1-1-1-1自然循环热水供暖系统工作原理及系统形式(精)
暖通讲义采暖PPT课件
（1）楼内为垂直单管跨越系统： （2）楼内为垂直双管系统
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（三）有关热水供暖系统的几个问题 1.从系统中排除空气的问题 （1）热水系统存气的危害 （2）热水系统存气的原因 （3）排气方法
集气管排气
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（一）低压蒸汽采暖系统 1.系统原理
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2.有关低压蒸汽供暖系统的几个问题
恒温式疏水阀
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（二）高压蒸汽供暖系统 特点：压力大，温度高，经济性好。但是，卫生条件差，易烫伤人。
一般应用于工业厂房。
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5.暖风机 （1）外形与结构
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（2）暖风机的布置
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6.热风供暖系统与蒸汽或热水供暖系统的比较： （1）热惰性小，升温迅速，特别适合人们短时间 逗留的场所（体育馆、影剧院等）。 （2）热风供暖系统可与送风系统结合，兼有通风 换气作用。 （3）热风供暖系统与蒸汽或热水供暖系统相比， 噪音较大。
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二、散热器的选择与布置
1.散热器的选择 （1）散热器的工作压力不能超过制造厂规定的压 力值。 （2）民用建筑中，宜采用外型美观，易于清扫的散 热器。 （3）在灰尘较多的厂房，应采用易于清扫的散热器。
第三章 供暖系统
第一节 供暖系统概述
• （二）蒸汽供暖系统的分类
• • 1、按起始压力大小 •
高压蒸汽供暖系统
低压蒸汽供暖系统
• • 2、按蒸汽干管布置的不同 •
上供式 中供式 下供式
第一节 供暖系统概述
• 1、散热器的布置 • （1）散热器设置在外墙窗口下最为合理。 • （2）楼梯间内散热器应尽量分配在底层，因此底层散热器所加热的
空气能自动上升，从而补偿上部的热损失。
• 2、散热器的安装 • （1）安装散热器时，有脚的散热器可直立在地上；无脚的散热器可 用专门的托架挂在墙上。 • （2）散热器的安装可分为明装、暗装。
散热器与附件
温度较高的热水通过散热器，以对流或辐射的方式将热量传递给室内
空气，使空气加热升温，以达到供热的目的。 • 1、对散热器的要求 • 总体要求：有较高的传热系数，足够的机械强度和承压能力；制 造工艺简单，材料消耗少，表面光滑，不积灰尘，易清扫，占地面积 小，安装方便，耐腐蚀，外形美观。
第三节 散热器与附件
自然循环系统——靠水的密度差进行循环 2、按系统循环动力分 机械循环系统——靠机械力进行循环
第一节 供暖系统概述
• （二）自然循环系统 • 1、自然循环系统的工作原理：
膨胀水箱
散热器 供水管路 热水锅炉 回水管路
第一节 供暖系统概述
• 工作原理： • 在系统工作前，先将系统中充满冷水。当水在锅炉内 被加热后密度减小，同时受从散热器流回来密度较大的回 水的驱动，使热水沿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。
自然循环热水供暖系统的工作原理
自然循环热水供暖系统的工作原理一、引言自然循环热水供暖系统是一种简单而又实用的供暖方式，其工作原理基于水的自然循环和热传导原理。
这种系统不需要电力或机械设备来驱动，因此具有节能、环保、可靠等优点。
本文将详细介绍自然循环热水供暖系统的工作原理。
二、系统组成自然循环热水供暖系统主要由锅炉、管道、散热器和水泵四个部分组成。
