建筑设备第五章 热水及饮水供应系统

第五章 热水及饮水供应系统第一节 热水用水定额、水温及水质第二节 热水供应系统第三节 加热方式和加热设备第四节 热水供应系统的附件第五节 热水供应系统的计算第六节 高层建筑热水供应系统第七节 饮水供应第八节 热水管道系统的布置与铺设第一节 热水用水定额、水温及水质n热水用量定额 生产用的热水量定额，按照生产工艺的要求确定。生活用热水量定额有两种：一种按照使用的热水单位确定，另一种按照卫生器具一次或一小时热水用量确定。二、水温的计算我国规范规定：冷水温度：当地最冷月平均水温当地最冷月平均水温热水锅炉和水加热器的出水温度75最不利配水点的最低水温：供洗涤时应不低于60供应浴盆时不低于55加热设备出口与最不利配水点温度差15 三、热水的水质 生产用热水的水质标准符合生产工艺要求的标准，而生活用热水的水质标准除应符合我国现行的生活饮用水卫生标准外，对集中的热水供应系统加热前水质是否需要软化处理，应根据水质、水量、使用要求等因素进行技术经济比较确定。一般情况下热水供应系统按65水温计算时，水量较小，如用水量小于10m3可不进行软化处理。如果经过实践证明，该地区使用磁化器软化水有效时，可在水加热器或锅炉冷水进水管上安装磁水器。第二节 热水供应系统一、热水系统的分类按照热水供应范围大小：按照热水供应范围大小：局部热水供应系统局部热水供应系统 集中热水供应系统集中热水供应系统 区域性热水供应系统区域性热水供应系统二、热水系统的组成n工作流程：工作流程：锅炉生产的蒸汽经热媒管送入水加热器加热冷水 加热器中的热水由配水管送到各个用水点 蒸汽凝结水由凝结水管排至凝水池 锅炉用水由凝结池供给 水加热器中所需冷水由给水系统供给 组成:由第一循环系统和第二循环系统组成三、热水供应系统的方式按加热方式分：直接加热 间接加热按有无循环管：全循环半循环非循环按循环方式：机械循环自然循环按干管位置：上行下给式下行上给式第三节 加热方式和加热设备一、加热方式 1、锅炉直接加热、锅炉直接加热优点：优点：设备简单、热效设备简单、热效 率高、噪声小和率高、噪声小和 工作稳定工作稳定。缺点：缺点：在水的用量较大在水的用量较大 时锅炉容易结垢时锅炉容易结垢。（一）直接加热（一）直接加热2、蒸汽与被加热水直接混合加热方式、蒸汽与被加热水直接混合加热方式蒸汽通过多蒸汽通过多孔管或水射器加孔管或水射器加热冷水。热冷水。注意：注意：蒸汽中不蒸汽中不能含有危害人体能含有危害人体皮肤的成分。皮肤的成分。3 3、太阳能热水器、太阳能热水器优点：具有运优点：具有运行可靠、构造行可靠、构造简单、维护方简单、维护方便和造价低便和造价低太阳能热水器：由太阳能集热器、连接管道和循环水箱等组成。全玻璃真空集热管全玻璃真空集热管 全玻璃真空集热管采用耐冷热冲击，抗冰雹的双层高硼硅玻璃，夹层高真空，内层玻璃外壁采用磁控溅射真空镀膜工艺，镀有国际先进水平的选择性吸收涂层，对阳光具有极高的吸收率和极低的热发射率，使用寿命可达15年以上。单管试验：晴天零下18二小时左右，真空管内水可达沸点。热媒通过传热面加热冷热媒通过传热面加热冷水。水。常用设备：常用设备：（1）容积式水加热器）容积式水加热器（2）快速水加热器）快速水加热器（3）加热水箱）加热水箱 (4)半容积式水加热器半容积式水加热器 (5)半即热式水加热器半即热式水加热器（二）（二）间接加热方式间接加热方式容积式热交换器 容积式水加热器间接加热方式。热媒可使用蒸汽和高温热水。容积式水加热器有卧式和立式两种类型。容积式水加热器适用于供水温度要求均匀、无噪声的医院、饭店、旅馆、住宅等建筑。二、发热和加热设备1、发热设备、发热设备 热水供应系统的的发热设备常指锅炉、工厂废热利用设备、太阳能集热器等。