采暖教学用综合实验台设计

刘 兵

(武汉工程职业技术学院 湖北 武汉:430080)

1 设计目的

供热通风与空调工程专业是为建筑内空气环境提供舒适性或特定要求的专业。学生通过专业课的学习,可以胜任大型采暖系统、家用采暖系统的设计、施工、运行管理及销售工作。该专业课程涉及供热通风与空调工程、制冷技术、锅炉与供热、建筑电气、建筑自动化、建筑给排水等领域。

作为大学专业知识教学手段,实验课是大学生培养过程中不可或缺的,学生通过实验能够达到深化理解课程内容、掌握扎实的专业知识能力。然而,通常去购买成型的实验设备,资金投入大,也不一定能完全针对本专业的教学内容。

目前,学校还没有采暖系统实验装置,供热相关的课程、实验开课不高,学生专业知识的掌握受到制约,实践能力不强。为了提高本专业的教学质量,培养学生扎实的实践能力,提高专业教师的业务水平,本实验台要达到以下目的:尽可能设计成现行供热工程普遍应用的,尽可能涉及专业课程和教学的实验内容。

2 设计方案

2.1 系统组成与设备选型

本采暖系统实验装置采用散热器采暖和地板辐射采暖两大系统形式,可以同时提供生活用热水系统,系统主要由四部分组成:热源、供回水管道、控制系统和末端装置;热源是电壁挂热水锅炉(功率6kW,水温30℃～85℃,扬程6m);控制部分主要是温控器(控温范围5℃～90℃)、温控阀(手动和自动两种)、分集水器(公称压力 PN10,工作温度1℃～110℃)、流量计等;末端装置是各种暖气片和地暖地埋管;具体型号及设备见表1,采暖系统图见图1。

表1 采暖教学用实验台设备主要清单

2.2 系统构成原理与工作模式

采暖系统由电锅炉产生热水,经过集、分水器分配给散热器和地暖管路;温控器控制热水的供、回水水温和流量;热水在管路循环,散热器由暖气片与周围空气进行热交换实现采暖目的,地暖是热水把热量传递给地板,贮存热量加热地板通过地面散出热 量实现采暖,见图2。

图1 采暖系统图

图2 地暖工作原理图

壁挂炉:可以根据用户需求不同,多档位设置提供热水;宽频设置温度(30℃～85℃);自动控温,且可以设置恒定温度;可以设置定时开机和关机;超温、干烧会自动保护;自身具备漏电、防冻保护;控制操作简洁方便。

混水装置:在高温供热的地暖水系统中,当集中供热或壁挂炉热源水温在60℃以上时,采用“混水降温”的方式来降低地暖循环水温,使地暖循环水温能恒定工作在60℃以下。确保水地暖系统永远处于安全、节能、舒适的工作状态下。

集水器:集水器上的每个阀门加装电热执行器,执行器由安装在各区域的房间温控器控制每个房间的温度,根据房间使用性质设置温度高低不同可以独立设置。而且可实现壁挂炉、水泵联动。

温控器:温控器周循环,每天可以设置6时段与对应的设定温度;并可以选择人工控制或临时控制的运行模式;适用于电采暖的电设备控制与水系统采暖的电驱动阀门控制;水地暖经典小液晶、即时控制或时段控制高级选择。

2.3 控制方面设计

为了突出自动控制,与实际工程衔接,采暖系统的运行管理设计上实现自动、手动控制,主要由集分水器、温控器、温控阀来控制、调节,今后有条件再改进实现计算机的远程控制和模拟。

2.4 测量与调节

采暖系统实验装置根据冷暖需求的不同可以实现手动和自动调节,系统运行的温度、压力、流量分别由温度计、压力表、流量计来监测,保证系统的正常工作、运行;对数据的分析处理,可以作为教学的演示实验内容;对系统工作运行的状态进行分析,可以作为采暖系统运行管理、故障诊断的实践环节。

3 实施结果

该采暖实验装置2010年1月开始设计、实施,已于2010年12月完工。实验装置经过多次调试、检测,开机运行良好,工作参数数值均在设计的范围内,初步达到设计的要求。

采暖教学用实验台可以作为实验课、实训课、实习、毕业设计的小基地,可解决现有实训能力不强的问题,优化了实训条件和资源,提高了教学质量,增强了学生动手能力,拓宽了专业知识面。

[1] 张闻明,阎雨润.暖卫安装工程施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2] 北京建工集团总公司.建筑设备安装分项工程施工工艺标准[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2003.