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1、第八讲 自然循环热水采暖系统本讲主要内容本讲主要内容 自然循环热水采暖系统的工作原理自然循环热水采暖系统的工作原理自然循环热水采暖系统的工作原理自然循环热水采暖系统的工作原理 自然循环热水采暖系统的主要型式自然循环热水采暖系统的主要型式自然循环热水采暖系统的主要型式自然循环热水采暖系统的主要型式 自然循环系统作用压力的计算自然循环系统作用压力的计算自然循环系统作用压力的计算自然循环系统作用压力的计算第八讲 自然循环热水采暖系统 热水采暖系统热水采暖系统热水采暖系统热水采暖系统 以热水作为热媒的采暖系统以热水作为热媒的采暖系统以热水作为热媒的采暖系统以热水作为热媒的采暖系统。从卫生条件和节能。从
2、卫生条件和节能。从卫生条件和节能。从卫生条件和节能等因素考虑，民用建筑应采用热水作为热媒；也可用等因素考虑，民用建筑应采用热水作为热媒；也可用等因素考虑，民用建筑应采用热水作为热媒；也可用等因素考虑，民用建筑应采用热水作为热媒；也可用于生产厂房和辅助建筑中。于生产厂房和辅助建筑中。于生产厂房和辅助建筑中。于生产厂房和辅助建筑中。特点：特点：特点：特点：系统简单，卫生，安全，蓄热能力好。系统简单，卫生，安全，蓄热能力好。系统简单，卫生，安全，蓄热能力好。系统简单，卫生，安全，蓄热能力好。第八讲 自然循环热水采暖系统热水供暖系统自然循环系统自然循环系统自然循环系统自然循环系统机械循环系统机械循环系
3、统机械循环系统机械循环系统单管系统单管系统单管系统单管系统双管系统双管系统双管系统双管系统垂直式系统垂直式系统垂直式系统垂直式系统水平式系统水平式系统水平式系统水平式系统低温水供暖系统低温水供暖系统低温水供暖系统低温水供暖系统高温水供暖系统高温水供暖系统高温水供暖系统高温水供暖系统系统循环动力方式系统循环动力方式系统循环动力方式系统循环动力方式供、回水方式供、回水方式供、回水方式供、回水方式系统管道敷设方式系统管道敷设方式系统管道敷设方式系统管道敷设方式热水温度热水温度热水温度热水温度第八讲 自然循环热水采暖系统系统组成系统组成系统组成系统组成 放热中心放热中心1 1 (散热器散热器)加热中心
4、加热中心2 2 (锅炉锅炉)供水管供水管3 3 回水管回水管4 4 膨胀水箱膨胀水箱5 5 一、自然循环热水采暖系统的工作原理第八讲 自然循环热水采暖系统 工作原理工作原理工作原理工作原理 系统工作前先充满冷系统工作前先充满冷水，当水在水，当水在锅炉锅炉内被内被加热后，密度减小，加热后，密度减小，同时受着从同时受着从散热器散热器流流回来密度较大的回水回来密度较大的回水的驱动，使热水沿供的驱动，使热水沿供水干管上升，流人散水干管上升，流人散热器。在散热器内水热器。在散热器内水被冷却，再沿回水干被冷却，再沿回水干管流回锅炉。管流回锅炉。一、自然循环热水采暖系统的工作原理一、自然循环热水采暖系统的工
5、作原理第八讲 自然循环热水采暖系统循环作用压力循环作用压力循环作用压力循环作用压力一、自然循环热水采暖系统的工作原理一、自然循环热水采暖系统的工作原理循环作用压力循环作用压力循环作用压力循环作用压力 P P取决于取决于取决于取决于热水密度差热水密度差热水密度差热水密度差和和和和加热中心与加热中心与加热中心与加热中心与冷却中心的高度差冷却中心的高度差冷却中心的高度差冷却中心的高度差。第八讲 自然循环热水采暖系统 自然循环热水采暖系统是最早采用的一种热水供暖方式，自然循环热水采暖系统是最早采用的一种热水供暖方式，自然循环热水采暖系统是最早采用的一种热水供暖方式，自然循环热水采暖系统是最早采用的一种
