热水及燃气供应

本章概要通过本章的学习，了解热水供应系统的分类、组成和供水方式，了解燃气工程的一般知识，掌握热水供应管道系统布置与敷设的要求及热水量的计算。2019/8/51lh6.1热水供应系统的分类、组成和供水方式6.1.1热水供应系统的分类热水供应系统按照其供应范围的不同可分为：局部热水供应系统、集中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（如炉灶、小型蒸汽加热器、小型燃气加热器、小型电加热器、太阳能热水器等）在用水场所就地加热，供局部范围内的一个或几个用水点使用。该系统设备少，系统简单，造价低，维护方便，一般适用于热水用水量较小且分散的建筑，如：饮食店、理发店、诊所等。2．集中热水供应系统利用锅炉或换热器等将冷水集中加热，通过管道输送至一幢或多幢建筑。该系统加热设备集中，便于维修管理，设备的热效率较高，但系统较复杂，初投资较大，适用于热水用水量大、用水点多且比较集中的建筑，如：医院、旅馆、住宅、公共浴室等。3．区域热水供应系统利用热电厂或区域锅炉房集中加热冷水，通过室外热水管网向建筑群供应热水。该系统适用于建筑较多且较集中的城镇住宅区和大型工业企业。2019/8/52lh6.1热水供应系统的分类、组成和供水方式6.1.2热水供应系统的组成热水供应系统主要由热媒系统、热水输送系统和附件三部分组成，如图6-1所示。2019/8/53lh6.1热水供应系统的分类、组成和供水方式1．热媒系统又称第一循环系统，包括热源、水加热器和热媒管道。锅炉产生的蒸汽经热媒管送入加热器将冷水加热，蒸汽凝结水靠余压排入凝结水池，再经凝结水泵的作用压入锅炉重新生成蒸汽，如此循环完成换热过程。2．热水输送系统又称第二循环系统，包括热水配水管网和回水管网。在加热器中被加热到所需温度的热水经配水管网送到各用水点，消耗的冷水由高位水箱或给水管网补给。回水立管、回水干管使一定量的热水循环流回加热器重新加热，以补偿配水管网的热损失，保证各配水点处的热水温度。3．附件包括各种控制附件和配水附件，如疏水器、补偿器、闸阀、配水龙头等。2019/8/54lh6.1.3供水方式1．根据热水加热方式的不同分为（1）直接加热：利用燃料直接烧锅炉将水加热；或利用清洁的热媒如蒸汽与水混合来加热水；在燃料缺少、而当地电力充足且有供电条件时，也可采用电力加热水；在太阳能源丰富地区可采用太阳能加热水。这些都是一次换热的直接加热方式。（2）间接加热：冷水不与热媒直接接触，而是通过加热器中的传热作用来加热水。如用蒸汽或过热水、地热水、废热等来加热水，热媒放热后温度降低，仍可回流到原锅炉循环使用，因此热媒不需要大量补充，既可节省用水，又可保护锅炉不生水垢，提高热效率。间接加热法适用于要求供水稳定、安全、对噪声要求低的旅馆、住宅、医院、办公楼等建筑。2019/8/55lh6.1.3供水方式2．根据设置循环管网的方式不同分为（1）全循环：指热水干管、热水立管、热水支管均设循环管，这种系统可使配水管网的任意点都能保证设计水温，多用于高级宾馆、饭店、高级住宅等。（2）半循环：仅对局部的干管设循环管，只能保证干管的设计水温。（3）不循环：不设循环管道，用于热水供应系统较小、使用要求不高的定时供应系统，如：公共浴室、洗衣房等。如图6-2。2019/8/56lh6.1.3供水方式2019/8/57lh6.1.3供水方式3．根据热水循环中采用的循环动力不同分为（1）自然循环方式：靠水温的密度差进行循环。（2）机械循环方式：设循环水泵。4．根据热水配水管网水平干管的位置不同分为（1）上行下给式；（2）下行上给式。5．按热水系统是否通大气分为（1）开式；（2）闭式。2019/8/58lh6.2热水系统的计算6.2.1热水用水定额、水温及水质1．热水用量定额及水温热水用水量定额分为生产和生活两大类。生产用的热水量定额，按照生产工艺的要求确定。生活用热水量定额根据卫生器具完善程度和地区条件，按照表6-1确定；卫生器具的一次和小时热水用量和水温按照表6-2确定。2019/8/59lh6.2热水系统的计算2．