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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：局部热水供应系统集中热水供应系统区域性热水供应系统二、热水系统的组成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、锅炉直接加热优点：设备简单、热效率高、噪声小和工作稳定。缺点：在水的用量较大时锅炉容易结垢。（一）直接加热•2、蒸汽与被加热水直接混合加热方式蒸汽通过多孔管或水射器加热冷水。注意：蒸汽中不能含有危害人体皮肤的成分。3、太阳能热水器优点：具有运行可靠、构造简单、维护方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水。常用设备：（1）容积式水加热器（2）快速水加热器（3）加热水箱(4)半容积式水加热器(5)半即热式水加热器（二）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。各种锅炉按燃料分类：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按外形分类：有立式和卧式按构造分类：立式锅炉：横水管、横火管、直水管、弯水管卧式锅炉：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5－10月份使用，应比当地纬度少10度效果较好。2、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环泵3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。内循环泵的作用有3个：其一，提高被加热水的流速，以增大传热系数和换热能力；其二，克服被加热水流经换热器时的阻力损失；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。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管上.节流阀安装在热水供应系统的回水管道上.热水加热器所需蒸汽压力一般小于4·90×105ｐａ，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06.00qGf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(最大小时热水用量)1.全日供水的住宅、别墅、旅馆等建筑TmqKQrhr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。1000bnqQhr（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（W〕Qr－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4·19（kJ/kg℃)tl－冷水温度℃tr－热水温度℃6.3)-(lrBrttCQQ=（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：hrmQiQG)2.1~1.1(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)1·1～1·2－热水供应热损失2.蒸汽通过传热面间接加热冷水时hmhrQG)2.1~1.1(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)1·1～1·2－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)()2.11.1(mzmcBmsttCQG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110～150℃tmz－热媒为热水的终温(℃)；一般为70～75℃1·1～1·2－热水供应热损失CB－水的比热（kj/kg℃),热水供应系统中可取4·19（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：)(75.0lBrttCQVrVr－贮水罐的容积（L〕。CB－水的比热（kj/kg℃),热水供应系统中可取4·19（kj/kg℃)tl－冷水温度℃tr－热水温度℃)(5.0lBrttCQVr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jptKQF)2.1~1.1(式中Fp—换热器中的换热排管或盘管的传热面积，m2Q—设计小时耗热量计算，kJ/hε—由于结垢影响传热效率的修正系数，1.1～1.2—热水供应系统的热损失系数K—传热系数，kJ/(m2·h·℃)；Δtj—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=(1.1~1.2)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)1.1~1.2－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/m3r2－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1.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(1)初步确定回水管的管径(2)计算管段的终点水温采用面积温降法(3)配水管网的各管段的热损失计算)-2-)(-1(jZcstttDLKq=qs—配水管网中任一计算管段的热损失，kJ/hK—η—绝热系数；tC、tZ—计算管段的始、终点水温，℃D—管子外径，mL—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()BzcsxCttQq-=∑式中∑qx—计算管段的总循环流量，kg/hCB—热水比热，取CB=4.19kJ/kg·℃；QS—（6）计算各管段的循环流量式中qn+1、qn—n+1、n管段中所通过的循环流量，kg/h；qs(n+1)、∑qsn—n+1、n管段本身及其后各管段的热损失之和，kJ/hqsn—管段n本身的热损失，kJ/h。（7）复核各管段的终点水温snnsnnqqqqqsn)1(1（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，paHh—循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，PaHj—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=Δh(r3-r4)下行上给式Hzr=Δh(r5-r6)+Δh1(r7-r8)Hzr≥1.35H2.机械循环管网的计