建筑给排水工程-热水部分.ppt

建筑给水排水工程,重庆大学城市建设与环境工程学院,热水部分,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,第7章建筑内部热水供应系统,1、室内热水供应系统分类、组成及供水方式,2、热源加热方式和设备,3、热水供应系统器材及附件,4、热水管道的布置和敷设,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,第7章建筑内部热水供应系统,1、室内热水供应系统分类、组成及供水方式,2、热源加热方式和设备,3、热水供应系统器材及附件,4、热水管道的布置和敷设,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,热水供应系统分类,B,热水系统的组成,C,热水供应方式,D,热水系统的选择,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,热水供应系统分类,B,热水系统的组成,C,热水供应方式,D,热水系统的选择,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,热电站、区域锅炉房（热交换站）加热设备用户热力网（凝结水）回水,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,按供应范围大小分,1）区域性的热水供应系统,蒸气或高温热水热水,优点：系统简单，管理方便，热效率高，一次投资高，在有条件地区应优先考虑。适用场所：建筑布置较集中，热水用量较大的城市和工业企业。,热水供应系统分类,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,蒸气或高温热水热水,锅炉或工厂余热加热设备用户凝结水回水,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,按供应范围大小分,2）集中热水供应系统,优点：（1）便于集中管理（2）热效率高，节省燃料，有利环保（3）取用热水迅速，方便，安全，舒适缺点：（1）初期投资大（2）热损失大（3）需要专门的管理操作人员（4）竣工后，设备，管道变动较困难适用场所：热水供应范围不大，一般仅供一栋或几栋建筑，如旅馆，医院等。,热水供应系统分类,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,小型热水器用户,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,按供应范围大小分,3）局部热水供应系统,优点：（1）根据不同用途，比较容易得到所需温度的热水（2）克服了集中热水供应系统盲目贮备热水的缺点（3）热损失小（4）不需建造专用的锅炉房，加热设备、聘用专职的司炉工人（5）设备的改建扩建容易缺点：（1）热水供应规模较大时，局部加热设备过多造成管理维护的困难（2）小型水加热器热效率低，热水成本高,热水供应系统分类,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,热水供应系统分类,B,热水系统的组成,C,热水供应方式,D,热水系统的选择,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水系统组成,1、热媒系统（第一循环系统）由热源和加热设备，热媒管道组成。功能：制备热水。工作过程：锅炉产生的蒸汽或过热水通过热媒管网送到水加热器加热冷水，经过热交换，蒸汽变成冷凝水，靠余压再送到冷凝水池，冷凝水和新补充的软化水经冷凝循环泵再送回锅炉加热为蒸汽。2、热水供应系统(第二循环系统)：由热水配水及回水管网组成。功能：输配热水到各用水点。工作过程：被加热到一定温度的热水，从水加热器中出来经配水管网送至各个热水配水点，而水加热中的冷水由屋顶的水箱或给水管网补给。为了保证用水点的水温，在立管和水平干管甚至支管处设置回水管，使部分热水经过循环水泵流回水加热器再加热。3、附件：包括蒸汽，热水的控制附件和连接附件。如温度自动调节器，疏水器，减压阀，安全阀，膨胀罐，管道补偿器，闸阀等。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,热水供应系统分类,B,热水系统的组成,C,热水供应方式,D,热水系统的选择,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,1、加热冷水方式,1）直接加热（一次换热）供水方式特点：利用热水锅炉，将冷水直接加热到所需的温度，或将蒸汽直接通入冷水混合制备热水。具有设备简单，热效率高，无须冷凝水管的优点。但噪声大，对蒸汽的质量要求高，由于冷凝水不能回收，使蒸汽锅炉的供水量大，且须对大量的蒸汽锅炉补充水进行水处理，处理成本高。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。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,2）间接加热也叫二次换热，热媒通过水加热器把热量传递给冷水达到加热冷水的目的。在加热中，热媒与被加热水不直接接触。优点：可回收冷凝水，冷凝水可重复利用，只须对少量补充水进行软化处理，运行费用低，且加热时不产生噪声，蒸汽对热水不产生污染，供水安全稳定。适用：对供水要求稳定，安全，舒适，噪声小的建筑，如旅馆，医院，办公及综合性建筑等。