建筑热水供应与饮用水供应.ppt

第五章建筑热水供应与饮用水供应5 1热水供应系统的分类和组成5 1 1热水供应系统的分类建筑内部热水供应系统按热水供应范围 可分为局部热水供应系统 集中热水供应系统和区域热水供应系统 5 1 1 1局部热水供应系统采用小型加热器在用水场所就地加热 供局部范围内一个或几个配水点使用的热水系统称局部热水供应系统 例如 采用小型燃气热水器 电热水器 太阳能热水器等 供给单个厨房 浴室 生活间等用水 对于大型建筑 也可以采用多个局部热水供应系统分别对各个用水场所供应热水 局部热水供应系统的优点是 热水输送管道短 热损失小 设备 系统简单 造价低 维护管理方便 灵活 改建 增设较容易 缺点是 小型加热器热效率低 制水成本较高 使用不够方便舒适 每个用水场所均需设置加热装置 占用建筑总面积较大 局部热水供应系统适用于热水用量较小且较分散的建筑 如一般单元式居住建筑 小型饮食店 理发馆 医院 诊所等公共建筑和车间卫生间布置较分散的工业建筑 5 1 1 2集中热水供应系统在锅炉房 热交换站或加热间将水集中加热后 通过热水管网输送到整幢或几幢建筑的热水系统称集中热水供应系统 集中热水供应系统的优点是 加热和其他设备集中设置 便于集中维护管理 加热设备热效率较高 热水成本较低 各热水使用场所不必设置加热装置 占用总建筑面积较少 使用较为方便舒适 其缺点是 设备 系统较复杂 建筑投资较大 需要有专门维护管理人员 管网较长 热损失较大 一旦建成后 改建 扩建较困难 集中热水供应系统适用于热水用量较大 用水点比较集中的建筑 如标准较高的居住建筑 旅馆 公共浴室 医院 疗养院 体育馆 游泳池 大型饭店等公共建筑 布置较集中的工业企业建筑等 5 1 1 3区域热水供应系统在热电厂 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达至整个建筑群 居民区 城市街坊或整个工业企业的热水系统称区域热水供应系统 如城市热力网水质符合用水要求 热力网工况允许时 也可从热力网直接取水 区域热水供应系统的优点是 便于集中统一维护管理和热能的综合利用 有利于减少环境污染 设备热效率和自动化程度较高 热水成本低 设备总容量小 占用总面积少 使用方便舒适 保证率高 其缺点是 设备 系统复杂 建设投资高 需要较高的维护管理水平 改建 扩建困难 区域热水供应系统适用于建筑布置较集中 热水用量较大的城市和工业企业 目前在国外特别是发达国家中应用较多 5 1 2热水供应系统的组成热水供应系统的组成因建筑类型和规模 热源情况 用水要求 加热和贮存设备的供应情况 建筑对美观和安静的要求等不同情况而异 图5 1 1所示为一典型的集中热水供应系统 其主要由热媒系统 热水供水系统 附件三部分组成 5 1 2 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 由锅炉生产的蒸汽 或高温热水 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 靠余压经疏水器流到冷凝水池 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 如此循环完成热的传递作用 对于区域性热水系统不需设置锅炉 水加热器的热媒管道和冷凝水管道直接与热力网连接 5 1 2 2热水供水系统 第二循环系统 热水供水系统由热水配水管网和回水管网组成 被加热到一定温度的热水 从水加热器出来经配水管网送至各个热水配水 而水加热器的冷水由高位水箱或给水管网补给 为保证各用水点随时都有规定水温的热水 在立管和水平干管甚至支管设置回水管 使一定量的热水经过循环水泵流回水加热器以补充管网所散失的热量 5 1 2 3附件附件包括蒸汽 热水的控制附件及管道的连接附件 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 图5 1 1热媒为蒸汽的集中热水系统l一锅炉 2一水加热器 3一配水干管 4一配水立管 5一回水立管 6一回水干管 7一循环泵 8一凝结水池 9一冷凝水泵 10一给水水箱 11一透气管 12一热媒蒸汽管 13一凝水管 14一疏水器 5 2热水的加热方式和供应方式5 2 1热水的加热方式5 2 1 1热水供应系统的热源集中热水供应系统的热源 可按下列顺序选择 1 当条件许可时 宜首先利用工业余热 废热 地热和太阳能作热源 利用烟气 废气作热源时 烟气 废气的温度不宜低于400 利用地热水作热源时 应按地热水的水温 水质 水量和水压 采取相应的升温 降温 去除有害物质 选用合适的设备及管材 设置贮存调节容器 加压提升等技术措施 以保证地热水的安全合理利用 利用太阳能作热源时 宜附设一套电热泪盈眶或其他热源的辅助加热装置 2 选择能保证全年供热的热力管网为热源 为保证热水不间断供应 宜设热网检修期用的备用热源 在只能有采暖供热的热力管网时 