第6章建筑热水供应系统

第6章建筑热水供应系统重点：建立热水系统循环流动及两个循环系统的概念，正确选用热水供应方式，了解应用在热水供应系统的特殊附件及管道保温敷设等特点。掌握设计小时耗热量的计算方法，并能正确选用加热或贮热设备。6.1热水供应系统的分类、组成6.1.1热水供应系统的分类:建筑热水供应系统按热水供水范围的大小，可分为集中热水供应系统和局部热水供应系统。局部热水供应系统供热范围小，热水分散制备。一般靠近用水点设置小型加热设备供一个或几个配水点使用，热水管路短，热损失小。适用于使用要求不高，用水点少而分散的建筑。集中制备，用管道输送到各配水点。一般在建筑内设专用锅炉房或热交换间，由加热设备将水加热后，供一幢或几幢建筑使用。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。6.1.2热水供应系统的组成热媒系统（第一循环系统）:由热源、水加热器和热媒管网组成。可利用冷凝水的水量和热量,保持水加热器的水温稳定。热水供水系统（第二循环系统）：由热水配水管网和回水管网组成。防止水因停止流动而冷却，保持各用水点的水温稳定，达到使用要求。附件：有温度自动调节器、疏水器、减压阀、安全阀、膨胀罐、管道补偿器、闸阀、水嘴等6.2热水供水方式热水供水方式按管网压力工况的特点可分为开式和闭式两类。开式热水供水方式中一般是在管网顶部设有水箱，管网与大气连通，系统内的水压取决于水箱的设置高度，而不受室外给水管网水压波动的影响。闭式热水供水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，有条件时还可以考虑设隔膜式压力膨胀罐或膨胀管，以确保系统的安全运转1a.开式供水方式特点：在管网顶部设水箱，管网与大气相通，系统水压决定于水箱的设置高度，而不受室外给水管网的水压的波动影响。适用：室外水压变化较大，且用户要求水压稳定时采用。注意：该方式必须设置高位冷水箱和膨胀管1b.闭式供水方式特点：冷水直接进入加热器，管路简单，水质不易受污染，但供水水压稳定性差，安全可靠性差。适用：屋顶不设水箱且对供水压力要求不太严格的建筑采用。注意：为了确保系统的安全运转，需设安全阀。6.2热水供水方式根据热水加热方式的不同有直接加热和间接加热之分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，或是将蒸汽直接通入冷水混合制备热水。仅适用于具有合格的蒸汽热媒、且对噪声无严格要求的公共浴室、洗衣房、工矿企业等用户。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加热水不直接接触。该方式的优点是回收的冷凝水可重复利用，适用于要求供水稳定、安全，噪声要求低的旅馆、住宅、医院、办公楼等建筑。6.2热水供水方式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之分全循环热水供水方式用于有特殊要求的高标准建筑中，如：高级宾馆、饭店，大型医院、高级建筑等半循环方式又分为立管循环和干管循环热水供水方式。立管循环热水供水方式多用于设有全日供应热水的建筑和设有定时供应热水的建筑中，干管循环水供水方式多用于采用定时供应热水的建筑中无循环热水供水方式用于公共浴室、洗衣房等。膨胀排气管冷水箱循环水泵加热器全循环供水方式半循环：干管循环方式膨胀排气管冷水箱循环水泵加热器半循环：干管循环方式膨胀排气管冷水箱循环水泵加热器膨胀排气管冷水箱加热器不循环供水方式6.2热水供水方式根据热水循环系统中采用的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。根据热水配水管网水平干管的位置不同，还有上行上给供水方式和上行下给的供水方式。6.3热水供应系统的加热设备和器材6.3.1加热设备小型锅炉：集中热水供应系统采用的小型锅炉有燃煤、燃油、燃气和电锅炉四种。