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第四章 建筑热水 一.热水供应系统分类、组成 (熟悉) 1. 热水供应系统分类 FP629 按供热范围 区域 、集中 、局部按热媒 蒸汽 、过热水按加热方式 直接加热 直接加热使用的热水 将蒸汽与冷水混合 间接加热（热媒只传递热量）按有无循环管道 全循环（干管、立管、支管） 半循环（干管；或干管、立管） 不循环（无循环管道），定时供热，公共淋浴、洗衣房 按循环方式 自然循环 机械循环 按干管的位置 下行上给式 上行下给式 中分式按换热设备的位置上置式 下置式按供应热水的时间 全天供应热水 定时供应热水 按系统内的压力变化 闭式 开式 按建筑高度 不分区 分区 (与给水同)按分区减压方式 中间水箱 减压阀按循环路径 异程式 同程式 按贮热形式 专门的 热水罐(承压) 热水箱(不承压)、 兼职的 容积式加热器(承压) 半容积式加热器(承压) 加热水箱(不承压)：按用水点是否可以调节水温 单管式 双管式 2.热水供应系统组成 热媒系统（第一循环系统） 由热源、水加热器、热媒管网、附件等组成。热水供水系统（第二循环系统） 由水加热器、热水配水管网、回水管网、循环泵、附件等组成。附件：有温度自动调节器、疏水器、减压阀、安全阀、膨胀管、膨胀罐、膨胀水箱、管道补偿器、控制阀门等。 3.热水供应系统和供水方式的选择 FP630、631、638 选择热水供应系统的原则 使用要求 耗热量 用水点分布情况 热源情况热源选择 集中系统热源选用顺序： 工业余热、废热、地热和太阳能。 其次采用能保证全年供热能力的热力管网 区域性锅炉房或附近的锅炉房 燃油、燃气热水机组或电蓄热设备 局部系统热源宜采用太阳能及电能、燃气、蒸汽等 保证水质蒸汽直接加热，宜用开式 保证水质 噪声小 进行技术经济比较 防止热水倒流利用废热时 设备防腐除垢 防管道渗漏 稳定废水压力保证水压 居住类建筑水压要稳定且小于0.35MPa。 冷水、热水的分区应一致，为了保证冷热水供水压力平衡，各区的水加热器、贮水器的进水，均应由同区的给水系统供给。 集中系统中用水量较大的用户、定时供水或用水时间特殊的用户，宜设置单独的热水管网和局部加热设备。 当给水管道的水压变化较大且用水点要求水压稳定时，宜采用开式热水供应系统或采取稳压措施。 冷、热水系统均宜采用上行下给的方式， 水加热设备冷水的管道上不应分支供给其他用水，避免供水的相互干扰，减少供水系统的压力波动。水加热设备宜靠近热水用水的负荷中心，应尽量缩短热水供水管路长度.保证水温 集中系统应设循环管道 一般建筑,干管和立管设回水管，要求高的建筑设回水支管 宜采用机械循环 使用方便舒适，节水，节能， 宜设计成同程式循环 系统基本上不用调节，循环效果好、节约用水 淋浴室应有保证出水水温稳定措施，（公共浴室，开式，企业学校浴室单管） 安全运行 在上行下给系统最高处设自动排气阀。免形成气 塞，使循环不能进行。 开式设膨胀管和非生活饮用水水箱，闭式设膨胀罐 硬度高地下水，采用磁水器处理，或控制供水温度在5060。 设在地下室的高区水加热器、循环泵及管材必须耐高压。 经济 减压阀代替分区水箱进行热水系统分区4.常用系统基本图式(图一图九) Fp631635 非循环 闭式上行下给式 Fp634(八)图 闭式下行上给式 Fp634(九)图半循环 闭式下行上给式 Fp634(七)a图 开式下行上给式 Fp634(七)b图全循环同程式 开式 下置上行下给式 Fp631（一）图 下置下行上给式 Fp632 (二) 图 上置上行下给式 Fp632（三）图 上置下行上给式Fp632（四）图 Fp633(五)图（热水机组） 闭式 下置上行下给式 Fp633(六)上图 下置下行上给式 Fp633(六)下图5.