供暖設備

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更新時間: 2013-07-13

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為使人們生活或進行生產的空間保持在適宜的熱狀態(見室內熱環境)而設置的供熱設施。

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1 供暖設備 - 簡介

為使人們生活或進行生產的空間保持在適宜的熱狀態(見室內熱環境)而設置的供熱設施。

向一定的空間加熱量的辦法,可以直接把產生熱量的火爐裝在其中;也可以抽出其中的空氣,加熱后再送回;也可以在其中裝置保持在較高溫度的物體,向所在空間放熱。這種溫度較高

供暖設備供暖設備

 的物體稱為供暖放熱器。為使供暖放熱器持續放熱,可用經過預熱的流體連續地在放熱器里流過。這種流體通常是蒸汽或熱水,稱為載熱媒質或熱媒。熱媒被設在該空間以外的產熱、集熱或換熱設備(熱源)加熱后,用供暖管道分配到各個供暖放熱器。熱媒把所攜帶的一部分熱量傳給放熱器后,通過迴流管道流回熱源,重新加熱。熱媒循環流轉,就可不斷地把熱轉送到受暖空間。

典型的供暖設備是由熱源、熱媒管道和供暖放熱器組成(圖1)。這三個基本組成部分有時可簡化、合併或省略。例如火爐供暖的熱源和放熱器合在一起,就不需要熱媒流轉管道。火塘供暖更加簡單,用熾熱的燃料和燃燒產物向受暖空間放熱,連放熱器也沒有了。  

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2 供暖設備 -供暖熱源

3 供暖設備 -服務範圍

4 供暖設備 -供暖放熱器

裝置在受暖房間里的熱媒通道。它具有曲折延展的表面,使熱媒流過它時便於把熱量傳給受暖的空間。它的構造和外形多種多樣。傳熱係數是它的主要性能指標,其定義是:放熱器里的熱媒平均溫度和受暖空間的氣溫相差一度時單位面積的放熱率。對於同樣的供暖任務,採用傳熱係數較高的放熱器,則所需放熱面積就較小,因而放熱器的造價一般也就可少一些。金屬熱強度是另一個性能指標,其數值等於傳熱係數除以單位放熱面積的重量。對於相同的供暖任務,採用金屬熱強度較高的放熱器就可減少放熱器所用的金屬量。在選擇放熱器類型時除上述兩個指標外還要考慮使用的具體要求,例如承壓能力、抗腐蝕能力、放熱方式、防火要求、清潔要求等。常用的放熱器有:光面圓管放熱器、圓翼型放熱器、對片式鑄鐵放熱器、鋼串片式放熱器。還有一些新型放熱器。如山西省建築設計院研製的鑄鐵針翼型管式放熱器提高了傳熱係數;很多鑄造廠採用清華大學研製的稀土鑄鐵作為原料,增強了承壓能力;鋼板壓制放熱器的金屬熱強度達到鑄鐵暖氣片的二倍以上,鑄鋁暖氣片外表光滑美觀,但這兩類放熱器都不耐腐蝕,對水質要求嚴格且不得用於蒸汽供暖。

一般的供暖放熱器主要是靠對流方式放熱的,增強其外表面的空氣自然對流可以提高傳熱係數。對流放熱佔總放熱量80%以上,稱為對流式放熱器。中國南京散熱器廠生產的一種加圍罩的鋼串片散熱器,所加圍罩使對流放熱加強,而輻射放熱卻因受到圍罩的遮擋而減弱,就成了對流式放熱器。對於翼片易損壞而且外形不美觀的鋼串片和針翼型管放熱器,圍罩不但可以提高放熱器的傳熱係數,而且還可起保護與美化放熱器的作用。

暖風機是用扇風機把空氣吹過放熱器表面以增加其對流放熱量的對流式放熱器,通常用在較大的公用房間和工廠車間。
對於供暖放熱器的對流放熱加以遏制,使其放熱量中輻射放熱佔主要部分,就成了輻射式放熱器。輻射板是輻射式放熱器的主要類型。通常一切用熱水或蒸汽管加熱的平板式放熱器都被稱為輻射板。圖5是吊在屋面板下的輻射板。由圖可見,熱媒管和被它們加熱的輻射板上面覆蓋著隔熱層。被它們加熱后的空氣不能上升形成對流,所以它們主要靠輻射放熱。如果輻射板的板面朝向上方或側方,板面的空氣對流不受阻擋,輻射板的對流放熱便會成為主要的。因此,布置輻射板時,板面與水平的夾角不可大於45°。

