第4章建筑热水与直饮水供应系统

第4章建筑热水与直饮水供应系统4.1热水供应方式及系统组成和供水方式4.2热源、加热及储热设备4.3热水管材和附件4.4水量、水温和水质要求4.5供应系统设计计算4.6高层建筑热水供应系统4.7直饮水供应4.1热水供应方式及系统组成和供水方式4.1.1局部热水供应系统4.1.2集中热水供应系统的组成和供水方式4.1.3区域热水供应系统4.1.1局部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。局部热水供应系统适用于热水用量较小且较分散的建筑，如建筑内的餐厅、理发店、洗衣房、浴室等的热水供应。4.1.2集中热水供应系统的组成和供水方式1.热水供应系统的组成2.热水供水方式1.热水供应系统的组成(1)热媒系统(第一循环系统)热媒系统由热源、水加热器和热媒管网组成。(2)热水供水系统(第二循环系统)热水供水系统由冷水补水管道、热水配水管网和回水管网组成。(3)附件附件包括蒸汽、热水的控制附件及热水管道的连接附件、配水附件等，如温度自动调节器、疏水器、减压阀、安全阀、自动排气阀、膨胀罐、管道伸缩器、闸阀、水嘴等。1.热水供应系统的组成图4-1热媒为蒸汽的集中热水系统1—锅炉2—水加热器3—配水干管4—配水立管5—回水立管6—回水干管7—循环泵8—凝结水池9—冷凝水泵10—冷水箱11—透气管12—热媒蒸汽管13—凝水管14—疏水器2.热水供水方式1)按热水加热方式的不同，有直接加热和间接加热之分。2)按热水管网的压力工况不同，可分为开式和闭式两类。3)按热水回水管网设置方式不同，有全循环、半循环、无循环之分，如图4- 4所示。4)按热水管网采用的循环动力不同，可分为自然循环方式和机械循环方式。5)按热水配水干管的位置不同，可分为上行上给供水方式和上行下给供水方式。2.热水供水方式图4-2开式热水供水方式2.热水供水方式图4-3闭式热水供水方式2.热水供水方式图4- 4回水循环方式a)全循环b)立管循环c)干管循环d)无循环4.1.3区域热水供应系统区域热水供应系统是指在热电厂、区域性锅炉房或热交换站将水集中加热后，通过市政热力管网输送至整个建筑群、居民区、城市街坊或整个工业企业的热水系统。该系统适用于建筑布置较集中，供热量和热水用量较大的城市和工业企业。4.2热源、加热及储热设备4.2.1常用热源4.2.2加热设备及其选择计算4.2.3储热设备及其选择计算4.2.4建筑热水系统的节能4.2.1常用热源(1)集中热水供应的热源(2)局部热水供应系统的热源(3)利用废热(废气、烟气、高温无毒废液等)作为热媒(4)采用蒸汽直接通入水中或采取汽水混合设备的加热方式(1)集中热水供应的热源1)附近有热电厂方便实现热电联产，或有生活污水处理厂方便安装污水源热泵机组，或有城市热力网提供高温热水或蒸汽。2)利用工业余热、废热，以烟气作为热源时，其温度不宜低于400℃。3)利用地热，因其地热水形成条件不同，其水温、水质、水量和水压有很大差别，设计中应采取相应措施以保证地热水的合理利用。4)利用太阳能，以太阳能为热源的集中热水供应系统宜附设一套电热或其他热源的辅助加热系统。(1)集中热水供应的热源5)选择有全年供热保障的热力管网为热源。6)以上条件不具备或不经济时，可采用专业的蒸汽或热水锅炉制备热源，也可采用燃油，燃气热水机组制备热源或直接供给生活热水。(2)局部热水供应系统的热源应因地制宜地采用太阳能、电能、燃气、蒸汽等。(3)利用废热(废气、烟气、高温无毒废液等)作为热媒1)加热设备应防腐，其构造便于清理水垢和杂物。2)防止热媒管道渗漏而污染水质。3)消除废气压力波动和除油。(4)采用蒸汽直接通入水中或采取汽水混合设备的加热方式1)蒸汽中不含油质及有害物质。2)当经技术经济比较不回收凝结水合理时。3)应采用消声混合器，加热时设备噪声应符合现行的国家标准的要求。4)应采取防止热水倒流至蒸汽管道的措施。4.2.2加热设备及其选择计算1.