目前，在发达国家加热设备以使用大型电加热设备和燃油锅炉为主。水加热器：有容积式、快速式、半容积式、半即热式水加热器等。容积式水加热器是内部设有热媒导管的热水贮存容器，具有加热冷水和贮备热水两种功能，热媒为蒸汽或热水。有卧式、立式之分。Flash格式演示动画在这里单击鼠标左键播放优点：具有较大的贮存和调节能力，被加热水通过时压力损失较小，用水点压力变化平稳，出水水温稳定。缺点：被加热水流速缓慢，传热系数小，体积庞大。水加热器快速式水加热器：具有效率高，体积小，安装搬运方便的优点，但不能贮存热水，用水水头损失大，在热媒或被加热水压力不稳定时，出水温度波动较大，仅适用于用水量大，而且比较均匀的热水供应系统或建筑物热水采暖系统。当设有贮热水箱时，也可采用。半容积式水加热器有体型小（贮热容积比同样加热能力的容积式水加热器减少2/3）、加热快、换热充分、供水温度稳定、节水节能的优点，但由于内循环泵不间断地运行，需要有极高的质量保证。水加热器半即热式水加热器有快速加热被加热水，浮动盘管自动除垢的优点，其热水出水温度一般能控制在±2.2℃内，且体积小，节省占地面积，适用于各种不同负荷需求的机械循环热水供应系统。加热水箱和热水贮水箱：加热水箱适用于公共浴室等用水量大而均匀的定时热水供应系统。热水贮水箱（罐）是一种专门调节热水量的容器。可在用水不均匀的热水供应系统中设置，以调节水量，稳定出水温度。6.3.2器材、附件自动温度调节装置：当水加热器的出水温度需要控制时，可采用自动温度调节器。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，应设减压阀把蒸汽压力降到需要值，才能保证设备使用安全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自动温度调节装置作用：控制出水水温1自动温度调节装置安装：温度调节器分为直接式自动温度调节装置和间接式自动温度调节装置。前者必须直立安装，温包放置在水加热器热水出口的附近，它把感受到的温度传给温度调节器，自动调节热媒流量达到自动调温的目的；后者温包把温度传给电触点温度计，当温度计指针转到大于或低于规定的温度触点时，自动启动电机关小或开大阀门，调节热媒流量，自动调温。6.3.2器材、附件自动排气阀：为了排除上行下给式管网中热水气化产生的气体，以保证管内热水畅通，应在该管网的最高处安装自动排气阀。自然补偿管道和伸缩器：热水系统中管道因受热膨胀而伸长，为保证管网使用安全，在热水管网上应采取补偿管道温度伸缩的措施，以避免管道因为承受了超过自身许可的内应力而导致弯曲或破裂。膨胀管及膨胀罐：在开式热水供应系统中应设膨胀管。闭式热水供应系统中设置的隔膜式压力膨胀水箱（罐）来代替。6.4热水管道的布置与敷设考虑管道排气与泄水为避免管道中积存气体，影响过水能力和增加管道腐蚀，在上行下给式系统配水干管的最高点，应设排气装置，如自动排气阀；下行上给式热水配水系统可利用最高配水点排气。热水横管应有不小于0.003的坡度直线向泄水装置，以便排气和泄水。泄水装置设在系统的最低点。管道的胀缩措施：采取自然补偿或设置补偿器的方法来解决6.4热水管道的布置与敷设热水管穿过建筑物顶棚、楼板、墙壁和基础时，均应加套管。考虑水的热胀冷缩:设膨胀管（罐、水箱）考虑管道保温：包扎保温材料。保温措施见有关采暖设计手册。6.5水质、水温及热水用水量定额6.5.1热水水质6.5.2水温冷水计算温度见教材表6-5热水锅炉和水加热器出口最高温度见表6-6最不利点的最低水温见教材表6-66.5.3热水用水定额一是根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的完善程度来确定，其水温按60℃计算，见表6-7。卫生器具1次和1h热水用水定额，其水温随卫生器具不同，水温要求也不同，见表6-8。