建筑热水供应系统

第4章建筑热水4.1热水供应系统的分类、组成及供水方式4.2热水供应系统的热源、加热设备和贮热设备4.3热水供应系统的管材和附件4.4热水工艺系统的敷设与保温4.5高层建筑热水供应系统根据供水范围分：1、局部热水供应系统2、集中热水供应系统3、区域热水供应系统4.1分类、组成及供水方式一、热水供应系统的分类1、热媒系统（第一循环系统）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）由热水管网、回水管网组成。3、附件管道连接附件、控制附件等二、热水供应系统的组成1、按水加热的方式分类（1）直接加热（2）间接加热2、按热水供应系统是否敞开分类（1）闭式热水供应系统（2）开式热水供应系统三、热水供水方式3、按热水管网的循环方式分类（1）全循环（2）半循环（干管、立管）（3）无循环工程上把立管循环也叫全循环4、按热水管网的循环动力分类（1）机械循环（2）自然循环5、按热水管网运行方式分类（1）全日制（不一定是24h，全日、工作班或营业时间内）（2）定时制6、按配水干管的位置（1）上行下给（2）下行上给链回直接加热（一次换热）供水方式特点：热水锅炉将冷水直接加热到所需的温度，或将蒸汽直接通如冷水混合制备热水。前者热效率高，节能；后者设备简单热效率高，不需凝水管，但噪音高，运行费用高。适用：适用于具有合格的蒸汽热媒，且对噪音无严格要求的公共浴室，洗衣房、工矿企业等。链回供热水膨胀管贮水罐冷水锅炉热水锅炉直接加热链回蒸汽多孔管直接加热蒸汽喷射器混合直接加热蒸汽多孔管直接加热冷水蒸汽多孔管热水蒸汽管链回间接加热（二次换热）供水方式特点：将热媒通过水加热器把热量传递给冷却水达到加热冷水的目的，在加热过程中热媒和冷水不接触。该方式冷凝水可重复使用，运行费用低，不产生噪音，供水稳定。适用：适用于要求供水稳定、安全、噪音要求低的旅馆、住宅、医院、办公楼等建筑。链回膨胀管冷水供热水锅炉加热水罐接膨胀管冷水盘管热水锅炉间接加热蒸汽---水加热器间接加热链回闭式供水方式特点：冷水直接进入加热器，管路简单，水质不易受污染，但供水水压稳定性差，安全可靠性差。适用：屋顶不设水箱且对供水压力要求不太严格的建筑采用。注意：为了确保系统的安全运转，需设安全阀或膨胀罐。闭式热水供应系统安全阀水泵室外给水管水加热器安全阀水加热器室外给水管水泵链回开式供水方式特点：在管网顶部设水箱，管网与大气相通，系统水压决定于水箱的设置高度，而不受室外给水管网的水压的波动影响。适用：室外水压变化较大，且用户要求水压稳定时采用。注意：该方式必须设置高位冷水箱和膨胀管。开式热水供应系统开式热水供应系统冷水箱水加热器水加热器冷水箱循环水泵膨胀排气管链回膨胀排气管冷水箱循环水泵加热器全循环供水方式链回半循环：干管循环方式膨胀排气管冷水箱循环水泵加热器链回膨胀排气管冷水箱循环水泵加热器半循环：立管循环方式链回链回膨胀排气管冷水箱加热器无循环供水方式链回链回1、集中热水供应系统的热源（1）宜首先利用工业余热、废热、地热和太阳能。（2）可选择能保证全年供热的热力管网为热源。4.2热源、加热设备和贮热设备一、热水供水系统的热源工业余热、废热、地热和太阳能→空气源、水源热泵→地源热泵→城市或区域热网→燃油、燃气机组→电能（3）选择区域附近的锅炉房的蒸汽或高温水作热源。（4）可采用专用的蒸汽或热水锅炉制备热源，采用燃油、燃气热水机组或电蓄热设备。2、局部热水供应系统的热源宜因地制宜，采用太阳能、电能、燃气、蒸汽等。当采用电能为热源时，宜采用贮热式电热水器以降低耗电功率。3、利用废热（废气、烟气、高温无毒废液等）作为热媒，应采取相应措施。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时，宜用开式系统，并要符合相应要求。二、局部加热设备1、燃气热水器热源有天然气、焦炉煤气、液化石油气和混合煤气。有低压（P≤5kPa）、中压（5kPaP≤150kPa）之分。