集中热水供应系统的加热设备2.局部热水供应系统的加热设备3.集中热水供应系统的加热设备的选择计算1.集中热水供应系统的加热设备1)利用太阳能作为热源时，宜采用热效高的热管、真空管式太阳能热水器。2)采用自备热源时，宜采用以燃气、燃油为燃料的热水机组。3)以蒸汽或高温热水为热源采用间接换热时，间接换热设备的选型(容积式、半容积式、快速式、半即热式水加热器)宜结合热媒的供给能力、热水用途、用水均匀性及水加热设备本身的特点等因素，经技术、经济比较后确定。1.集中热水供应系统的加热设备(1)小型锅炉(2)容积式水加热器(3)半容积式水加热器(4)半即热式水加热器(5)快速式水加热器(6)加热水箱(1)小型锅炉图4-5快装燃煤锅炉构造示意图1—锅炉2—前烟箱3—后烟箱4—省煤器5—烟囱6—引风机7—下降管8—联箱9—鳍片式水冷壁10—第二组烟管11—第一组烟管12—炉壁(1)小型锅炉图4-6燃油(燃气)锅炉构造示意图1—安全阀2—热媒出口3—油(燃气)燃烧器4—一级加热管5—二级加热管6—三级加热管7—泄空阀8—回水(或冷水)入口9—导流器10—风机11—风挡12—烟道(2)容积式水加热器图4-7容积式水加热器(卧式)(3)半容积式水加热器图4-8半容积式水加热器构造示意图(4)半即热式水加热器图4-9半即热式水加热器构造示意图(5)快速式水加热器图4-10多管式汽—水快速式水加热器1—冷水2—热水3—蒸汽4—凝结水(5)快速式水加热器图4-11单管式汽—水快速式水加热器a)并联b)串联1—冷水2—热水3—蒸汽4—凝结水(6)加热水箱对于加热水箱，可在水箱中安装蒸汽多孔管或蒸汽喷射器构成直接加热水箱，或在水箱内安装排管或盘管即构成间接加热水箱。2.局部热水供应系统的加热设备(1)燃气热水器燃气热水器一般布置在厨房等安装有通风设备或通风良好的房间内，在工厂车间、旅馆单间和疗养院休养所室内、学校(食堂除外)、锅炉房的淋浴室内不得设置燃气热水器。(2)电热水器采用电热水器时，为避免耗电功率过大，宜选用储热水式电热水器。(3)太阳能热水器利用太阳能制备生活热水，既节约能源又保护环境，应积极推广应用太阳能热水器。(3)太阳能热水器3.集中热水供应系统的加热设备的选择计算(1)表面式水加热器的加热面积计算(2)容积式水加热器或加热水箱的容积附加系数(3)锅炉的选择集中热水供应系统的设计，在经过其耗热量计算以后，锅炉的供热量应大于其耗热量。(1)表面式水加热器的加热面积计算(1)表面式水加热器的加热面积计算(3)锅炉的选择集中热水供应系统的设计，在经过其耗热量计算以后，锅炉的供热量应大于其耗热量。4.局部热水供应系统的加热设备的选择计算(1)燃气热水器的计算(2)电热水器的计算(3)太阳能热水器的计算(1)燃气热水器的计算1)燃具热负荷2)燃气耗量1)燃具热负荷，按下式计算2)燃气耗量，按下式计算(2)电热水器的计算1)快速式电热水器的耗电功率按下式计算2)容积式电热水器耗电功率。1)快速式电热水器的耗电功率按下式计算2)容积式电热水器耗电功率。(3)太阳能热水器的计算1)配水量按50℃的热水每人每日用桶洗澡为30kg，花洒洗澡为50kg，浴盆洗澡为80kg估算。2)集热器采光面积应根据集热器产品的性能、当地的气象条件、日照季节、日照时间、热水用量和水温等因素确定。(3)太阳能热水器的计算表4-1国内生产的几类太阳能集热器的日产水量和产水水温4.2.3储热设备及其选择计算1.储热设备2.集中热水供应系统的储水器容积3.太阳能热水器储热水箱的选择及容积确定1.储热设备热水储水箱(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。2.集中热水供应系统的储水器容积1)容积式水加热器或加热水箱、半容积式水加热器的储热量不得小于表的要求。2)半即热式、快速式水加热器当热媒按设计秒流量供应，且有完善可靠的温度自动控制装置时，可不设储水器。2.集中热水供应系统的储水器容积表4-2水加热器的储热量3.