1. 锅炉锅炉是整个系统的核心部件，其作用是将水加热到一定温度后送入管道中。
常见的锅炉有电锅炉、天然气锅炉和柴油锅炉等。
2. 管道管道是连接各个部件的通道，其材质通常为铜管或钢管。
管道内充满了加热后的水，通过自然循环实现散发出去的余热。
3. 散热器散热器是将加热后的水散发出去的关键部件，其作用类似于空调中的冷凝器。
常见的散热器有暖气片、地暖和散热器箱等。
4. 水泵水泵是为了加速水的循环而设置的，其作用是将冷却后的水再次送回锅炉中进行加热。
但是，在自然循环热水供暖系统中，水泵并不是必需品，因为系统可以依靠自然循环实现。
三、工作原理自然循环热水供暖系统的工作原理基于物理学中的两个原理：自然对流和热传导。
1. 自然对流自然对流是指由于密度差异而产生的液体或气体运动。
在自然循环热水供暖系统中，当锅炉将水加热到一定温度后，由于温度差异，管道内的冷却水会产生密度差异，并沿着管道上下流动。
这种运动类似于火山喷发时岩浆从火山口向外喷出的情景。
2. 热传导热传导是指物质内部或不同物质之间因温度差异而发生的能量传递现象。
在自然循环热水供暖系统中，当加热后的水进入散热器时，由于散热器表面的温度低于水的温度，水的热量会通过热传导的方式向外散发。
这种现象类似于冬天手放在暖气片上感受到的温暖。
3. 工作过程自然循环热水供暖系统的工作过程可以分为三个阶段：（1）加热阶段：锅炉将水加热到一定温度后送入管道中。
（2）循环阶段：由于管道内冷却水和加热水之间产生了密度差异，因此冷却水会沿着管道上下流动，形成自然对流。
同时，加热后的水进入散热器，在散发余热的同时降低了自身温度。
供热系统的分类
h
回水干管
ρh
回水立管
锅炉。
自然循环热水采暖系统的工作原理图
课程
?基本概念：
在水的循环流动过程中，供水和回水由于温 度差的存在，产生了密度差，系统就是靠供回 水的密度差作为循环动力的。这种系统称为自 然循环热水采暖系统。
?循环作用压力： Δp=p右-p左=gh(ρh-ρg) Pa ρg
课程
h
ρh
水平式
线连接的系统。
课程
垂直式
水平式
课程
3. 按连接散热器的管道数量分类
单管系统
顺流式
跨越式
双管系统
单管顺流式
单管跨越式
双管式
课程
单管系统特点： 节省管材，造价低，施工进度快， 单管系统的水力稳定性比双管系统好。
顺流式单管系统： 不能调节单个散热器的散热量。
跨越式单管系统： 多用管材 (跨越管)、设置散热器 支管阀门和增大散热器的代价换取散热量在一定程度上 的可调性。
机械循环上供下回垂直 单管热水采暖系统
课程
机械循环下供下回垂直 双管热水采暖系统
课程
机械循环上供下回垂直 双管热水采暖系统
课程
课程
水平式热水采暖系统
课程
蒸汽采暖系统
? 原理：利用蒸汽凝结时放出的汽化潜热来供暖。 ? 分类：低压蒸汽供暖系统（P≤0.07MPa）
高压蒸汽供暖系统（P＞0.07MPa） ? 适用：系统的加热和冷却过程都很快，特别适
暖风机的使用要求
1、暖风机运转前，必须排净管路系统及散热管中的冷空 气。 2、调整暖风机百叶开启角度，以便得到合适的气流。 3、热风采暖气的热媒采用0.1~0.3MPa的高压蒸汽或不低 于90℃的热水.也可以采用燃气、燃油。 4、暖风机的供水温度一般应保持在90 ℃以上，最低不 低于80 ℃，水流速在0.2m/s. 5、暖风机的送风温度宜采用35~50 ℃，不得高于70 ℃。
第1章 热水供暖系统
3.中供式系统
中供式系统的特点： 中供式系统可避免由于顶层梁底 标高过低,致使供水干管挡住顶层 窗户的不合理布置,并减轻了上供 下回式楼层过多,易出现垂直失调 的现象；但上部系统要增加排气装 置。下部的上供下回式系统，由于 层数减少，可以缓和垂直失调问题。 适用场合：中供式系统适用于顶层梁 下和窗户之间的距离不能布置供水 干管时的情况。
【例题1-1】
