机械循环热水供暖系统-课程中心
供热工程课程设计--一幢三层楼的热水供暖系统设计
哈尔滨理工大学《供热工程》课程设计说明书姓名学号 10专业热能与动力工程课程名称供热工程指导教师热能与动力工程系 2013年12月2013年10级《供热工程》课程设计任务书（第3组：指导教师 王芳 ）一、课程设计目的课程设计是《供热工程》课程的主要的教学与实践相结合的环节之一。
通过该课程设计可使学生对该门课程的内容和应用有更加深刻的理解和掌握，为毕业设计打下基础。
使学生通过本课程设计掌握以热水作为热媒的散热器供暖系统的工作原理和基本的设计过程。
二、设计题目一幢三层楼的热水供暖系统设计三、原始数据1、 供暖形式：单管顺流机械循环同程系统，供水温度75℃，回水温度50℃。
2、 地点：具体分配见附表；外墙厚度：49墙，K ＝1.272W/m ℃； 屋顶K ＝0.852W/m℃，标准层层高为3.0米，底层、顶层层高为3.2米。
3、 塑钢窗K ＝2.62W/m℃，窗高均为2.0m ，窗宽根据图纸尺寸。
4、 外门按有门斗的两道门考虑，外门K 值根据类型按附录1-4选取，地面为不保温地面，K 值按划分地带计算。
5、 走廊温度取比室内温度低3℃，卫生间取与房间相同温度。
6、 房间换气次数按0.1次/时计算。
四、设计内容和要求1. 内容：（1） 供暖系统的热负荷计算；散热器片数计算；供暖系统的水力计算。
（4天） （2） 绘制供暖系统的顶层采暖平面图和系统图。
（3天） （3） 答辩。
（0.5天） 2. 具体要求：（1） 计算说明书要求计算机打印，推荐用Excel 编程计算。
（2） 按《暖通规范》绘制图纸。
五、完成及指导时间全部设计内容1.5周内（2013年12月11日至2013年12月20日）完成，其中最后一天为答辩时间。
指导教师每天安排1次指导时间，具体时间与所指导学生共同商定后执行。
六、成绩评定学生课程设计总成绩由两部分组成：一是指导教师评分，占30%，依据设计过程中的工作态度，完成设计计算及绘图的正确性合理评分。
教案1-5-2-1机械循环异程式热水供暖系统水力计算步骤(精)
模块五：室内热水供暖系统的水力计算（14 学时） 单元 2 机械循环热水供暖系统等温降法水力计算 标题 1- 5-2-1 机械循环异程式热水供暖系统水力计算步骤
通过演示、讲解与实际训练，使学生具备进行异程式热水供暖系统等温降法水力计算的能力。学生通过计划、实施、检查工作过程，培养学 导学 生的专业能力、方法能力和团队合作能力。 专业能力目标 知识目标 社会和方法能力目标 1.挖掘学生潜在创造力，激发学生的学习兴趣； 教学目标 1． 具备进行异程式热水供暖系统 1.掌握机械循环异程式热水供暖系统水力计算 等温降法水力计算的能力。 步骤。 2.培养学生与人交流、与人合作的能力； 3.培养学生解决问题、自我学习、信息处理、创新革新能 力。 任务 重难点及 解决方法 任务：针对实际工程供暖施工图纸进行异程式热水供暖系统等温降法水力计算。 重点：机械循环异程式热水供暖系统水力计算步骤； 难点：机械循环异程式热水供暖系统水力计算步骤。
解决方法：通过演示、讲解与实际训练，使学生具备进行异程式热水供暖系统等温降法水力计算的能力。
工具与 媒体
投影仪、录像带、动画课件、施工图纸、给排水与供暖工程施工与
机械循环热水供暖系统原理
机械循环热水供暖系统是一种常用的供暖方式，其基本原理是通过循环泵将热水从热源（如锅炉）输送到各个供暖终端（如散热器、地暖等），实现室内的供暖。
该系统的基本组成包括热源、循环泵、管道系统、供暖终端以及控制系统等。
1.热源：热源一般是锅炉，它通过燃烧燃料产生热能，将水加热至一定温度。
锅炉可以使用不同的燃料，如煤、油、天然气等。
2.循环泵：循环泵是该系统的核心组件，它负责将热水从热源输送到各个供暖终端。
循环泵通过电动机驱动，将热水从锅炉中吸入，然后通过管道系统输送到供暖终端。
3.管道系统：管道系统包括供水管道和回水管道。
供水管道将热水从锅炉输送到供暖终端，而回水管道将冷却的热水从供暖终端输送回锅炉进行再次加热。
管道系统一般采用金属管道，如钢管、铜管等。