高层建筑系统图式（须分区）（全循环、同程式、上行下给式）Fp635637 分区设加热器 减压阀减进加热器的冷水 Fp637(十五)图 中间水箱减进加热器的冷水 Fp636(十二)图 无水箱并联变频泵 Fp636(十)图 并联混合式 Fp636(十一)图加热器不分区 低区不循环设减压阀减热水压力 Fp636(十四)图配水立管设减压阀减热水压力 Fp636(十六)图 二.管材 管件 设备 附件 的选择(熟悉) 1管材与管件 GPGP9394 5.6.15.6.2 工作压力和工作温度管道的工作压力和工作温度不得大于产品标准标定的允许工作压力和工作温度。 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 压力与温度匹配 塑料热水管或塑料和金属复合热水管的工作压力应按相应温度下的许用工作压力选择； 设备机房内的管道不应采用塑料热水管。 2.附件热水附件是指:控制热水温度，解决热水膨胀、系统排气和管道伸缩的装置。温度自动调节装置 GP94 5.6.9 设置条件 要求水加热器的出水温度稳定 热源为热力网的快速加热器。 选择（生活热水用水加热器多选用自力式温度调节阀） 安全阀 FP666 第3行设置 闭式系统的压力容器设备(加热设备、承压的贮热水罐和冷热水混合器等)开启压力 一般取水加热器处工作压力的1.1倍,但不得大于水加热器本体的工作压力.位置 压力容器顶部,应便于检修泄水管 泄水管应引至安全处,泄水管上不得装设阀门其他 安全阀和压力容器之间不得装取水管 阀门 引气管.泄压阀 GP92 5.4.21-1 GP633.4.11设置 日用水量小于等于10m3的闭式系统要求 泄压阀前设阀门 泄压水经泄压阀泄压口上连接管排入非生活水池,或消能后直接排放膨胀罐 GP92 5.4.21设置 日用水量大于10m3的闭式系统设膨胀罐位置 加热设备的冷水进水管或热水回水管上总容积 式中：V膨胀罐的总容积，m3 Vs系统内热水总容积，m3f 加热前设备内水的密度，Kg/m3 定时供水，一台设备，按冷水计算 集中供水，多台设备，按热水回水计算 r热水的密度，Kg/m3P1膨胀罐处管内绝对压力，MPa(管内工作压力+0.1） P2 膨胀罐处管内最大允许绝对压力，MPa 取P21.05 P1可简化为 注意： 加热前水的密度f的取值 压力单位总容积 GP92 5.4.21式 式中：V膨胀罐的总容积，m3 Vs系统内热水总容积，m3f 加热前设备内水的密度，Kg/m3 定时供水，一台设备，按冷水计算 集中供水，多台设备，按热水回水计算 r热水的密度，Kg/m3 P1 膨胀罐处管内绝对压力，MPa(管内工作压力+0.1） P2 膨胀罐处管内最大允许绝对压力，MPa 取P21.05 P1可简化为 注意： 加热前水的密度f的取值 压力单位 最大允许压力膨胀管 GP94 5.4.19 5.4.20设置 开式形式 立管(即膨胀管)与膨胀水箱 或立管与其他高位箱要求 膨胀管上不得设置阀门 膨胀管管径 多台设备 注意防冻保温膨胀管高度计算 式中h膨胀管(无膨胀水箱)或膨胀水箱水面高出生活饮用水水箱水面的垂直高度（m） H水加热器底部至生活饮用水水箱水面的垂直高度（m）f膨胀管内水的密度，Kg/m3 无膨胀水葙，冷水 有膨胀水葙，热水回水 r热水的密度，Kg/m3 