第3章 室内热水供暖系统

供水干管设有向膨胀水箱上升的坡向，与水流方 向相反，其坡度为0.005﹏0.01；
散热器支管的坡度一般为0.01;
回水干管有向锅炉方向的向下坡度，坡度为 0.005﹏0.01;
这样，便于空气逆水流方向，经过干管汇集到系 统最高处，经过膨胀水箱排除。
3.重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算：
在如图的双管系统中，由于供水同时在上、下三层散热 器内冷却，形成了三个并联环路和两个冷却中心。它们 的作用t压g 力分别为：
楼层越多，失调现象越严重。
单管系统：
层的冷却中心串联在一个循环管路上，从上 而下逐渐冷却过程所产生的压力迭加在一起形 成一个总压力，因此不存在垂直失调问题；
由于下层散热器入口的热媒温度低，下层散 热器的面积比上层要多；
在多层和高层建筑中，宜用单管系统。
第三章 室内热水供暖系统
3-2、机械循环热水供暖系统
式中； P ——重力循环系统的作用压力，Pa；

g ——重力加速度，m/s2, 取9.81 m/s2；

h ——冷却中心至加热中心的垂直距离，m；

h ——回水密度，㎏/m3；

g ——供水密度，㎏/m3。
散热器用供水管和回水管与加热中心（锅炉） 相连；
系统最高点设一膨胀水箱用以容纳水在受热后因 膨胀所增加的体积，并排除系统中的空气；
4. 回水干管坡向与自然循环相同。供、回水干 管的坡度为0.003,不得小于0.002。
水泵连接点
水泵应装在回水总管上；
使水泵的工作温度相对降低，改善水泵的工作条 件，延长水泵的使用寿命；
使系统内的高温部分处于正压状态，不致使热水 因压力过低而汽化，有利于系统正常工作。
膨胀水箱的连接点与安装高度
第三章 室内热水供暖系统
3-3、室内热水供暖系统的管路布置
一、室内热水供暖系统的管路布置
室内热水供暖系统管路布置合理与否，直接影响到系 统造价和使用效果。应根据建筑物的具体条件（如建 筑的外形、结构尺寸等），与外网连接的形式以及运 行情况等因素来选择合理的布置方案，力求系统管道 走向布置合理，节省管材，便于调节和排除空气，而 且要求各并联环路的阻力损失易于平衡。
1.为避免系统内水汽化、吸入空气，系统需要保 持足够的压力。由于系统内热水都是连通在一 起的，只要把系统内某一点的压力恒定，则其 余点的压力也自然得以恒定。可以选定一个定 压点，定压装置由膨胀水箱兼任 。系统工作 时，维持膨胀水箱内的水位高度不变，则整个 系统的压力得到恒定 。
2.膨胀水箱与系统的连接点选在循环水泵的进口 侧。
tg
Q3 t3
Q2 t2
Q1
系统总作用压力
△P=g(h1+h2+h3)( 3-g) + g (h1+h2)(2-3) + g h1(h-2) Pa
h2
h1
第三章 室内热水供暖系统
单管系统与双管系统相比，除了作用压力计算不 同外，各层散热器的平均进出水温度也是不相同 的。
在双管系统中，各层散热器的平均进出水温度是 相同的；
系统的供回水干管都敷设在底层散热器下面，系 统内空气的排除较为困难；
通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气或者通过 专设的空气管手动或集中自动排气。
3.机械循环中供式热水供暖系统
机械循环中供式热水供暖系统 （a）上部系统—下供下回式双管系统； （b）下部系统—上供下回式单管系统
特点
水平供水干管敷设在系统的中部；
3.膨胀水箱的安装高度根据要求的定压压力确定。
第三章 室内热水供暖系统
2.机械循环下供下回式系统图
机械循环下供下回式系统图 1—热水锅炉；2—循环水泵；3—集气罐；
4—膨胀水箱；5—空气管；6—冷风阀
特点
一般适用于平屋顶建筑物的顶层难以布置干管 的场合，以及有地下室的建筑，当无地下室时， 供、回水干管一般敷设在底层地沟内；
h3 h2 h1
Q3 P1gh1(hg)
Pa
Q2 P 2 g ( h 1 h 2 ) (h g ) P 1 g h 2 (h g )
