第 7 章 建筑供暖系统 工程概述 ： 供暖就是用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创作适宜的生活条件 或工作条件的技术。常见供暖系统主要以热水和蒸汽为热媒的建筑物供暖系统和集中供热 系统。本章主要介绍的内容有采暖系统分类；热水采暖系统自然循环的原理、组成、形式， 热水采暖系统机械循环的原理、组成、形式，高低压蒸汽采暖系统，散热器与附件；管网 布置与安装；辐射采暖；热计量；热风采暖与热风幕；采暖热负荷计算概述；室外供热与 热源。 学习目标 ： 掌握建筑室内热水采暖系统的分类与组成，了解散热器及管网附件、材料与设备的性 质特点，了解蒸汽采暖的原理和回水特点；了解辐射采暖的分类，掌握低温热水地板辐射 采暖系统组成、形式及典型的加热管布置方式；了解热风采暖与热风幕，理解住宅集中热 水采暖系统与热计量；了解传热学知识与采暖热负荷计算知识；了解室外供暖管道敷设与 锅炉及锅炉房工艺基本知识。 学习要求 知识要点 能力要点 熟悉常见供热系统的分类、工作原理、形式、组成构造、 室内供暖系统 适用条件和优缺点。 供暖热负荷 掌握供暖的基本概念及其要素；熟悉计算过程和步骤； 供暖系统管材、 管件、 阀门及散热设备 掌握供暖系统管材、 管件、 阀门及散热设备的构造、 用途、 安装方法及技术要求 供暖系统的管路布置、加工与连接 能进行常见供暖管路的合理布置， 能进行各种采暖管路的 加工连接。 供暖系统的主要设备与安装 掌握供暖系统的主要设备的作用及类型， 能进行规范安装 高层建筑供暖系统的特点 了解高层建筑供暖系统的组成、 系统形式和； 了解高层建 筑供暖系统降低耗热量的基本措施和方法。 管道防腐与保温 掌握供暖管路的防腐保温方法， 熟悉采暖工程防腐保温工 作的规范要求。 7．1 室内供暖系统 冬季室外气温较低，室内的热量会通过围护结构和冷风渗透不断地传到室外。为了保 持室内所要求的供暖温度就需要用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以保 1 证室内适宜的生活条件或工作条件。 供暖系统主要热源、 供暖管路 、散热设备三部分组成。 7.1.1 采暖系统的分类 1.按供暖的作用范围分类 （1）局部供暖系统 当热源、管道与散热器连成整体而不能分离时，称为局部供暖系 统。如火炉供暖、电热供暖、煤气红外线 ）单户供暖系统 它是仅为单户或几户小住宅而设置的一种供暖方式。 （3）集中供暖系统 采用锅炉或水加热器对水集中加热，通过管道同时向多个房间供 暖的系统，称为集中供暖系统。其特点是供热量和范围大，距离长，热效率高、节省燃料、 减少污染，机械化程度高。 （4 ）区域供暖系统 以集中供热的热网作为热源，用以满足一个建筑群或一个区域供 暖用热需要的系统，称为区域供暖系统。它的供热规模比集中供暖要大得多，实质上它是 集中供暖的一种形式。 目前，集中供暖已成为现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公共事业的主要组成 部分，已在全国许多城市实施。 2.按热媒的不同分类 在供暖系统中，把热量从热源输送到散热设备的物质称为热媒。在供暖系统中，可把 热水、蒸汽、热空气、烟气等作为热媒。 （1）热水供暖系统 它是以热水作为供暖系统的热媒。 一般认为， 凡是温度低于 100℃ 的水称为低温水，高于 100℃ 的水称为高温水。低温水供暖系统供回水的设计温度通常为 70～95℃，由于低温水供暖系统卫生条件较好，目前被广泛用于民用建筑中。 （2 ）蒸汽供暖系统 它是以饱和蒸汽作为供暖系统的热媒，按蒸汽的压力不同，可分 为低压蒸汽供暖系统（蒸汽压力小于或等于 70kPa）、高压蒸汽供暖系统（蒸汽压力大于 70 kPa）和真空蒸汽供暖系统（蒸汽压力低于大气压力） 。 （3 ）热风供暖系统 它是以热空气作为供暖系统的热媒，即把空气加热到适当的温度 （一般为 35～50℃）直接送入房间，用以满足供暖要求。 （4 ）烟气供暖系统 它是直接利用燃料在燃烧时所产生的高温烟气在流动过程中向房 间散出热量，以满足供暖要求。 7.1.2 热水采暖系统 1.自然循环热水供暖系统 （1）自然循环热水采暖工作原理 图 7-1 是自然循环热水供暖系统的工作 原理图。 系统有散热器和一个加热锅炉， 用供水 图 7-1 自然循环热水采暖系统示意图 2 管和回水管把锅炉与散热器相连接，在系统的最高处连接一个膨胀水箱，用它容纳水在受 热后膨胀而增加的体积。运行前整个系统要注入冷水至最高处，系统工作时水在锅炉内加 热，水受热体积膨胀，密度减小，热水沿供水管进入散热器，在散热器内的水放热冷却， 密度增大，密度较大的回水再返回锅炉重新加热，这种密度的差别形成了推动整个系统中 的水沿管道流动的动力。在热水供暖系统中，这种动力又称为作用压头，简称压头。 图 7-1 是一个最简单的只有一个散热器的自然循环热水供暖系统。 假设热水在管道里损 失的热量可以忽略不计， 那么， 图中 A —A 以上左右两边管道的水温都是供水温度 t g ，在 B — B 位置以下左右两边管道的水温都是回水温度 t ，因此它们在系统中产生的压力相互抵 h 消。起作用的只有散热器中心（ A —A ）和锅炉中心（ B—B ）之间的这一段高度 h ，它产生 的压力差（压头）为： P=gh（ρh－ ρg ) (6— 1) 式中 P——压头， Pa； 2 g——重力加速度， g=9.81m/s ; h——散热器与锅炉中心高差， m ; ρh——回水密度， kg / m 3 ; ρg——供水密度， kg / m 3 。 