6、热水供暖方式，已有约已有约已有约已有约200200年的历史，至今仍在应用。年的历史，至今仍在应用。年的历史，至今仍在应用。年的历史，至今仍在应用。装置简单，运行时无噪音和不消耗电能。但由于其作用装置简单，运行时无噪音和不消耗电能。但由于其作用装置简单，运行时无噪音和不消耗电能。但由于其作用装置简单，运行时无噪音和不消耗电能。但由于其作用压力小，管径大，作用范围受到限制。重力循环热水采压力小，管径大，作用范围受到限制。重力循环热水采压力小，管径大，作用范围受到限制。重力循环热水采压力小，管径大，作用范围受到限制。重力循环热水采暖系统通常只能在单幢建筑物中应用，其作用半径不宜暖系统通常只能在单幢建
7、筑物中应用，其作用半径不宜暖系统通常只能在单幢建筑物中应用，其作用半径不宜暖系统通常只能在单幢建筑物中应用，其作用半径不宜超过超过超过超过5050mm。第八讲 自然循环热水采暖系统二、自然循环热水采暖系统的主要型式二、自然循环热水采暖系统的主要型式双管式双管式 单管式单管式 上供下回上供下回 第八讲 自然循环热水采暖系统上供下回式系统特点上供下回式系统特点上供下回式系统特点上供下回式系统特点 1 1）供水干管必须有向膨胀）供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的流向。其水箱方向上升的流向。其反向的坡度为反向的坡度为0.5%10.5%1；空气逆流经供水干管聚集空气逆流经供水干管聚集到系统的最高处，通过
8、膨到系统的最高处，通过膨胀水箱排除。胀水箱排除。2 2）散热器支管的坡度一）散热器支管的坡度一般取般取1%1%。这是为了使系统。这是为了使系统内的空气能顺利地排除，内的空气能顺利地排除，因系统中若积存空气，就因系统中若积存空气，就会形成气塞，影响水的正会形成气塞，影响水的正常循环。常循环。3 3）回水干管应向锅炉方）回水干管应向锅炉方向有向下的坡度。向有向下的坡度。第八讲 自然循环热水采暖系统膨胀水箱的作用 容纳膨胀体积容纳膨胀体积容纳膨胀体积容纳膨胀体积 排气排气排气排气 定压定压定压定压第八讲 自然循环热水采暖系统三、自然循环双管系统作用压力的计算三、自然循环双管系统作用压力的计算aSaS
9、1 1b b环路作用压力为：环路作用压力为：环路作用压力为：环路作用压力为：aSaS2 2b b环路作用压力为：环路作用压力为：环路作用压力为：环路作用压力为：环路间压力差为：环路间压力差为：环路间压力差为：环路间压力差为：第八讲 自然循环热水采暖系统 在双管系统中，由于各层散热器与加热中心的高差在双管系统中，由于各层散热器与加热中心的高差不同，虽然进入和流出各层散热器的供、回水温度相同不同，虽然进入和流出各层散热器的供、回水温度相同(不考虑管路沿途冷却的影响不考虑管路沿途冷却的影响)，也将形成，也将形成上层作用压力上层作用压力上层作用压力上层作用压力大、下层作用压力小的现象大、下层作用压力小
10、的现象大、下层作用压力小的现象大、下层作用压力小的现象。如选用不同管径仍不能使。如选用不同管径仍不能使各层阻力损失达到平衡，由于流量分配不均，必然要出各层阻力损失达到平衡，由于流量分配不均，必然要出现现上热下冷的现象上热下冷的现象上热下冷的现象上热下冷的现象。在供暖建筑物内，同一竖向的各层房间的室温不符在供暖建筑物内，同一竖向的各层房间的室温不符合设计要求的温度，而出现上下层冷热不均的现象，称合设计要求的温度，而出现上下层冷热不均的现象，称为为系统垂直失调系统垂直失调系统垂直失调系统垂直失调。双管系统的垂直失调，是由于通过各层的循环作用双管系统的垂直失调，是由于通过各层的循环作用压力不同而出现