如图1-5所示，设h1=3.2m，h2=h3=3.0m，散热器:Q1=700W, Q2=600W,Q3=800W。供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃，压力 为100KPa，95℃和70℃水的密度分别为961.92 kg/m3和977.81 kg/m3，求： 1.双管系统的循环作用压力。 2.单管系统各层之间立管的水温。 3.单管系统的重力循环作用压力。 （计算作用压力时，不考虑水在管路中冷却因素）
【例题1-1】
【例题1-1】
【解】1.求双管系统的重力循环作用压力 通过各层散热器循环环路的作用压力分别为： 第一层：∆P1= gh1（ρg－ρh）=9.81×3.2×（977.81－961.92）=498.8 Pa 第二层：∆P2= g(h1+ h2) （ρg－ρh） =9.81×(3.2+3.0) ×(977.81－961.92)=966.5 Pa 第三层：∆P3= g(h1+ h2+ h3) （ρg－ρh） =9.81×(3.2+3.0+3.0) ×(977.81－961.92)=1434.1 Pa 第三层与底层循环环路的作用压力差值为： ∆P=∆P3－∆P1=1434.1－498.8=935.3 Pa 由此可见，楼层数越多，底层与最顶层循环环路的作用压力差越大。
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供暖系统简介,很有价值解读
1.1 热负荷
热负荷
外门附加率
外门布置状况 一道门 两道门（有门斗） 三道门（有两个门斗） 公共建筑和厂房的主要出入口 附加率 65n% 80n% 60n% 500%
注：n——建筑物的层数
1.1 热负荷
热负荷
高度附加率
民用建筑筑和工业辅助建筑物(楼梯间除外)的房间 高度大于4m时，高出1m应附加2％，但总的附加率不应大 于15％。 需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构(门、窗、 外墙及用顶的垂直部分)的基本耗热量和其它附加(修正) 耗热量的总和乘以相应的高度附加率。
3 i i
i 1 2
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机械循环下供上回（倒流式）热水采暖系统
下供上回式采暖系统特点
3
无需设置集气罐等排 气装置（水与空气流 动方向一致） 。
底层散热器的面积减 小，便于布置。
i
i
i 1 2
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机械循环下供上回（倒流式）热水采暖系统
5、混合式采暖系统
混合式系统是由上供下回式、下供下 回式和下供上回式等串联组成的系统。 由于两组及以上的系统串联，系统的 压力损失大些。这种系统一般只宜使用在 连接于高温热水网路上的卫生要求不高的 民用建筑或生产厂房。
下供下回式采暖系统特点
4 5
6
a b
>h
3 1 2
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。 排除系统中的空气较易。
3、中供式采暖系统
水平供水干管敷设在 系统中部。 下部：上供下回； 上部：下供下回（左） 上供下回（右）
中供式采暖系统特点
中供式系统可避免由于顶层梁底标高过低,
放热中心1 (散热器) 加热中心2 (锅炉) 供水管3 回水管4 膨胀水箱5
热水循环系统工作原理
热水循环系统工作原理
热水循环系统是一种将热水从水加热器流动到不同的水龙头之间循环的系统。
它主要由循环泵、热水管道、阀门和水龙头组成。
首先，当用户需要热水时，他们打开水龙头，并通过开关控制阀门打开。
此时，冷水和热水被混合在一起，然后通过管道流入水龙头。
同时，循环泵开始工作，它通过一条独立的管路将一部分热水从水加热器中抽出。
这些热水被泵送回到热水管道中，然后通过管道流向其他需要热水的水龙头。
在整个循环过程中，热水不断被抽出、泵送和循环，以保持整个系统中的热水温度稳定。
这样，当用户需要热水时，就不需要花费额外时间等待热水从水加热器到达水龙头，提高了用水的便利性和舒适度。
为了确保循环系统的正常运行，系统中需要设置定时器或传感器来控制循环泵的启停，以节省能源。
此外，还需要定期检查和维护循环系统的各个组件，以确保其正常工作和延长使用寿命。