4.供暖终端：供暖终端是室内的散热设备，如散热器、地暖等。
热水通过供水管道流入供暖终端，释放热量后的冷却水通过回水管道返回锅炉。
5.控制系统：控制系统用于监测和控制供暖系统的运行。
它可以根据室内温度和设定的温度要求，自动调节锅炉的工作状态和循环泵的运行。
控制系统可以采用传统的机械控制方式，也可以使用现代化的电子控制方式。
机械循环热水供暖系统的工作原理如下：首先，当室内温度低于设定的温度要求时，控制系统会启动循环泵和锅炉。
循环泵开始工作，将热水从锅炉中吸入，然后通过供水管道输送到供暖终端。
热水在供暖终端释放热量，使室内温度逐渐升高。
同时，冷却的热水通过回水管道返回锅炉。
回水管道通常设置有自动排气阀和调节阀，以确保系统中的空气排出和水流量的平衡。
当室内温度达到设定的温度要求时，控制系统会停止循环泵和锅炉的工作。
此时，热水停止循环，供暖终端停止释放热量，室内温度保持在设定的温度范围内。
需要注意的是，机械循环热水供暖系统中的热水循环是持续不断的。
循环泵不断将热水从锅炉输送到供暖终端，然后冷却的热水通过回水管道返回锅炉进行再次加热。
这样循环往复，保持室内温度的稳定。
教案-1-1-1-3-机械循环热水供暖系统与自然循环热水供暖.
项目一：室内热水供暖工程施工模块一：识读、绘制室内热水供暖系统施工图（24学时）
单元1 热水供暖系统形式
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环动力。
机械循环系统膨胀水箱设在系统的最高处，水箱下部接出的膨胀管连接在循环水泵入口前的回水干管上。
其作用除了容纳水受热膨胀而增加的体积外，还能恒定水泵入口压力，保证水泵入口压力稳定。
自然循环热水供暖系统在系统的最高处连接一个膨胀水箱，用来排除系统空气和容纳水受热膨胀而增加的体积。
机械循环系统水平敷设的供水干管应沿水流方向设上升坡度，坡度值不小于0.002，一般为0.003，在供水干管末端最高点处设置集气罐，以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐处排除。
自然循环上供下回式热水供暖系统的供水干管应设沿水流方向下降的坡度，坡度值为0.5%～1.0%，空气能够逆着水流方向向高处聚集。
自然循环上供下回式热水供暖系统可通过设在供水总立管最上部的膨胀水箱排空气。
（5）机械循环系统如果像自然循环系统那样，将膨胀水箱接在供水总立管上会产生什么危害？
7 / 9
8 / 9
9 / 9。
供暖系统培训
根据故障现象，分析故障原因，确定故障位置，制定解决方案
。
故障排除方法
03
提供常见的故障排除方法，如调整阀门、清洗过滤器、修复漏
水等。
供暖系统的维修
维修流程
介绍供暖系统维修的基本流程，包括定期巡检、故障发现、故障 分析和排除等。
维修工具
介绍进行供暖系统维修时需要用到的工具，如管钳、扳手、螺丝 刀等。
包括管道清洗、散热器清洗、过滤器清洗等 。
清洗保养周期
清洗保养方法
一般建议每个采暖季前进行一次清洗保养， 以确保系统正常运行。
采用专业的工具和方法，对供暖系统进行清 洗和保养，确保系统正常运行。
04
供暖系统的故障排除和维修
供暖系统的故障排除
故障诊断
01
对供暖系统可能出现的故障进行排查，如管道漏水、水温异常
噪音控制
在供暖系统中采取噪音控制措施，如使用减震垫 、消声器等，以减少噪音对环境和人体的影响。
THANKS
感谢观看
严格遵守操作规程
在使用供暖系统时，应遵循厂家或相关部门制定 的操作规程，确保使用安全。
定期检查和维护
供暖系统应定期进行检查和维护，防止因部件损 坏或老化而引起的安全事故。
选用合格的产品
购买供暖系统时，应选择正规厂家生产的产品， 并确保其符合相关标准。
供暖系统的节能措施
控制室温
保持室内温度在适宜的范围内，避免过热或过冷，以减少能源浪 费。
集中供暖系统原理
集中供暖系统是将热源产生的热能通过管网向用户输送，通过散热设备将热能传 递给室内空气，从而实现对室内温度的调节。
分散供暖系统原理
分散供暖系统则是将热源直接设置在用户端，通过散热设备将热能传递给室内空 气，实现室内温度的调节。
第三章机械循环(第十讲).
