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建築采暖工程

作者:暖通南社

冬季不斷地向房間供給相應的熱量,維持房間必須的溫度,以改善室内的工作生活條件。

建築采暖工程

采暖系統的組成:

熱源—熱媒制備設施,使燃料産生熱能并将熱媒加熱的部分,如鍋爐。

供熱管道-熱媒輸送系統,指熱源和散熱裝置之間的管道。熱媒通過管道系統将熱能從熱源輸送到散熱裝置。

散熱裝置-室内熱媒利用設施,将熱量散入室内的裝置,如散熱器、暖風機、輻射闆等。

管道附件-熱媒調節、系統維護設施。

采暖系統的分類:

建築采暖工程

采暖系統的分類:

1.根據采暖的熱媒分類(熱媒:傳遞熱量的媒介物質):

(1)熱水采暖系統:以熱水為熱媒的采暖系統,主要應用于民用建築。

①低溫熱水采暖系統:供、回水溫度采用95℃/70℃或采用85℃/60℃,一般應用于民用建築。

②高溫熱水采暖系統:供水溫度高于100℃的為。一般宜在生産廠房中應用。設計供、回水溫度大多采用120~130℃/70~80℃。

(2)蒸汽采暖系統:以水蒸氣為熱媒的采暖系統,主要應用于工業建築。

①低壓蒸汽采暖系統:蒸汽相對壓力小于70kPa

②高壓蒸汽采暖系統:蒸汽相對壓力為70~300kPa

(3)熱風采暖系統:以熱空氣為熱媒的采暖系統,把空氣加熱至30~50℃,直接送入房間。主要應用于大型工業工廠中的房間。例如暖風機、熱風幕等就是熱風供暖的典型裝置。

熱風供暖以空氣作為熱媒,它的密度小,比熱容與導熱系數均很小,是以加熱和冷卻比較迅速。但比容大,所需管道斷面積比較大。

(4)煙氣采暖系統:以燃料燃燒産生的高溫煙氣為熱媒,把熱量帶給散熱裝置。如火爐、火牆、火坑、火地等形式在大陸北方廣大村鎮中應用比較普遍。

煙氣供暖雖然簡便且實用,但由于大多屬于在簡易的燃燒裝置中就地燃燒燃料,不能合理地使用燃料,燃燒不充分,熱損失大,熱效率低,燃料消耗多,而且溫度高,衛生條件不夠好,火災的危險性大。

2.根據供熱區域不同分:

(1)局部采暖系統

将熱源、管道和散熱裝置合并成一個整體,分散設定在各個房間裡,叫做局部供暖。如火爐、火牆、火炕、電紅外線供暖、電熱供暖、瓦斯或天然氣供暖(壁挂爐)等均屬于局部供暖。

特點:簡易,衛生條件較差,耗能大。

(2)集中采暖系統

熱源和散熱裝置分别設定,熱源通過熱媒管道向各個房間或各個建築物供給熱量的供暖系統,稱為集中式供暖系統。

特點:供熱量大,節約燃料,污染小。

以熱水和蒸汽作為熱媒的集中采暖系統可以較好地滿足人們生活、工作以及生産對室内溫度的要求,并且衛生條件好,減少了對環境的污染,廣泛應用于建築供暖工程。

(3)區域采暖系統

以區域性鍋爐房作為熱源,供一個區域的許多建築物采暖的供暖系統。

熱水采暖系統:

一、熱水采暖系統的分類

1.按熱水供暖循環動力的不同,分為自然循環系統和機械循環系統。

循環動力:自然循環系統依靠水的密度差進行循環;機械循環系統依靠水泵壓力進行循環。

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單管系統:熱水經立管或水準供水管順序流過多組散熱器,并順序地在各散熱器中冷卻。

雙管系統:熱水經供水立管或水準供水管平行地配置設定給多組散熱器,冷卻後的回水自每個散熱器直接沿回水立管或水準回水管流回熱源。

3.按系統管道敷設方式的不同,可分為垂直式和水準式系統。

4.按熱媒溫度的不同,可分為低溫水供暖系統和高溫水供暖系統。

垂直式:

單管上供下回式:⑴順流式;⑵跨越式。

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水準式:水準串聯式。

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水準跨越式:

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二、自然循環的熱水采暖系統

1.工作原理:在系統運作前,整個系統要充滿冷水。系統工作時,水在鍋爐中加熱,密度變小,熱水沿着供水管道上升流入散熱器,在散熱器内熱水釋放熱量溫度降低,密度變大,再沿回水管道流回鍋爐。

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2.自然循環熱水采暖系統的特點:

優點:裝置簡單、操作友善、維護管理省力、不耗費電能、不産生噪聲等。

缺點:由于系統作用壓力有限,管路流速偏小,緻使管徑偏大,造成初次投資較高。自然循環系統由于循環壓力較小,其作用半徑不宜超過50m,隻能在單幢建築物中使用。

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三、機械循環的熱水采暖系統

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1.工作原理:利用水泵強制循環,水流在整個環狀管路中流行的阻力靠水泵提供的動力來克服,水泵的揚程大小由流動阻力确定。

2.特點:設定了循環水泵,增加了系統的經常運作電費和維修工作量,但水泵所産生的作用壓力很大,因而供暖範圍可以擴大,不僅可以單棟建築供暖,也可以多棟建築,區域供暖,廣泛使用。

3.兩種系統的差別:

(1)循環動力不同;(2)膨脹水箱連接配接點不同。

4.常用的管網形式

1)雙管上供下回式

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(1)結構形式

供水幹管設在系統的頂部,回水幹管設在系統的下部,一般設在地溝内,散熱器的供水管和回水管分别設定,每組散熱器都能組成一個循環環路,每組散熱器的供水溫度基本是一緻的,各組散熱器可自行調節熱媒流量,互相不受影響。

供水幹管應按水流方向設上升坡度,使氣泡随水流方向流動彙集到系統的最高點,通過在最高點設定排氣裝置,将空氣排出系統外。

回水幹管的坡向與自然循環系統相同,坡度宜采用0.003。

(2)特點:   

熱水的循環主要依靠水泵的作用壓力,同時也存在着自然作用壓力,上層作用壓力大,流經散熱器的流量多,下層作用壓力小,流經散熱器的流量少,因而造成上熱下冷的“垂直失調”現象,樓層越多,失調現象越嚴重。

(3)使用場合:4層以下的建築物中采用。

2)雙管下供下回式

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(1)結構特點:

① 供水幹管和回水幹管均敷設在地溝或地下室内,管道保溫效果好,熱損失少。

② 供回水幹管都敷設在底層散熱器下面,系統内排除空氣較為困難。排氣方法主要有兩種;一種是通過頂層散熱器的排氣閥,手動分散排氣;另一種是通過專設的空氣管,手動或集中自動排氣。

2)機械循環單管上供下回式

(1)結構形式

單管系統的散熱器的供回水立管共用一根管,立管上的散熱器串聯起來構成一個循環環路。從上到下各樓層散熱器的進水溫度不同,溫度依次降低,每組散熱器的熱媒流量不能單獨調節。

根據結構形式不同,可分為單管上供下回順流式,單管上供下回跨越式。

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(2)特點

對單管系統,由于各層的散熱器串聯在一個循環管路上,從上而下逐漸冷卻過程所産生的壓力可以疊加在一起形成一個總壓力,是以單管系統不存在雙管系統的垂直失調問題。即使最底層散熱器低于鍋爐中心,也可以使水循環流動。由于下層散熱器入口的熱媒溫度低,下層散熱器的面積比上層要多。

(3)适用場合

在多層和高層建築中,宜用單管系統。

4)中供式系統

(1)結構形式

水準供水幹管敷設在系統的中部,上部系統可用下供下回式,下部系統則用上供下回式。

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(2)特點

減輕了上供下回式樓層過多而易出現垂直失調的現象,同時可避免頂層梁底高度過低導緻供水幹管擋住頂層窗戶而妨礙其開啟。

(3)适用場合

可用于原有建築物加建樓層或上部建築面積小于下部建築面積的場合。

5)下供上回式(倒流式)

