第五章 熱水及飲水供應系統(tǒng)

1、第五章 熱水及飲水供應系統(tǒng) 第一節(jié) 熱水用水定額、水溫及水質 第二節(jié) 熱水供應系統(tǒng) 第三節(jié) 加熱方式和加熱設備 第四節(jié) 熱水供應系統(tǒng)的附件 第五節(jié) 熱水供應系統(tǒng)的計算 第六節(jié) 高層建筑熱水供應系統(tǒng) 第七節(jié) 飲水供應 第八節(jié) 熱水管道系統(tǒng)的布置與鋪設 第一節(jié) 熱水用水定額、水溫及水質 n熱水用量定額 生產(chǎn)用的熱水量定額，按照生產(chǎn)工藝的要求確定。 生活用熱水量定額有兩種：一種按照使用的熱水單位確 定，另一種按照衛(wèi)生器具一次或一小時熱水用量確定。 二、水溫的計算 我國規(guī)范規(guī)定： 冷水溫度：當?shù)刈罾湓缕骄疁禺數(shù)刈罾湓缕骄疁?熱水鍋爐和水加熱器的出水溫度75 最不利配水點的最低水溫： 供洗滌時應不低

2、于60 供應浴盆時不低于55 加熱設備出口與最不利配水點溫度差15 三、熱水的水質 生產(chǎn)用熱水的水質標準符合生產(chǎn)工藝要求的標 準，而生活用熱水的水質標準除應符合我國現(xiàn)行的 生活飲用水衛(wèi)生標準外，對集中的熱水供應系 統(tǒng)加熱前水質是否需要軟化處理，應根據(jù)水質、水 量、使用要求等因素進行技術經(jīng)濟比較確定。一般 情況下熱水供應系統(tǒng)按65水溫計算時，水量較小 ，如用水量小于10m3可不進行軟化處理。如果經(jīng)過 實踐證明，該地區(qū)使用磁化器軟化水有效時，可在 水加熱器或鍋爐冷水進水管上安裝磁水器。 第二節(jié) 熱水供應系統(tǒng) 一、熱水系統(tǒng)的分類 按照熱水供應范圍大?。喊凑諢崴秶笮。?局部熱水供應系統(tǒng)局部熱水

3、供應系統(tǒng) 集中熱水供應系統(tǒng)集中熱水供應系統(tǒng) 區(qū)域性熱水供應系統(tǒng)區(qū)域性熱水供應系統(tǒng) 二、熱水系統(tǒng)的組成 n工作流程：工作流程： 鍋爐生產(chǎn)的蒸汽經(jīng)熱媒 管送入水加熱器加熱冷水 加熱器中的熱水由配水 管送到各個用水點 蒸汽凝結水由凝結水管 排至凝水池 鍋爐用水由凝結池供給 水加熱器中所需冷水由 給水系統(tǒng)供給 組成: 由第一循環(huán)系統(tǒng)和第二循環(huán) 系統(tǒng)組成 三、熱水供應系統(tǒng)的方式 按加熱方式分：直接加熱 間接加熱 按有無循環(huán)管：全循環(huán) 半循環(huán) 非循環(huán) 按循環(huán)方式：機械循環(huán) 自然循環(huán) 按干管位置：上行下給式 下行上給式 第三節(jié) 加熱方式和加熱設備 一、 加熱方式 1、鍋爐直接加熱、鍋爐直接加熱 優(yōu)點：優(yōu)點：

4、設備簡單、熱效設備簡單、熱效 率高、噪聲小和率高、噪聲小和 工作穩(wěn)定工作穩(wěn)定。 缺點：缺點：在水的用量較大在水的用量較大 時鍋爐容易結垢時鍋爐容易結垢。 （一）直接加熱（一）直接加熱 2、蒸汽與被加熱水直接混合加熱方式、蒸汽與被加熱水直接混合加熱方式 蒸汽通過多蒸汽通過多 孔管或水射器加孔管或水射器加 熱冷水。熱冷水。 注意：注意：蒸汽中不蒸汽中不 能含有危害人體能含有危害人體 皮膚的成分。皮膚的成分。 3 3、太陽能熱水器、太陽能熱水器 優(yōu)點：具有運優(yōu)點：具有運 行可靠、構造行可靠、構造 簡單、維護方簡單、維護方 便和造價低便和造價低 太陽能熱水器： 由太陽能集熱 器、連接管道 和循環(huán)水 箱