第二节 机械循环热水供暖系统
• 二、系统的主要形式: • 1、垂直式系统 : ④同程式系统
A、同程式的特点: 由于最近环路GADEF和最远环路 GABCF
长度相等,所以压力损失易于平衡,适用于较大 的建筑物内;但管径较异程系统有时稍大,管材 使用相对较多. B 、异程式的特点:
⑷因此,高层建筑供暖系统在与室外管网连接时,应根据散热器 的承压能力、外网的压力状况;还应考虑由于楼层高而加大 了系统的垂直失调等因素,来确定系统形式和连接方式.
二、高层建筑热水供暖系统的主要形式:
热交换器
(一)分层式供暖系统:
1、定义:
在高层建筑供暖系统中,垂直 方向分成两个或两个以上的独 立系统称为分层供暖系统.
• 二、系统的主要形式:
• 1、垂直式系统 :
①上供下回式双管和单管系统 A、上供下回式系统是: 工程设计时的首选,
B、单管系统无条件限制;
C、双管系统适用于三层 及以下建筑物
D、设计要求及各自特点
第二节 机械循环热水供暖系统
• 二、系统的主要形式:
• 1、垂直式系统 : ②下供下回式双管系统
A、适用范围: 当顶层的顶棚下难以布置管路, 或有地下室的建筑物内. B 、系统的空气排除: 一般通过装设在系统上部的空 气管,再经过集气罐排气,或在最 上层散热器装设放风阀来排气, 或把空气管接到膨胀水箱排气. C 、系统的优点: 底层环路短,阻力小,减小垂直 失调,系统相对容易平衡.
第二节 机械循环热水供暖系统
• 一、工作原理:
• 1 、定义:
•
以水泵为主要循环动力的热水采暖系统,称为机械循环
•
热水采暖系统.