,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,1、加热冷水方式,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,2、管网设置循环管道的不同,1）全循环供水方式指热水干管、立管及支管均能保持热水的循环，各配水龙头随时打开都能提供符合设计水温要求的热水。适用：适用于有特殊要求的高标准建筑中，如：高级宾馆、饭店、高级住宅等。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,全循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,2、管网设置循环管道的不同,2）半循环可分为立管循环和干管循环两类。（1）立管循环热水干管与立管内均有热水循环，仅支管不设循环管路，打开配水龙头只须放掉热水支管中的少量存水，就能获得规定水温的热水。适用立管循环多用于全日供应热水的建筑和设有定时供应热水的建筑中。既保证热水的使用，又能避免管网系统过于复杂。（2）干管循环循环管路只设在热水横干管上。只保证热水干管的水温。适用干管循环多用于定时供应热水的建筑中。在热水供应前，先用循环泵将干管中已冷却的存水抽回到加热器进行加热，当用户打开龙头时，须放掉立管和支管中的冷水，才能流出符合要求的热水。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,立管循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,立管循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,干管循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,3）不循环供水方式特点：没有循环管道，适用于定时供热水系统，如公共浴室、旅馆等，每天定时供应热水，其他时间没有热水，一般不设循环管道，节约投资。适用：适用于热水供应系统较小，使用要求不高的定时供应系统，如：公共浴室、洗衣房等。,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,2、管网设置循环管道的不同,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,不循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,3、按循环管网中有无机械设备,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,1）自然循环靠配、回水管网本身的作用水头循环，（配水与回水管中水温不同，因而水的容重不同而自然产生的作用水头，由于这一自然水头作用使管网中有一定的流量流动，这一部分流量能够补偿管网中一定的热损失，维持一定的水温）2）机械循环用水泵加压强制维持循环。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,机械循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,自然循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,4、按循环时间,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,（1）全天循环一天24小时任何时间管网中都有循环流量通过，保证水温。（2）定时循环每天只有一定时间供应热水，在供应热水之前将管网中冷水抽回到加热器中，加热后再按有循环的管路供应热水，如某些住宅，医院，旅馆，工业企业生活间等。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,5、按配水干管在建筑中的位置分,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,上行下给，下行上给，分区供水系统等。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,6、按热水管网的压力工况,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,1）闭式热水供应系统当所有配水点关闭后，整个热水系统与大气隔绝，形成密闭系统，所以水质不易受外界污染。但这种系统若设计，运行不当会使水温，水压升高超过要求造成事故。（因此必须设温度或压力安全阀，有条件时还可考虑设隔膜式压力膨胀罐或膨胀管，以确保系统的安全运行。）适用：对供水水压，安全性要求不高，不设屋顶水箱的热水供应系统。2）开式热水供应系统当所有配水点关闭后，整个热水系统仍与大气相通，如设高位冷水箱或热水箱，设膨胀水箱或膨胀管的系统，系统内的水压仅取决于水箱的设置高度。这种系统不必另设安全阀，是普遍采用的系统。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,7、按供回水管路的长度分,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水供应方式,1）同程循环热水供应系统热水的供水与回水管路长度基本相同的系统。