11、的；压力不同而出现的；楼层数越多，上下层的作用压力差楼层数越多，上下层的作用压力差楼层数越多，上下层的作用压力差楼层数越多，上下层的作用压力差值越大垂直失调就会越严重。值越大垂直失调就会越严重。值越大垂直失调就会越严重。值越大垂直失调就会越严重。双管系统垂直失调双管系统垂直失调第八讲 自然循环热水采暖系统四、自然循环单管系统作用压力的计算 环路作用压力为：环路作用压力为：环路作用压力为：环路作用压力为：上式可改写为：上式可改写为：上式可改写为：上式可改写为：H2第八讲 自然循环热水采暖系统 若循环环路中有若循环环路中有若循环环路中有若循环环路中有N N组串联的冷却中心组串联的冷却中心组串联的冷
12、却中心组串联的冷却中心(散热器散热器散热器散热器)时，时，时，时，其循环作用压力可用下面一个通式表示：其循环作用压力可用下面一个通式表示：其循环作用压力可用下面一个通式表示：其循环作用压力可用下面一个通式表示：由作用压力计算公式可知，单管热水供暖系统的作由作用压力计算公式可知，单管热水供暖系统的作由作用压力计算公式可知，单管热水供暖系统的作由作用压力计算公式可知，单管热水供暖系统的作用压力与水温变化、加热中心到冷却中心的高度差以及用压力与水温变化、加热中心到冷却中心的高度差以及用压力与水温变化、加热中心到冷却中心的高度差以及用压力与水温变化、加热中心到冷却中心的高度差以及冷却中心的个数等因素有
13、关冷却中心的个数等因素有关冷却中心的个数等因素有关冷却中心的个数等因素有关 。第八讲 自然循环热水采暖系统自然循环单管系统立管水温的计算 为为为为了了了了计计计计算算算算单单单单管系管系管系管系统统统统重力循重力循重力循重力循环环环环作用作用作用作用压压压压力，力，力，力，需要求出各个冷却中心之需要求出各个冷却中心之需要求出各个冷却中心之需要求出各个冷却中心之间间间间管路中水的管路中水的管路中水的管路中水的密度，也就是首先要确定各散密度，也就是首先要确定各散密度，也就是首先要确定各散密度，也就是首先要确定各散热热热热器之器之器之器之间间间间管路的水温。管路的水温。管路的水温。管路的水温。第八讲
14、 自然循环热水采暖系统 在单管系统运行期间，当立管的供水温度或流量在单管系统运行期间，当立管的供水温度或流量不符合设计要求时，也会出现不符合设计要求时，也会出现垂直失调现象垂直失调现象。但在单。但在单管系统中，影响垂直失调的原因和双管系统不同（由管系统中，影响垂直失调的原因和双管系统不同（由于各层作用压力不同造成的）是由于各层散热器的于各层作用压力不同造成的）是由于各层散热器的传热系数传热系数K随各层散热器平均计算温度差的变化程度随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同而引起的。不同而引起的。单管系统垂直失调单管系统垂直失调第八讲 自然循环热水采暖系统自然循环压力损失l在讨论重力循环系统作用压
15、力时，并没有考虑水在管在讨论重力循环系统作用压力时，并没有考虑水在管路中沿途冷却的因素，假设水温只在加热中心和冷却中路中沿途冷却的因素，假设水温只在加热中心和冷却中心发生变化。心发生变化。l在设计计算中，只考虑水在散热器内冷却时所产生的在设计计算中，只考虑水在散热器内冷却时所产生的作用压力，然后再根据不同情况，增加一个考虑水在循作用压力，然后再根据不同情况，增加一个考虑水在循环管路中冷却的附加作用压力。环管路中冷却的附加作用压力。l总的重力循环作用压力，可用下式表示：总的重力循环作用压力，可用下式表示：第八讲 自然循环热水采暖系统本讲重点内容本讲重点内容 自然循环热水采暖系统的工作原理自然循环热水采暖系统的工作原理自然循环热水采暖系统的工作原理自然循环热水采暖系统的工作原理 自然循环热水采暖系统的主要型式自然循环热水采暖系统的主要型式自然循环热水采暖系统的主要型式自然循环热水采暖系统的主要型式 自然循环系统作用压力的计算自然循环系统作用压力的计算自然循环系统作用压力的计算自然循环系统作用压力的计算