总之，热水循环系统通过不断抽出、泵送和循环热水，实现了在不同水龙头之间快速供应热水的目的，提高了热水的利用效率和用户的使用体验。
室内热水供暖系统
二、机械循环热水供暖系统
机械循环热水供暖系统的特点 增设水泵，水流速大，管径小、升温快。 供暖范围大，广泛用于多幢建筑或区域供暖 维修工作量大，运行费用增加。
• 机械循环热水供暖系统中，膨胀水箱的作用： 1 ）吸纳膨胀水量和补水；2 ）定压。 •若条件限制，供回水干管可无 坡度敷设，但管中水流速度不 得小于0.25 m/s 。 •散热器支管 坡度：1%-2%
垂直式系统
2.1 上供下回式（单、双管）
2.2 双管下供下回式 2.3 下供上回式（单、双管） 2.4 混合式
2.1 特点： 1）排气方便； 2）室温可调； 3）易垂直失调； 4）最为常用。
上供下回式（单、双管）
适用范围： 顶层有屋架或吊顶、 室温有调节要求的建筑 物 (≯5 层)
特点： 1）散热器可单独调节和关 断； 2）部分水量流入散热器， 所需散热面积增加； 3）可解决垂直失调问题； 4）管道占用空间，不易装 饰
2）高区采用双水箱或单水 箱的系统（外网供水温度 较低） 高区采用双水箱：在 高区设两个水箱，用泵1将 供水注入供水箱3，依靠供 水箱3与回水箱2之间的水 位高差(如图a中的h) 作为 高区采暖的循环动力。 利用非满管流动的竖 管6将系统高区与外网分离 的作用。
图2-11高区双水箱或单水箱高层建筑热水采暖系统 (a)高区双水箱； 1-加压水泵；2-回水箱；3-进水箱；4-供水箱溢流 管；5-信号管；6-回水箱溢流管
2.2 双管上供下回式
1）高区采用间接连接的系 统 高区采暖系统与热网 间接连接的分区式采暖系 统。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。
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？
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1-1-1-1自然循环热水供暖系统工作原理及系统形式
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单元1 热水供暖系统形式1-1-1-1自然循环热水供暖系统工作原理及系统形式1.自然循环热水供暖系统的工作原理图 1-1-1为自然循环热水供暖系统的工作原理图。
图中假设系统有一个加热中心（锅炉）和一个冷却中心（散热器），用供、回水管路把散热器和锅炉连接起来。
在系统的最高处连接一个膨胀水箱，用来容纳水受热膨胀而增加的体积。
运行前，先将系统内充满水，水在锅炉中被加热后，密度减小，水向上浮升，经供水管道流入散热器。
在散热器内热水被冷却，密度增加，水再沿回水管道返回锅炉。
在水的循环流动过程中，供水和回水由于温度差的存在，产生了密度差，系统就是靠供、回水的密度差作为循环动力的。
这种系统称为自然（重力）循环热水供暖系统。
图1-1-1 自然循环热水供暖系统工作原理图1-热水锅炉 2-供水管路 3-膨胀水箱 4-散热器 5-回水管路2．自然循环热水供暖系统的形式特点图1-1-2是自然循环热水供暖系统的两种主要形式，左侧立管为双管上供下回式系统；右侧立管为单管上供下回式（顺流式）系统。
上供下回式系统的供水干管敷设在所有散热器之上，回水干管敷设在所有散热器之下。
图1-1-2 自然循环热水供暖系统1-回水立管 2-散热器回水支管 3-膨胀水箱连接管 4-供水干管5-散热器供水支管 6-供水立管 7-回水干管 8-充水管（接上水管）9-止回阀 10-泄水管（接下水道） 11-总立管（1）自然循环双管上供下回式系统，其特点是：各层散热器都并联在供、回水立管上，热水直接流经供水干管、立管进入各层散热器，冷却后的回水经回水立管、干管直接流回锅炉，如果不考虑水在管道中的冷却，则进入各层散热器的水温相同。
分析该系统循环作用压力时，因假设锅炉是加热中心，散热器是冷却中心，可以忽略水在管路中流动时管壁散热产生的水冷却，认为水温只是在锅炉和散热器处发生变化。
