供暖工程Word格式.docx
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提供:
资金、安装过程中用到的设备(如管道连接用设备和墙壁打洞用设备)。
要求:
同学们自己去购买设备、管材为用户安装一套自然循环热水采暖系统(土暖气)并调试运行。
讨论:
(1)同学们考虑接到项目后要按什么步骤实施该项目?
(2)同学们考虑在项目的实施过程中有可能碰到哪些方面的问题?
通过这个项目的实施我们的学习目标是:
职业培养目标
知识目标:
掌握供暖工程中各系统的组成及工作原理,并了解系统中各设备的具体组成和工作原理;
掌握管道布置和敷设的基本要求。
能力目标:
通过学习使学生能基本达到可在无老师指导的情况下看懂供暖的施工图;
具备认识供暖系统中各种实物的能力;
能运用所学知识进行供暖系统的安装施工;
具备协调各专业之间关系、保护建筑本体和供暖设备的能力。
素质目标:
通过本课程的学习使学生具备自我学习的能力,使用工具的能力,并养成有计划性、细心、全面考虑问题的职业素质,培养细致到位、合作、高效的工作习惯。
我们通过分析发现,一个供暖系统由三个部分组成,即热源、供热管道、及散热设备,具体到我们这个项目就是由管子、炉子、散热器(暖气片)组成。
所以我们在工作过程中可能碰到的无外乎以下四个方面的问题:
炉子怎么选?
暖气片怎么选?
管子怎么选?
怎样把它们布置安装在一起?
要想完成该综合项目必须先完成以下四个子项目:
子项目一:
散热器的类型及片数的确定
子项目二:
锅炉的选择
子项目三:
管道的选择
子项目四:
管路的布置和敷设
知识准备:
在进行子项目之前,先给同学们介绍一些供暖的基本知识:
自然循环热水采暖系统的工作原理:
图3-1为自然循环热水采暖系统的工作原理图。
在系统工作前,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。
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3-1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3-1中的循环环路内水温只在锅炉和散热器两处发生变化。
设P1和P2分别表示A—A断面右侧和左侧的水柱压力,则
P1=g(h0ρh+hρh+h1ρg)
P2=g(h0ρh+hρg+h1ρg)
断面A—A两侧之差值,即系统的循环作用压力为
ΔP=P1-P2=gh(ρh-ρg)(5-1)
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(ρh-ρg)=9.81×
(977.81-961.92)
=156(Pa)
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3-2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0.5%~1.0%;
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。
图3-2自然循环热水采暖系统---双管式系统
(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。
图3-3自然循环热水系统(左边为双管式,右边为单管式)
作业:
1、什么是供暖?
2、自然循环热水采暖系统的工作原理
是什么?
3、自然循环热水采暖系统中双管和单管
系统各有什么优缺点?
分组讨论:
你对要选的散热器有什么要求(希望)?
你在选择购买的过程中会遇到哪些问题?
卫生美观方面:
外表光滑、不易积灰、易于清扫。
经济方面:
我们通常用散热器的金属热强度来衡量散热器的经济性,金属热强度越大,从耗材方面来说就越经济。
热工性能方面:
传热系数越大热工性能越好。
制造和安装方面:
能承受较高压力,不漏水、不漏气、耐腐蚀,结构形式便于大规模工业化生产和组装。
好看、经济、好用、好装
散热器选择过程中可能出现的问题:
选什么材料的?
选什么样子的?
选多大的?