直接快速式燃气热水器容积式燃气热水器2、电热水器快速式电热水器容积式电热水器3、太阳能热水器按组装形式分装配式适于家庭和分散使用场所组合式适用于大面积供应热水系统和集中供应热水系统按热水循环方式分自然循环机械循环1、热水锅炉根据燃料分为：燃煤、燃油、燃气。2、水加热器（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贮存容器，具有加热和贮备热水两种功能。优点：出水水温稳定缺点：容积利用率低，体积庞大，水质易污染注意：导流型容积式水加热器贮热容积可提高到80％～90％。三、集中热水供应系统的加热和贮热设备（2）快速式水加热器（即热式）提高热媒和被加热水的流动速度优点：效率高、体积小、安装搬运方便缺点：不能贮存热水，水头损失大，出水水温受压力影响会波动。（3）半容积式水加热器带有适量贮存和调节容积的内藏式容积式水加热器优点：体积小、加热快，容积利用率100%。缺点：由于内循环泵，需要有极高的质量保证。（4）半即热式水加热器半即热式水加热器具有超前控制，具有少量贮存容积的快速式水加热器。快速加热、自动除垢、体积小。3、加热水箱和热水贮水箱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；在水箱中安装排管或盘管即构成间接加热水箱。热水贮水箱（罐）是一种专门调节热水量的容器。调节水量，稳定出水温度。汽－水混合加热器升温快，对噪声要求不高的建筑。4、太阳能热水器当日照时数大于1400h/年；年太阳辐射量大于4200MJ/m2及；年极端最低气温不低于－45℃的地区。宜优先采用太阳能作为热水供应热源。3、太阳能热水器3、太阳能热水器3、太阳能热水器3、太阳能热水器3、太阳能热水器5、热泵1、选用局部热水供水设备（1）同时供给多个卫生器具，宜用带贮热容积的加热设备；（2）太阳能充足时，宜选用太阳能热水器（或辅以电加热设备）；（3）安装在安全场所，保证使用安全。四、加热设备的选择2、集中热水供应系统的加热器（1）自备热源，宜采用直接供热的热水机组；也可采用间接水加热器（2）当采用蒸汽、高温水为热媒时，间接加热设备应经技术经济比较后确定；（3）当热源为太阳能时，宜采用热管或真空管太阳能热水器；（4）电能供应充沛的地方可以采用电热水器。水加热设备应根据使用特点、耗热量、热源、维护管理及卫生防菌等因素选择,并应符合下列要求：1.热效率高,换热效果好、节能、节省设备用房；2.生活热水侧阻力损失小,有利于整个系统冷、热水压力的平衡；3.安全可靠、构造简单、操作维修方便。容积式煤气热水器快速式煤气热水器链回链回太阳能热水器链回给水管通气管自然循环太阳能热水器集热器上循环管热水管给水管通气管下循环管泄水管贮热水箱链回直接加热机械循环太阳能水加热器链回间接加热机械循环太阳能水加热器链回容积式水加热器工作原理图容积式水加热器（卧式）容积式水加热器（立式）链回链回其一，提高被加热水的流速，以增大传热系数和换热能力；内循环泵的作用有3个：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内循环，消除了冷水区或温水区，使贮罐容积的利用率达到100％。内循环泵的流量根据不同型号的加热器而定，其扬程在20～60kPa之间。快速加热器半容积式水加热器构造示意图高峰用水时工作状态链回链回1、常用管材薄壁铜管、薄壁不锈钢管、铝塑复合管、交联聚乙烯（PE-X）管、共聚聚丙烯（PP-R）管等。2、管道的工作压力、温度在允许范围内。3、管件和管道采用相同材质。4、设备机房内的管道不应采用塑料热水管。4.3热水供应系统的管材和附件一、热水供应系统的管材和管件1、管道伸缩补偿装置热水系统中管道因受热膨胀而伸长，为保证管网的使用安全而采取的补偿管道温度伸缩的措施。（1）管道热伸量二、热水供应系统的附件TLLTLLTLLTLL——管道热伸缩长度m；——管道线性膨胀系数（mm（m·℃），有表格可查；——直线管段长度m；——计算温度差℃。