注：无膨胀水葙时，出口离接入的非生活饮用水水箱水面的最小高度为100mm膨胀水箱容积计算 GP92 5.4.19-2 VP=0.0006tVs 式中： VP膨胀水箱有效容积，L Vs 系统内水的容积，L t 系统内水的温差，温度计 GP94 5.6.10设置: 水加热设备 热媒进出口管 热水罐和热水箱 冷热水混合器 循环泵的进水管 压力表 GP94 5.6.10设置: 水加热设备的上部 热媒进出口管上 贮热水罐 冷热水混合器上水位计 GP94 5.6.10设置: 热水箱 水表GP94 5.6.11 设置:冷水表水加热设备的冷水供水管上热水表 成组或个别用水点的专供支管上 集中供应热水的住宅 三.水量、水质、水温和安全措施 (了解)1. 热水用水量标准 GP85 表5.1.1-1 GP86页 表5.1.1-2按人 升/人(床)日,水温相同 (60)按卫生器具 一次用水量（l/次）或一小时用水量（l/h） ，水温不同（30 、35、3740、50 ）说明： GP57 表3.1.9 表3.1.10的生活用水定额包含了GP8586 表5.1.1-1 表5.1.1-2的热水用水定额热水用水定额与计算水量、流量、管道等水力学内容无关，只与热量、能量等热力学内容有关,用以计算贮热量、耗热量、热损失、热交换等热水用水定额必须有温度，否则毫无意义 在热量一定的情况下,水温不同，则热水量也不同2.水质 GP87 5.1.3应符合水的软化处理(日用水量10m3,按60计) 总硬度大于300mg/l的洗衣房用水应处理 ,总硬为150300mg/l时宜处理 ,处理后总硬度宜为50100mg/l; 总硬度大于300mg/l的其他用水宜处理 ,处理后总硬度宜为75150mg/l 3.水温冷水计算温度 按当地最冷月平均水温计算 无资料时按GP 表5.1.4 热水计算温度 系统最高水温 GP88 5.1.5 原水硬度符合GP87 5.1.3.3条的规定时,75 原水硬度较大,不符合GP87 5.1.3.3条的规定时,60 系统最低水温 一般为 50 不供洗涤盆的洗涤用水时,40 4.系统安全措施安全措施 防止热水系统和设备失效，对人体造成危害的控制技术热水的加热贮存 换热器超温保护 危害：结垢、腐蚀（速度增加23倍/10）、烫伤人 措施： a 超温保护电器报警开关 b 自作用温控阀 贮热器防军团菌 供热方式 选择供热方式:先局部，后集中 加热设备(类型 容积) 减少和去掉冷水区加热设备不宜过大，不留余量。（每次用完） 定时加热杀菌 加热杀菌（美国每周一次85，每天一次60 水箱加热间 水箱加热间密闭，远离冷却塔防爆炸 措施：设安全阀、膨胀罐、膨胀管、 膨胀水箱 泄压阀热水的输送（管网） 防军团菌 措施： 高温输送、低温使用 管网末端不设不常用的卫生器具 防管材损坏 措施：铜管、薄壁不锈钢管、钢塑管； 防水锤 防漏水 防烫伤（不保温的立管和支管）配水点 防烫伤（控制出水水温） 防病菌交叉感染（公共场所） 四. 耗热量、热水量及加热、贮热设备选用(掌握)1. 耗热量计算GP89 5.3.11,4功能或部门单一的建筑物 全天供应热水GP89 5.3.11关于kh-时变化系数, 住宅 别墅 GP89 5.3.11 非住宅 别墅的住人建筑 GP89 5.3.12 医院 GP89 5.3.13 办公楼 1.51.2定时供应热水 GP89 5.3.12 b-卫生器具同时使用百分数 住宅 旅馆 医院 疗养院病房 卫生间 淋浴或浴盆按70100，其他不计 住宅一户按一个卫生间计 工业企业生活间 公共浴室 学校浴室内的淋浴和洗脸盆按100计 剧院 体育场馆的 浴室有多功能或多部门的建筑物 主要的最大时+其它的平均时 居住小区耗热量 同时最大 居住最大+公共最大 不同时最大 居住最大+公共平均 2.