5、等組成。 全玻璃真空集熱管全玻璃真空集熱管 全玻璃真空集熱管采用耐冷熱 沖擊，抗冰雹的雙層高硼硅玻璃， 夾層高真空，內層玻璃外壁采用磁 控濺射真空鍍膜工藝，鍍有國際先 進水平的選擇性吸收涂層，對陽光 具有極高的吸收率和極低的熱發(fā)射 率，使用壽命可達15年以上。單管 試驗：晴天零下18二小時左右， 真空管內水可達沸點。 熱媒通過傳熱面加熱冷熱媒通過傳熱面加熱冷 水。水。 常用設備：常用設備： （1）容積式水加熱器）容積式水加熱器 （2）快速水加熱器）快速水加熱器 （3）加熱水箱）加熱水箱 (4)半容積式水加熱器半容積式水加熱器 (5)半即熱式水加熱器半即熱式水加熱器 （二）（二）間接加熱方式間接

6、加熱方式 容積式熱交換器 容積式水加熱器間接加熱方式。熱媒可使用蒸汽和高溫熱水。容積式 水加熱器有臥式和立式兩種類型。容積式水加熱器適用于供水溫度要求均 勻、無噪聲的醫(yī)院、飯店、旅館、住宅等建筑。 二、發(fā)熱和加熱設備 1、發(fā)熱設備、發(fā)熱設備 熱水供應系統(tǒng)的的發(fā)熱設備常指鍋爐、工廠廢熱利 用設備、太陽能集熱器等。 各種鍋爐各種鍋爐 按燃料分類：燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐 按熱媒分類：蒸汽鍋爐和熱水鍋爐蒸汽鍋爐和熱水鍋爐 按外形分類：有立式和臥式有立式和臥式 按構造分類： 立式鍋爐：橫水管、橫火管、直水管、彎水管橫水管、橫火管、直水管、彎水管 臥式鍋爐：外燃回水管、內

7、燃回水管、快裝臥式內燃外燃回水管、內燃回水管、快裝臥式內燃 快裝臥式內燃（KGZ）鍋爐總效率較高，體積小和安裝簡單 燃油、燃氣鍋爐自動化程度高，不需儲煤和爐渣，油價高 熱水供應鍋爐的種類 太陽能熱水器太陽能熱水器 太陽能平板型集熱器， 是一種利用“熱箱”原理 把太陽能轉換為熱能的裝 置。它由雙層高硼硅玻璃， 夾層高真空，內壁是用無 光黑色涂料涂黑，保溫層 絕熱。如果只在510月份 使用，應比當?shù)鼐暥壬?0 度效果較好。 2、加熱設備、加熱設備 （1） 容積式水加熱器 容積式水加熱器有立式和臥式兩種。 新型震動式熱交換器工作原理 其構造如詳圖： 利用軟體熱媒管在熱交換器中的擾動改變水的流態(tài) （層

8、流紊流提高熱交換率。 （2）快速水加熱器 汽水式 水水式 還可分為多管式和單管式 （3）加熱水箱 快速水加熱器比容積式水加熱器快速水加熱器比容積式水加熱器 熱效率高，但不能貯存熱水。熱效率高，但不能貯存熱水。 4.半容積式水加熱器半容積式水加熱器 半容積式水加熱器是帶有適量貯存與調節(jié)容積的內藏半容積式水加熱器是帶有適量貯存與調節(jié)容積的內藏 式容積式水加熱器，由貯熱水罐內藏式快速換熱器和內循式容積式水加熱器，由貯熱水罐內藏式快速換熱器和內循 環(huán)泵環(huán)泵3個主要部分組成。個主要部分組成。 其中貯熱水罐與快速換熱器隔離，被加熱水在快速換其中貯熱水罐與快速換熱器隔離，被加熱水在快速換 熱器內迅速加熱后，

9、通過熱水配水管進入貯熱水罐，當管熱器內迅速加熱后，通過熱水配水管進入貯熱水罐，當管 網(wǎng)中熱水用量低于設計用水量時，熱水的一部分落到貯罐網(wǎng)中熱水用量低于設計用水量時，熱水的一部分落到貯罐 底部，與補充水底部，與補充水(冷水冷水)一道經(jīng)內循環(huán)泵升壓后再次進入快速一道經(jīng)內循環(huán)泵升壓后再次進入快速 換熱器加熱。換熱器加熱。 內循環(huán)泵的作用有內循環(huán)泵的作用有3個：個： 其一，提高被加熱水的流速，其一，提高被加熱水的流速， 以增大傳熱系數(shù)和換熱能力；以增大傳熱系數(shù)和換熱能力； 其二，克服被加熱水流經(jīng)換其二，克服被加熱水流經(jīng)換 熱器時的阻力損失；熱器時的阻力損失； 其三，形成被加熱水的連續(xù)熱循環(huán)。其三，形成