热水水质要求热水供应系统中管道、设备的腐蚀和结垢是两个较普遍的问题，直接影响其使用寿命与投资维修费用。水中溶解氧的含量是腐蚀的主要因素；水垢的形成则主要与水的硬度有关。我国《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）中规定：生活热水水质的卫生指标，应符合现行的《生活饮用水卫生标准》的要求。集中热水供应系统的原水是否要进行软化处理，应根据水质、水量、水温、水加热设备的构造、使用要求等因素经技术经济比较后确定。2019/8/510lh6.3热水供应管道系统的布置和敷设热水供应管道系统布置和敷设的要求基本与室内给水管道相同，但应注意其不同之处和特殊要求。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。热水管道系统，应有补偿管道热胀冷缩的措施。立管与水平干管连接时，应设乙字弯，以消除伸缩应力的影响，如图6-3所示。2019/8/511lh6.3热水供应管道系统的布置和敷设上行下给式系统配水干管的最高点应设排气装置，下行上给式热水配水系统，可利用最高配水点放气；系统最低点应设泄水装置。下行上给式系统设有循环管时，其回水立管可在最高配水点以下（约0.5m）与配水立管连接，上行下给式系统可将循环管道与各立管连接。热水横管的坡度不应小于0.003，以便放气和泄水。热水管穿越建筑物楼板和基础处应加套管，穿越屋面及地下室外墙时应加防水套管。2019/8/512lh6.3热水供应管道系统的布置和敷设为了便于调节和检修，在与配水、回水干管连接的分干管、配水立管和回水立管、从立管接出的支管、3个及3个以上配水点的配水支管、与水加热设备、水处理设备、温度、压力控制阀件连接处的管段上均应按照要求装设阀门，并应在水加热器或贮水器的冷水供水管、机械循环第二循环回水管、混水器的冷、热水供水管管段上装设止回阀。2019/8/513lh6.3热水供应管道系统的布置和敷设热水供应管道系统中的加热设备、配水干管、机械循环回水干管和有冻结可能的自然循环回水管等应采取保温措施，以减少热损失。保温层厚度按经济厚度选用，常用保温材料有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、玻璃棉、矿渣棉、石棉、硅藻土等。2019/8/514lh6.4燃气工程6.4.1燃气的种类和性质燃气又称煤气，根据其来源不同，主要有人工煤气、天然气和液化石油气三大类。人工煤气有固体燃料干馏煤气和固体燃料气化煤气、油制气、高炉煤气四种。它是将矿物燃料（如煤、重油等）通过热加工而得到的，其主要成分为氢、一氧化碳及甲烷（CH4）。常用的有干馏煤气（如焦炉煤气）和重油裂解气，其发热值较低，但均可满足作为供应城市的人工燃气的要求（低位发热值大于14654kJ/Nm³）。人工燃气具有强烈的气味及毒性，容易腐蚀及堵塞管道，因此，使用前必须加以净化。2019/8/515lh6.4燃气工程天然气一般可分为四种：从气井开采出来的气田气（或称为纯天然气、干天然气）；含石油轻质馏分的凝析气田气；从井下煤层抽出的煤矿矿井气；在石油产区伴随石油一起开采出来的天然气中含有石油蒸汽，称为伴生天然气。天然气的主要成分是甲烷，其热值比人工煤气高。天然气是宝贵的化工原料和工业原料，也是理想的民用燃料。天然气通常没有气味，故在使用时需混入某种无害而有臭味的气体（如乙硫醇），以便于发现漏气，避免发生中毒或爆炸燃烧事故。2019/8/516lh6.4燃气工程液化石油气是在开采和炼制石油过程中得到的副产品，它的主要成分是丙烷、丙烯、正（异）丁烷、正（异）丁烯等，热值最高。在标准状态下呈气态，而当温度低于临界值或压力升高到某一数值时转为液态。燃气作为城市的新能源，具有容易点火、便于调节计量和控制、燃烧迅速完全、没有灰渣、清洁卫生、燃烧效率高、可以用管道输送等优点。但也有明显的缺点：首先是具有毒性，人工燃气中含有一氧化碳、天然气中含有硫化氢等有毒气体，在空气中达到一定程度时，会引起中毒和窒息；其次是爆炸性，当燃气和空气混合到一定比例时，遇明火会发生爆炸。