当 tg=95 ℃， th＝70 ℃， h= 1m 时， P = 155.98 Pa 。即在供水温度为 95℃、回水温度为 70℃的热水供暖系统中，每米高差所产生的作用压头为： － ρ P= gh （ρh g ) = 9.81 ×1 ×（ 977.81 －961.92 ) = 155.98 ( Pa ) 热水供暖系统中，由于水被加热而水温升高，溶解在水中的空气会析出，逐渐聚集在 管路某个部位形成气塞，影响水正常流动。散热器内存有空气，会减小散热面积，而且空 气中的氧对管道有腐蚀作用。在系统的最高处连接一开式膨胀水箱，可以起到排除空气的 作用。为了便于排气，供水干管一般应有 0.005 的坡度，坡向膨胀水箱。水被加热时其体积 会膨胀，膨胀水箱还可以容纳系统中水受热膨胀而增加的体积。 实际工程中，设备的安装位置和供、回水的温度均有一定限度，自然循环的作用压力 是很小的，这种供暖方式只适用于作用半径不大的小型低层建筑。 2. 机械循环热水供暖系统 （1）机械循环热水供暖系统的工作原理 机械循环热水供暖系统主要由热水锅炉、供暖管道、散热设备、膨胀水箱、放气装置 和循环水泵等组成， 如图 7-2 所示。 它与自然循环热水供暖系统的主要区别是在管路上安装 了循环水泵，系统中水的流动依靠水泵来提供动力。在系统运行前，同样先充满水（同时 排气），启动循环水泵，水在锅炉中被加热，沿供水管流人散热器，散热后的回水沿回水管 重新回到锅炉，并不断循环。 3 水泵一般设置在靠近锅炉进口前的回水干管上，可以使水泵处于水温较低的状态下工作， 同时也便于锅炉房设备的集中管理。 在机械循环热水供暖系统中， 膨胀水箱通常 连接在循环水泵吸水口的回水干管上， 不论系统 是否运行，连接点的压力总是处于静水压力作用 之下保持不变， 该点称为恒压点， 控制系统 （恒 压点）的压力恒定。 供水水平干管一般应有 0.003 的沿水流方向 上升的坡度， 使气、 水同向流动， 在末端最高点 图 7-2 机械循环热水供暖系统工作原图 1-锅炉； 2-散热器； 3- 膨胀水箱； 4-供水管； 设放气装置，以便集中排除系统中的空气。 5- 回水管； 6-排气装置； 7-循环水水泵 与自然循环热水供暖系统相比， 机械循环热 水供暖系统的主要优点是作用半径大，管径较小，锅炉的安装位置不受限制，系统布置灵 活。但因设置循环水泵增加了投资，耗电量大，而且运行管理复杂。 （2 ）机械循环热水供暖系统的主要形式 ①双管上供下回式 双管上供下回式机械循环热水采暖系统的组成如图 7-3 所示。该系 统的特点是各层散热器并联在立管上，可用支管上的阀门对散热器进行单独调节。但自然 循环作用压力的影响仍存在，上层散热器环路作用压力大，底层环路作用压力小，上、下 层环路的阻力往往难以平衡，以致上热下冷的热力失调现象较严重。 ②双管下供下回式 机械循环双管下供下回式系统如图 6-4 所示。 图 7-3 双管上供下回式机械循环热水采暖系统 图 7-4 机械循环双管下供下回系统 该系统一般将供、回水干管敷设在底层地沟内，或都敷设在底层散热器下面，系统内 空气的排除较为困难。排气方法主要有两种：一种是通过顶层散热器的冷风阀，手动分散 排气；另一种是通过专设的空气管，手动或集中自动排气。 ③单管上供下回式 图 7-5 所示为单管上供下回式机械循环热水供暖系统， 由于单管式 系统节省管材，安装方便，造价较低，在多层建筑热水供暖中应用较普遍。 4 ④双管下供上回式如图 7-6 所示， 双管下供上回式系统的供水干管设在下部， 回水干管 图 7-5 单管上供下回式热水供暖系统 图 7-6 双管下供上回式热水供暖系统 设在上部，水自下而上流动，因此也称倒流式。左侧为双管系统，右侧为单管系统。 ⑤单管水平式 单管水平式包括水平顺流式和水平跨越式两种。水平顺流式系统是由 一条水平管道将同一层的几种散热器串联在一起的敷设方式，也称水平串联式，可分为上 串联式和下串联式，如图 7-7 所示。水平顺流式系统与其他几种形式相比，最节省管材，造 价低，弯道穿越楼板少，便于施工和维护。 水平跨越式系统是在同一层的几组散热器下部敷设一条水平管道，用支管分别与每组 散热器连接， 也称水平并联式， 如图 7-8 所示。 水平跨越式系统的每组散热器可以通过进水 支管上的阀门来调节热媒流量。 图 7-7 单管水平顺流式热水供暖系统 图 7-8 单管水平跨越式热水供暖系统 7.1.3 蒸汽采暖系统 1.蒸汽供暖原理 根据蒸汽压力不同，分为低压蒸汽采暖系统和高压蒸汽采暖系统。压力大于 70kPa 的 蒸汽为高压蒸汽，小于等于 70kPa 为低压蒸汽。 图 7-12 所示为简单的蒸汽供暖系统原理图。水在蒸汽锅炉里被加热而形成具有一定压 力和温度的蒸汽，蒸汽靠自身压力通过管道流人散热器，在散热器内放出热量，并经过散 5 热器壁面传给房间；蒸汽则由于放出热量而凝结成水，经疏水器（起隔水阻汽作用）然后 沿凝结水管道返回热源的凝结水箱内，经凝结水泵注人锅炉再次被加热变为蒸汽，如此连 续不断地工作。 2.低压蒸汽供暖系统 低压蒸汽供暖系统根据回水方式不 同，分为重力回水系统和机械回水系统 两类。 机械回水系统。 图 7-9 为机械回 水低压蒸汽供暖系统示意图。机械回水 锅炉可不安装在底层散热器以下，只需 将凝结水箱安装在低于底层散热器和凝 结水管的位置，系统中的空气通过凝结 水箱顶部的空气管排出。注意凝结水管 图 7-9 机械回水低压蒸汽供暖系统示意图 内汽、水呈逆向流动，尤其是在初期运 1-宁水箱； 2- 凝水泵； 3- 止回阀； 4- 空气管； 5- 疏水器； 行时凝结水很多，容易产生水击，噪声 6-锅炉 也大。