3.3.1 热水采暖系（一）在线视频

大家好

欢迎进入

农业生物环境工程慕课

我们继续第3部分的学习

即农业设施的采暖

我计划用两次课的时间

着重给大家介绍热水采暖系统

所以

这里呢

我们会围绕热水采暖系统

学习系统的类型

构造组成

典型的采暖系统

以及水力计算等基本知识

那么首先

我们来看一下热水采暖系统的类型

热水采暖系统有很多分类方法

如果根据系统的循环动力来分类

就可以分为重力循环系统

和机械循环系统

这部分的原理呢

我们会在下一次课程中给大家做介绍

如果按供水回水方式

可以分为单管系统和双管系统

所谓单管系统是一套管路

既是供水管路

也是回水管路

双管系统则是供回水分开的方式

如果按系统管路的敷设方式

还可以分为垂直式系统和水平式系统

另外

如果按热媒的温度来分呢

我们还可以分为低温热水供暖系统

和高温水供暖系统

所谓低温热水供暖系统

就是水温低于100℃

那么高温水供暖系统呢

就是水温高于100℃

进一步

细分系统管路的敷设方式

单管式系统又可以分为

顺流式和跨越式

双管式系统

可以分为上供下回式

下供下回式

下供上回式

以及中供式和混合式

那么根据循环路管路的长度

我们还可以分为

同程式系统和异程式系统

下面呢

我们通过一些示意图

给大家具体介绍一下这其中

几种典型的系统

首先呢这是一组单管式的系统

左边是单管顺流式系统

右边是单管跨越式系统

我们可以看出

所谓顺流式系统

就是每根立管中的热媒流量

全部依次流经所有散热器的方式

这种方式呢

用户不能进行流量的独立调节

所以可能会存在分配不均

或能源浪费的现象

而单管跨越式系统中

每组立管中的热媒呢

不是全部逐一流经每组散热器

而是有一部分

分流到下一组散热器的这种方式

这种分流的方式呢

可以实现室温的调节

能在一定程度上呢

避免能源的浪费

那么这一组呢是双管式的系统

左边是垂直式系统

右边是水平式系统

所谓垂直式系统

是将垂直位置相同的各个散热器

用立管进行连接的方式

在多层建筑中

立管需要贯穿所有的楼层

右边这一组呢

是水平式系统

即将水平位置的各个散热器

用一根水平管进行连接的方式

这种方式

不存在楼板打孔穿管的问题

再看这样一组

是一同程式和异程式系统

所以同程式系统呢

就是并联各个循环环路的

总的管路长度相等

而异程式系统

也就是并联的各个循环环路的

总的管路长度不相等

所以

我们可以看出

同程式的管路

相对而言要复杂一些

那么为什么要有同程式系统呢

因为与异程式相比

同程式系统

流经每一并联环路的

管路长度基本相等

即每一米长管路的阻力损失接近相等

那么管网的阻力

不需要调节即可保持平衡

所以水力稳定性比较好

流量分配比较均衡

当然

正如刚才所说

也存在管路复杂

管道长度增加

阻力加大

能耗增加

以及投资较大等问题

下面

我们来看一下热水采暖系统的组成

作为一个采暖系统

应包括以下几个部分

首先呢是热源即制热设备

就是我们通常所说的锅炉

其次呢

还要有输热的媒介物

即热媒

那么在热水采暖系统中

热媒就是热水

三是热循环系统

也就是热媒输送管道

四是散热设备

比如我们通常所用的暖气片

此外

还要有一些其他的附属设备

比如膨胀水箱以及各种阀门等等

首先

我们看一下锅炉这种设备

锅炉就是利用燃料

或者其他能源进行制热的设备

是采暖系统的热源

它可以将水加热成热水或者是蒸汽

其中

热水锅炉生产中用比较多

评价锅炉设备的性能

我们通常使用额定热功率

这里给出了额定热功率的计算公式

其中

大写字母G是热水锅炉的热水流量

括号中的irs两撇与irs一撇

分别代表了锅炉进出热水的焓值

那么我们再来看一下散热器

散热器是采暖系统的终端

直接安装在加热空间里

它的性能

会直接影响加热效果

所以我们对散热器

会有一些基本的要求

首先呢在热工性能方面

根据前面所学

我们知道散热量与散热器的

传热系数表面积

以及热媒与空气的温差成正比

所以要想获得良好的加热效果

我们希望散热器的传热系数要高

比表面积要大

其次呢

在经济性能方面

我们希望散热器

单位散热量所消耗的材料要少

这样就会降低成本

三是在安装使用方面

散热器应具有一定的机械强度

和承压能力

结构尺寸要小

所占空间要少

并尽可能美观

不积灰

易清扫

另外

在工艺方面

希望其结构形式

应便于根据需求进行组合

并便于大批量地生产

最后

在耐久性方面

希望耐腐蚀

要有足够的使用年限

尤其是在农业生产性设施中

需要经常进行消毒的环境下使用

这一点尤为重要

我们介绍几种

设施农业生产中常用的散热器

首先呢

这是柱型的铸铁散热器

也是我们非常常用的一种散热器

这种散热器传热系数高

容易按需求进行组合

但是造价也比较高

另外呢比较容易积灰

不易于清扫

其次呢

这是一种圆翼型的铸铁散热器

它的造价比较低

但是呢

承受压力和传热系数也比较小

另外容易积灰

不易清扫

但是由于布置较为灵活

在温室中应用较多

除此之外呢

还有一种在温室中应用比较多的散热器

尤其是以荷兰番茄温室为代表

这就是光面管散热器

通常也简称为光管散热器

它是由钢管焊接而成的

表面光滑

不容易积灰

便于清扫

能够承受较高的压力

特别适用于粉尘较多的生产空间

另外呢

可以现场制作

而且可以根据需要

随意组装

缺点是这种散热器

比表面积小

材料消耗量比较大

所以造价比较高

在荷兰温室中

如图所示

这种散热器呢

通常安装于作物行间的地面

还兼用于作业车辆的行驶轨道

下面我们看一下散热器的散热面积

通常我们可以用

这样的一个公式来进行计算

在这个公式中呢

分子是采暖热负荷

分母就是散热器的传热系数以及温差

这个温差

是散热器内的热煤平均温度

与采暖室内的计算温度之差

当然

还需要进行适当的修正

因此呢给出了3个修正系数

分别代表了

组装片数修正

连接形式修正

以及安装形式修正

这三个修正系数

如表所示

我们都可以查阅相关的采暖设计手册得到

公式中

采暖系统的热媒的平均温度

我们可以用

供水温度

与回水温度的平均值来代替

另外

还有散热器的传热系数

这是一个受很多因素影响的系数

比如散热器的制造情况

使用条件等等

因而

很难以理论的数学模型表现出

通常都是通过实验方法来确定

那么根据实验

我们可以给出这样的一个计算公式

由公式我们可以看出

这个传热系数

与热媒的平均温度

和室内空气温度的温差有关

在这里呢

还有两个系数a和b

可以通过查阅相关的

采暖设计手册得到

最后

我们来总结一下今天所学的内容

这次课

我们学习了

热水采暖系统的几种类型

管道敷设方式

以及采暖系统的构造组成

针对主要设备的锅炉和散热器

我们也给出了基本的

设计计算方法

这部分内容呢

希望大家能够有所了解

好

这次课就讲到这里

谢谢大家