集中热水供应系统采用管路同程布置的方式对于防止系统中热水短路循环，保证整个系统的循环效果，各用水点能随时取到所需温度的热水，对节水、节能有重要意义。缺点是增加了管线长度，增加了一次投资，优点是保证了循环的流量和水温，使用户能即时得到所需的热水，减少冷水出水量，同时减少调节维护的工作量，使用更加舒适。2）异程循环热水供应系统热水的供水与回水管路长度有较大差异的系统。其优缺点与同程相对应。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,同程循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,异程循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,异程循环,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,热水供应系统分类,B,热水系统的组成,C,热水供应方式,D,热水系统的选择,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水系统选择,1、设计小时耗热量较小的（约折合4个淋浴器的耗热量），宜采用局部热水供应系统；较大的，采用集中热水供应系统；2、热水用水点分散且耗热量不大的建筑（如只为洗手盆设热水供应的办公楼），或采用集中热水供应系统不合理的地方，采用局部热水供应系统；3、在设有集中热水供应系统的建筑内，对用水量较大的公共浴室、洗衣房、大型厨房等，宜设单独的热水管网，以避免对其它热水用户造成大的水压波动；,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,7-1室内热水供应系统分类、组成及供水方式,热水系统选择,4、给水管道水压变化较大，而用水点要求水压稳定（如公共浴室的淋浴器），宜采用开式热水供应系统；对蒸汽直接通入水中或采取汽水混合设备时，也宜采用开式循环；5、集中热水供应系统应设置回水管道，且一般的热水系统均应保证干管和立管的热水循环，且采用同程循环方式；对要求高的建筑（随时取得规定温度的热水），还应保证支管中的热水循环，或有保证支管中热水温度的措施。6、集中热水供应系统应采用机械循环方式。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,高层建筑热水供应系统,热水供应系统的分区,集中式各区热水配水循环管网自成系统，加热设备、循环水泵集中设在底层或地下设备层，各区加热设备的冷水分别来自各区冷水水源这常常是与高层建筑的冷水并联给水方式，供水设备集中设置相对应的。如图优点加热设备、循环水泵集中设在底层或地下设备层，便于维护管理，热媒管道短，噪声影响小。缺点高区水加热器须承受高压、耗钢量多，制作要求和费用高，高区的配水主立管和回水主立管均较长。该型式一般适用于高度在60m（约20层）左右的高层建筑，不宜用于超高层建筑。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,高层建筑热水供应系统,热水供应系统的分区,分散式各区的热水配水循环管网也自成系统，但加热设备、循环水泵分散设置在各层的设备层中这常常是与高层建筑的冷水串联给水方式，供水设备分散设置相对应的。优点加热设备及热水管道承受压力小，设备及管道的设计、制造、安装均比较方便，造价低；热水回水主立管的长度较短。缺点加热器分散布置，管理不便；热媒管线长。该型式多用于超高层建筑。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,高层建筑热水供应系统,热水供应系统的分区,减压阀分区式原则上，高层建筑设集中供应热水系统时，应分区设水加热器，其进水均应由相应分区的给水系统设专管供应，以保证热水系统压力的相对稳定。但由于高层供水减压阀的广泛应用，高层建筑热水供应系统有时也采用减压阀供水方式。具有水泵数量少，占地少，设备集中设置，便于维护，管理，管线简单等优点，目前应用极为广泛。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,高层建筑热水供应系统,管线布置特点,一般高层建筑热水供应的范围大，热水系统的规模也大，为确保系统运行的良好工况，进行管线布置时须注意以下几点：1、分区：热水供应系统的垂直分区与冷水分区一致，各区的加热器，贮热装置等原则上由同区的给水系统设专管供应，以保证热水水压的相对稳定；2、循环：采用同程布置及机械循环、全循环及立管循环方式，以保证循环流量及水温，并设置足够的阀门用于调节循环流量；3、水压：热水供应系统最不利处的供水压力应充分考虑卫生器具的水压要求，一般最不利点的供水压力不少于0.1Mpa。4、特殊要求：对顶层有高标准套间客房的建筑，为保证其供水压力的稳定，宜设置单独的热水供水管。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,第7章建筑内部热水供应系统,1、室内热水供应系统分类、组成及供水方式,2、热源加热方式和设备,3、热水供应系统器材及附件,4、热水管道的布置和敷设,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,加热冷水的热源,B,加热方式及加热设备,7-2热源加热方式和设备,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,热源类型水加热过程所用热源主要有：燃油、燃气等人工燃料以及煤等天然燃料，具有热值高、发热量大、使用方便等优点，但存在着环境保护、储量有限等方面的问题。