各种锅炉各种锅炉 按燃料分类：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉按热媒分类：蒸汽锅炉和热水锅炉蒸汽锅炉和热水锅炉按外形分类：有立式和卧式有立式和卧式按构造分类：立式锅炉：横水管、横火管、直水管、弯水管横水管、横火管、直水管、弯水管卧式锅炉：外燃回水管、内燃回水管、快装卧式内燃外燃回水管、内燃回水管、快装卧式内燃快装卧式内燃（KGZ）锅炉总效率较高，体积小和安装简单燃油、燃气锅炉自动化程度高，不需储煤和炉渣，油价高热水供应锅炉的种类太阳能热水器太阳能热水器 太阳能平板型集热器，是一种利用“热箱”原理把太阳能转换为热能的装置。它由双层高硼硅玻璃，夹层高真空，内壁是用无光黑色涂料涂黑，保温层绝热。如果只在510月份使用，应比当地纬度少10度效果较好。2、加热设备、加热设备（1）容积式水加热器 容积式水加热器有立式和卧式两种。新型震动式热交换器工作原理其构造如详图：利用软体热媒管在热交换器中的扰动改变水的流态（层流紊流提高热交换率。（2）快速水加热器 汽水式 水水式还可分为多管式和单管式（3）加热水箱快速水加热器比容积式水加热器快速水加热器比容积式水加热器 热效率高，但不能贮存热水。热效率高，但不能贮存热水。4.半容积式水加热器半容积式水加热器 半容积式水加热器是带有适量贮存与调节容积的内藏半容积式水加热器是带有适量贮存与调节容积的内藏式容积式水加热器，由贮热水罐内藏式快速换热器和内循式容积式水加热器，由贮热水罐内藏式快速换热器和内循环泵环泵3个主要部分组成。个主要部分组成。其中贮热水罐与快速换热器隔离，被加热水在快速换其中贮热水罐与快速换热器隔离，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贮热水罐，当管热器内迅速加热后，通过热水配水管进入贮热水罐，当管网中热水用量低于设计用水量时，热水的一部分落到贮罐网中热水用量低于设计用水量时，热水的一部分落到贮罐底部，与补充水底部，与补充水(冷水冷水)一道经内循环泵升压后再次进入快一道经内循环泵升压后再次进入快速换热器加热。速换热器加热。内循环泵的作用有内循环泵的作用有3个：个：其一，提高被加热水的流速，其一，提高被加热水的流速，以增大传热系数和换热能力；以增大传热系数和换热能力；其二，克服被加热水流经换其二，克服被加热水流经换 热器时的阻力损失；热器时的阻力损失；其三，形成被加热水的连续热循环。其三，形成被加热水的连续热循环。(4)半即热式水加热器半即热式水加热器是带有超前控制，具有少量贮存容积的快速式水加热器。n热媒蒸汽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，热水由上部出口流出。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。第四节热水供应系统的附件 1、自动温度调节器自动温度调节器 热水供应系统控制热水温度，常采用自动温度调节器。2、疏水器 作用：阻气排水设置在以蒸汽为热媒间接加热的凝结管道上。图为偏心热动力式疏水器。它是利用进入阀体的蒸汽和凝结水，对阀片两边产生压力差而升降阀片达到排水阻汽作用。3、减压和节流阀 减压阀安装在热媒进减压阀安装在热媒进管上管上.节流阀安装在热节流阀安装在热水供应系统的回水管水供应系统的回水管道上道上.热水加热器所需蒸汽压力一般小于490105，当热媒蒸汽压力远大于水加热器所需的蒸汽压力，通过减压阀把压力减到需要值。减压阀的选择方法，热媒为蒸汽一般按下式计算，求得减压阀的工作孔口截面后，由产品样本确定其型号 f 减压阀工作孔口的截面积(cm2)G0 蒸汽流量(kg/h)q0 通过每cm2孔口截面的理论流量（蒸汽）(kg/h)4、自动排气阀 为排除上行下给式干管中热水散发出来的气体，保证管道系统内热水畅通。5、自然补偿管道和伸缩器第五节供应系统的计算热水一、热水量、耗热量、热媒耗量及产水量的计算（一）热水量的计算（一）热水量的计算(最大小时热水用量最大小时热水用量)1.