10、被加熱水的連續(xù)熱循環(huán)。 (4)半即熱式水加熱器 半即熱式水加熱器是帶有超前控制，具有少量貯 存容積的快速式水加熱器。 n 熱媒蒸汽經(jīng)控制閥和底部入口通過立管進入 各并聯(lián)盤管，冷凝水入立管后由底部流出，冷水從 底部經(jīng)孔板入罐，同時有少量冷水進入分流管。入 罐冷水經(jīng)轉向器均勻進入罐底并向上流過盤管得到 加熱，熱水由上部出口流出。部分熱水在頂部進入 感溫管開口端，冷水以與熱水用水量成比例的流量 由分流管同時入感溫管，感溫元件讀出瞬間感溫管 內的冷、熱水平均溫度，即向控制閥發(fā)出信號，按 需要調節(jié)控制閥，以保持所需的熱水輸出溫度。 第四節(jié)熱水供應系統(tǒng)的附件 1 、 自動溫度調節(jié)器自動溫度調節(jié)器 熱水供應

11、系統(tǒng)控制熱水溫度，常采用自動溫度調節(jié)器。 2、疏水器 作用：阻氣排水 設置在以蒸汽為熱媒間接加熱的凝結管道上。 圖為偏心熱動力式 疏水器。它是利用進入 閥體的蒸汽和凝結水， 對閥片兩邊產(chǎn)生壓力差 而升降閥片達到排水阻 汽作用。 3、減壓和節(jié)流閥 減壓閥安裝在熱媒進減壓閥安裝在熱媒進 管上管上.節(jié)流閥安裝在熱節(jié)流閥安裝在熱 水供應系統(tǒng)的回水管水供應系統(tǒng)的回水管 道上道上. 熱水加熱器所需蒸汽 壓力一般小于 490105，當熱 媒蒸汽壓力遠大于水 加熱器所需的蒸汽壓 力，通過減壓閥把壓 力減到需要值。 減壓閥的選擇方法，熱媒為蒸汽一般按下式計算， 求得減壓閥的工作孔口截面后，由產(chǎn)品樣本確定其型號

12、0 6.0 0 q G f f 減壓閥工作孔口的截面積(cm2) G0 蒸汽流量(kg/h) q0 通過每cm2孔口截面的理論流量（蒸汽）(kg/h) 4、自動排氣閥 為排除上行 下給式干管中熱 水散發(fā)出來的氣 體，保證管道系 統(tǒng)內熱水暢通。 5、自然補償管道和伸縮器 第五節(jié)供應系統(tǒng)的計算熱水 一、熱水量、耗熱量、熱媒耗量及產(chǎn)水量的計算 （一）熱水量的計算（一）熱水量的計算(最大小時熱水用量最大小時熱水用量) 1.全日供水的住宅、別墅、旅館等建筑全日供水的住宅、別墅、旅館等建筑 T mq KQ r hr Qr按人數(shù)、單位數(shù)或衛(wèi)生器具數(shù)計算的熱水設計用水量（l/h) m 用水計算單位數(shù)，人數(shù)或床

13、位數(shù)等。 qr 每人每天的熱水用水量，L/人.d。 T 1日內熱水供應的小時數(shù)，T=24h. Kh小時變化系數(shù) 2.定時供熱水的住宅、旅館、公共浴室等 Qr按人數(shù)、單位數(shù)或衛(wèi)生器具數(shù)計算的熱水 設計用水量（l/h) b 同類衛(wèi)生器具在同一小時內使用的最大百 分數(shù) qh 衛(wèi)生器具一次和一小時的熱水用水量 n0_ 同類衛(wèi)生器具數(shù)。 100 0b nq Q h r （二）耗熱量的計算 根據(jù)水溫溫差等因素可求所需的耗熱量。耗熱量可按下列 公式計算； Q設計小時的耗熱量（W Qr設計小時熱水量，L/h; CB水的比熱（kJ/kg ),熱水供應系統(tǒng)中可取419 （kJ/kg ) tl冷水溫度 tr熱水溫度