太阳能、电能是一种清洁热源，前者属天然热源、后者属人工热源，值得大力推广。工业余热、废热也是值得利用的热源，使热能得以充分发挥、利用。采用水源热泵、空气源热泵等可再生低温能源制备生活热水。它是一种新型能源，当合理应用该项技术时，节能效果显著。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,热源选择1、集中或区域热水供应系统的热源宜首先利用工业余热、废热、地热、可再生低温能源热泵和太阳能或全年供热的热力管网或区域锅炉房、集中锅炉供给的蒸汽、高温水热媒；2、以燃油、燃气热水机组或电蓄热设备等供给集中热水供应系统的热源或直接供应热水。利用废热、余热制备热媒，其引用的废气、烟气温度不宜低于400；3、以地热为热源时，应按地热水的水温、水质和水压，采用相应的技术措施；以太阳能为热源时，宜附设一套辅助加热装置；4、采用空气、水等可再生低温热源的热泵热水器需经当地水务主管部门批准，并进行生态环境、水质卫生方面的评估。5、局部热水供应系统的热源宜采用太阳能及电能、燃气、蒸汽等。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,加热冷水的热源,B,加热方式及加热设备,7-2热源加热方式和设备,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,1、直接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,热水锅炉或热水机组直接加热,热水锅炉使用的燃料有：煤、液化气、天燃气或轻柴油。它由炉堂直接加热，对水质要求较高，往往因水质不好发生结垢现象。在供热不均匀的情况下，常设置热水罐调节用水量。直接供水型的热水机组就是一种无压热水锅炉。燃油，燃气的热水机组一般配有燃烧器，多回程燃烧室，湿背式水套炉体，干式烟道，全自动控制设备，还有一定的贮水量。炉内燃烧完全，热效高，体积小，炉压低，供水安全稳定，二次污染小，炉的工作参数反映至控制板上，可供操作人员巡视检查。符合消防要求，可设于屋顶或建筑物底层。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,1、直接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,热水锅炉或热水机组直接加热,适用条件：1）无蒸气，高温热水等可用热源2）屋顶层有合适的位置设置热水机组优缺点：1）优：设备简单，热效率高，噪音小，工作稳定。2）缺：易结垢（锅炉）或要求冷水的硬度低。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,直接加热,燃煤锅炉适用燃料价格低，运行成本低，但存在因燃煤产生的烟尘和SO2对环境的污染问题。燃油燃气锅炉燃烧迅速，比较完全，具有构造简单、热效率高及排污总量少的有点。产生热媒。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,1、直接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,多孔管加热,在水箱内设穿孔钢管，孔径d=2-3mm。蒸汽管比水箱高出0.5m(蒸气压力P0.2Mpa)可防止关蒸汽时水箱内的水倒流入蒸气管中。优点：设备简单，热效率高，投资省，管理方便。缺点：蒸气与水混合不够均匀，凝结水不能回收（对蒸汽水质有较高要求），噪声大。（当蒸汽凝结时会产生瞬间真空，当水挤入填补这个真空时会产生很大的噪音）适用：一般用于公共浴室，洗衣房等。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,1、直接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,燃气及电加热器,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,1、直接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,太阳能集热器,适用条件：太阳能充足的地方；有足够的地方设备集热器；定时供应热水或对热水供应要求不高的地方；耗热量小于70万KJ/h的小系统。工作原理：将太阳辐射能转化为热能来加热冷水。优缺点：优：充分利用自然能源，节能，不污染环境。缺：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，一般须另加辅助热源（辅助热源一般使用电辅热）。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,2、间接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,间接加热：由蒸汽、高温热水等热媒通过加热器内传热面传递热量给被加热水的形式。适用：有城市热力管网、工厂余热、废热利用或有蒸汽等热媒来源的建筑。主要设备：容积式、半容积式，即热式与半即热式等四种加热器。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,2、间接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,容积式水加热器,适用条件：热源供应不能满足最大小时耗热量的要求；需贮存一定调节容量，供水可靠性及供水水温，水压要求平稳度高；设备用房较宽裕；用水负荷变化较大。