全日供水的住宅、别墅、旅馆等建筑全日供水的住宅、别墅、旅馆等建筑 Qr按人数、单位数或卫生器具数计算的热水设计用水量（l/h)m 用水计算单位数，人数或床位数等。qr 每人每天的热水用水量，L/人.d。T 1日内热水供应的小时数，T=24h.Kh小时变化系数2.定时供热水的住宅、旅馆、公共浴室等Qr按人数、单位数或卫生器具数计算的热水设计用水量（l/h)b同类卫生器具在同一小时内使用的最大百分数qh卫生器具一次和一小时的热水用水量n0_同类卫生器具数。（二）耗热量的计算 根据水温温差等因素可求所需的耗热量。耗热量可按下列公式计算；Q设计小时的耗热量（WQr设计小时热水量，L/h;CB水的比热（kJ/kg),热水供应系统中可取419 （kJ/kg)tl冷水温度tr热水温度（三）热媒耗量的计算1.蒸汽直接与被加热水混合时，热媒耗量计算公式为：Gm热媒蒸汽耗量(kg/h)Q 设计小时耗热量(KJ/h)i 蒸汽热容(KJ/h)，按压力查表得出Qhx蒸汽与冷水混合后热水的含热量(KJ/kg)1112热水供应热损失2.蒸汽通过传热面间接加热冷水时Gmh 蒸汽通过传热面加热冷水时的热媒耗量(kg/h)rh 蒸汽的汽化热(KJ/kg)1112热水供应热损失Q 设计小时耗热量(KJ/h)3.热媒为热水通过传热面加热冷水时耗热量计算公式Gms热水通过传热面加热冷水时的热媒耗量(kg/h)tmc热媒为冷水的初温，一般为95 ，当管道很长时 采用110150 tmz热媒为热水的终温()；一般为7075 1112热水供应热损失CB水的比热（kj/kg),热水供应系统中可取419 （kj/kg)Q 设计小时耗热量(KJ/h)二、热水贮存设备、加热设备和锅炉的选择1、热水箱、热水罐、加热水箱和容积式水加热器容积计算方法（1）经验计算法 对于住宅、集体宿舍、旅馆、医院、和公共浴池、可按不小于45分钟设计小时耗热量，对于企业浴室和和集团浴室可取30分钟设计小时耗热量计算，计算经验公式分别为：Vr贮水罐的容积（L。CB水的比热（kj/kg),热水供应系统中可取419 （kj/kg)tl冷水温度tr热水温度某建筑物的日耗热量曲线（2）理论计算方法日耗热量曲线 供热量累积曲线右图曲线斜率为其该时刻的小时耗热量2.加热设备的热交换面积计算式中 Fp换热器中的换热排管或盘管的传热面积，m2；Q设计小时耗热量计算，kJ/h 由于结垢影响传热效率的修正系数，1.11.2热水供应系统的热损失系数 K传热系数，kJ/(m2h)；tj热媒和被加热水的计算温差，；(见教材)3.快速加热器的水流阻力计算 容积式加热器水流阻力忽略不计 2、锅炉的选择Qg=(1.11.2)Q在实际设计工作中，选择锅炉的方法，一般是按热水系统的设计小时热量乘以热损失系数，作为锅炉应该保证供给的小时供热量，然后从锅炉样本中选出锅炉型号。Qg锅炉小时供热量(KJ/h)Q设计小时耗热量(KJ/h)1.11.2热水供应系统的热损失系数三、热水管网的水力计算 热水管网的计算，在绘制管网轴测图后进行。计算内容包括：A 确定热媒管道的管径 及水头损失。B 确定热水管网的管径及循环管路的水头损失。C 确定系统的各种设备。（一）热媒管网计算1、热媒为热水时查表5-16 水力计算表。热媒管网的热水自然循环作用水头 Hx=h(r1-r2)Hx自然循环作用水头（Pa h锅炉中心与热水罐中心或水加热器排管中心的标高差(m)；r1热水罐或水加热器回水管中的平均重度N/m3 r2锅炉出口水的平均重度N/m3循环条件：2.热媒为高压蒸汽时（二）热水配水管网和循环管网的计算（二）热水配水管网和循环管网的计算1.热水配水管网的计算热水配水管网的计算配水管网计算的方法与给水管网相同，但因为热水的重度小于冷水的重度热水管网容易结垢等因素，管道水头损失的计算应使用热水管道的水力计算表格。2.