14、 6 . 3 )-( lrBr ttCQ Q= （三）熱媒耗量的計算 1.蒸汽直接與被加熱水混合時，熱媒耗量計算公式為： hr m Qi Q G ) 2 . 11 . 1 ( Gm熱媒蒸汽耗量(kg/h) Q 設計小時耗熱量(KJ/h) i 蒸汽熱容(KJ/h) ，按壓力查表得出 Qhx蒸汽與冷水混合后熱水的含熱量(KJ/kg) 1112熱水供應熱損失 2.蒸汽通過傳熱面間接加熱冷水時 h mh r Q G)2.11.1( Gmh 蒸汽通過傳熱面加熱冷水 時的熱媒耗量(kg/h) rh 蒸汽的汽化熱(KJ/kg) 1112熱水供應熱損失 Q 設計小時耗熱量(KJ/h) 3.熱媒為熱水通過傳熱面

15、加熱冷水時耗 熱量計算公式 )( ) 2 . 11 . 1 ( mzmcB ms ttC Q G Gms熱水通過傳熱面加熱冷水時的熱媒耗量(kg/h) tmc熱媒為冷水的初溫 ，一般為95 ，當管道很長時 采用110150 tmz熱媒為熱水的終溫( )；一般為7075 1112熱水供應熱損失 CB水的比熱（kj/kg ),熱水供應系統(tǒng)中可取419 （kj/kg ) Q 設計小時耗熱量(KJ/h) 二、熱水貯存設備、加熱設備和鍋爐的選擇 1、熱水箱、熱水罐、加熱水箱和容積式水加熱器容積計算方法 （1）經(jīng)驗計算法 對于住宅、集體宿舍、旅館、醫(yī)院、和公共浴池、可按不 小于45分鐘設計小時耗熱量，對于

16、企業(yè)浴室和和集團浴室可取30 分鐘設計小時耗熱量計算，計算經(jīng)驗公式分別為： )( 75.0 lB r ttC Q V r Vr貯水罐的容積（L。 CB水的比熱（kj/kg ),熱水供應系統(tǒng)中可取419 （kj/kg ) tl冷水溫度 tr熱水溫度 )( 5.0 lB r ttC Q V r 某建筑物的日耗熱量曲線 （2）理論計算方法 日耗熱量曲線 供熱量累積曲線 右圖曲線斜率為其該時刻的小時耗熱量 2.加熱設備的熱交換面積計算 j p tK Q F )2 . 11 . 1 ( 式中 Fp換熱器中的換熱排管或盤管的傳熱面積，m2； Q設計小時耗熱量計算，kJ/h 由于結垢影響傳熱效率的修正系數(shù)，

17、 1.11.2熱水供應系統(tǒng)的熱損失系數(shù) K傳熱系數(shù) ，kJ/(m2h)； tj熱媒和被加熱水的計算溫差，；(見教材) 3.快速加熱器的水流阻力計算 容積式加熱器水流阻力忽略不計 2、鍋爐的選擇 Qg=(1.11.2)Q 在實際設計工作中，選擇鍋爐的方法，一般是按熱水系 統(tǒng)的設計小時熱量乘以熱損失系數(shù)，作為鍋爐應該保證供給 的小時供熱量，然后從鍋爐樣本中選出鍋爐型號。 Qg鍋爐小時供熱量(KJ/h) Q設計小時耗熱量(KJ/h) 1.11.2熱水供應系統(tǒng)的熱損失系數(shù) 三、熱水管網(wǎng)的水力計算 熱水管網(wǎng)的計算，在繪制管網(wǎng)軸測圖后進行。 計算內容包括： A 確定熱媒管道的管徑 及水頭損失。 B 確定熱

18、水管網(wǎng)的管徑及循環(huán)管路的水頭損失。 C 確定系統(tǒng)的各種設備。 （一）熱媒管網(wǎng)計算 1、熱媒為熱水時 查表5-16 水力計算表。 熱媒管網(wǎng)的熱水自然循環(huán)作用水頭 Hx =h(r1-r2) Hx自然循環(huán)作用水頭（Pa h鍋爐中心與熱水罐中心或水加熱器排 管中心的標高差(m)； r1熱水罐或水加熱器回水管中的平均重 度N/m3 r2鍋爐出口水的平均重度N/m3 循環(huán)條件： 2.熱媒為高壓蒸汽時 （二）熱水配水管網(wǎng)和循環(huán)管網(wǎng)的計算（二）熱水配水管網(wǎng)和循環(huán)管網(wǎng)的計算 1. 熱水配水管網(wǎng)的計算熱水配水管網(wǎng)的計算 配水管網(wǎng)計算的方法與給水管網(wǎng)相同，但因為熱水的重度小 于冷水的重度熱水管網(wǎng)容易結垢等因素，管道