优点：要求热媒负荷较低；具有较大的贮存和调节能力；被加热水通过时压力损失小，用水点处压力变化平稳，出水水温稳定，噪音低，冷凝水可以回收，供水较安全。缺点：热效率低，体积庞大，占地多；传热系数K较低；贮罐容积利用率低；局部水温适宜，容易滋生军团菌。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,针对容积式水加热器中“层流加热”弊端，出现了“紊流加热”理论。即通过提高热媒与被加热水的流动速度，来提高热媒对管壁，管壁对被加热水的传热系数，以改善传热效。快速式水加热器就是要加热的水储存在导管内，蒸汽则在壳体中，蒸汽和冷水从不同方向穿过，进行热交换而产生热水。,有气水和水水两种类型。前者热媒为蒸气，后者热媒为过热水。优点：热效率较高（传热效率高于容积式），占地少，安装搬运方便，凝结水可回收，水质不受热媒污染。缺点：不能贮存热水，没有调节水量的作用，水头损失大（被加热水侧有约2m的阻力损失）。常须设置热水罐或热水箱，增大占地面积。适用：室外有热网的的地区，用水量大而均匀的建筑。,2、间接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,快速式（即热式）水加热器,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,半容积式加热器是带有适量贮存与调节容积的内藏式容积式热水器。包括一个贮热水罐，内藏式快速换热器，和内循环泵三个主要部分组成。,2、间接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,半容积式水加热器,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,2、间接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,半容积式水加热器,内循环泵的作用1、提高被加热水的流速，以增大传热系数和换热能力；2、克服被加热水流经换热器时的阻力损失；3、形成被加热水的连续内循环，消除冷水区和温水区，使贮罐的容积利用率达到100%。半容积式水加热器具有体积小（其贮热容积比具有同样加热能力的容积式加热器减少2/3），加热快，换热充分，供水温度稳定，节水节能。由于内循环泵不间断地运行，需较高的质量保证。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,HRV型半容积式水加热器,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,2、间接加热,加热冷水的热源,7-2热源加热方式和设备,半即热式水加热器,介于快速式与容积式之间的新型换热器，它具有少量调节容积，热效率高，占地小的优点。组成：上下端盖，筒体，热媒进气干管，冷凝水干管，螺旋盘管式换热管束，温控装置等组成。特点：热效率高（传热效率高于快速式），装置能预测热水用量负荷变化的温控器，减少热量损失；体积小，供水稳定安全，可自动除垢，适用于各种不同负荷要求的机械循环热水供应系统。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,热泵热水机组工作原理,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,直接加热,热水机组,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,间接加热,热水机组,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,真空热水机组,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,第7章建筑内部热水供应系统,1、室内热水供应系统分类、组成及供水方式,2、热源加热方式和设备,3、热水供应系统器材及附件,4、热水管道的布置和敷设,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,疏水器,自动温度调节器,伸缩器,D,排气阀,膨胀管、安全阀及膨胀罐,7-3热水供应系统器材及附件,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,疏水器,7-3热水供应系统器材及附件,它是一种在热媒为蒸气，间接加热设备的热水供应系统第一循环凝结水管上装设的器材。1、作用：保证蒸气凝结水及时排放，防止蒸气随凝结水排走。2、设置地点：装在以蒸气为热媒的凝结水管上。3、类型：吊桶式又称浮子式，浮筒式，热动力式，脉冲式,自由浮球式等。4、疏水器的选用当蒸气压力P1.6Mpa，排水温度t1000C时，可选用热动力式疏水器；当蒸气压力P300mg/L，应进行软化处理；若原水总硬度150-300mg/L，宜进行软化处理；2）其它生活日用热水量（按600C计）Qd10m3的热水供应系统，且原水总硬度300mg/L，宜进行软化处理；3）经软化后的水质总硬度宜为：洗衣房，50-100mg/L；其它用水，75-150mg/L。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-1水质、水温及热水用水量定额,热水水温,1、冷水计算温度,以当地最冷月平均水温确定，也可查表获得。