下面我们就来一一解决以上的三个问题:
一、散热器的材质:
铸铁散热器优点:
耐腐蚀,结构简单。
缺点:
承压能力低,金属耗量大。
钢制散热器优点:
承压能力高,金属耗量小。
容易被腐蚀。
铝合金散热器优点:
重量轻,热工性能好。
对水质要求高。
铜铝复合散热器优点:
兼具了铜的防腐性和吕的高效传热性。
造价高。
二、散热器的构造:
各种材质的散热器都有很多种构造形式,下面我们来
分别介绍一下:
(1)铸铁散热器
铸铁散热器是由铸铁浇铸而成,结构简单,具有耐腐蚀、使用寿命长、热稳定性好等特点,因而被广泛应用。
工程中常用的铸铁散热器有翼形和柱形两种。
①翼形散热器翼形散热器又分为圆翼形和长翼形,外表面有许多肋片,如图3-4所示。
②柱形散热器柱形散热器是呈柱状的单片散热器,每片各有几个中空的立柱相互连通,常用的有二柱和四柱散热器两种。
如图3-5所示。
图3-4翼形散热器
图3-5柱形散热器
(2)钢制散热器
钢制散热器与铸铁散热器相比具有金属耗量少、耐压强度高、外形美观整洁、体积小、占地少、易于布置等优点,但易受腐蚀,使用寿命短,多用于高层建筑和高温水采暖系统中,不能用于蒸汽采暖系统,也不宜用于湿度较大的采暖房间内。
钢制散热器的主要形式有闭式钢串片散热器(图3-6)、板式散热器(图3-7)和钢制柱式散热器等。
图3-6闭式钢串片式散热器
图3-7板式散热器
(3)铝合金散热器
铝合金散热器是近年来我国工程技术人员在总结吸收国内外经验的基础上,潜心开发的一种新型、高效散热器。
其造型美观大方,线条流畅,占地面积小,富有装饰性;
其质量约为铸铁散热器的十分之一,便于运输安装;
其金属热强度高,约为铸铁散热器的六倍;
节省能源,采用内防腐处理技术。
(4)复合材料型铝制散热器
复合材料型铝制散热器是普通铝制散热器发展的一个新阶段。
所谓主动防腐,主要有两个办法:
一个是规范供热运行管理,控制水质,对钢制散热器主要控制含氧量,停暖时充水密闭保养;
对铝制散热器主要控制pH值。
另一个方法是采用耐腐蚀的材质,如铜、钢、塑料等。
铝制散热器于是发展到复合材料型,如铜-铝复合、钢-铝复合、铝-塑复合等。
这些新产品适用于任何水质,耐腐蚀使用寿命长,是轻型、高效、节材、节能、美观、耐用、环保产品。
三、供暖房间所需散热器的面积和片数:
散热器的面积和什么有关?
房间大小
原因:
房间大围护结构面积就大,相应的从围护结构传出去的热量就多,这样需要暖气片散出的热量就多,所以所需散热器面积就大。
1、供暖负荷的组成及计算:
引入一个概念:
供暖系统热负荷:
在冬季里,当室外温度低于室内供暖设计温度时,为了保持室内空气温度符合设计要求,需由供暖设备向房间供应的热量称为供暖系统热负荷。
供暖热负荷是根据冬季供暖房间的热平衡算出的。
房间的得热量=房间的失热量
对于一般的民用建筑和产热量很少的工业
建筑,供暖设计热负荷Q,由下面几项组成:
Q,=Q1.j,+Q1.x,+Q2,+Q3,
(1)Q1.j,-围护结构的基本耗热量:
Q1.j,=Σq’=ΣKF(tn-tw’)a(w)
式中:
tn-室内计算温度℃
tw’-供暖室外计算温度℃
a-温差修正系数,a的大小取决于非供暖
房间或空间的保温性能和透气状况。
0<
a≤1
K-围护结构的传热系数,W/m2.℃
F-围护结构传热面积,m2。
(2)Q1.x,-围护结构的修正耗热量:
实际传热条件受到各种因素的影响,因此必须对基本耗热量进行修正,这些修正的耗热量称为围护结构的修正耗热量。
分为:
朝向修正耗热量
风力修正耗热量
高度修正耗热量
通常按围护结构的基本耗热量的百分率进行修正。
◆综上所述,通过围护结构的传热耗热量
Q1,=Q1.j,+Q1.x,
=(1+xg)ΣaKF(tn-tw’)(1+xch+xf)
xch-朝向修正率,%;
xf-风力附加率,%,xf≥0;
xg-高度附加率,%,15%≥xg≥0。
(3)Q2,-冷风渗透耗热量:
把渗入室内的冷空气从室外温度加热到室
内温度所消耗的热量,称为冷风渗透耗热量。
Q2’=C×
G×
(tn-tw’)
=0.278Vρwcp(tn-tw’)(w)
V-经门、窗缝隙渗入室内的冷空气量,m3/h;
ρw-室外冷空气的密度,kg/m3;
cp-室外冷空气的定压比热,cp=1kJ/kg.℃
(4)Q3’-冷风侵入耗热量:
把侵入室内的冷空气从室外温度加热到室内
温度所消耗的热量,称为冷风侵入耗热量。
Q3’=0.278Vwρwcp(tn-tw’)(w)
Vw-经外门侵入室内的冷空气量,m3/h;
cp-室外冷空气的定压比热,
cp=1kJ/kg.℃
2、散热器的计算:
(1)散热器面积的计算:
为了维持室内所需要的温度,应使散热器的放
