第7章 给水排水工程

第7章建筑内部热水供应系统本章内容：7.1热水供应系统的分类、组成和供水方式7.2热水供应系统的热源、加热设备和贮热设备7.3热水供应系统的管材和附件7.4热水供应系统的敷设和保温7.5高层建筑热水供应系统7.1热水供应系统的分类、组成和供水方式7.1.1热水供应系统的分类分为集中热水供应系统、局部热水供应系统和区域热水供应系统。1局部热水供应系统采用小型加热器在用水场所就地加热，供局部范围内一个或几个配水点使用的热水系统。局部热水供应系统适用于使用要求不高，用水点少而分散的建筑。室内热水系统主要2集中热水供应系统集中加热，管道输送。优点、缺点，集中热水供应系统适用于使用要求高，耗热量大，用水点多且分布较密集的建筑。3区域热水供应系统优点、缺点，适用情况7.1.2热水供应系统的组成由下列部分组成，见下图。1.热媒系统(第一循环系统)热媒系统由热源、水加热器和热媒管网组成。2.热水供水系统(第二循环系统)热水供水系统热水配水管网和回水管网组成。3.附件附件包括蒸汽、热水的控制附件及管道的连接附件。tu8-17.1.17.1.3热水供应方式1.根据加热方式的不同有直接加热和间接加热之分，如图7.1.2所示。直接加热也称一次换热，是利用以燃气、燃油、燃煤为燃料的热水锅炉，把冷水直接加热到所需要的温度，或将蒸汽直接通入冷水混合制备热水。间接加热也称二次换热，是将热媒通过水加热器把热量传递给冷水达到加热冷水的目的，在加热过程中热媒与被不直接接触。tu8-4ab7.1.2tu8-4cde2.热水供应方式按管网压力工况可分为开式和闭式。开式(图7.1.3)热水供应方式中一般是在管网顶部设有水箱，管网与大气相通，系统内的水压仅取决于水箱的设置高度，而不受室外给水管网压力坡动的影响。闭式(图7.1.4)热水供应方式中管网不与大气相通，冷水直接进入水加热器，需设安全阀，有条件时还可考虑设隔膜式压力膨胀罐和膨胀管，以确保系统的安全运转。tu8-2tu8-37.1.37.1.43根据热水管网设置循环管网的方式不同，有全循环、半循环、无循环热水供水方式，如图7.1.5。全循环热水供应方式是指热水干管、热水立管及热水支管均能保持热水的循环，各配水龙头随时打开均能提供符合设计水温要求的热水，该方式用于有特殊要求的高标准建筑。tu8-5ac图7.1.5循环方式a）全部循环c）干管循环•tu8-5bd7.1.5立管循环热水供应方式是指热水干管和热水立管内均保持有热水的循环，打开配水龙头时只需要放掉热水支管中少量的存水，就能获得规定水温的热水。干管循环热水供应方式是指仅保持热水干管内的热水循环，多用于采用定时供应热水的建筑中。无循环热水供应是指在热水管网中不设任何循环管道。4全天循环、定时循环5自然循环、机械循环根据热水循环系统中采用循环动力不同有设循环水泵的机械强制循环方式和不设循环水泵靠热动力差循环的自然循环方式。6根据热水配水管网水平干管的位置不同，还有下行上给和上行下给的供水方式。tu8-67.1.6tu8-77.1.77.2热水供应系统的热源、加热设备和贮热设备7.2.1热水供应系统的热源1.集中热水供应系统的热源的选择顺序2.局部热水供应系统的热源3.利于废热时的措施4.蒸汽直接加热或汽水混合加热的要求7.2.2局部加热设备1.燃气热水器2.电热水器3.太阳能热水器7.2.3集中热水供应系统的加热设备和贮热设备1.热水锅炉——有燃煤、燃油、燃气三种。燃煤锅炉有立式和卧式两类。立式锅炉有横水管、横火管、直水管、弯水管之分。卧式锅炉有外燃回水管、内燃回水管、快装卧式内燃等几种。tu8-8图7.2.8•tu8-9图7.2.9•P147wen5-18hang图7.2.10•P147•wen18-30tu8-10图7.2.10所以贮罐的容积利用率也很低。可以把这种层叠的加热方称为“层流加热”。(2)快速式加热器紊流加热理论——通过提高热媒和被加热水的流动速度，来提高热媒对管壁、管壁对被加热水的传热系数，以改善传热效果。汽-水加热器，热媒为蒸汽；水-水加热器，热媒为过热水。tu8-11图7.2.12(3)半容积式水加热器——见图7.2.14、7.2.157.2.16。tu8-12tu8-13图7.2.13图7.2.14tu8-14tu8-15图7.2.15图7.2.16(4)半即热式水加热器tu8-16图7.2.173加热水箱和热水贮水箱7.2.4加热设备的选择1选用局部热水供应满足的要求(4点)2选用集中热水供应满足的要求(4点)7.3热水供应系统的管材和附件7.3.1热水供应系统的管材和管件7.3.2热水供应系统的管件1.自动温度调节装置tu8-17图7.3.1tu8-18ab图7.3.22.疏水器为保证蒸汽凝结水及时排放，同时又防止蒸汽漏失，在蒸汽的凝结水管段上应装设疏水器tu8-22tu8-23当热媒工作压力P≯0.6MPa时,可采用吊桶式疏水器；当P≯1.6MPa时,排水温度t≯100℃时,可选用热动力式疏水器.