,冷水计算温度,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,热水温度过低不能满足使用要求，热水温度过高则会出现以下弊端：1）加速重碳酸盐沉淀和溶解氧分离，使加热设备管道很快结垢和腐蚀。2）热水容易汽化，放水时噪音大，易烫伤人体。3）系统中零部件易膨胀，损坏。,8-1水质、水温及热水用水量定额,热水水温,2、热水计算温度,热水锅炉或水加热器出口的最高水温和配水点的最低水温,当热水供应系统的供水仅用于盥洗和淋浴时（不包括洗涤），热水锅炉或水加热器出口的最高水温可降低，只要保证卫生器具最不利配水点最低水温不低于40即可。,加热设备出口与最不利配水点之间的温差：t=t加-t配150C，一般：t=t加-t配=5-100C,设计热水供水温度在55600C之间为好1、温度600C时，将加速设备与管道的结垢和腐蚀，系统热损失增大，且耗能，供水安全性降低；2、温度10C,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,第8章热水供应系统的计算,1、水质、水温及热水用水量定额,2、热水量、耗热量及热媒耗量计算,3、热水贮存设备及加热设备的选择计算,4、热水管网水力计算,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,加热设备供热量计算,B,水加热器传热面积,C,计算温度差,热水贮存设备容积计算,D,A,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,在集中热水供应系统中：热水的贮存设备有：热水箱，热水罐两种；加热兼贮存的设备有：加热水箱，容积式水加热器（全容积式与半容积式水加热器）；仅起加热作用的设备有：快速式水加热器（即热式水加热器与半即热式水加热器）；这些设备计算内容为：确定容积，确定热交换面积和水流阻力等。设计工作中，选择集中热水供应系统锅炉、水加热设备的设计小时供热量应根据日热水用量小时变化曲线、加热方式及锅炉、水加热设备的工作制度经积分曲线计算确定。无条件时，一般按下列计算式求得其小时供热量，然后从设备样本中选型。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,Qg=Qh-CrVr(tr-tl)/T,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,1、加热设备供热量计算,式中：Qg容积式类水加热器的设计小时供热量（KJ/h）；Qh设计小时耗热量（KJ/h）；有效贮热容积系数，容积式水加热器0.70.8，导流型容积式水加热器0.80.9；Vr总贮热容积（L）；T设计小时耗热量持续时间（h），T24h；tr热水温度（），按水加热器出水温度或贮水温度计；tl冷水温度（），宜按表8.1.5采用；c水的比热，4.187kJ/kg；r热水密度（kg/L）。,公式意义：带有相当贮热容积的水加热器供热时，系统设计小时耗热量由两部分组成：一部分是设计小时耗热量时间段内热媒的供热量Qg，另一部分是供给设计小时耗热量前水加热器内已贮存好的热量。,1）容积式水加热器或贮热容积与其相当的水加热器、热水机组（式8.3.11）：,该公式合理的解决了锅炉容量与水加热贮热设备之间的搭配关系。以前锅炉均按设计小时耗热量来选择，通常引起锅炉和水加热设备两者偏大，利用率低等现象。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,1、加热设备供热量计算,2）半容积式水加热器或贮热容积相当的水加热器、热水机组的供热量按设计小时耗热量计算。Qg(1.101.15)Qh式中：Qg半容积式类水加热器的设计小时供热量（kJh）；Qh设计小时耗热量（kJh）；1.101.15热水供应系统的热损失系数。半容积式水加热器的贮水容积有限，主要起调节稳定温度的作用。在调节供水量方面，只能调节设计小时耗热量与设计秒流量之间的差值，即2-5min的高峰流量不断热水，而这部分容积对设计小时耗热量本身的调节作用很小。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,1、加热设备供热量计算,3）半即热式、快速式水加热器及其他无贮热容积的水加热器设备的供热量按设计秒流量所需耗热量计算。QgqgrCr(tr-tl)Qg无贮热容积类水加热器的设计秒供热量（kJs）；qgr热水设计秒流量（L/s）；tr设计供应的热水温度（；tl冷水计算温度（），见表3.5；c水的比热，c=4.187（kJ/kg）；r热水密度（kg/L）；设备样本中的设备供热量（Qk）应保证QkQg。半即热式等水加热设备的贮热容积一般不足2min的设计小时耗热量所需的贮热容积，对设备内的被加热水的温度及水量基本上没有调节能力。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,2、水加热器传热面积,1）锅炉、水加热机组等由燃料直接加热设备的传热面积：,式中：Fjk燃料直接加热设备的加热面积（m2）；Qz设计小时供热量(kJh)；K燃料直接加热设备出力的利用系数，0.8-0.9；E燃料直接加热设备加热面的发热强度（kJ/m2h），样本提供；1.101.15热水供应系统的热损失系数。