（2）自然循环单管上供下回式系统，其特点是：热水进入立管后，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。
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单元1 热水供暖系统形式
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1-1-1
1-1-1-1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自然循环热水供暖系统
自然循环热水供暖系统
工作原理及系统形式
知识点：
1 1.自然循环热水供暖系统工作原理及系统形式。 1 技能点：
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3.填空题 （1）自然循环热水供暖系统，水平干管内空气气泡的浮升速度为 （ ），立管内为（ ），故空气可（ ）水流方向向 （ ）聚集而排除。 （2）热水供暖系统按热水参数的不同分为低温热水供暖系统，供 水温度低于（ ）℃，供水一般为（ ）℃，回水一般为 （ ）℃；高温热水供暖系统，供水温度高于（ ）℃，国内一 般供水为（ ）℃，回水为（ ）℃。 （3）自然（重力）循环热水供暖系统靠供、回水的（ ）作为 循环动力。 （4）自然循环和机械循环热水供暖系统中，空气会在管道的某些 高点处形成（ ），（ ）水的循环流动。空气如果积存于散热 器中，散热器就会不热。另外，氧气还会加剧管路系统的腐蚀。所 以，热水供暖系统应考虑排空气。
系统特点
2、单管和双管系统
3、排空气问题
习题： 1.名词解释 (1)自然循环（重力循环）系统； 2.选择题 (1)自然循环热水供暖系统，空气可逆着水流方向向（ ）聚集而 排除。 A、集气罐 B、膨胀水箱 C、锅炉 (2)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（ ）排空气。 A、集气罐 B、散热器 C、膨胀水箱 (3)为了排除系统内的空气，自然循环上供下回式热水供暖系统的 供水干管应沿水流方向设（ ）坡度。 A、下降 B、上升 C、不必设置 (4)自然循环上供下回式热水供暖系统回水干管应该有向（ ）方 向下降的坡度，以便于系统停止运行或检修时，能通过回水干管顺 利泄水。 A、集气罐 B、散热器 C、锅炉
热水供暖系统按热水参数的不同分为低 温热水供暖系统（供水温度低于100℃， 供水一般为95℃，回水一般为70℃）和 高温热水供暖系统（供水温度高于100℃， 国内一般供水为110 ～150℃，回水为 70℃）。 热水供暖系统按循环动力的不同，可分 为自然（重力）循环和机械循环系统。目 前应用最广泛的是机械循环热水供暖系统。
自然循环热水供暖系统的工作原理
靠供、回水的 1 密度差作为循 环动力的系统 称为自然（重 力）循环热水 供暖系统。
膨胀水箱
锅炉是加热中心，散热器是冷却中心 A-A断面两侧的水柱压力分别为
p左 g（h1 h hg h2 g )
1.具备进行自然循环热水供暖系统管路布置和敷设的 能力。
集中供热系统是指一个或几个热源通过热 网向一个区域（居住小区或厂区）或城市 的各热用户供热的方式，集中供热系统由 热源、热网和热用户三部分组成。集中供 热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、 空气调节、生产工艺等用热系统。
散热器 供水 管路
p右 g（h1 h hh h2 g )
系统的循环作用压力为
热 水 锅 炉
5 回水管路
p p右 p左 gh（h - g )
自然循环热水供暖系统的形式
a 为双管上供下回式系统 b 为单管上供下回式（顺流式）系统 1、上供下回式系统
4．问答题 （1）自然循环系统热水供暖系统应采取何种排气方式？
（2）自然循环系统上供下回式系统中膨胀水箱的作用
是什么？ （3）自然循环热水供暖系统中供、回水干管的坡度应 如何确定?散热器支管的坡度应如何确定? （4）自然循环系统中膨胀水箱的连接点是什么？