为了减轻水击现象，需要减小流 速，增大立管管径，但又浪费了管材。 7.1.4 热风采暖系统 以空气作为热媒的供暖称为热风供暖。 1.暖风机 暖风机是热风供暖的主要设备，它是由风机、电动机、空气加热器、吸风口和送风口 等组成的通风供暖联合机组。按风机的种类不同，可分为轴流式暖风机和离心式暖风机， 如图 7-10 和图 7-11 所示。 图 7-10 轴流式暖风机 图 7-11 离心式暖风机 1-风机； 2- 电机； 3-换热器； 4- 百叶窗； 5-支架 1-离心风机； 2- 电机； 3-加热器； 2.热风采暖与热风幕 4-导流叶片； 5-外壳 热风采暖与热风幕的热媒系统一般应独立设置。如果必须与采暖系统合用时，应有可 靠的水力平衡措施。 6 （1）热风采暖 热风采暖的热媒宜用高于或等于 90℃的热水或 0.1 ～0.3 MPa 的蒸汽。 采用蒸汽时，每台机组应独立设置阀门和疏水器。 （2 ）热风幕 民用建筑的热风幕可采用电加热或温度低于或等于 90℃的热水。 下列场所宜用热风幕： ①建筑物出人频繁的无门斗的出人口内侧； ②两侧温度、湿度或洁净度相差较大，且有人员频繁出人的通道。 热风幕送风参数应符合下列要求： ①送风温度：一般外门不宜高于 50℃，高大外门不得高于 70℃ 。 ②送风速度：公共建筑外门不宜大于 6m /s ，工业建筑外门不宜大于 8m / s ，高大外门 不得大于 25m / s 。 7.1.5 辐射采暖系统 辐射采暖是一种利用建筑内部的顶面、墙面、地面进行采暖的系统，是一种卫生条件 好、舒适、标准较高的采暖方式。 与散热器采暖相比，其优点有： 舒适感最佳，人和物体直接受到热辐射，室内地面、 墙面和物体表面温度高，减少了人对外界的热辐射，所以会感觉舒适；无散热器，不占用 建筑面积，便于家具布置；温度分布均匀，温度梯度小，无效热损失少；在同等舒适条件 下，辐射采暖房间的设计温度可比散热器采暖降低 2～3 0C ，高温辐射时可以降低 5～ 10℃， 故节约采暖能耗。 1．辐射采暖的分类 按板面温度分为低温辐射、中温辐射和高温辐射三种。低温辐射板面温度低于 80 ℃； 中温辐射板面温度为 80～ 120℃；高温辐射板面温度为 300 ～500℃。 按辐射板构造分为埋管式和组合式两种。 埋管式是以直径 15～32 mm 的塑料管或发热 电缆埋置于建筑地面构成辐射表面；组合式是利用金属板焊接以金属管组成辐射板。 按辐射板位置不同分为顶面式和地面式。顶面式是以顶棚作为辐射采暖面，辐射热可 达 70％左右；地面式是以地面作为辐射采暖面，辐射热约占 55% 。 2．辐射采暖的形式 辐射采暖的形式主要有五种，其应用范围和特点如表 7-1 所示。 表 7-1 辐射采暖的形式 序号 形式 应用范围与特点 1 低温热水地板辐射采暖 技术成熟，适用于民用、公共建筑，如住宅应用较多 2 发热电缆地面辐射采暖 应用不多 3 顶棚电热膜辐射采暖 可用于民用、公共建筑中 4 热水吊顶辐射采暖 适用于工业建筑 7 5 燃气红外线采暖 对高大空间的厂房和室外局部供暖是一种较好的的采暖方式 3 ．低温热水地面辐射采暖 （1） 系统组成 在住宅建筑中，地板辐射采暖的加热管一般 应按户划分独立的系统， 并设置集配装置， 如分 水器和集水器， 再按房间配置加热盘管， 一般不 同房间或住宅各主要房间宜分别设置加热盘管 与集配装置相连。图 7-12 为采暖平面布置示意 图。对于其他建筑，可根据具体情况划分系统。 图 7-12 地热采暖平面布置示意图 一般每组加热盘管的总长度不 宜大于 120m，盘管阻力不宜超过 30kPa ，住宅加热盘管间距不宜大 于 300mm 。 加热盘管在布置时应保证地 板表面温度均匀。 一般宜将加热盘 管设在外窗或外墙侧， 使室内温度 分布尽可能均匀， 其布置形式有多 种，常见的形式如图 7-13 所示。 加热盘管安装如图 7-14 所 示，图中基础层为地板， 保温层控 制传热方向， 豆石混凝土层为结构 7-13 地热采暖加热盘管布置示意图 层，用于固定加热盘管和均衡表面温度。 各加热盘管供、回水管应分别与集水器 和分水器连接，每套集（分）水器连接的加热 盘管不宜超过 8 组，且连接在同一集（分）水 图 7-14 地热采暖平面布置示意图 器上的长度、 管径等应基本相 等。集（分）水器的安装如图 7-15 所示。分水器的总进水 管上应安装球阀、过滤器等； 在集水器总出水管上应设有 平衡阀、球阀等；各组盘管与 图 7-15 集水器、分水器安装示意图 8 集（分）水器连接处应设球阀，分水器顶部应设手动或自动排气阀。 （2 ）管材 加热盘管有钢管、铜管和塑料管。常用的塑料管有耐热聚乙烯（ PE-RT ）管、交联聚乙 烯（ PE-X ）管、聚丁烯（ PB）管、交联铝塑复合（ XPAP ）管和无规共聚聚丙烯（ PP-R） 管，其共同的优点是耐老化、耐腐蚀、不结垢、承压高、无环境污染和沿程阻力小等。 （3 ）有关技术措施和施工安装要求 ①加热盘管及其覆盖层与外墙、楼板结构层间应设绝热层。 ②覆盖层厚度不宜小于 50mm ，并应设伸缩缝，肋管穿过伸缩缝时宜设长度不小于 100mm 的柔性套管。 ③绝热层设在土壤上时应先做防潮层，在潮湿房间内加热管覆盖层上应做防水层。 ④热水温度不应高于 60 ℃，民用建筑供水温度宜为 35～50℃。 ⑤系统工作压力不应大于 0.8MPa ，否则应采取相应的措施。 当建筑物高度超过 50m 时， 宜竖向分区。 ⑥加热盘管宜在环境温度高于 5℃ 条件下施工。 ⑦加热盘管伸出地面时，穿过地面构造层部分和部分应设硬质套管；在混凝土填 充层内的加热管上不得设可拆卸接头；盘管固定点间距：直管段小于或等于 lm 时宜为 500 ～700mrn，弯曲管段小于 0.35m 时宜为 200～300 mm 。 ⑧细石混凝土填充层强度不宜低于 C15 ，应掺人防龟裂添加剂；应有膨胀补偿措施： 2 面积大于或等于 30m ，每隔 5～6m 应设 5～ 10mm 宽的伸缩缝； 与墙、柱等交接处应设 5～ 10mm 宽的伸缩缝；缝内应填充弹性膨胀材料。浇捣棍凝土时，盘管应保持大于或等于 0.4 MPa 的静压，养护 48h 后再卸压。 ⑨调试与试运行：初始加热时，热水温 度应平缓。 供水温度应控制在比环境温度高 10℃左右， 但不应高于 32℃，并应连续运行 48h ，随后每隔 24h 水温升高 3℃，直到设 计水温，并对与分水器、集水器相连的盘管 进行调节，直到符合设计要求。 7.1.6 高层建筑供暖 高层建筑楼层多， 采暖系统底层散热器 承受的压力加大，采暖系统的高度增加，更 容易产生垂直失调。 分区式高层建筑热水 采暖系统是将系统沿垂直方向分成两个或 图 7-16 高层建筑分区式采暖系统 两个以上独立系统的形式， 可同时解决系统 1-换热器； 2-循环水泵； 3-膨胀水箱 9 下部散热器超压和系统易产生垂直失调的间题。 高区采暖系统与热网间接连接的分区式采暖系统，如图 7-16 所示，向高区供热的换热 站可设在该建筑物的底层、地下室及中间技术层内，还可设在室外的集中热力站内。室外 热网在用户处提供的资用压力较大、供水温度较高时可采用高区间接连接的系统。此外， 还有不在高区设水箱，在供水总管上设加压泵，回水总管上安装减压阀的分区式系统和高 区采用下供上回式系统，回水总管上设“排气断流装置”代替水箱的分区式系统。 7.2 供暖热负荷 7.2.1 热负荷的基本知识 冬季，由于室外温度的降低，房间的热量会通过各种途径不断地散失掉。这部分散失 掉的热量称作房屋耗热量。为了维持房间所要求的温度，必须在房间安装散热设备来补偿 房间的耗热量，供暖系统所担负补偿供给室内的这部分热量就是供暖系统热负荷。 房屋耗热的途径 （l ）通过围护结构传向室外的热量 Q 1 ： 建筑围护结构是指门、窗、墙、地板、屋面这些建筑围挡物。有温差就有传热，冬季 由于室内外温度不同，室内的热量通过对流、辐射、导热的方式，经围护结构传向室外。 这部分传热量用 Q1 来表示，其传热过程如图 7-17 所示。 （2 ）冷空气渗入耗热量 Q ： 2 冬季，在室外风力的作用下，冷空气会通过门窗缝隙 渗入室内。 将这部分渗入室内的冷空气加热到室内温度所 消耗的热量叫作冷空气渗入耗热量，用 Q 来表示。 2 （3 ）外门冷风侵入耗热量 Q ： 3 计算外门的传热量时是按照关闭状态进行的， 而实际 建筑外门是经常开启的。当外门开启时，在风力和热压的 作用下，会有大量的冷空气拥入室内，将这部分冷空气加 热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量，用 Q3 图 7-17 传热过程 来表示。 由以上分析得知，供暖系统热负荷就等于房间的总耗热量。即： Q=Q l +Q2+Q3 7.2.2 围护结构的耗热量计算 建筑围护结构耗热量 Q 1 可分为基本耗热量和附加耗热量两部分。 1．基本耗热量 建筑围护结构的传热计算是建立在稳定传热基础上的，其传热量为： 10 Q = K ·F ·（tn－tw ）·a ( 7— 2) 式中 Q——建筑物各部分围护结构的基本耗热量（ W ）； 2 0 K——建筑物各部分围护结构的传热系数（ W / m · C ）； tn——冬季室内供暖计算温度（ 0C ）； tw ——冬季室外供暖计算温度（ 0C ）; F——围护结构传热面积（ m2 ）; A ——围护结构的温差修正系数。 为了正确地计算围护结构的传热量，下面将公式中各项逐一介绍。 （1）室内供暖计算温度 t ： n t n 是供暖必须保证的室内温度，它是指房间距地面 1.5～ 2m 之内，人活动区的空气平 均温度，在计算中如何确定，主要取决于建筑物的性质与用途。常用的民用及公共建筑以 及工业辅助建筑的室内供暖计算温度见暖通设计规范 （2 ）室外供暖计算温度 tw ： 由公式 Q = K ·F ·（t －t ）·a 可以看出，通过围护结构的传热量是与室内外温度差成 n w 正比的，而室外温度又是时刻变化着的，计算供暖热负荷时，必须要取一个有代表性的温 度，这一温度就称作室外供暖计算温度。 目前，我国 《采暖通风与空气调节设计规范》 （GBJ — 87 ）规定采用历年平均每年不保证五天的日平均温度作为冬季室外供暖计算温度。 （3 ）温差修正系数 a: 在计算某一围护结构的耗热量时，如果它的外侧不是室外，而是一些不供暖的房间或 空间，由于冷房间的温度难以确定，仍用 tw 来代替，这时对温差 Δt 要乘以一个根据经验而 决定的修正系数 a ( a ＜ 1）。供暖房间与相邻房间的温差大于 5℃ 时，应计算相邻结构的传 热量。 （4 ）围护结构的传热系数 K 值 外墙、屋面以及门窗都属于多层或单层平壁，其传热在整个传热面上是均匀的，其传 热系数的确定可利用传热系数公式计算或查有关的传热系数表 地板的传热与以上结构不同，靠近室外的地面由于热流经过的路程短，热阻小，而距 外墙较远的地面，其热阻大，传热系数就小，所以地板的传热系数与其距外墙的距离有关。 一般可将地面沿外墙平行向里划分地带，每两米宽为一地带，共划分四个地带。各地带传 热 系 数 为 ： 第 一 地 带 K l =0.47w/m 2 ·0C ； 第 二 地 带 K2 =0.23w/m 2 ·0C ； 第 三 地 带 2 0 2 0 K =0.12w/m · C ；；第四地带 K =0.07w/m · C 。