Q1 △P3=g (h1+h2+h3)(h-g)
Pa
th
4.重力循环热水供暖单管系统的作用压力 的计算：
h3
机械循环热水供暖系统与重力循环系统的主要差别是在系统中设 置了循环水泵，靠水泵的机械能，使水在系统中强制循环。
一、垂直式系统
垂直式系统，按供、回水干管布置位置不同，有下列几 种型式： 1.上供下回式双管和单管热水供暖系统 2 .下供下回式双管热水供暖系统； 3.中供式热水供暖系统； 4.下供上回式（倒流式）热水供暖系统； 5.混合式热水供暖系统。
设P1和P2分别表示A-A断面右侧和左侧的水柱
压力，则：
P 1g (h 0 h h h h 1 g )
Pa
P 2g (h 0 h h g h 1 g )
Pa
断面A-A两侧之差值，即系统的循环作用压力为：
P P 1 P 2 g h ( h g ) Pa
（b）单管顺流式系 统
1-总立管 2-供水干管 3-供水立管 4-散热器供水支管 5-散热器回水支管
系统中空气的排除
重要性: 系统中若积存空气，就会形成气塞，阻碍水的 正常循环。
要求: 系统内的空气应能随时顺利地排除。
上供下回自然循环系统排除空气的措施: 自然循环中水流速度较慢则水中的空气能够 逆着水流方向聚集到高处;
传统室内热水供暖系统是相对于新出现的分户供暖系 统而言的，就是我们经常说的“大采暖”系统，通常 以整幢建筑作为对象来设计供暖系统，沿袭的是前苏 联上供下回的垂直单、双管顺流式系统。
优点是构造简单； 缺点是整幢建筑的供暖系统往往是统一的整体，缺乏
独立调节能力，不利于节能与自主用热。但其结构简 单，节约管材，仍可做为具有独立产权的民用建筑与 公共建筑供暖系统使用。 根据循环动力不同，可分为重力（自然）循环热水供 暖系统和机械循环热水供暖系统。
单管跨越式系统:
克服了单管式不能单独调节热媒流量，且下层 散热器热媒入口温度过低的弊病。
热水在散热器前分成两部分：一部分流入散 热器；另一部分流入散热器进出口之间的跨越 管内。
i=0.5%～1%
5 6 i=0.5%～1% (a)
8
2
4
1
3
7
11 9 (b) 10
自然循环供暖系统
（a）双管上供下回 式 系统
在单管系统中，各层散热器的进出口水温是不相 等的。越在下层，进水温度越低，因而各层散热 器的传热系数K值也不相等。由于这个影响，单 管系统立管的散热器总面积一般比双管系统的稍 大些。
双管系统：
各层散热器与锅炉间形成独立的循环，因而随 着从上层到下层，冷却中心与加热中心的高差 逐层减小，各层循环压力也出现由大到小的现 象，上层作用压力大，流经散热器的流量多。 下层作用压力小，流经散热器的流量小，因而 造成上热下冷的垂直失调现象；
为加大循环压力，锅炉房一般建在地下室。
2.重力循环热水供暖系统的主要型式：
双管系统： 定义:散热器的供水管和回水管分别设置。 特点：每组散热器都能组成一个循环环路，每组散热器
的供水温度基本是一致的，各组散热器可自行调节热 媒流量，互相不受影响。 单管系统： 定义:散热器的供回水立管共用一根管。 特点：立管上的散热器串联起来构成一个循环环路，从 上到下各楼层散热器的进水温度不同，温度依次降低， 每组散热器的热媒流量不能单独调节。
1.上供下回式双管和单管热水供暖系统
立管
4
3
3
1 2
排气问题:
1.系统中的水流速度常超过从水中分离出来的空 气泡的浮升速度；
2. 为使气泡不被带入立管，不允许水和气泡逆 向流动；
3. 供水干管应按水流方向设上升坡度，使气泡 随水流方向汇集到系统最高点，通过设在最高 点的排气装置，将空气排出系统外。
2.按系统循环动力的不同
可分为： 重力（自然）循环系统：靠流体的密度差进行循
环的系统.
机械循环系统：靠外加的机械(水泵)力循环的系 统.
3.按系统管道敷设方式的不同
分为：垂直式和水平式。
1 2
4.按散热器供、回水方式的不同
可分为：单管系统和双管系统。
第三章 室内热水供暖系统
第一节 传统室内热水供暖系统
单管水平串联式
单管水平跨越式
第三章 室内热水供暖系统
水平式系统与垂直式系统相比，具有如下优点：