19、水頭損失的計 算應使用熱水管道的水力計算表格。 2. 自然循環(huán)管網(wǎng)的計算自然循環(huán)管網(wǎng)的計算 (1)初步確定回水管的管徑初步確定回水管的管徑 (2)計算管段的終點水溫計算管段的終點水溫 采用面積溫降法采用面積溫降法 (3)配水管網(wǎng)的各管段的熱損失計算 )- 2 - )(-1 ( j Zc s t tt DLKq= qs配水管網(wǎng)中任一計算管段的熱損失，kJ/h； K無絕熱層管道的傳熱系數(shù)； 絕熱系數(shù)； tC、tZ計算管段的始、終點水溫，； D管子外徑，m； L計算管段長度，m； tj計算管段周圍空氣溫度，； (4)計算配水管網(wǎng)總的熱損失 QS=qs 各個管段熱損失之和 (5)計算總循環(huán)流量 ()

20、Bzc s x Ctt Q q - = 式中 qx計算管段的總循環(huán)流量，kg/h； CB熱水比熱，取CB=4.19kJ/kg； QS總的熱損失。 （6）計算各管段的循環(huán)流量 式中 qn+1、qnn+1、n管段中所通過的循環(huán)流量，kg/h； qs(n+1)、qsnn+1、n管段本身及其后各管段的熱損失之 和，kJ/h； qsn管段n本身的熱損失，kJ/h。 （7） 復核各管段的終點水溫 sn ns nn qq q qq sn )1( 1 （8）計算循環(huán)管網(wǎng)水頭損失 H=(Hp+Hh)+Hj 式中 Hp循環(huán)流量通過配水計算管路的沿程和局部 水頭損失，pa； Hh循環(huán)流量通過回水計算管路的沿程和局部

21、 水頭損失，Pa； Hj循環(huán)流量通過換熱器的水頭損失，Pa。 （9）自然循環(huán)壓力計算 上行下給式 Hzr=h(r3-r4) 下行上給式 Hzr =h(r5-r6)+h1(r7-r8) 自然循環(huán)條件： n Hzr1.35H 2. 機械循環(huán)管網(wǎng)的計算機械循環(huán)管網(wǎng)的計算 步驟步驟(1)(8)與自然循環(huán)管網(wǎng)的計算與自然循環(huán)管網(wǎng)的計算 （9）選擇循環(huán)水泵）選擇循環(huán)水泵 1）全日制工作）全日制工作 Qbqx HbH 2)定時循環(huán)定時循環(huán) 供應熱水前供應熱水前30分鐘開始循環(huán)，供應熱水時停止循環(huán)。分鐘開始循環(huán)，供應熱水時停止循環(huán)。 Qb（24）V V管網(wǎng)系統(tǒng)水容積。 管網(wǎng)系統(tǒng)水容積。 HbH 第六節(jié)高層建筑

22、熱水供應系統(tǒng) 高層建筑熱水供應系 統(tǒng)的組成與一般建筑的供 應系統(tǒng)相同。 1、集中供熱水方式：、集中供熱水方式： 發(fā)熱和加熱設備集中設置 由各分區(qū)的水箱為各個分 區(qū)的加熱器單獨供水。 優(yōu)點：優(yōu)點：設備集中、便于管理、 運行可靠。 缺點：缺點：高區(qū)水加熱器承壓過大。 2、分散式供熱水方式、分散式供熱水方式 加熱設備和循環(huán)水泵 分別設在各區(qū)技術設備層。 優(yōu)點：優(yōu)點：加熱器承壓小， 設備造價低。 缺點：缺點：設備分散，管理 不便熱媒管過長。 第七節(jié)飲水供應 （一）飲水供應的計算 飲用水的水量可安下表用水定額和小時變化系數(shù)選用： 建筑物 名稱 單位飲用水量 定額(L) 小時變化 系數(shù)(Kh) 開水溫 度() 冷飲水 溫度 熱車間 一般車間 工廠生活 間 辦公樓 集體宿舍 教學樓 醫(yī)院 影