热水量计算 GP89 5.3.2 由耗热量计算热水量其中 1.163=C/3600=4187/36003.加热设备供热量 GP89 5.3.3有贮热容积 容积式、加热水葙或贮热容积与之相当的加热设备按设计小时耗热量与提前贮存热量在高峰用水持续时间内的平均值之差 计算 有部分贮热容积 半容积式（贮热容积与之相当的加热设备）按设计小时耗热量计算。 无贮热容积 快速式半即热式及其他无贮热容积的加热设备按设计秒流量计算。4.热媒耗量 FP646 热媒为蒸汽 （kg/h）式中im蒸汽热焓(kj/kg)。 in凝结水的焓(kj/kg)。i=4.187tmz. tmz热媒终温，对于导流型容积式、半容积式、半即热式 水加热器：热媒为软化水水间接加热时 式中 t1热媒初温 ， t2热媒终温 ，5. 贮热容积计算 FP647计算贮热容积GP91 5.4.10 容积式或加热水箱、导流型容积式、半容积式 T贮热时间 min GP91 表 5.4.10Qh设计小时耗热量,w 半即热式、快速式加热器 若半即热式、快速式加热器的热媒不能按设计秒流量供应，且温度不能自动控制时,应设贮水器。贮水容积按导流型水或半容积式确定。贮热总容积 GP91 5.4.9 VZ=(1+)V式中 V计算贮热容积 容积附加系数,冷下进,热上出的容积式取20%25%; 导流型容积式取10%15%; 半容积式和带强制罐内水循环装置的容积式为零.注意 热媒类型和建筑类型 6.加热（换热）面积计算 GP91 计算公式 计算温差有贮热容积容积式或加热水箱、导流型容积式、半容积式按算术平均温度差计算： 无贮热容积快速式、半即热式按对数平均温度差计算：式中t max -加热器端部的热媒与被加热水温差的大者, tmin-加热器端部的热媒与被加热水温差的小者热媒计算温度 蒸汽压力大于70KPa的饱和蒸汽按饱和蒸汽温度计算,否则按100计算. 热力网的热水为热媒时,按热力网供回水的最低温度计算,且热媒初温与被加热水的终温之差不小于10 . 7. 加热、贮热设备选用 一般GP90 5.4.1条集中 原则GP90 5.4.2条 自备热源时：热水机组（宜直接加热，亦可间接加热）要安全、环保、自动。 热媒外供时：经综合技术经济比较选择间接加热设备 热媒为太阳能时：热管或真空管。 电能充沛地区：电热水器，加热设备不少于2台。 局部原则GP90 5.4.4条 综合考虑热源、建筑物、安全、设备性能、安装位置。 用水点多时，应有贮热容积。 优先选用太阳能或太阳能+电 注意安装位置安全（对人、热水器、其他管、线、仪表、设备）8常用加热设备 容积式加热器 容积式水加热器(容积式热交换器、容积式换热器)：承压并贮存一定热水量的间接加热设备。优点 有贮存容积，调节水量大，供水安全、水温稳定； 水头损失小；有利于系统冷热水压力平衡； 噪音小，设置方便； 要求热媒负荷较低 对温度自控要求较低缺点 热效率低（水流速慢，换热不充分） 容积利用率低，（进出水流短路，有死水区） 体型大、占地面积大 罐底下部水温低，适合军团菌繁殖（嗜肺军团菌）适用条件 要求水温、水压稳定，供水安全可靠，噪音小的建筑物。 耗热量大的工业企业。 热源供热能力小， 设备用房较宽裕； 用水负荷变化较大。 快速式加热器 热媒与冷水通过较高流速流动，快速换热的间接加热设备 优点 热效率高； 占地小； 水质不受污染。 热源负荷较高， 温控、安全要求高缺点 噪音大 水头损失大（2米） 无调节容积，水温变化大。 