上述为非保温地板的传热系数值。 3 4 2 0 地板分保温地板与非保温地板两种。当地板各层材料的总导热系数 λ＜ 1.16 w/m · C 时，即为保温地板，由于加了保温材料，保温地板的传热系数比非保温地板的要小。 （5 ）围护结构的传热面积 F 11 围护结构的传热面积要根据建筑图纸所给尺寸进行计算，原则就是要计算完整。一般 门窗以最小洞口尺寸计算，外墙、地板、屋面是以轴线或内外表面尺寸计算。 2.附加耗热量 附加耗热量又叫修正耗热量，是对基本耗热量的修正。一般按基本耗热量乘以一个百 分率进行计算。其中包括朝向附加、风力附加和高度附加。 （1）朝向附加：围护结构朝向不同，所获得太阳辐射热不同，获得热量的结构由于外 表面比较干燥，传热减小。实测知南向比北向结构多得太阳辐射热占总耗热量的 15％～ 30 ％。实际上朝向修正是对围护结构传热的修正，不同朝向的修正率规范中作如下规定： 北、东北、西北 0 ％～ 10 % 东、西 －5 % 东南、西南 － 10％～－ 15 % 南 － 15％～－ 30 % 朝向附加，要在垂直围护结构的基本耗热量上进行修正。 （2 ）风力附加：考虑到冬季室外风速的变化对围护结构外表面放热系数 aw 的影响， 而导致传热系数 K 和传热量的变化。 《规范》规定：建造在不避风的高地、河边、海岸、 旷野上的建筑物，以及城镇、厂区特别高的建筑物，予以风力附加，其附加方法是在垂直 外围护结构基本耗热量上附加 5 ％～ 10 %。 （3 ）高度附加：当房间高度较大时，由于对流作用使热空气上升而工作地点温度不能 保证，所以高度附加实际是对 tn 的修正。 《规范》规定：当房间高度大于 4m 时，每增高 1m 附加 2 % , 但总的附加率不大于 15％。楼梯间不进行高度附加。高度附加应附加在外围护 结构的基本耗热量和其他附加耗热量之上。 7.2.3 加热进入室内冷空气所需要的热量 1． 冷风渗入耗热量 Q2 供暖房间的门、窗缝隙不采取封闭措施时，冷空气会通过门窗缝隙渗人室内。由于门 窗缝隙的宽度、门窗的朝向以及室外风速、风向的不同，由门窗缝隙进人室内的冷空气量 很难准确计算。 《规范》规定：对于多层和高层民用建筑及生产辅助建筑物，加热由门窗缝 隙渗人室内的冷空气耗热量可按下式计算： ·L ·l ·（t －t ）·ρ ·m ( 7— 3) Q=a ·CP n w w 式中 Q——由门窗缝隙进人室内的冷空气耗热量（ W ); 0 CP——空气的定压比热容 ( 1kJ/ kg · C ) ; A ——单位换算系数， a=0.28 （法定计量单位） ; 3 L——通过每米门窗缝隙进入室内的冷空气量（ m /m ·h ) ; L——可开启门窗缝隙的长度（ m ）; 12 tn——供暖室内计算温度（ 0C ) ; tw ——供暖室外计算温度（ 0 C ) ; ρ ——供暖室外计算温度下空气的密度（ kg / m 3 ) ; w m——风压和热压作用下，不同朝向、高度的综合修正系数。 对于工业建筑，其冷空气渗人耗热量 Q2 可采用估算的方法进行。 2 ．外门开启冷空气侵人耗热量 Q3 外门开启冷空气侵人耗热量的计算，也是采用附加的方法，按照不同外门的附加率， 以门的基本耗热量为基数乘以一个百分率，规定如下： 当建筑物的楼层数为 n 时： 一道门 65n% 两道门（有门斗） 80n % 三道门（有两个门斗） 60n % 公共建筑和生产厂房的主要出口 500 % 外门开启率只适用于短时间开启的，无热风幕的外门。阳台门不计算冷风侵人耗热量。 7.2.4 建筑热负荷估算法 供暖热负荷的计算是根据建筑施工图进行的，但在进行初步设计时往往还没有建筑施 工图纸，为了估算出建筑物的供暖负荷，以便进行设备选型和订货，通常是用建筑热指标 来进行估算。 1.单位面积热指标法 通过对已经运行的同一类型建筑物的调查、研究和实测，可得到单位面积的耗热量， 我们将其用 qF 来表示，称为建筑面积热指标。 Q 2 q = （W / m ） ( 7— 4) F F 式中 q ——面积热指标（ W / m 2 ) ; F Q——所调查建筑的实际耗热量（ W ）; F——建筑物的建筑面积（ m2 ）。 此时即可根据建筑面积热指标估算出同一类型新建建筑的供暖热负荷： Q ＝qF ·F （W ） ( 7— 5) 式中 q ——面积热指标（ W / m 2 F ) ; Q——新建建筑的供暖热负荷（ W ） ; F——新建建筑的建筑面积（ m2 ）。 按建筑面积计算，常用面积热指标可参考表 6-2 中的数值。 表 7-2 不同类型建筑物的面积热指标推荐值 13 面积热指标（ W / m2 面积热指标（ W / m 2 ) ) 建筑物类型 建筑物类型 无节能措施 有节能措施 无节能措施 有节能措施 住宅 45～ 64 40 ～45 商店 65～ 80 55～70 居住区综合 60～ 70 45 ～55 食堂、餐厅 115～ 140 100～ 130 办公楼、 学校 60～ 80 50～70 影剧院 95～ 115 80～ 105 医院、 幼儿园 65～ 80 55～70 礼堂、体育馆 115～ 165 100～ 150 旅馆 60～ 70 50～60 当总建筑面积大，外围护结构热工性能好，外窗面积小，冬季室外供暖计算温度较高 时，采用较小的指标；反之，则采用较大的指标。 7.3 供暖系统管材、管件、阀门及散热设备 7.3.1 供暖系统管材、管件与阀门 1.