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1、第6章 建筑热水供应系统,6.1 建筑热水供应系统的组成与供水方式 6.2 热水供应系统的主要设备 6.3 热水供应系统的管材和附件 6.4 热水供应系统的管道敷设与保温,第六章,6.5 建筑内部热水供应系统计算简介 6.6 高层建筑热水供应系统 6.7 饮水供应 思考题与习题,6.1 建筑热水供应系统的组成与供水方式,6.1.1 建筑热水供应系统的分类 按热水供应范围,建筑内热水供应系统可分为局部热水供应系统和集中热水供应系统。 局部热水供应系统是指供给单个或数个配水点所需热水的小型系统。局部热水供应的范围较小,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,
2、热损失小,适用于使用要求不高,用水点少而分散的建筑,如建筑内的餐厅、理发店、洗衣房、浴室等的热水供应。 集中热水供应系统是指供给一幢或数幢建筑物所需热水的系统。集中热水供应的范围较大,热水集中制备,利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,如宾馆的客房、餐厅、洗衣房、浴室全部可供热水,类似数幢建筑内的热水供应以及建筑小区的热水供应。,6.1 建筑热水供应系统的组成与供水方式,6.1.2 建筑热水供应系统的组成 建筑热水供应系统主要由热媒系统、热水系统、附件三部分组成。 热媒系统
3、由热源、水加热器和热媒管网组成,又称第一循环系统。 热水系统主要由换热器、供热水管道、循环加热管道、供冷水管道等组成,又称第二循环管道系统。 附件包括蒸汽、热水的控制附件及管道的连接附件,如温度自动调节器、疏水阀、减压阀、安全阀、膨胀管、管道补偿器、闸阀、水嘴、止回阀等。 6.1.3 热水供水方式 1.按热水加热方式分 热水供水方式按热水加热方式不同分为直接加热和间接加热。直接加热是利用以燃气、燃油、燃煤为燃料的热水锅炉,把冷水直接加热到所需温度,或者是将蒸汽或高温水通过穿孔管或喷射器直接通入冷水混合制备热水。直接加热具有热效率高、节能的特点,特别是蒸汽直接加热方式,设备简单,热效率高,投资省
4、。但其噪声大,对蒸汽质量,6.1 建筑热水供应系统的组成与供水方式,要求高,锅炉供水量大,且需对补充水进行水质处理,故运行费用高。 直接加热方式仅适用于具有合格的蒸汽且对噪声无严格要求的公共浴室、洗衣房、工矿企业等。 间接加热是将热媒通过水加热器把热量传递给冷水以达到加热的目的,在加热过程中热媒与被加热水不直接接触。该方式的优点是可重复利用冷凝水,只需对少量补充水进行软化处理,运行费用低,且不产生噪声,蒸汽不会对热水产生污染,供水安全稳定。 间接加热方式适用于供水要求稳定、安全且噪声要求严格的旅馆、住宅、医院、办公楼等建筑。 2.按热水管网的循环方式分 热水供水方式按热水管网的循环方式不同,分
5、为全循环、半循环和无循环热水供应系统。全循环热水供应系统是指热水干管、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中,如高级宾馆、饭店,高级住宅等。半循环热水供水方式又分为立管循环和干管循环。立管循环热水供水方式是指热水干管和热水立管内均能保持,6.1 建筑热水供应系统的组成与供水方式,有热水的循环,打开配水龙头时只需放掉热水支管中少量的存水,就能获得规定温度的热水,该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高层建筑中;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,多用于定时供应热水的建筑中。无循环式