（a）系统的总造价，一般要比垂直式系统低；
（b）管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工 方便；
（c）有可能利用最高层的辅助空间（如楼梯间、 厕所等），架设膨胀水箱，不必在顶棚上专设 安装膨胀水箱的房间。这样不仅降低了建筑造 价，还不影响建筑物外形美观。4源自立管i31 2
在异程式系统的基础上增加了回水管长度，使 各分立管循环环路的管长相等，环路间的压力 损失易于平衡，热量分配易于达到设计要求；
管材用量稍多一些，地沟深度需加大一点；
系统环路较多、管道较长时，常采用同程式系 统布置。
第三章 室内热水供暖系统
二、水平式系统
水平式系统按供水管与散热器的连接方式分，同样可 分为顺流式和跨越式两类。这些连接图示，在机械循环 和重力循环系统中都可应用。
上部系统可用上供下回式，也可用下供下回式， 下部系统则用上供下回式；
中供式系统减轻了上供下回式楼层过多，易出现 垂直失调的现象，同时可避免顶层梁底高度过 低，使供水干管挡住顶层窗户，妨碍其开启。
第三章 室内热水供暖系统
4.机械循环下供上回式热水供暖系统
机械循环下供 上回式（倒流式）
1-热水锅炉； 2-循环水泵；
3-膨胀水箱
第三章 室内热水供暖系统
特点
可有单管、双管系统 排气好：水、气流动方向一致
气泡浮升速度：水平干管0.1～0.2m/s， 立管0.25m/s 散热器内的水流动方向是下进上出， 传热系数低于上进下出
第三章 室内热水供暖系统
5.混合式热水供暖系统。
机械循环混合式热水供暖系统
特点
由下供上回系统和上供下回两组串联组成。 压损大，使用少。
1.确定合理的引入口位置.宜设在建筑物热负荷 对称分布的位置
2.布置干管时,先确定系统形式，系统应合理分 成若干支路,且尽量阻力易于平衡。
3.供暖系统管路布置与敷设应符合暖通设计规范 和施工安装技术规程上的要求.
第三章 室内热水供暖系统
第三章 室内热水供暖系统
第三章 室内热水供暖系统
第三章 室内热水供暖系统
热媒主要有三类： 热水、蒸汽与热风：以热水作为热媒的供暖系统，称
为热水供暖系统： 分类 1.按热媒温度的不同，可分为低温水供暖系统和高温水
供暖系统。 见表3-1 我国习惯认为：低于或等于100℃的热水，称为“低 温水”；超过100的热水，称为“高温水”。 室内热水供暖系统大多采用低温水供暖，设计供、回 水温度采用95/75℃，高温水供暖宜在生产厂房中使 用。
锅炉未加热之前，系统内各处都充满温度相同的 冷水。随着水在锅炉内被加热，水温上升，密 度减小而变轻，热水沿供水干管上升流入散热 器，在散热器内热水放热而冷却，密度变大， 沿干管流回锅炉，这样形成一个循环流动。
从公式可知，循环压力取决于冷热水之间的密 度差及散热器与锅炉间的高差。
自然循环供暖系统由于循环压力小，其作用半 径（总立管至最远立管的水平距离）不宜超过 50m。
供暖系统的引入口宜设置在建筑物热负荷对称分配的 位置，一般宜在建筑中部。这样可以缩短系统的作用 半径。在民用建筑和生产厂房辅助性建筑中，系统总 立管在房间内的布置不应影响人们的生活和工作。
第三章 室内热水供暖系统
布置方式示意图
（a）四个分支环路的异程式系统 （b）两个分支环路的同程式系统
二. 布置原则
第三章 室内热水供暖系统
3-1、重力循环热水供暖系统
一.重力循环热水供暖的工 作原理及其作用压力：
如假设图3-1的循环环路
最低点的断面A-A处有一
个假想阀门。若突然将
阀门关闭，则在断面A-A
两侧受到不同的水柱压
力。这两方所受到的水
柱压力差就是驱使水在
系统内进行循环流动的
作用压力。
图 3-1 重力循环热水供暖系统
6.异程式系统和同程式系统：
异程式系统： 总立管与各分立管构成的循环环路的总长度是不
相等的； 靠近总立管的分立管，循环长度较短，远离总立
管的分立管，循环长度较长； 最远环路同最近环路之间的压力损失相差很大，，
造成靠近总立管附近的分立管供水量过剩，而 系统末端立管供水不足，供热量达不到要求。
同程式系统