供暖系统常用管材管件 供暖系统常用管材有：焊接钢管、无缝钢管、 PP-R 管、 PE-X 管、铝塑管等，要求具 有良好的承压能力和耐热性。 （1)焊接钢管及管件 供暖系统常用焊接钢管为主要管材，俗称黑铁管，其直径用公称直径 DN 表示，例如 DN50 。用于管材制造的主要是普通碳素钢 Q215 、Q235、Q255 ，该管材可以采用螺纹连接、 法兰连接和焊接，常见采暖用焊接钢管规格及型号见表 7-3 。 表 7-3 低压流体水煤气输送焊接钢管规格（ GB3092-82 ） 普通管 加厚管 外径 公称直径 壁厚 不计管接头的 壁厚 不计管接头的 （mm ） （mm ） 理论质量（ kgm ） （mm ） 理论质量（ kgm ） 15 21.25 2.75 1.25 3.25 1.44 20 26.75 2.75 1.63 3.50 2.01 25 33.50 3.25 2.42 4.00 2.91 32 42.25 3.25 3.13 4.00 3.77 40 48.00 3.50 3.84 4.25 4.58 50 60.00 3.50 4.88 4.50 66 65 75.50 3.75 6.64 4.50 7.88 80 88.50 4.00 8.34 4.75 9.81 100 114.00 4.00 10.85 5.00 13.44 125 140.00 4.50 15.04 5.50 18.24 150 165.00 4.50 17.81 5.50 21.63 14 焊接钢管常用管件有： ①钢制冲压管件 钢制管件是管路连接部分的成型零件，钢管管件是用优质碳素钢或不 锈耐酸钢经特制模具压制成型，采暖工程常用的有压制弯头、异径管等。 ②可锻铸铁管件 采暖工程常用可锻铸铁管件规格表示方法：一般同径的管件用 DN表 示，异径的管件用 D×d 表示， D为大口直径， d 为小口直径。 （2 ）PP-R 管及管件 0 0 PP-R 热水管具有极佳的节能保温效果，一般输水温度 95 C ，最高可达 120 C ，导热 系数仅为钢管的二百分之一，寿命长， PP-R 管比钢管送水噪音小，施工工艺简便，管材及 管件均采用同一材料进行热熔焊接，施工速度快，永久密封无渗漏。但是 PP-R管较金属管 硬度低、刚性差、线膨胀系数较大，长期受紫外线照射易老化分解。规格表示为：公称外 径（ De）* 壁厚（ δ）。 PN2.0 管材，主要用于地热采暖输送热水，冷热水管应该分别放置， 以防施工中冷热水管混用。 （3 ）铝塑管 用于采暖工程的铝塑管是一种新型管材，其内外层为特种高密度聚乙烯，中间层为铝 合金对接氩弧焊焊接而成，各层经特种胶粘合而成的复合管，它集金属管和塑料管优点为 一身，被称为跨世纪的绿色管材。 （4 ）PE-X 管 PE-X 管的耐热性非常好，单根长度较长，适用于低温水地板辐射工程等室内埋地管道 施工。 2 ．阀门 （1）闸阀 闸阀的闸板按结构特征分为平行闸板和楔式闸板。闸阀密封性好，流体阻力小，操作 方便，开启缓慢， 在采暖工程中主要用来切断介质的流通和来调节流量，被广泛使用 。 （2 ）止回阀 止回阀又称逆止阀或单向阀。利用阀体本身结构和阀前阀后介质的压力差来自动启闭 的阀门。作用是使介质只作一个定方向的流动，而阻止其逆向流动。根据止回阀的结构不 同，可分为升降式（跳心式）和旋启式（摇板式）两种。 （3 ）. 减压阀 减压阀的作用是降低设备和管道内的介质压力，满足生产需要压力值，并能依靠介质 本身压力值， 使出口压力自动 保持稳定。 常用的减压阀有活 塞式、薄膜式和波纹管式。 减压阀组由减压阀、 前后 控制阀、压力表、安全阀、冲 洗管及冲洗阀、旁通管、旁通 阀等组成。 组装形式有平装和 图 7-18 减压阀组 立装两种形式，如图 7-18 所 示。 15 （4 ）安全阀 安全阀用于防止因介质超过规定压力而引起设 备和管路破坏的阀门，当设备或管路中的工作压力 超过规定数值时，安全阀便自动打开，自动排除超 过的压力，防止事故的发生。当压力复原后又自动 关闭。安全阀按其结构形式可分为杠杆式、弹簧式 和脉冲式三类。 弹簧式安全阀按开启高度的不同，弹簧式安全 阀可分为微启式和全启式两种。微启式主要用于液 体介质的场合，全启式主要用蒸汽介质的场合。广 泛使用的是弹簧式安全阀。 弹簧微启式安全阀的结构如图 7-19 所示，它是 图 7-19 弹簧微启式安全阀 利用弹簧的压力来平衡内压的，根据工作压力的大 1- 反冲盘；2- 阀瓣式阀盘；3- 阀座； 小来调节弹簧的压力 4- 铅封； （5 ）疏水器 疏水阀能自动地、间歇地排除蒸汽管道、加热器、散热器等设备系统中的凝结水，防 止蒸汽泄出，同时防止管道中水锤现象发生，故又称阻汽排水器或回水盒。根据疏水阀的 动作原理，疏水阀主要有热力型、热膨胀型（恒温型）和机械型三种。 7.3.2 常用散热器类型 散热器的功能是将供暖系统的热媒所携带的热量通过散热器壁面以对流、辐射方式传 递给室内，补偿房间的热损失，达到供暖的目的。 对散热器的要求是：传热能力强，单位体积内散热面积大，耗用金属量小，成本低， 具有一定的机械强度和承压能力，不漏水，不漏气，外表光滑，不积灰，易于清扫，体积 小，外形美观，耐腐蚀，使用寿命长。散热器的种类繁多，根据材质的不同可分为铸铁、 铝合金、不锈钢等材质的散热器。 1.铸铁散热器 （1）柱型散热器：柱型散热 器是呈单片的柱状连通体。 每片各 有几个中空的立柱， 有二柱、 四柱 和五柱，如图 7-20 所示。有些散 热器带柱脚， 可以与不带柱脚的组 对成一组落地安装， 也可以全部选 用不带柱脚的在墙上挂式安装。 