因此，燃气设备及管道的设计、施工和运行必须严格遵守相关规程。2019/8/517lh6.4.2燃气管道的分类燃气管道根据用途和输气压力分类。1．根据用途分类（1）长距离输气管线——干管及支管末端连接城市或大型工业企业，作为该供应区的气源点。（2）城市燃气管道1）分配管道（包括街区和庭院的分配管道）——在供气地区将燃气分配给用户。2）用户引入管——将燃气分配管道引到用户引入口的总阀门。3）室内燃气管道——由用户引入口总阀门引入室内并分配到每个燃气用具。2019/8/518lh6.4.2燃气管道的分类2．根据输气压力分类燃气管道漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故，因此其气密性与其他管道相比，有特别的要求。燃气管道中的压力越高，危险性越大。当管道内燃气的压力不同时，对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。2019/8/519lh6.4.2燃气管道的分类我国城市燃气管道根据输气压力一般分为：（1）低压燃气管道（P0.01MPa）；（2）中压B燃气管道（0.01MPa≤P≤0.2MPa）；（3）中压A燃气管道（0.2MPaP≤0.4MPa）；（4）次高压B燃气管道（0.4MPa＜P≤0.8MPa）；（5）次高压A燃气管道（0.8MPa＜P≤1.6MPa）；（6）高压B燃气管道（1.6MPa＜P≤2.5MPa）；（7）高压A燃气管道（2.5MPa＜P≤4.0MPa）。2019/8/520lh6.4.2燃气管道的分类居民和小型公共建筑用户一般直接由低压管道供气。中压B和中压A管道必须通过区域调压站或用户专用调压站，才能给城市分配管网中的低压和中压管道供气，或给工业企业、大型公共建筑用户或锅炉房供气。2019/8/521lh6.4.3室内燃气供应管道2019/8/522lh6.4.3室内燃气供应管道室内燃气系统的构成随城市燃气系统的供气方式不同而有所变化，图6-4所示是由城市低压燃气管道直接供气的系统，由用户引入管、立管、水平干管、用户支管、燃气计量表、用具连接管和燃气用具组成。室内燃气管道宜选用钢管，埋于地下部分应涂防腐涂料，明装时应采用热镀锌钢管。6.4.3室内燃气供应管道6.4.3室内燃气供应管道燃气引入管不得敷设在卧室、卫生间、易燃易爆品仓库、有腐蚀性介质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机房、计算机房、电缆沟、暖气沟、烟道和进风道、垃圾道等地方。燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时，均应设置在套管中，并应考虑沉降的影响，必要时应采取设软管接头等补偿措施。2019/8/524lh6.4.3室内燃气供应管道室内燃气管道应明设，当穿过楼板、楼梯平台、墙壁和隔墙、通风不良的吊顶时，必须安装在套管中。燃气立管不得敷设在卧室或卫生间内。燃气引入管上、燃气表前、用气设备和燃烧器前、点火器和测压点前、放散管前管段均应设置阀门。2019/8/525lh6.4.4燃气计量表和燃气用具1．燃气计量表燃气用户应单独设置燃气表，根据燃气的工作压力、温度、流量和允许的压力降（阻力损失）等条件选择。我国目前常用的是一种干式皮囊燃气流量表，如图6-5所示。它适用于室内低压燃气系统，计量范围在2.8～260m³/h，配管为左进右出式。燃气表宜安装在不燃或难燃结构的室内通风良好和便于查表、检修的地方。住宅内高位安装燃气表时，表底距地面不宜小于1.4m；当燃气表安装在燃气灶具上方时，燃气表与燃气灶的水平净距不得小于30cm；低位安装时，表底距地面不得小于10cm。2019/8/526lh燃气表2．燃气用具（1）厨房燃气灶厨房燃气灶是最常用的燃气用具，它由炉体、工作面及燃烧器三部分组成。有单火眼、双火眼、多火眼灶，图6-6为国产JZ-2型焦炉燃气双眼灶，其额定流量为1.4m³/h。安装燃气灶具的房间净高不宜低于2.2m,燃气灶具与墙面的净距不得低于10cm，当墙面为可燃或难燃