,Fjk(1.1-1.15)Qz/(KE),热水供应系统的热损失系数,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,2、水加热器传热面积,2）对容积式，快速式水加热器，加热水箱的加热排管或盘管的传热面积：制备热水所需热量应等于水加热器传递的热量：,式中：Fp加热器中加热排管或盘管的传热面积（m2）；Q设计小时供热量（W）；由于结垢影响传热效率的修正系数（一般采用0.6-0.8），若采用软化水时，=1.0；K传热系数，容积式与快速式二者的传热系数很不相同（容积式按表8.3.2选用；快速式按表8.3.3选用），KJ/m2h.0C；1.1-1.2热水供应系统的热损失系数；tj热媒与被加热水的计算温度差（0C）。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,3、计算温度差,1）由于容积式水加热器的加热时间和热媒与被加热水的温度呈直线关系，且水温由下向上逐渐均匀增加，且有一定的调节水量，采用算术平均温度差：,tmctmz热媒的初温和终温（）。（1）热媒为蒸汽时，若蒸汽压力大于70kPa，其初温按饱和蒸汽温度计算，压力小于或等于70kPa，按100计算（见规范）；终温：容积式水加热器tmz=tmc，其余tmz=5090。（2）热媒为热网热水时，当热媒初温tmc=70150时，终温tmz=5075。具体详见手册。（3）tc、tz被加热水的初温和终温（）。,热媒初温与被加热水终温的温差值是决定加热器加热面积的主要因素，当温差减小时，加热面积就要增加，两者成反比关系。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,3、计算温度差,2）快速式水加热器的加热时间和热媒与被加热水的温度关系呈对数曲线关系，且无热水调节容积，故水加热器的温差计算要求较精确，故采用平均对数温度差：,tmax快速式水加热器热媒与被加热水在水加热器一端的最大温度差，即热媒和被加热水逆向流动时，形成最大温度差一端的温度差（）；tmix快速式水加热器热媒与被加热水在水加热器另一端的最小温度差，对于汽-水快速加热器，其值不得小于5；对于水-水快速加热器，其值不得小于10。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,4、热水贮存设备容积计算,设置目的为了保证系统达到设计小时流量与设计秒流量用水时均能平稳地供给所需热水，即系统设计小时流量与设计秒流量是由热媒在这段时间内加热的热水量和贮热容器已贮存的热水量联合供给的。计算方法理论方式和经验方法。1、理论计算根据建筑物热水供应系统的耗热累积曲线和供热累积曲线之间的关系，经分析后确定。但在大多数情况下，很难获得建筑物的日用水量小时变化曲线，通常情况下，我们用经验的方法确定加热设备的贮热量。,若热源充足，热媒供应完全能满足热水设计秒流量的要求，或建筑物用水均匀，并且自动温度调节装置运行可靠，管理水平高，从理论上讲，此时可完全不用贮热量；反之，若热源或热媒不充分，仅满足热水系统的最大小时或平均小时耗热量的要求，又无可靠的自控装置，则必须贮存一定的热水量。对工业企业淋浴室，由于用水量集中且用量均匀，贮热容积可小一些，对其它建筑则相对大些，容积式水加热器或加热水箱、半容积式水加热器的贮热量不得小于规范要求,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-3热水贮存设备及加热设备的选择计算,加热设备选择计算,4、热水贮存设备容积计算,计算方法理论方式和经验方法。2、经验计算方法,水加热器的容积可按下式计算（8.3.17）：VrrTQrh/（tr-tl）cr）,式中：Vr贮水器容积（L）；Qrh供热设备小时供热量（kJh）；T供热设备加热时间（h），表8.3.4；tr热水温度（）；tl冷水温度（）；c水的比热（kJ/kg）。c4.187（kJ/kg）；r热水密度（kg/L）；r水加热器的容积附加系数。容积式水加热器或容积式加热水箱，冷水从下部进，热水从上部出，r=1.201.25；导流型容积式水加热器，r=1.101.15；半容积式水加热器，或带有强制罐内水循环装置的容积式水加热器，r=1.001.05。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,水加热器的贮热量（表8.3.4）,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,第8章热水供应系统的计算,1、水质、水温及热水用水量定额,2、热水量、耗热量及热媒耗量计算,3、热水贮存设备及加热设备的选择计算,4、热水管网水力计算,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,建筑内部热水供应管网计算，是在绘制管网轴测图后进行的，其内容主要是：1、热媒管的管径及其相应的水头损失；2、确定配水及回水管网的管径，水头损失；3、选定系统中的各种设备（如加热设备、循环水泵、疏水器、膨胀管或膨胀水箱等）。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,热媒管网水力计算,B,热水配水及回水管网计算,8-4热水管网水力计算,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,热媒管网水力计算,热媒为热水,热媒耗量,1）根据Gms,控制管中流速v1.2m/s（见表8.4.1）,及沿程水头损失控制在R=5-10mmH2O/m范围内；2）查手册，得管径DN，并算出相应管路的总水头损失Hh。