柱型散热器传热性能较好， 比 图 7-20 铸铁柱形散热器 较美观， 耐腐蚀， 表面光滑， 易清 16 除灰尘，每片散热面积小，易组合成所需要的散热面积。但它的相对接口多，安装较费力， 承压能力不高。 （2 ）翼型散热器：翼型散热器可分为圆翼型和长翼型两种。长翼型散热器是外壳上带 有许多竖向肋片的长方体，内部为偏盒空间，如图 7-21 所示。其高度为 60cm ，每片长度 为 280 mm 的叫大 60 ，长度为 200 mm 的叫小 60。可把几片组合在一起形成一组。 翼型散热器制造工艺简单，抗腐蚀性强，价格低。与柱型相比，每片（根）散热面积 大，接口少，组对快，但肋片间距小，易积灰难清扫，外形也不太美观。此外，单个散热 器面积较大建筑供热，不易组合成需要的散热面积。 2.钢制散热器 （1）钢制柱型散热器的构造和铸铁柱型散热器相似， 每片也有几个中空立柱， 如图 7-22 所示。 图 7-21 长翼形散热器 图 7-22 钢制柱形散热器 这种散热器是利用 1.5～2.0mm 厚普通冷轧钢板经过冲压形成半片柱状， 再经压力滚焊 复合成单片，单片之间通过气体弧焊连成所需要的散热器段。每段片数根据需要设计而定， 一般每组不宜超过 20 片。高度有 600 mm 、 640 mm 等。 钢制柱型散热器传热性能好，质量轻，但制造工艺复杂。 （2 ）板型散热器也是由冷轧钢板冲压、焊制而成。主要由面板、背板、进出口接头等 组成，对流片多采用 0.5mm 的冷轧钢板冲压成型，点焊在背板后面。 （3 ）扁管型散热器是由数根规格为 52 mm ×11mm ×1.5mm （宽×高×厚）的矩形扁 管叠加焊制成排管，两端连接断面为 35 mm ×40 mm 的联箱，形成水流通路。 （4 ）闭式钢串片散热器由钢管、带折边的钢片和联箱等组成。闭式钢串片型散热器体 积小，质量轻，承压能力强，但串片间易积尘，水容量小。 3.铝制散热器 铝制散热器是由铝合金翼型管材加工成排管状，如图 7-23 所示。 铝合金散热器的主要优点是外形美观，质量轻，耐腐蚀，承压高，传热性能好。其缺 17 点是材质软，运输、施工易碰损，价格昂贵。 4.不锈钢面板散热器 不锈钢面板散热器能以最小能耗高效供 热，耗水量亦降至最低，这样，当设备与温控 阀配套使用时， 可以大大节省供暖费用。 入水 口和出水口都设计在底部，以便于落地或安 装。 7.3.3 散热器的布置与安装 1.散热器布置 图 7-23 翼管型铝合金散热器 散热器布置应符合下列规定： （1）散热器宜布置在房间内靠外墙一侧，有外窗时应安装在窗台下。如遇玻璃幕墙、 落地窗等，造成安装有困难时，也可安装在内墙上，不影响散热。 （2 ）由于热空气上升的原因，楼梯间的散热器应尽量布置在底层。 （3 ）门斗和双层外门之间不应布置散热器，以防冻裂。 （4 ）公共建筑楼梯间或有回马廊的大厅，散热器应尽量布置在底层；若散热器数量过 多，底层无法布置时，可按比例布置在其他层。住宅楼梯间一般不设置散热器。 2.散热器安装 （1）散热器安装前应按图纸要求的数量进行组对，并按规定做水压试验，试验压力应 符合设计要求；若设计无要求时，应为工作压力的 1.5 倍，但不小于 0.6MPa 。试压合格后 再做防腐处理，一般铸铁散热器刷防锈漆、银粉各一遍。 （2 ）散热器与管道的连接必须安装可拆装的连接件，如活接头、法兰等。 (3) 散热器支托架安装位置应正确，埋设平整、牢固。若安装带足散热器，在每组上 部装设一个托架或钢卡件，所需带足片数： 14 片以下为 2 片， 15～24 片为 3 片。轻质墙 结构，散热器底部可用特制金属托架支撑。 (4) 散热器挂式安装，底部距地面通常为 150 mm，顶部距窗台为 100 mm 。房间同一 侧墙上的散热器必须在同一条直线上，散热器中心与墙表面距离应符合表 6-4 的规定。 表 7-4 散热器中心与墙表面距离 M132 型 扁管式 串片式 散热器型号 60 型 圆柱型 圆翼型 M150 型 板式 平放 竖放 与墙表面距离（ mm ） 115 115 130 115 30 95 60 (5) 散热器一般采用明装； 对房间装修和卫生要求较高时才加挡板或网罩等暗装， 暗装 时装饰罩应有合理的气流通道、足够的通道面积，以提高散热器散热效果，并方便维修。 (6) 幼儿园的散热器必须暗装或加防护罩。 18 7.3.4 供暖系统辅助设备 1.膨胀水箱 膨胀水箱是热水供暖系统的重要附属设备之一，用于收贮受热后的膨胀水量，并解决 系统定压和补水问题。在多个采暖建筑的同一供热系统中只能设一个膨胀水箱。膨胀水箱 分为开式和闭式。开式膨胀水箱构造简单，管理方便，多用于低温水供暖系统。 （1） 开式高位膨胀水箱 开式高位膨胀水箱一般用钢板焊制而成， 有方形和圆形两种。 图 7-24 为圆形膨胀水箱。 图 7-24 圆形膨胀水箱 1- 溢流管； 2- 泄水管； 3- 循环管； 4- 膨胀管； 5- 信号管； 6- 箱体； 7- 内人梯； 8- 水位计； 9- 外人梯 开式膨胀水箱设置在系统的最高位置，通过水箱底部的膨胀管与系统连接，膨胀管上 不得设阀门。上部设置的溢流管是为了控制水箱内的最高水位，溢流管上也不得设阀门， 就近引至排水系统。泄水管设在水箱底部，清洗和检修排空时使用，上面装设阀门，通常 与溢流管连接在一起。当水箱放在不供暖房间时，为了防止水箱冻结，须设置循环管，循 环管也与系统相连，与膨胀管的连接点保持 1.5～3m 的距离，以维持水箱中的水能缓缓流 动。膨胀水箱的安装高度应至少高出系统最高点 0.5m 。 开式膨胀水箱一般设置在建筑物最高处的水箱间内，水箱间应保证良好的通风和采光。 为了方便安装和维修管理，水箱与墙面应有一定的距离。