加热器易结垢 增加贮热罐，占地增大 适用条件 用热水量大且均匀的建筑物和工业企业； 原水水质硬度低的地区（宜144mg/l； 有热力网，热媒有保障半容积式加热器 一种带有适量贮存与调节容积的内藏式快速水加热器,源于英国 构造 贮热水罐 内藏式快速热水器 内循环泵（最大时用水量，扬程26米） 内循环泵的作用 提高被加热水的流速，使传热系数提高 克服加热器的阻力损失； 提高罐的利用律，100%，无死水区优点 无冷水区，不会产生军团菌； 有适量调节容积，供水安全、稳定； 体形小，15/45=1/3。 水头损失小，有利于冷热水压力平衡， 传热系数高（换热充分）。缺点 热媒负荷要求比容积式高 对内循环泵质量要求高。 适用条件 热媒有保障的机械循环系统； 机械循环系统 温控器可靠。 热源供给能满足最大小时耗热量之要求半即热式加热器 带有预测装置具有极少量贮存容积的快速水加热器。 构造 罐体 热媒盘管（多组螺旋铜质盘管、悬臂安装） 自力式稳控器（积分预测器、热媒调节阀） 预测管 工作原理 当用水量大时，从预测管先到达积分预测器的冷水增加，水温降低，开大热媒调节阀，使出水温度不变。 当用水量小时，从预测管先到达积分预测器的冷水减少，水温上升，关小热媒调节阀，使出水温度不变。 优点 体型小3/45=1/15，占地面积 约为“容积式”的110 换热充分，传热系数高（盘管与罐身间隙小，被加热水断面小，流速快，且多次穿过盘管，换热充分。） 盘管自动除垢，（盘管上下、伸缩震动） 水温稳定（2.2度） 节能15% 罐小、表面积小、散热少，多层换热、冷凝水温过低缺点 热媒负荷大，约为容积式的24倍 水头损失大，（12m），不利于冷热水压力平衡 适用条件 热源供给能满足设计秒流量所需耗热量之要求 冷水压力稳定 机械循环系统 温控安全要求高 设备用房面积小 用水负荷较均匀 间接加热水箱（开式加热器） 构造 箱体 加热管 特点 具有容积式加热器的特点； 水质易受污染； 只能在屋顶； 简单、投资省；（非压力容器） 适用条件 要求水压稳定、有水箱位置的建筑物； 耗热量大的工业企业、公共建筑、洗衣房 直接加热水箱 构造 箱体 加热器（多孔管、或喷射器） 特点 与间接加热水箱相同； 噪音大； 蒸汽不回收。局部加热设备 太阳能热水器 利用太阳能转化成热能的直接加热设备。 优点：充分利用自然能源、节能、不污染环境 缺点：换热效率低，集热器多，一次投资与维修费大，受气候条件限制 适用条件： 太阳能较充足的地方 有足够的地方设置集热器 定时供应热水及对热水供应要求不高的地方 耗热量的小系统 宜选用真空管或热管式高效产品。电热水器：利用电能转换成热能的直接加热设备。 燃气热水器：利用天然气、液化石油气、人工煤气的能转化成热能的直接加热设备。 五.冷热水平衡与循环管网计算(掌握) 1.热水管道设计流量： 小区和引入管的计算方法同给水。 GP93 5.5.1 建筑内部热水设计秒流量计算公式同给水 GP93 5.5.2 2.热水配水管网水力计算方法同给水，但 水力计算表不同,用热水水力计算表。FP700786 聚丙烯管 氯化聚氯乙稀管 交联聚乙烯管 铝塑复合管 钢塑复合管 薄壁不锈钢管 局部水头损失同给水 GP93 5.5.4 控制流速小 FP649 GP93 表5.5.83.回水管管径按循环流量计算确定，一般比对应配水管小12号，但不小于20mm。 4.循环流量FP649 全日供应热水GP93 5.5.5 qx全日供应热水的循环流量（L/h）； Qs 配水管道的热损失（W），经计算确定，一般采用设计小时耗热量的3%5%； t配水管道的热水温度差（），按系统大小确定，一般取510。