• 2、机械循环与自然循环的主要区别:
第三章热水供暖系统
2.求单管系统各层立管的水温
根据式（3-10）
N
Qi
ti tg i Q (tg th)
由此可求出流出第三层散热器管路上的水温
℃ t3 tg
Q3 Q
(tg
th)
95
800 (9570) 2100
85.5
相应水的密度ρ3＝968.32kg/m3 流出第二层散热器管路上的水温t2为：
i1
i1
N
则P ghi(i g)＝g[h1(h g)h2(2 g)h3(3g)] i1
9.81[3.2(97.78196.192)3.0(97.28896.192)3.0(96.83296.192)]100.79pa
N
或P gHi(i i1)＝g[H1 (h g)H2(2 g)H3(3g)] i1
2.系统的回水干管向锅炉方向要有向下坡度 （0.5～1.0％），因为这样可以方便空气排除和停止运 行时系统积水向锅炉内排空。
三、重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算
如图所示系统两台并联运行的散热器内的作用压力
可分别表示如下：∆P1＝gh1（ρh－ ρg ） pa（3-2）
∆P2＝g（h1＋h2）（ρh－ ρg ）
∑Q＝Q1+ Q2 +…… +Q8 w (3-6)
②通过立管的水流量，按起所担负的全部热负荷 计算，可用下式确定：
AQ 3 .6 Q
Q
G LC (tg th)4 .1(8 tg 7 th)0 .8tg 6 th kg/h (3-7)
式中：∑Q～立管的总热负荷，w
C～水的热容量C=4.187kJ/kg·℃
根据式（3-2）和式（3-3）的计算方法，通过各层散热器循 环环路的作用压力，分别为：
第三章热水采暖系统
水干管；5-集气罐
二、机械循环热水采暖系统
（2）按散热器的连接方式分类 按散热器的连接方式将热水采暖系统分为垂直式与水平式系统(如图 2-6)。垂直式采暖系统是指不同楼层的各散热器用垂直立管连接的系 统(如图a)；水平式采暖系统是指同一楼层的散热器用水平管线连接 的系统(如图b)。
2、重力循环单管系统
循环作用压力
n
n
p ghi i g gHi i i1
i 1
i 1
ρi：流出第i组散热器的水的密度
结论：每一根立管只有一个重力循环 作用压力，而且即使最低层散热器低 于锅炉中心，也可能使水循环流动。
一、自然循环热水采暖系统
单管系统回水温度的求法： 计算依据：在整根立管中，流过 每一管段和每组散热器的流量都 相等。
一、自然循环热水采暖系统
1.5 重力循环系统作用压力的计算
1.双管热水供暖系统作用压力的计算
上层: △P2＝g(h1+h2)(ρh－ρg) 下层: △P1＝gh1(ρh－ρg) △P=△P2－△P1＝gh2(ρh－ρg)
（△P2﹥△P1）
△Pi＝gHi(ρh－ρg)
一、自然循环热水采暖系统
• 自然循环热水采暖双管系统特点:
二、机械循环热水采暖系统
（4）按并联环路水的流程分类 按各并联环路水的流程，可将采暖系统划分为同程式系
统与异程式系统(图2-9)。热媒沿各基本组合体流程相同 的系统，即各环路管路总长度基本相等的系统称同程式系 统(如图a)。 热媒沿各基本组合体流程不同的系统为异程 式系统(如图b)。
二、机械循环热水采暖系统
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流过每一管段和每组散热器的
流量都相等。 (2)公式推导：假设供回水温度 分别为tg，th。建筑物为八层， 每层散热器的散热量分别为 Q1,Q2，...,Q8，即立管的热负 荷为：
Chap3 室内热水供暖系统
Q Q Q
1
2
Q8
通过立管的流量，按其所担负的全部热负荷计算，可用下式确定：
P ghi i g gHi i i 1
n n i 1 i 1
Chap3 室内热水供暖系统
2. 特点 单管热水供暖系统的作用压力与水温变化、加热中心与冷却中 心的高度差以及冷却中心的个数等因素有关。 （1）每一根立管只有一个重力循环作用压力，即使最低层散热
Chap3 室内热水供暖系统
四、重力循环热水供暖单管系统的作用压力的计算
在图3-3所示的上供下回单管式系统中，散热器串联 。 1. 循环作用压力的计算
P gh1( h g ) gh2( 2 g ) Pa
若循环环路中 N 组串联的散热器时，其 循环作用压力可用一个通式来表示：
一层： P 1 gh 1 ( h g ) Pa Pa
二层： P 2 g (h 1 h2 )( h g ) P 1 gh2 ( h g )
Chap3 室内热水供暖系统