,2）确定管径与管路总水头损失,1、管径,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,当锅炉与加热器或贮水罐连接时，热媒管道的热水自然循环的压力值按下式计算：Hx=h(2-1)*10Hx自然循环作用水头（Pa）h锅炉中心与加热器内的盘管中心，或热水罐中心垂直距离（m）；1，2锅炉热水出水密度，热水贮水罐回水密度（Kg/m3）,8-4热水管网水力计算,2、热媒自然循环作用水头Hx,3、自然循环,Hx(1.1-1.15)Hh(Pa)Hh循环水头损失,当HxHh时，应选择热水泵进行机械循环。水泵流量（热媒流量）及扬程（管路总水头损失）应比理论计算数据要大些，才能保证运行的可靠。,4、机械循环,热媒为热水,热媒管网水力计算,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,G=kQ/(im-ir),G=kQ/rh,热媒耗量,2）确定管径热媒管道一般按管道允许比压降值和流速确定管径。可使用；热水供应系统中，高压蒸汽的热媒管一般不长，因此可按最大允许流速及高压蒸汽管道计算表（手册）选定。高压蒸汽管道允许流速见表8.4.2。,热媒管网水力计算,热媒为蒸汽,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,2）确定管径凝结水管道水加热器中排出的凝结水回水方式，宜采用最简单的余压凝结水系统，它是利用疏水器后的剩余压力把凝结水输送到锅炉外的凝结水池。分两段管段计算：用气设备至流水器前：靠管中压力而流动。,由加热器至疏水器间不同管径通过的小时耗热量（W）,疏水器到凝结水箱之前：当凝结水箱通大气时Q1=1.25Q式中：Q1余压凝结水管中的计算热量（kJh）；Q高压蒸汽管道起始端的热量，按设计小时耗热量确定（kJh）；1.25考虑系统起动时凝结水量的增大系数。,热媒管网水力计算,热媒为蒸汽,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,A,热媒管网水力计算,B,热水配水及回水管网计算,8-4热水管网水力计算,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,热水配水及回水管网水力计算,1）设有集中热水供应系统的居住小区室外热水干管的设计流量可按相应的设计小时耗热量来确定。2）建筑物的热水引入管可按该建筑物相应热水供水系统总干管的设计秒流量确定。3）热水系统最大小时热水用水量按热水用水定额及卫生洁具的同时给水百分数计算。4）热水管道的设计秒流量按冷水管道的设计秒流量公式计算。5）卫生洁具的额定流量和当量值按一个阀开的数据计算。6）管道水力计算按“热水管道水力计算表”计算。7）热水管道中的流速，按表8.4.1选用。对防止噪声有严格要求的建筑或管径25mm时，宜采用v=0.6-0.8m/s。8）管网中沿程水头损失及局部水头损失计算与冷水相同。,热水配水管网计算,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,设有集中热水供应系统的居住小区设计小时耗热量，当公共建筑最大用水时时段与住宅最大用水时时段一致时，应按两者设计小时耗热量叠加计算；当公共建筑最大用水时时段与住宅最大用水时时段不一致时，应按住宅设计小时耗热量加公共建筑平均小时耗热量叠加计算。,具有多个不同使用热水部门的单一建筑或具有多种使用功能的综合性建筑，当其热水由同一热水供应系统供应时，设计小时耗热量可按同一时间内出现用水高峰的主要用水部门的设计小时耗热量加其它用水部门的平均小时耗热量计算。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,热水配水及回水管网水力计算,热水循环管网计算,确定回水管路的管径、循环流量大小，循环水头损失及选定循环水泵。设计思路是保证各循环管路通过的循环流量所携带的热量能补偿各循环管路散失的热量。,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,热水配水及回水管网水力计算,热水循环管网中配水管路，在配水管网计算中已经选定管径。其回水管路的管段直径，在进行初步设计时，一般比相应的配水管径小12级，但不得小于20mm，并能通过50%的配水量。当各管段循环流量确定后，热水回水管的管径应按管路循环流量经水力计算确定。,热水循环管网计算,1、热水循环管网管径的确定,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,热水配水及回水管网水力计算,热水循环管网计算,2、各管段终点水温,1）按管道长度比法估算各管段终点水温任一管道的终点水温（tg），可根据预先规定的配水管网总温度降T和计算管路中各管段长度li之和，按比例近似估算出各管段的温降t，然后由起点水温tc减去管段的温度降而得。计算管段的温降：,式中：t配水管网中计算管段温度降（）；li计算管段长度（m）；T配水管网的最大设计温度降（）；不得大于10，一般为510；Ttctztc计算管段起点C的水温或配水管网中水加热器出口水温（一般为60）（）；tz配水管网中计算管路终点Z的水温（）；,该方法误差较大，需反复计算校正，使管道系统终点的计算温度与设计最低温度差不大于0.5。,本计算管段的终点水温为下一计算管段的起点水温，各计算管段的终点水温tg：,重庆大学城市建设与环境工程学院2008-2009学年第二学期,8-4热水管网水力计算,热水配水及回水管网水力计算,热水循环管网计算,2）面积比温降法估算各管段终点水温任意管段的终点水温