輻射放熱具有透過空氣不被吸收的特點,直到輻射落到能吸收它的物體上時才會被吸收並把物體加熱。因此,用輻射式供暖放熱器供暖的房間里,受到放熱面輻照的物體和圍護結構比空氣先被加熱,然後再由這些升溫后的表面通過對流加熱空氣,房間里的空氣溫度低於受到輻照的物體表面。人們停留在受輻照的區域,即使空氣溫度低於通常的供暖標準,仍然可以感到溫暖。這對於門窗頻繁開啟冷風大量滲入的房間,顯然可以降低供暖所需要的熱量,因而節省供暖熱能。此外,多種紅外線輻射器已大量應用於室外場所供暖。   

5 供暖設備 -供暖設備的熱媒

供暖設備所用的熱媒通常是空氣、蒸汽或熱水。

空氣的比熱小,密度也小。用它作為熱媒時空氣的容積流率很大,要有相當粗的管道,因此管道的造價和輸送的能量消耗都較大。直接用受暖房間的空氣作熱媒,無須裝設供暖放熱器,而且可以同時進行通風(見通風設備)。這種熱媒通常用於熱源距受暖房間很近的情況。

蒸汽冷凝時每公斤可放出兩千多千焦的熱能。它的流轉幾乎全靠自身的壓力無需外加的電能或機械能,所以它是比較理想的熱媒。其缺點是管道上的疏水器需要經常維修並且仍難免漏氣;為了減輕管道內汽、水的衝擊,水平管道必須布置成沿蒸汽流向下斜,不能隨地形起伏,從而造價增加。用蒸汽作熱媒輸熱距離不宜超過5公里。

熱水的比熱和密度都比空氣大很多。熱水和蒸汽比,每公斤輸送的熱量比蒸汽少,但每立方米輸送的熱量比蒸汽多,所以供熱管的尺寸較小。熱水的流轉水泵雖然消耗電能,但輸送途中的熱損失比蒸汽少;此外,熱水的供水溫度易於調節。因此,除間歇使用的房屋外,用熱水作為供暖熱媒較為普遍。

6 供暖設備 -工作制度和運行調節

供暖設備的工作制度分為連續供暖和間歇供暖兩類。前者在整個供暖季中保持熱媒流轉和不斷加熱;後者則在一晝夜中只在若干小時保持熱媒的流轉和加熱。連續供暖,室溫比較穩定。間歇供暖時可以有意識地在一些時間降低室溫以節省燃料和人力。

運行調節指的是按照供暖所需熱量增減供給受暖房間熱量。調節方法有:改變熱媒的流量(量調節),改變熱媒的溫度(質調節),或同時改變熱媒的流量和溫度(綜合調節)。調節可以是自動的,也可以是手動的。調節可在熱源(集中調節)或在供暖入口(分片或分戶調節),或在各個供暖放熱器上(局部調節)進行。

因為房間供暖所需的熱量不只決定於外界溫度,而且受各個房間的朝向和使用人的生活習慣影響,所以局部調節最能適合各個房間的具體要求。但局部調節有時不可靠,因而運行調節都以集中調節為主。

集中的質調節是熱水供暖最通用的調節方法,它可以保持較穩定的室溫。但一般的蒸汽供暖設備無法採用集中的質調節,因為蒸汽溫度的可調節幅度太窄。

集中的質、量綜合調節是為了節省水泵用電量而設計的一種調節方法。此法是利用改變水泵的工作台數實現流量的改變,從而避免了連續量調節時改變單台水泵流量的困難。應用這種量調節方法,流量隨工作的水泵台數而發生階梯形的變化,在每一階段的流量是恆定的。這樣可以在每一個流量不變的階段里採用改變水溫的質調節加以補充。質、量綜合調節也可以是既改變每天的供暖小時數,也改變供水溫度。

7 供暖設備 -節能

提高房屋構造的保溫性能可以減少房屋供暖所需的熱能量。正確地選擇供暖設備也對供暖節能很有意義。例如不經常使用的房屋採用蒸汽或熱風供暖,冷風滲入量大的房屋採用輻射供暖等。重視熱媒輸送管道及其附件的維修,可以減少供暖管道的無益熱耗。供暖設備的運行調節可以消滅供暖過熱的浪費現象。利用工業餘熱作為供暖熱源可以大量節約供暖能源。按照用熱量分戶收取供暖費,可以促進用戶關心供暖節能,進行局部調節。

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