热量等于房间的供暖热负荷。
散热器的放热量:
Q=KF(tpj-tn)(kw)
K-散热器的传热系数,kW/m2·
℃;
F-散热器的散热面积,m2;
tpj-散热器内热媒的平均温度,℃;
tn-室内供暖计算温度,℃。
散热器的计算是确定供暖房间所需散热器的面积和片数。
热器内热媒平均温度tpj
热水供暖系统中,tpj为散热器进出口水温的算术
平均值。
tpj=(tsg+tsh)/2℃
tsg-散热器的进口水温值;
tsh-散热器的出口水温值。
对双管热水供暖系统,散热器的进、出口水温分别按系统的设计供、回水温度计算。
对单管热水供暖系统,由于每组散热器的进、出口水温沿流动方向下降,所以每组散热器的进、出口水温必须逐一分别计算。
蒸汽供暖系统中,
当蒸汽表压力≤0.03MPa时,tpj取100℃;
当蒸汽表压力>
0.03MPa时,tpj取与散热器进口蒸汽压力相应的饱和温度。
散热器传热系数K值及其修正系数值散热器传热系数K值
影响散热器传热系数K的因素有:
散热器的制造情况、散热器的使用条件一般通过实验方法确定散热器传热系数K值。
实验结果整理
成K=f(Δt)的关系式。
由上所述,散热器的传热系数K是在一定的条
件下,通过实验测定的。
若实际情况与实验条件
不同,则应对所测值进行修正。
式中的β1、β2、
β3值是考虑散热器的实际使用条件与测定实验
条件不同,而对K值,亦即对散热器面积F引入的修正系数。
散热器修正系数值
a、散热器组装片数修正系数β1
当n=6~10片,β1=1;
当n<6片,β1<1;
当n>10片,β1>1。
b、散热器连接形式修正系数β2
β2>
1
散热器连接形式
c、散热器安装形式修正系数β3
如散热器敞开装置,β3=1;
如散热器装在壁龛内、或加装遮挡罩板,β3>1。
(2)散热器片数或长度的确定
n=F/f(片或m)
F-按式(6-10)确定的散热器面积。
M2。
f-每片或每米长的散热器散热面积。
m2/片或m2/m。
(1)选择散热器的步骤是什么?
(2)若外墙传热系数K=2.08W/m2·
℃,内墙
传热系数K=1.72W/m2·
℃,外窗传热系数为
K=6.4W/m2·
℃,试求综合项目中,南、北卧
室及厨房的热负荷。
子项目二、锅炉的选择(采暖炉的选择)
锅炉的选择仍然是牵扯到两个问题:
选什么类型的?
选什么型号的?
一、采暖炉的类型:
燃煤采暖炉
用电的采暖炉
用燃气的采暖炉
1、燃煤采暖炉:
近几年,随着全球能源日趋紧张而需求不断地增长,老百姓的取暖用煤价格是年年上涨,不断增长的采暖费用极大地影响了我们的采暖效果。
针对目前的市场状况,北京老万公司本着”为生活献热,为社会节能,为人类环保”的企业发展宗旨,致力于改善老百姓的采暖状况,提高我们的生活质量,加大了产品研发的投入力度。
2008年,老万公司根据我国长江以北地区居民的采暖习惯,针对市场强烈的节能需求,独创锅炉”富氧燃烧”方式,采用十二项节能省煤技术,强力推出集采暖、做饭、烧水多功能于一体的”烽火系列”锅炉,掀起2008省煤风暴。
适用范围:
适合于非集中供热的城镇与乡村,楼房、平房均可使用。
适用采暖建筑面积为40——250平方米。
老万采暖炉产品特点:
1、独创单层炉排双向燃烧技术,燃烧更干净,排放无黑烟
2、单管双向对流循环技术,水循环速度提高1.5倍
3、采暖、炊事火焰可分别切换、炊事速度快,采暖效果好
4、炉膛容积大,封火时间长,封火可连续保持相当的供热能力
5、一炉多用,可在供暖的同时提供一定量的与自来水同样压力的生活用热水,并且热水与采暖水互不混合
6、卫生高雅,加煤时不向外冒烟喷灰,清灰除尘方便
2、用电的采暖炉:
电采暖炉:
以电力为能源,通过电加热管加热供暖,空调或卫生用热水,该机加热快,热效率高,体积小,无噪音,模块式供热,节约能源,安装使用方便。
产品特点:
与集中供暖设备相比:
保证了房间的温湿自然调节。
与取暖用蜂窝煤采暖炉相比:
安全是该取暖炉的重要指标,彻底杜绝了室内污染、煤气中毒、烫伤等事故的发
生。
其独特的超温安全保护和双重漏电保护,使老人和
小孩有充分的安全保障。
与空调及其他电热取暖器相比:
发热效率更高,热稳定更好,其使用费用更低,没有电机噪声和空气无染。
没有风力循环时对人的吹蚀感,没有致病微生物寄生。
易清理,好维护,免保养。
电磁采暖炉:
是一种利用电磁感应原理,将电能转换为磁热能的加热器,在控制器内由整流电路将50/60HZ的交流电压变成直流电压,再经过控制电路将直流
电压转换成频率为20—25KHZ的高频电压,高速度变化的电流通过线圈会产生高速度的磁场,当磁场内部的磁力线通过金属容器时产生无数的小涡流,使金属容器自行高速发热,然后再将加热容器内的水输送到散热片达到快速制热的目的。