(1)結構形式

供水幹管設在所有散熱器裝置的上面,回水幹管設在所有散熱器下面,膨脹水箱連接配接在回水幹管上。回水經膨脹水箱流回鍋爐房,再被循環水泵送入鍋爐。

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(2)特點:

① 水在系統内的流動方向是自下而上流動,與空氣流動方向一緻,可通過膨脹水箱排除空氣,無需設定集中排氣罐等排氣裝置。

② 對熱損失大的底層房間,由于底層供水溫度高,底層散熱器的面積減小,便于布置。

③ 供水幹管在下部,回水幹管在上部,無效熱損失小。

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6)水準串聯式

(1)結構形式

一根立管水準串聯多組散熱器。當串聯散熱器很多時,運作中易出現前端過熱,末端過冷的水準失調現象。每個環路散熱器組8-12組為宜。

按照供水管與散熱器的連接配接方式可分為順流式和跨越式。

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(2)特點

優點:系統簡捷,安裝簡單,少穿樓闆,施工友善;系統的總造價較垂直式低;對各層有不同使用功能和不同溫度要求的建築物,便于分層調節和管理。

7)異程式系統與同程式系統

在供暖系統供、回水幹管布置上,通過各個立管的循環環路的總長度不相等的布置形式稱為異程式系統。而通過各個立管的循環環路的總長度相等的布置形式則稱為同程式系統。

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異程式:通過各立管的循環環路總長度不相等,近處立管配置設定的流量多,房間過熱,遠處立管配置設定的流量少,房間過冷。

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同程式:通過各立管的循環環路總長度相等,環路的壓力損失容易平衡,耗管材多。

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9)分戶計量熱水采暖系統

住宅進行集中供熱分戶計量是建築節能、提高室内供熱品質和進行供暖系統智能化管理的一項重要技術措施。

對于建立住宅熱水集中采暖系統時,應設定分戶熱計量和室溫控制裝置,實行供熱計量收費。

分戶熱計量:以戶(套)為機關,分别計量向戶内供給的供暖熱量。

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① 帶跨越管的單管系統

可用于建立住宅,幹管暗埋于地面層内,系統簡單,但需加散熱器溫控閥。

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② 雙管上供上回式

特點:管材用量多,影響美觀,但能單獨控制某組散熱器,有利于節能。

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③ 雙管下供下回式

适用于建立住宅,供回水幹管埋設在地面層内,漏水維修複雜。

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④ 雙管上供下回式

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⑤ 水準雙管放射式

用于建立住宅,供回水管均暗埋于地面層内,暗埋管道沒有接頭。但管材用量大,且需設定分水器和集水器。

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四、高層建築熱水采暖系統

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五、地闆輻射采暖系統

輻射采暖是一種利用建築物内的屋頂面、地面、牆面或其他表面的輻射散熱器裝置散出的熱量來達到房間或局部工作點采暖要求的采暖方法。

利用低溫熱水或高溫水加熱周圍壁面、地面溫度的輻射傳熱和空氣的對流傳熱結合系統。

1.地闆熱水采暖的原理

低溫熱水地闆輻射供暖是以不高于60℃的熱水作為熱媒,将加熱管埋設在地闆中的低溫輻射供暖。

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2.地闆輻射采暖的特性分析

與普通散熱器供暖相比,地暖具有以下優點:

(1)提高了室内采暖的舒适度

(2)有效的節約了能源

(3)擴大了房間的有效使用面積

(4)提高了采暖的衛生條件

(5)減少了樓層噪音

(6)熱源選擇餘地寬:供水≤60℃,供回水溫差≤10℃的地方即可應用。如工業餘熱鍋爐水、各種空調回水、地熱水等。

地暖的缺點:

(1)地暖屬于埋地隐蔽工程,存在安全隐患。

(2)需占用空間高度至少60—80cm,與不設定輻射供暖的室内其它空間形成高差,需增加地面荷載約120kg/m2。

(3)對熱媒溫度和流量的要求與原有散熱器采暖系統不同,需設定單獨熱源系統。

(4)因熱媒溫差較小,相應流量較大,熱媒輸送管道斷面和輸送能耗較散熱器供暖系統,約增大一倍。

(5)材料和施工市場堪憂,施工、調試和驗收程式困難;技術原理和設計基礎資料環節,仍處于認識過程中,滞後于應用。

3.系統的組成與形式

(1) 地闆構造

低溫熱水地闆輻射供暖的地闆構造如下圖所示:

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(2)分(集)水器的構造與安裝

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① 分(集)水器的構造

由≮25mm的鋼管制成,管徑比最粗的分支環路大2個規格,長度由分支環路數量定,分支中心間距為100mm,端部亦100mm。

② 分(集)水器的安裝

位置:盡可能設在房屋中部,避免水力失調,住宅樓常設于廚房内。分水器前應設閥門及過濾器,集水器後應設閥門。集水器、分水器上應設放氣閥。

敷設:明裝或暗裝于内牆牆槽内或管井内。

4.加熱管的材料與布置方式

(1)材料:交聯聚乙烯管(PE-X)

抗老化,耐高溫(-70~110℃) ,耐高壓( 爆破壓力6Mpa),易彎曲,耐腐蝕,不結垢,水力條件好。

(2)布置方式:見圖

目的:輸送溫度高的熱水管道盡量先往窗下、外牆處布置,有利于室内溫度的均勻性。

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5.低溫熱水地面輻射供暖系統的安裝

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低溫熱水地面輻射供暖系統的施工工序為:地面清理——絕熱層安裝——安裝分水器、集水器——安裝加熱管——水壓實驗——填充層——面層。

1)地面清理:清除地面上的積土和各類雜物,保持地面幹淨,防止損壞保溫闆。

2)絕熱層安裝:絕熱層一般采用聚苯乙烯泡沫塑膠闆。絕熱層做在找平層上,保溫闆要平整、闆塊接縫應嚴密,下部無空鼓及突起現象。與四周牆壁之間留出伸縮縫。

3)安裝分水器、集水器 分水器、集水器安裝宜在開始鋪設加熱管之前進行安裝. 宜将分水器安裝在上,集水器安裝在下,中心距宜為200mm,集水器中心距地面不應小于300mm。

4)安裝加熱管:注意管與管之間的距離,管卡的間距,加熱管出地面加套管,套管高出裝飾面150-200mm,以保護加熱管。

鋪設鋼絲網,鋼絲網也有鋪在反射膜上面,也有鋪在盤管上面,加強時是以上都要鋪的。

連接配接管路和分水器,盤管露出地面部分用管套套上,避免日光照射,白色的電線為電熱執行器和房間溫控器的連接配接線(自動溫控有的,手動的沒有)。

在鋁箔紙上放置鋼絲網,以固定上面的電暖管,并增加表面混凝土的附着力。

在鋼絲網上鋪設電暖管,并用塑膠紮帶綁紮牢固。

5)水壓試驗:地暖系統打壓前,必須事先沖洗管道。水壓試驗進行兩次,地暖系統試驗壓力為工作壓力的1.5倍,且不應小于0.6MPa。在試驗壓力下穩壓lh,其壓力降不應大于0.05 MPa。水壓試驗宜采用手動泵緩慢升壓。

6)填充層及面層做法:

混凝土填充層施工應具備以下條件:

① 所有伸縮縫均已按設計要求敷設完畢;

② 加熱管安裝完畢且水壓試驗合格、加熱管處于有壓狀态下;

混凝土填充層的施工,應由土建施工方承擔;安裝機關應密切配合,保證加熱管内的水壓不低于0.6MPa,養護過程中,系統應保持不小于0.4MPa。填充的豆石混凝土中必須加進5%的防龜裂的添加劑,混凝土填充層的養護周期不應少于21天。

面層的施工:

低溫熱水地面輻射供暖裝飾地面宜采用以下材料:

① 水泥砂漿、混凝土地面;

② 磁磚、大理石、花崗岩等石材地面;

③ 符合國家标準的複合木地闆、實木複合地闆及耐熱實木地闆。

壁挂爐+風機盤管:

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