定时供应热水：GP93 5.5.6 qXnV V具有循环作用的管网水容积(L)，应包括配水管网和回水管网的容积，但不包括贮水器、加热设备的容和；无回水管道的管段. n每小时循环次数；取24次。（一次循环时间1530分钟）5.循环泵 GP93 5.5.10 循环泵出水量等于循环流量 (过去) Qb=qx 循环泵扬程 Hb= Hp +Hh+ Hj HP配水管水头损失，（MPa） Hh回水管水头损失，（MPa） Hj加热器水头损失，（MPa）。容积式和半容积式 Hj0，快速式和半即热式需计算。选用热水泵，低扬程的管道泵，泵壳耐压大于系统静水压力加泵的扬程，设在回水干管上， 有备用泵 控制由热水循环进水管上的温度传感器泵前控制循环泵的启闭 6.第一循环系统（热媒循环系统） 自然作用压力 FP648 六.开水与饮用净水的制备水质保证措施(熟悉) 1. 饮用净水制备方法 开水制备方法 燃煤开水炉直接加热 燃气开水炉直接加热 蒸汽间接加热 电热开水炉 饮用净水制备 自来水 预处理（活性炭、砂滤、陶瓷滤芯、电渗析） 制备（调味） 贮存 并用紫外线消毒 供水（循环）饮用温水制备 自来水 预处理（活性炭、砂滤、陶瓷滤芯、电渗析） 加热或烧开（蒸汽、燃气和电加热） 用紫外线消毒（加热）或冷却（烧开） 冷饮水制备：冷饮水制备与饮用净水制备相似，但有冷却设备 2. 保证饮用水水质的技术措施 冷饮水系统应设置循环管道，冷饮水及其循环回水应进行消毒灭菌处理。管材、管件、附件、设备的材质均应符合食品级卫生要求。（铜、不锈钢、优质塑料）开水管道应选用许用工作温度大于100的金属管材。饮水供应点应设置在环境好，不受污染的地点 开水器有防水质污染和安全运行的措施。 溢流管和泄水管不得与排水管道直接连接。 开水器的通气管应引至室外。 配水水嘴为旋塞。 开水器应装设温度计和水位计，开水锅炉应装温度计，必要时还应装设沸水箱或安全阀。饮水器有防水质污染的措施。 喷嘴应倾斜安装并设有防护装置。 喷嘴孔口的高度，当排水管堵塞时应不致被淹没，应使同组喷嘴压力一致。【例题1】 某酒店设有集中热水供应系统，采用立式半容积式水加热器，最大小时热水用水量为9800Lh(60)，冷水温度为10，水加热器热水出水温度为60，密度为0.98kgL，热媒蒸汽压力为0.4MPa(表压)，饱和蒸汽温度为151.1，热媒凝结水温度为75，热水供应系统的热损失系数采用11，水垢和热煤分布不均匀影响传热效率系数采用0.8,应选用容积为1.5m3、传热系数为1500W(m2)，盘管传热面积为3.6m2的热交换器几个。解： 求设计小时耗热量 Qh=1.163（60-10）0.98980558472.6 W （GP90 5.3.2）求计算温差 tj=(151.1+75)/2-(60+10)/2=78.05 （GP91 5.4.7） 求换热面积 F=(1.1558472.6)/(0.8150078.05)=6.56m2（GP91 5.4.6）求贮热容积 V=(3.6558472.615)/(60-10) 4.18760=2.4 m3 （FP647 3.4.10式）按换热面积 6.56/3.61.82 需2个按贮热容积 （1+）2.4/1.52.4/1.51.6 需2个 （GP91 5.4.9）【例题2】 某宾馆客房有300个床位，热水当量总数N=289,有集中热水供应，热水用水定额取平均值，设导流型容积式水加热器，热媒为蒸汽。加热器出水温度为60，密度为0.98kgL；