节能环保:
北京节能检测中心权威检测:
采用电磁感应原理,把1L水加热,电耗为0.117度。
采用电加热管,把1L水加热,电耗为0.289度。
两相比较,采用电磁感应原理加热,省电高达2.5倍左右。
使用寿命长:
加热核心部分采用电磁感应制热,水加热后被磁化,不形成水垢,整个系统免于维护。
产品体积小外形美观:
可摆放在客厅、卧室、办公室等。
3、燃气采暖炉:
这种方式通常是在厨房或阳台上安装
壁挂炉,由壁挂炉燃烧天然气达到供暖目
的,与壁挂炉相连的是室内管线和散热片,一般可同时实现暖气及热水双路供应。
优点:
1.采暖时间自由设定,可随时开启。
2.每个房间温度能在一定范围内随意调节。
3.有些采暖炉可以同时提供生活热水。
缺点:
1.采暖炉使用寿命为15年左右,更新费用要业主承担。
2.家中无人时,需保留4摄氏度左右的低温运行(防冻作用)。
3.热泵经常启动及火焰燃烧,有噪音。
二、采暖炉型号的确定:
1、可根据供暖面积来选择采暖炉型号;
2、可用房间热负荷来选择:
发热量(功率)*热效率=房间热负荷
一、供暖系统常用管材:
管道系统主要由管材和管路附件组成。
为使
管材和管路附件同设备的进出口能够互相连接,在
连接处口径应保持一致,这种能互相连接的口径就
成为公称通径。
它既不是外径也不是内径,因此又
叫名义直径或公称直径,国际通用代号DN。
制品在基准温度下的耐压强度称为工程压力用符号PN表示。
子项目三、管道的选择
目前供暖系统常用的管材主要有钢管、塑料管和复合管。
1、钢管:
按制造工艺不同可分为焊接钢管和无缝钢管,焊接钢管的规格用公称直径来表示,无缝钢管通常用外径乘以壁厚来表示它的规格。
按表面是否镀锌可分为镀锌钢管和非镀锌钢管。
强度高韧性强,加工安装容易。
不耐腐蚀。
连接方法:
螺纹连接、焊接、法兰连接
DN<
32mm螺纹连接
DN>
32mm法兰连接
2、塑料管:
供暖系统常用的塑料管有:
PP-R(无轨共聚聚丙烯管)
PB(聚丁烯管)
PE-X(交联聚乙烯管)
3、复合管:
供暖系统常用的复合管通常是(XPAP管)交联铝
塑复合管。
塑料管和复合管与钢管相比,卫生、无毒、耐
腐蚀、不结垢,避免因管道锈蚀引起的黄斑锈迹之
忧,可免除管道腐蚀结垢所引起的堵塞,外形美
观,内外壁光滑,流体阻力小,色泽柔和,造型美
观,安装方便,安全可靠。
二、管道的水力计算:
水力计算主要任务:
根据各管段的流量和作用压力确定各
管段的管径。
它以供暖设计热负荷为基本依据,是在选择了系统形
式,管路布置及散热器选择计算之后进行的。
水力计算的方法:
目前,室内热水供暖系统的水力计算广
泛采用的是平均比摩阻法,即根据各管段的流量和比摩阻,
查阅相关水力计算表选取较为接近的管径及流速。
因此,
水力计算时应首先计算出各管段的流量和比摩阻。
(1)流量的确定:
(2)平均比摩阻的确定:
根据已经求出的流量G和比摩阻即可查阅相关水力计算
表,选取较为接近的管径及流速。
子项目四、管路及设备的布置与敷设
针对该项目:
1、采暖炉不能安装在卧室或与卧室直接相通的房间。
2、散热器应安装在外墙一侧的窗台下。
3、管道的布置原则,力求使系统构造简单,节省管材,各个并
联环路的压力损失易于平衡,便于调节流量,易于排气泄水,便于系统安装检修。
4、燃煤采暖炉的供水管最高处不能高于炉子回水口6m,否则会导致压力过大炉体变形。
5、系统中需要安装膨胀水箱,高度应为系统最高点以上250mm。
6、暖气片中心高度应高于炉体进出口中心300mm以上,且越高越好有利于循环。
其他知识(项目中未涉及的知识)
机械循环热水采暖系统
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。
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i≥0.002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:
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。
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。
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。
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
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- 供暖 工程