除不平衡