疏水器前后的压力差ΔP为:ΔP=P1-P2Pa疏水器排水量G为:kg/hP1——疏水器进口压力，Pa；P2——疏水器出口压力，Pa；d——疏水器排水阀孔直径，mm；A——排水系数。PAGdΔ2=3.减压阀当水加热器采用的热媒为蒸汽时，若蒸汽供应管网的压力远大于水加热器所规定的蒸汽压力，应设减压阀把压力降到需要值，才能保证设备使用安全。减压阀工作孔口面积f为：cm2G——蒸汽流量，kg/h；q——通过每平方厘米孔口截面积的蒸汽理论流量，kg/cm2h。(查右图)4.自动排气阀qGf6.0tu8-20tu8-21图7.3.8图7.3.7例8-1已知某容积式水加热器采用蒸汽作为热媒，蒸汽管网压力为(阀前压力)P1=5.4×105Pa(绝对压力),水加热器要求压力不能大于(阀后压力)P2≤4.5×105Pa(绝对压力),蒸汽流量Gc=2000kg/h，试求减压阀的工作孔口截面积f。解由图8-20根据P2、P1查得qc=240kg/cm2h，取φ=0.6,所以由f可选定阀门.减压阀应安装在水平管段上，阀体直立，安装节点还应设置闸门、安全阀、压力表、旁通管等附件，如图8-21。安装尺寸见附录8-3。)(..cmccqGf28913240602000=×==5.膨胀管及膨胀罐膨胀管高出水箱水面的垂直高度h为:m)(1-rLHh=H——锅炉、水加热器底部至高位水箱水面的高度，mm；ρL——冷水的密度，kg/m3；ρr——热冷水的密度，kg/m3。tu8-28tu8-29图7.3.9图7.3.106.自然补偿管段和伸缩器钢管热伸长量ΔL为：ΔL=0.012(t2r-t1r)Lmmt2r——管中热水最高温度，℃；t1r——管道周围环境温度，℃，一般取t1r=5℃。L——计算管段长度，m；0.012——普通钢管的线膨胀系数，mm/m·℃。tu8-25tu8-26图7.3.11tu8-277.4热水管道的敷设与保温7.4.1热水管网的布置和敷设热水管网的布置和敷设，除了满足给(冷)的布置和敷设要求外，还应该注意由于水温带来的体积膨胀、管道伸缩补偿、保温、排气等问题。对于下行上给的热水管网，水平干管可敷设在室内地沟内，或地下室顶部，对于上行下给的热水管网，水平干管可敷设在建筑物最高层吊顶或专用设备技术层内。热水管网有明装和暗装两种形式。立管与横管连接时，为避免管道伸缩应力破坏管网，立管与横管相连应采用乙字弯，见图7.4.1。管道穿楼板、基础及墙壁应设套管，让其自由伸缩。管路上还应设阀门，见图7.4.1。tu8-30图7.4.1tu8-31图7.4.2图7.4.3热水管道中水加热器或贮水器的冷水供水管和机械循环第二循环回水管上应设止回阀，以防加热设备内水倒流被泄空而造成安全事故，和防止冷水进入热水系统影响配水点的供水温度，见图。7.4.2热水供应系统的保温热水管径d≤150mm时，应采用镀锌管和相应的配件；对于标准较高的建筑，应采用铜管及铜制配件，也可采用聚丁烯管或铝塑复合管。另外，热水系统中加热设备、管道、管配件等均应保温，以减少热损失。管道及设备保温结构施工有涂抹式、预制式、浇灌式和捆扎式，见图。7.5高层建筑热水供应系统7.5.1技术要求技术要求与给水系统相同。7.5.1技术措施一致分区与给水系统的分区相同。尽管冷、热水分区范围相同混合龙头处冷、热水压力仍有差异，为保持良好的供水工况，还应采取相应措施适当增加冷水管道的阻力，减小热水管道的阻力，以使冷、热水压力保持平衡，也可采用内部设有温度感应装置，根据冷、热水压力大小、出水温度高低自动调节冷热水进水量比例，保持出水温度恒定的恒温式水龙头。7.5.3供水方式1.集中式(见图7.5.1)优点是：各区供水自成系统，互不影响，供水安全、可靠；集中设置，便于维修、管理。缺点是：高区水加热器需承受高压，耗钢量较多，制作要求和费用高。所以该分区形式不宜用于多于3个分区的高层建筑。2.分散式各区热水配水循环管网也自成系统，但各区的加热设备和循环水泵分散设置在各区的设备层中，如图7.5.2。优点是：供水安全可靠，且加热设备承压均衡，耗钢量少，费用低。其缺点是：设备分散设置不但要占用一定的建筑面积，维修管理也不方便，且热媒管线较长。tu13-19tu13-20图7.5.17.5.3管网的布置与敷设一般高层建筑热水供应的范围大，热水供应系统的规模也较大，为确保系统运行时的良好工况，进行管线布置时，应注意以下几点：1.当分区范围超过5层时，为使各配水点随时得到设计要求的水温，应采用全循环或立交循环方式。2.为防止循环流量在系统中流动时出现短流，影响部分配水点的出水温度，可在回水管上设置阀门，通过调节阀门的开启度，平衡各循环管路的水头损失和循环流量，若因系统大，循环管路长，用阀门调节效果不明显时，可采用同程式管线布置形式，如图7.5.3、7.5.4，使循环流量通过各循环管路的流程相当，可避免短流现象，利于保证各配水点所需水温。图7.5.3图7.5.43.为提高供水的安全可靠性，尽量减少管道、附件检修时的停水范围，可充分利用循环管路的双向供水有利条件，放大回水管管径，使它与配水管管径接近，当管道出现故障时，可临时作配水管使用。