水箱可用型钢或钢筋混凝土等材 料支承。有可能冻结时，水箱与配管应保温。 （2 ）闭式低位膨胀水箱 用气压罐代替高位膨胀水箱时，气压罐的选用应以系统补水量为主要参数选择，一般 系统的补水量可按总容水量的 4 ％计算， 与锅炉的容量配套选用。 其工作原理与建筑给水系 统的自动给水装置类似。 3.排气装置 自然循环热水供暖系统主要利用开式膨胀水箱排气，机械循环系统还需要在局部最高 19 点设置排气装置。常用的排气装置有手动集气罐、自动排气罐、手动放气阀等。 （1）手动集气罐 手动集气罐可用直径为 100～250 mm 的钢管焊制而成。根据安装形式分为立式和卧式 两种。一般应设在系统的末端最高处。 集气罐安装在干管的最高点，水中的气泡随水流一同进人罐内。由于集气罐的直径比连 接的管道直径大得多，流人罐内的热水流速降低，水中的气泡便可浮出水面，集聚在上部 空间，定期打开阀门放气。采用集气罐排气应注意及时定期排出空气；否则，当罐体内空 气过多时会随水流被带走。 （2 ）自动排气罐自动排气罐是依靠水对物体的 浮力，自动打开和关闭罐体的排气出口，达到排气 和阻水的目的， 如图 7-25 所示。当罐体内无空气时， 系统中的水流人，将浮漂浮起，关闭出口，阻止水 流出。当罐内空气量增多，并汇集在上部，使水位 下降，浮漂下落，排气口打开排气。气体排出后， 浮漂随水位上升，重新关闭排气口。 （3 ）手动放气阀 手动放气阀又称手动跑风，在热水供暖系统中 图 7-25 自动排气罐 安装在散热器的上端，定期打开手轮，排除散热器 1- 排气孔； 2- 上盖； 3- 浮漂； 4- 外壳 内的空气。 4.除污器 除污器的作用是截留过滤，并定期清除系统中的杂质和污物，以保证水质清洁，减少 阻力，防止管路系统和设备堵塞。有立式直通、卧式直通和角通除污器，按国标制作，根 据现场情况选用。图 7-26 所示为立式直通除污器。 下列部位应安装除污器： （1）一般安装在采暖系统人口的供水管上； （2 ）循环水泵的吸水口处； （3 ）各种换热设备之前； （4 ）各种小口径调压装置， 以及避免造成可能堵 塞的某些装置前。 除污器后应装阀门，并设置旁通管，在排污或检 图 7-26 立式直通除污器 修时临时使用。 1- 外壳； 2- 进水管； 3- 出水管； 5.散热器温控阀 4- 排污管； 5- 放气管； 6- 截止阀 散热器温控阀是一种自动控制散热器散热量的设 20 备，可根据室温与给定温度之差自动调节热媒流量的大小，安装在散热器人口管上。它主 要应用于双管系统，在单管跨越式系统中也可应用。 这种设备具有恒定室温、节约热能的特点，在欧洲国 家中使用广泛， 我国也已有定型产品。 如图 7-27 所示。 6.补偿器 各种热媒在管道中流动时，管道受热而膨胀，故 在热力管网中应考虑对其进行补偿。采暖管道必须通 过热膨胀计算确定管道的增长量。 补偿器有方形补偿器、套管补偿器和波纹管补偿 器等。 图 7-27 散热器温控阀 当地方狭小，方形补偿器无法安装时，可采用套 管式补偿器或波纹管补偿器。但套管补偿器易漏水漏汽，宜安装在地沟内，不宜安装在建 筑物上部；波纹管补偿器材质为不锈钢，补偿能力大，耐腐蚀，但造价高。 7.平衡阀 平衡阀可有效地保证管网静态水力及热力平衡，它安装于小区室外管网系统中，消除 小区内个别住宅楼室温过低或过高的现象，同时，可达到节约煤和电的目的。 平衡阀的工作原理是通过改变阀芯与阀座的开度间隙来改变流体流经阀门的阻力，达 到调节流量的目的，它相当于一个局部阻力可以调节的节流元件。图 7-28 所示为自动平衡 阀。所有要求保证流量的管网系统中都应设置平衡阀，每个环路中只需要设一个平衡阀， 安装在供水或回水管上， 且不必再设其他起关闭作用的阀 门。平衡阀适用的场合： （1）锅炉或冷水机组水流量的平衡； （2 ）热力站的一、二次环路水流量的平衡； （3 ）小区供热管网中各幢楼之间水流量的平衡； （4 ）室内采暖或空调水力系统中水流量的平衡。 8.分水器、集水器和分汽缸 图 7-28 自动平衡阀 当需要从总管接出 2 个以上分支环路时， 考虑各环路 之间的压力平衡和使用功能的要求，宜用分水器、分汽缸 和集水器。 7.3.5 分户热计量 住宅进行集中供热分户计量是建筑节能、提高室内供热质量和进行供暖系统智能化管 理的一项重要技术措施。对于新建住宅，热水集中采暖系统应设置分户热计量和室温控制 装置。 21 1.热量计量仪表 户内采暖系统热计量方式有两种：一是采用户用热量表对每户形成单独的采暖环路； 二是采用热分配表计量方式对各散热器的散热量进行测试。 （1）热量表 热量表由流量计、温度传感器和二次仪表三部分组成。有的智能化热量表除具有可直 接观察使用的热量和供、回水温度外，还有可直接读取热费和进行锁定等功能。 （2 ）热分配表 热分配表计量方式是对各散热器的散热量进行测试，又分为蒸发式和电子式两大类。 蒸发式主要包括导热板和蒸发液。散热器将热量传给导热板，导热板将热量传给装有 蒸发液的液体管中，因散热器不断散热，管中液体会不断蒸发而减少，达到读取散热器热 量的目的。其特点是结构简单、成本低，只要在全部的散热器上安装分配表就能实现按户 计量。 电子式是在蒸发式基础上发展起来的，此种计量装置需要测量散热器和室内温度，利 用散热器表面温度与室内温度差确定其散热量，方法准确，但价格高于蒸发式仪表。 （3 ）计量装置安装 对于单户安装热量表时，还应安装附属设备，如人户管上需安装截止阀、关闭锁定控 制阀、热量计等；采用

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