6、热水供应系统中冷水从发热器(或换热器)流出的被加热的热水再流经热水供应管道至用水器具,热水管道内的水不能返回发热器(或换热器),亦即无循环(又称无回水)。循环式热水供应系统根据供回水环路的长度不同又分为同程式和异程式两种。同程式指从加热器的热水管出口,经热水配水管、回水管,再回到加热器为止的任何循环管路的长度几乎是相等的,使各立管环路的阻力在均等条件下进行热水循环,防止在近立管内产生热水短路现象;异程式指各环路的长度不同,循环中会出现短路现象,难以保证各点供水温度均匀。 3.按热水系统是否敞开分 热水供水方式按热水系统是否敞开可分为开式热水供水方式和闭式热水供水方式。开式热水供水方式一般是在管
7、网顶部设有水箱,管网与大气连通,系统内的水压仅取决于水箱的设置高度,而不受室外,6.1 建筑热水供应系统的组成与供水方式,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。 另外,热水供水方式按热水配水管网干管的位置不同,分为下行上给供水方式和上行下给供水方式;按循环动力不同,分为机械强制循环方式和自然循环方式。 选用何种热水供水方式应根据建筑物用途、热源的供给情况、热水用水量和卫生器具的布置情况进行技术和经济比较后确定。 6.2 热水供应系统的主要设备 建筑内热水供应系统的主要设备
8、有发热设备、换热设备、储热设备等。 6.2.1 发热设备 1.锅炉 锅炉是最常用的发热设备,常用的锅炉有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电热锅炉。,6.2 热水供应系统的主要设备,2.燃气热水器 燃气热水器的热源有天然气、焦炉煤气、液化石油气和混合煤气四种。依照燃气压力有低压(p5kPa)、中压(5kPap150kPa)热水器之分。民用和公共建筑中生活、洗涤用燃气热水设备一般均采用低压,工业企业生产所用燃气热水器可采用中压。此外,按加热冷水方式不同,燃气热水器有直流快速式和容积式之分。容积式燃气热水器具有一定的储水容积,使用前应预先加热,可供几个配水点或整个管网,可用于住宅、公共建筑和工业企业的
9、局部或集中的热水供应。 3.电热水器 电热水器是把电能通过电阻丝变为热能加热冷水的设备,一般以成品在市场上销售。电热水器产品有快速式和容积式两种。快速式电热水器无储水容积或储水容积很小,不需在使用前预先加热,在接通水路和电源后即可得到被加热的热水。容积式电热水器具有一定的储水容积,其容积可由10L到10m3。该种热水器在使用前需预先加热,可同时供应几个热水用水点在一段时间内使用,一般适用于局部供水和管网供水系统。,6.2 热水供应系统的主要设备,4.太阳能热水器 太阳能热水器是将太阳能转换成热能并将水加热的装置。其优点是:结构简单、维护方便、节省燃料、运行费用低、不存在环境污染的问题。缺点是:
10、受天气、季节、地理位置等影响不能连续稳定运行,为满足用户要求需配置储热和辅助加热设施,占地面积较大,布置受到一定的限制。 太阳能热水器按组合形式分为装配式和组合式两种。装配式太阳能热水器一般为小型热水器,即将集热器、储热水箱和管路由工厂装配出售,适用于家庭和分散使用场所。组合式太阳能热水器,即将集热器、储热水箱、循环水泵、辅助加热设备按系统要求分别设置而组成,适用于大面积供应热水系统和集中供应热水系统。 太阳能热水器按热水循环系统不同分为自然循环和机械循环两种。自然循环太阳能热水器是靠水温差产生的热虹吸作用进行水的循环加热,该种热水器运行安全可靠,不需用电和专人管理,但储热水箱必须装在集热器上
11、面,同时使用的热水会受到时间和天气的影响。机械循环太阳能热水器是利用水泵强制水进行循环的系统。,6.2 热水供应系统的主要设备,在热水供应中,常用的换热设备有混合式换热器和间壁式换热器。前者称直接换热器,它通过换热流体的直接接触与混合的作用来进行热量交换;后者通过金属壁面把冷热流体隔开并进行传热,又称间接换热器。间接换热器在建筑热水供应中应用十分广泛。水加热器是间接换热方式中的换热设备。长期以来,我国采用的间接换热器主要是传统的容积式水加热器。随后,新型换热设备如快速式、半容积式、半即热式水加热器相继问世。 1.容积式水加热器 容积式水加热器是内部设有热媒导管的热水储存容器,具有加热冷水和储备