glrtttT1.0)(65.0glrtttT1.0)(65.0glrtttT1.0)(65.0glrtttT1.0)(65.0glrtttglrtttT1.0)(65.0glrttt——热水供水温度℃；——冷水供水温度℃；——安装管道时，管道周围的最大空气温差，可按当地夏季空调温度——极端平均最低温度取值其参考详见各地主要气象参数表。（2）补偿措施1）自然补偿适用条件：拐弯多的管段。自然补偿管道管道在敷设时布置成L或Z形弯曲管段，来补偿直线管段的部分的伸缩量。固定支撑煨弯管2）方型伸缩器补偿优缺点：煨弯不会漏水，没有接头；占地面积大。3）套管伸缩器补偿a）优缺点b）适用条件4）波纹管伸缩器补偿a）优缺点b）适用条件5）橡胶管接头a）优缺点b）适用条件2、膨胀管、膨胀水罐和安全阀冷水被加热后，水的体积要膨胀。密闭系统，会有胀裂管道的危险。（1）膨胀管（开式系统）膨胀管上严禁设阀门。1rlHh管径设置高度传热面积m210≥10且15≥15且20≥20最小管径mm25324050膨胀管的最小管径式中h——膨胀管高出水箱水面的垂直高度，m；H——水加热器底部至冷水箱最高水位的垂直距离；mρL、ρr——分别为冷、热水的密度。（2）膨胀水箱Vp=0.0006Δt·VsVp——彭胀水箱有效容积（L）Δt——系统内水的最大温度差（℃）Vs——系统内的水容量（L）。注：膨胀水箱水面高出系统冷水补给水箱水面的垂直高度（m）计算方法前。（3）膨胀水罐闭式热水供应系统的日用热水量大于30m3时，应设压力膨胀水罐。压力膨胀水罐宜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。隔膜式压力膨胀水罐构造1—充气嘴：2—外壳：3—气室：4—隔膜：5—水室：6—接管口：7—罐座膨胀水罐总容积：式中V——膨胀水罐总容积，m3；ρr——热水密度，kg/m3ρf——加热前加热、贮热设备内水的密度，kg/m3，相应ρf的水温可按下述情况设计计算：定时供应热水的系统，可按进加热设备的冷水温度计算；全日制热水供应系统，可按最低回水温度计算，其值一般可取40～50℃。膨胀水罐总容积：p1——膨胀水罐处管内水压力，MPa（绝对压力）；为管内工作压力+0.1MPa；p2——膨胀水罐处管内最大允许水压力，MPa（绝对压力）；其数值可取1.10p1；不要高于系统工作压力。（条文）Vs——系统内热水总容积，m3。3、排气装置下行上给式系统：利用最高点的配水点（水龙头等）放气，不必另外设置放气阀。上行下给式系统：在排水干管的最高点应设置自动排气阀。（4）安全阀日用热水量≤30m3，可采用安全阀泄压措施。闭式热水供应系统的日用热水量≤30m3时，可采用设安全阀泄压的措施。承压热水锅炉应设安全阀，并由制造厂配套提供。开式热水供应系统的热水锅炉和水加热器可不装安全阀（劳动部门有要求者除外）。4、自动温度调节装置当系统热水用水量不均匀时，如用水量少时，容易造成温过高，使热水汽化，容易烫伤人，也会引起热水中的盐类大量分解形成水垢，时间长了会堵塞管道。水加热器的出水温度必须控制在一定范围内。水加热器的热媒管道上应安装温度自动调节装置，其型式可分为直接式和间接式。使用时根据所需要调节的温度范围，自动温度调节器直接式温度调节间接式自动温度调节自动温度调节器构造1—温包;2—感温元件;3—调压阀自动温度调节器安装示意图1—加热设备；2—温包；3—自动调节阀；4—疏水器；5—蒸汽；6—凝结水；7—冷水；8—热水；9—安全阀10—电动调节阀5、疏水器作用：保证蒸汽凝结水及时排放，同时防止蒸汽漏失，应在蒸汽的凝结水管段上安装。适用：热媒为蒸汽时，间接加热系统。安装：每台设备各自装疏水器是为了防止水加热器热媒阻力不同（即背压不同）相互影响疏水器工作的效果。疏水器的安装方式分类：按工作压力分为低压和高压两种。选择：根据疏水器的前后压差和排水量，按产品样本选择疏水器。热媒工作压力p≯1.6MPa排水温度t≯100℃热媒工作压力p≯0.6MPa压力比较低时可按公式计算，由产品样本选