垂直失调：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。
Pzh P Pf
式中
Pa
P——自然循环系统中,水在散热器中冷却所产生的作用压
力,Pa；
Pf ——水在循环环路管道中冷却产生的附加压力。（与系统
供水管路的布置状况、楼层高度、所计算的散热器与锅炉之间
的水平距离等因素有关）附录3-2
Chap3 室内热水供暖系统
六、重力循环系统的特点及应用
GL
0.86 Q
t
g
th
流出某一层（如第二层）散热器的水温t2，根据上述热平衡方
式，同理，可按下式计算
0.86Q2 Q3 Q8 GL t g t2
t2 t g
Q2 Q3 Q8 t
Q
g
th
Chap3 室内热水供暖系统
器低于锅炉中心，也可能使水循环流动。
（2）各层散热器的进出口水温不相等，各层散热器的传热系数 值也不相等。 （3）运行期间，也会出现垂直失调，其原因是由于各层散热器 的传热系数随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同。
Chap3 室内热水供暖系统
3. 单管系统散热器出水温度的求法 (1)计算依据：在整根立管中，
P P1 P2 gh(h g )
式中
Pa
g ——重力循环系统的作用压力，Pa； h ——重力加速度，m/s2, 取9.81 m/s2； P ——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。
影响因素：冷热中心高差h；供回水温差-密度差。
优点：装置简单，运行时无噪声，不消耗电能。 缺点：作用压力小，管径大，作用范围受到限制。 应用：只能用在单幢建筑中，且作用范围不宜超过50m。
Chap3 室内热水供暖系统
机械循环热水供暖系统
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。
水供暖系统（高于100℃） 2.按系统循环动力的不同：重力（自然）循环系统和机械循环 系统 3.按系统管道敷设方式的不同：垂直式和水平式
4.按散热器供、回水方式的不同：单管系统和双管系统
5.按管道连接及热媒流经路程不同：同程式系统和异程式系统
Chap3 室内热水供暖系统
重力循环热水供暖系统
重力循环热水供暖系统靠水的密度差进行循环。推动热水流 动的力量叫作用压头。
Chap3 室内热水供暖系统
课程名称：供热工程 教学对象：建环专业 讲课章节：分户计量热水供暖系统 教学目的：了解热计量的意义，掌握热计量的方式方法与 系统形式，了解目前热计量存在问题 教学方法与手段：采用多媒体教学，针对内容特点采用案 例教学、对比教学、拓展教学等方法
Chap3 室内热水供暖系统
Chap3 室内热水供暖系统
二、重力循环热水供暖系统的主要型式
重力循环热水供暖系统主要分双管和单管两种型式。
Chap3 室内热水供暖系统
三、重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算
1. 循环作用压力的计算
在双管系统中，由于供水同时在上、下两层散热器内冷却，
形成了两个并联环路和两个冷却中心。它们的作用压力分别为：
一、工作原理及其作
用压力
对断面 A-A 处的假想阀 门进行受力分析。
图 3-1 重力循环热水供暖系统
Chap3 室内热水供暖系统
左侧 右侧
P1 g (h0h h h h1g )
P2 g (h0h h g h1g )
Pa
Pa
断面A-A两侧压力之差值，即系统的循环作用压力为：
根据上述方法，串联N组散热器的系统，流出第i组散热器的 水温ti，可按下式计算：
ti t g
Qi Qi 1 Q8 t
Q
g
th t g
Q t Q
i i
n
g
th
Chap3 室内热水供暖系统
五、附加作用压力的计算
考虑水在管路中沿途冷却的因素所产生的作用压力，工程计 算中总的重力循环作用压力 Pzh ：
主要内容
• 热水供暖系统概述 • 重力循环热水供暖系统 • 机械循环热水供暖系统
• 高层建筑热水供暖系统
• 分户计量热水供暖系统
• 室内热水供暖系统管路布置和主要设备附件
Chap3 室内热水供暖系统
概述
以热水作为热媒的供暖系统，热媒温度的不同：低温水供暖系统（低于100℃）和高温
双管系统垂直失调的原因：通过各层的循环作用压力不同。
楼层数越多，垂直失调越严重，所以垂直双管系统不宜用在超 过4层的系统中。
Chap3 室内热水供暖系统
2．特点 (1）各层散热器的供、回水温度相同。 (2）供水温度较单管高，散热器面积相应小。 (3）可进行局部调节。
(4）垂直失调严重，机械循环系统也是如此。