6.6热水量、耗热量、热媒耗量的计算6.6.1热水量计算根据热水用水定额和用水计算单位数计算根据使用热水的卫生器具数和小时用水量同时使用百分数计算TmqKQrhrnbqQrr6.6.2热水耗热量计算设计小时耗热量：为供应用水设备、卫生器具最大1小时热水所消耗的热量。)(lrrttCQW6.6.2热水耗热量计算设有集中热水供应系统的居住小区的设计小时耗热量叠加计算，当公共建筑的最大用水时时段与住宅的最大用水时时段不一致时，应按住宅设计小时耗热量加公共建筑的平均小时耗热量叠加计算。耗热量，当公共建筑的最大用水时时段与住宅的最大用水时时段一致时，应按两者的设计小时。6.6.3热媒耗量计算一、蒸汽耗量1.直接加热时蒸汽耗量加热前热量为加热后热量为热量平衡，另外Qr=Ql可得llqCtQiGWrrrhCtQGCtWrrlrrCtiWCtittCQG2.1~1.1)(2.1~1.16.6.3热媒耗量计算2.间接加热时蒸汽耗量二、热媒水耗量WG2.1~1.1)(2.1~1.1mzmcmsttCWG6.7热水加热及贮存设备的选择计算6.7.1加热设备的选择计算1.水加热器传热面积2.热水贮水器容积的计算：贮水器的贮热量可按经验，由表6-19确定。jtKWF2.1~1.122zcmzmcjttttt6.8热水供应系统管网的水力计算水力计算的目的是确定各管网的管径、水头损失和选择设备、附件。6.8.1热水配水管网计算热水配水管网的计算方法、步骤与给水管道的计算方法、步骤相同。热水管道中的水流速度不宜大于1.5m/s，当管径≤25mm时，宜采用0.6m/s～0.8m/s；根据所供给的水压大小确定，一般为0.8m/s～1.5m/s；计算时应采用热水管道水力计算表来确定管径和单位长度的水头损失。热水管道的设计秒流量按冷水管道的设计秒流量公式计算。6.8.2循环管网计算其目的为确定回水管管径。当循环管道采用自然循环时，要计算自然压力值和循环水头损失来确定自然循环能否实现。采用机械循环时，要根据循环流量、循环附加流量和循环水头损失来选择循环水泵。一、自然循环管网的计算方法、步骤1.在管网中选取最不利环路，即循环水头损失最大的环路为计算环路2.初定计算环路中回水管各管段管径，一般比相应的配水管小1号一、自然循环管网的计算方法、步骤3.确定计算配水管路的温降，即加热设备出水温度与最不利配水点的温度差。一般取5℃～10℃，系统较大时宜取上限值4.计算循环管网中各配水管段的热损失W及其总的损失)2)(1(jzcstttDLKW一、自然循环管网的计算方法、步骤5.计算总循环流量及计算环路各管段的循环流量6.计算管路各点的实际水温：以校核最不利配水点的水温是否能满足设计要求。热水供应系统中，锅炉或水加热器的出水温度与配水点的最低温度差，不得大于10℃7.计算环路通过循环流量时所产生的循环水头损失H值tWQsx163.1一、自然循环管网的计算方法、步骤8.计算计算环路的自然压力值9.确定系统是否能进行自然循环将自然压力值Hzr与循环水头损失H进行比较，若Hzr≥1.35H，则能自然循环。否则，可放大回水管管径，减小循环水头损失值，以满足以上条件。当调整管径在经济上不合理时，应采用机械循环方式。)(1043hHzr二、强制循环管网的计算1.全日机械循环管网计算包括：确定回水管管径，计算管路中配水管的热损失、各管段通过的循环流量、循环附加流量及其水头损失，确定水泵的流量及扬程。回水管的管径可按比相应的配水管管径小1～2号来确定。热损失和循环流量的计算方法、步骤均同自然循环管网。2.定时机械循环管网的计算包括：确定回水管管径和循环水泵的流量、扬程。其回水管管径确定方法同全日强制循环管网。6.8.3热媒管网计算根据热源不同，热媒管网分为蒸汽管网和热水管网。蒸汽管多和强制循环热水管网的水力计算方法及图表，与供暖管道相同。见附表22、23。在此不详述。6.9高层建筑热水供应系统的特点1.技术要求：高层建筑热水供应系统也要解决低层管道中静水压力过大的问题。2.技术措施：与给水系统相同，解决低层管道