12、热水两种功能,热媒为蒸汽或热水,有卧式、立式之分。 容积式水加热器的优点是具有较大的储存和调节能力,被加热水通过时压力损失较小,用水点处压力变化平稳,出水水量较为稳定。但该,6.2.2 换热设备,6.2 热水供应系统的主要设备,1.容积式水加热器 加热器中,被加热水流速缓慢,传热系数小,热交换效率低,且体积庞大占用过多的建筑空间,在热媒导管中心线以下约有30%的储水容积是低于规定水温的常温水或冷水,所以储罐的容积利用率也很低。 2.半容积式水加热器 半容积式水加热器是带有适量储存与调节容积的内藏式容积式水加热器,由储热水罐、内藏式快速换热器和内循环泵三个主要部分组成。其中储热水罐与快速换热器隔
13、离,被加热水在快速换热器内迅速加热后,通过热水配水管进入储热水罐,当管网中热水用水低于设计用水量时,热水的一部分落到储罐底部,与补充水(冷水)一道经内循环泵升压后再次进入快速换热器加热。 半容积式水加热器具有体形小(储热容积比同样加热能力的容积式水,6.2.2 换热设备,6.2 热水供应系统的主要设备,2.半容积式水加热器 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,因此需要有极高的质量保证。 3.快速式水加热器 快速式水加热器就是热媒与被加热水通过较大速度的流动进行快速换热的一种间接加热设备。根据热媒的不同,快速式水加热器有汽-水和水-水两
14、种类型,前者热媒为蒸汽,后者热媒为过热水。根据加热导管的构造不同,又有单管式、多管式、板式、管壳式、波纹板式、螺旋板式等多种形式。 快速式水加热器具有效率高、体积小、安装搬运方便的优点,缺点是不能储存热水,水头用水损失大,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,6.2.2 换热设备,6.2 热水供应系统的主要设备,3.快速式水加热器 建筑物热水供暖系统。 4.半即热式水加热器 半即热式水加热器是带有超前控制,具有少量储存容积的快速式水加热器 。热媒经控制阀和底部入口通过立管进入各并联盘管,冷凝水入立管后由底部流出,冷水从底部经孔板入罐,同
15、时有少量冷水进入分流管。入罐冷水经转向器均匀进入罐底并向上流过盘管得到加热,热水由上出口流出。部分热水在顶部进入感温管开口端,冷水以与热水用水量成比例的流量由分流管同时入感温管,感温元件读出瞬间感温管内的冷、热水平均温度,即向控制阀发出信号,按需要调节控制阀,以保持所需的热水输出温度,只要一有热水需求,热水出口处的水温尚未下降,感温元件就能发出信号开启控制阀,具有预测性。,6.2.2 换热设备,6.2 热水供应系统的主要设备,4.半即热式水加热器 半即热式水加热器具有快速加热被加热水、浮动盘管自动除垢的优点,其热水出水温差一般能控制在2.2内,且体积小,节省占地面积,适用于各种负荷需求的机械循
16、环热水供应系统。 5.加热水箱 加热水箱是一种简单的热交换设备。在水箱中安装蒸汽多孔管或蒸汽喷射器,可构成直接加热水箱;在水箱内安装排管或盘管即构成间接加热水箱。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。,6.2.2 换热设备,6.2 热水供应系统的主要设备,热水储热箱(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。储热箱(罐)断面呈圆形,两端有封头,常为闭式,能承受流体压力。 储热箱(罐)可按标准图制作和选用,也可根据供热水的实际情况和储热量大小不按标准图制作和采用。,6.2.3 储热设备,6.3 热水供应系统的管材和附件,热水系统采用的管材和管件,应符合现行产品标准的要求。管道的工作压力和工作温度不得大于产品标准标定的允许工作压力和工作温度。 热水管道应选用耐腐蚀和安装连接方便可靠的管材,可采用薄壁铜管、薄壁不锈钢管、塑料热水管、塑料和金属复合热水管等。定时供应热水不宜选用塑料热水管。 当采用塑料热水管或塑料和金属复合热水管材时应符合下列要求: 1)管道的工作压力应按相应温度下的许用工作压力选择