太阳能热水器储热水箱的选择及容积确定表4-3每平方米集热器采光面积配置热水箱的容积4.2.4建筑热水系统的节能1.局部热水供应系统的节能2.集中和区域热水供应系统的节能1.局部热水供应系统的节能图4-12热泵的节能原理图2.集中和区域热水供应系统的节能(1)太阳能建筑一体化热水系统作为一种可再生的清洁能源，我国太阳能的早期成熟应用之一就是用于卫生热水供应。(2)热泵热水系统常用的利用天然热源的热泵热水系统有空气源热泵热水系统和地源热泵热水系统两种。(3)废热回收热水系统公共建筑，尤其是大型商业建筑，为了营造舒适的环境和提供各种服务功能，在消耗大量能源的同时，以废气、废水的形式向环境排放大量废热，加剧了城市的热岛效应和环境污染。2.集中和区域热水供应系统的节能图4-13高层住宅阳台集热器安装示意图2.集中和区域热水供应系统的节能图4-14建筑废热回收模式4.3热水管材和附件4.3.1常见管材和管件4.3.2热水供应系统的附件4.3.1常见管材和管件1)管道的工作压力应按相应温度下的许用工作压力选择。2)设备机房内的管道不应采用塑料热水管。3)塑料热水管宜暗敷。4.3.2热水供应系统的附件1.排气装置2.泄水装置3.自动温度调节装置4.温度计5.压力表6.安全阀7.膨胀水罐8.疏水器9.分水器、分气缸、集水器10.热水供应系统管道的阀门设置4.3.2热水供应系统的附件11.热水供应系统管道的止回阀设置12.水表1.排气装置图4-15自动排气阀及其装设位置a)构造示意图b)装设位置示意图1—排气阀体2—直角安装出水口3—水平安装出水口4—阀座5—滑阀6—杠杆7—浮钟1.排气装置图4-16温度自动调节器构造1—温包2—感温元件3—调压阀2.泄水装置在热水管道系统的最低点及向下凹的管段，应设泄水装置或利用最低配水点泄水。3.自动温度调节装置水加热设备的热媒管道上均应安装温度自动调节装置，如图4-16所示，其不同型号温度调节范围分别为0～50℃、20～70℃、50～100℃、70～120℃、100～150℃。4.温度计水加热设备、储水器和冷热水混合器上以及水加热间的热水供回水干管上均应安装温度计，温度计的刻度范围应为工作温度范围的2倍。温度计安装的位置应方便读取数据。5.压力表密闭系统中的水加热器、储水器、锅炉、分汽缸、分水器和集水器应安装压力表，压力容器设备必须装设压力表。此外，热水加压泵、循环水泵的出水管上(必要时含吸水管)应装设压力表。6.安全阀对日用热水量≤10m3的小型闭式集中热水供应系统，可采用安全阀泄压的措施。承压热水锅炉应设安全阀，并由制造厂配套提供，开式集中热水供应系统的热水锅炉可不装安全阀。7.膨胀水罐对日用热水量＞10m3的闭式热水系统，应设膨胀水罐以吸收贮热设备及管道内水温升高时的膨胀量，防止系统超压，保证系统安全运行。一般的形式为隔膜式或胶囊式压力膨胀水罐，通常设置在水加热器和止回阀之间的冷水进水管或热水回水管的分支管上。7.膨胀水罐表4- 4不同压力变化时的V值8.疏水器图4-17吊桶式疏水器8.疏水器图4-18热动力式疏水器9.分水器、分气缸、集水器多个热水、蒸汽管道系统或多个较大热水、蒸汽用户均宜设置分水器、分气缸，凡设分水器、分气缸的热水、蒸汽系统的回水管上宜设集水器。分水器、集水器、分气缸宜设置在热交换间、锅炉房等设备用房内，以方便维修、操作。10.热水供应系统管道的阀门设置1)配水立管和回水立管上。2)居住建筑和公共建筑中从立管接出的支管上。3)配水点超过5个的支管上。4)加热设备、储水器、自动温度调节器和疏水器等的进、出水管上。5)配水干管上根据运行管理和检修要求应设置适当数量的阀门。11.热水供应系统管道的止回阀设置1)水加热器、储水器的冷水供水管上。2)机械循环系统的第二循环回水管上。3)加热水箱与冷水补充水箱的连接管上。4)混合器的冷、热水供水管上。5)有背压的疏水器后面的管道上。6)循环水泵的出水管上。12.水表为计算热水总用水量，应在水加热设备