自然循环管网的计算自然循环管网的计算(1)初步确定回水管的管径初步确定回水管的管径(2)计算管段的终点水温计算管段的终点水温采用面积温降法采用面积温降法(3)配水管网的各管段的热损失计算qs配水管网中任一计算管段的热损失，kJ/h；K无绝热层管道的传热系数；绝热系数；tC、tZ计算管段的始、终点水温，；D管子外径，m；L计算管段长度，m；tj计算管段周围空气温度，；(4)计算配水管网总的热损失QS=qs各个管段热损失之和(5)计算总循环流量式中 qx计算管段的总循环流量，kg/h；CB热水比热，取CB=4.19kJ/kg；QS总的热损失。（6）计算各管段的循环流量式中 qn+1、qnn+1、n管段中所通过的循环流量，kg/h；qs(n+1)、qsnn+1、n管段本身及其后各管段的热损失之 和，kJ/h；qsn管段n本身的热损失，kJ/h。（7）复核各管段的终点水温（8）计算循环管网水头损失H=(Hp+Hh)+Hj式中Hp循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，pa；Hh循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，Pa；Hj循环流量通过换热器的水头损失，Pa。（9）自然循环压力计算上行下给式Hzr=h(r3-r4)下行上给式Hzr=h(r5-r6)+h1(r7-r8)自然循环条件：nHzr1.35H2.机械循环管网的计算机械循环管网的计算 步骤步骤(1)(8)与自然循环管网的计算与自然循环管网的计算（9）选择循环水泵）选择循环水泵 1）全日制工作）全日制工作 Qbqx HbH 2)定时循环定时循环 供应热水前供应热水前30分钟开始循环，供应热水时停止循环。分钟开始循环，供应热水时停止循环。Qb（24）V V管网系统水容积。管网系统水容积。HbH第六节高层建筑热水供应系统 高层建筑热水供应系统的组成与一般建筑的供应系统相同。1、集中供热水方式：、集中供热水方式：发热和加热设备集中设置由各分区的水箱为各个分区的加热器单独供水。优点：优点：设备集中、便于管理、运行可靠。缺点：缺点：高区水加热器承压过大。2、分散式供热水方式、分散式供热水方式 加热设备和循环水泵分别设在各区技术设备层。优点：优点：加热器承压小，设备造价低。缺点：缺点：设备分散，管理不便热媒管过长。第七节饮水供应（一）饮水供应的计算饮用水的水量可安下表用水定额和小时变化系数选用：建筑物名称单位饮用水量定额(L)小时变化系数(Kh)开水温度()冷饮水温度热车间一般车间工厂生活间办公楼集体宿舍教学楼医院影剧院招待所体育馆高级饭店每人每班每人每班每人每班每人每班每人每日每人每日每学生每日每病床每日每人每厂每人每日每人每日每小时每人35241212121212230.2230.20.310.382.01.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.5100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）100（105）1418710710710710710710710710710710710设计最大小时饮用水量计算公式qEmax设计最大饮用水量(L/h)Kh小时变化系数qE饮用水量TE每日供应饮用水时数饮用水量计算公式第八节热水管道系统的布置和铺设1、热水管网布置的基本原则是：在满足水温、水量、和压力的条件下，便于维修管理和管线最短。2、基本的铺设位置：根据具体的情况和要求，可以铺设在室内地沟、地下室顶部、建筑物最高层或设备层。3、安装方式：明装沿墙、柱；布置于管道竖井内、预留沟槽内暗装。热水管道布置铺设注意事项：1、立管始端、回水立管末端设阀门。2、横管有与水流方向相反的坡度。3、横干管应设足够的伸缩器。4、热水应低进高出。5、在管路上的附件旁边装设足够的阀门。6、在主要管线上装设保温层。7、在做保温层之前考虑管道的防腐问题。