应考虑其他措施 如设锅炉 以保证热水的供应 3 选择区域锅炉房或附近能充分供热的锅炉房的蒸汽或高温热水作热源 4 当无 1 2 3 所述热源可利用时 可采用专用的蒸汽或热水锅炉制备热源 也可采用燃油 燃气热水机组或电蓄热设备制备热源或直接供给生活热水 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具以降低耗电功率 利用废热 废气 烟气 高温无毒废液等 作为热媒时 应采取下列措施 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 应采用消声混合器 加热时主生噪声应符合现行的 城市区域环境噪声标准 的要求 4 应采取防止热水倒流至蒸汽管道的措施 5 2 1 2局部加热设备1 燃气热水器燃气热水器的热源有天然气 焦炉煤气 液化石油气和混合煤气4种 依照燃气压力有低压 P 5kPa 中压 热水器之分 民用和公共建筑生活 洗涤用燃气热水设备一般采用低压 工业企业生产所用燃气功热水器可采用中压 按加热冷水的方式不同 燃气热水器有直流快速式和容积式之分 图5 2 1和图5 2 2为两类热水器的构造示意图 直流快速式燃气热水器的构造示意图 直流快速式燃气热水器一般安装在用水点就地加热 可随时点燃并可立即取得热水 供一个或几个配水点使用 常用于厨房 浴室 医院手术室等到局部热水供应 容积式燃气热水器具有一定的贮水容积 使用前应预先加热 可供几个配水点或整个管网用水 可用于住宅 公共建筑和工业企业的局部和集中热水供应 图5 2 1直流快速式燃气热水器图5 2 2容积式燃气热水器 2 电热水器电热水器是把电能通过电阻丝变为热能加热冷水的设备 一般以成品在市场上销售 电热水器产品分快速式和容积式两种 快速式电热水器无贮水容积或贮水容积很小 不需在使用前预先加热 在接通水路和电源后即可得到被加热的热水 该类热水器具有体积小 重量轻 热损失少 效率高 容易调节水量和水温 使用安装简便等优点 但电耗大 尤其在一些缺电地区使用受到限制 目前市场上该种热水器种类较多 适合家庭和工业 公共建筑单个热水供应点使用 容积式电热水器具有一定的确良贮水容积 其容积可由10到10 该种热水器在使用前需预先加热 可同时供应几个热水用水点在一段时间内使用 具有耗电量较小 管理集中的优点 但其配水管段比快速式电热水器长 热损失也较大 一般适用于局部队供水和管网供水系统 典型容积式电热水器构造见图5 2 3 图5 2 3容积式电热水器 3 太阳能热水器太阳能热水器是将太阳能转换成热能并将水加热的装置 其优点是 结构简单 维护方便 节省燃料 运行费用低 不存在环境污染问题 其缺点是 受天气 季节 地理位置等影响不能连续稳定运行 为满足用户要求需配置贮热和辅助加热设施 占地面积较大 布置受到一定的限制 太阳能热水器按组合形式分为装配式和组合式两种 装配式太阳能热水器一般为小型热水器 即将集热器 贮热水箱和管路由工厂装配出售 适于家庭和分散使用场所 目前市场上有多种产品 见图5 2 4 组合式太阳能热水器 即是将集热器 贮热水箱 循环水泵 辅助加热设备按系统要求分别设置而组成 适用于大面积供应热水系统和集中供应热水系统 见图5 2 5 图5 2 6和图5 2 7 太阳能热水器按热水循环方式分自然循环和机械循环两种 自然循环太阳能热水器是靠水温差产生的热虹吸作用进行水的循环加热 该种热水器运行安全可靠 不需用电和专人管理 但贮热水箱必须装在集热器上面 同时使用的热水会受到时间和天气的影响 见图5 2 5机械循环太阳能热水器是利用水泵强制水进行循环的系统 该种热水器贮热水箱和水泵可放置在任何部位 系统制备热水效率高 产水量大 为克服天气对热水加热的影响 可增加辅助加热设备 如煤气加热 电加热和蒸汽加热等措施 适用于大面积和集中供应热水场所 见图5 2 6和图5 2 7 图5 2 4装配式太阳能加热器 图5 2 5自然循环太阳能热水器 图5 2 6直接加热机械循环太阳能热水器 图5 2 7间接加热机械循环太阳能热水器 5 2 1 3集中热水供应系统的加热和贮热设备1 热水锅炉集中热水供应系统采用的热水锅炉主要有燃煤 燃油和燃气3种 燃煤热水锅炉多数是为供暖系统制造的 中小型热水锅炉也可用于热水系统 图5 2 8为快装卧式内燃锅炉的构造示意图 该种锅炉具有热效率高 体积小和安装简单等优点 燃煤锅炉使用燃料价格低 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 目前许多城市为解决日益严重的城市空气污染问题 已开始限制甚至禁止市区风燃煤锅炉的使用 燃油 燃气 锅炉的构造示意见图5 2 9 该类锅炉通过燃烧器向正在燃烧的炉膛内喷射雾状油 或通往煤气 燃烧迅速 且比较完全 具有构造简单 体积小 热效率高 排污总量少的优点 随着生活水平的提高 人们对环保要求也越来越严格 燃油 燃气 锅炉的市场正急剧扩大 使用日益广泛 图5 2 8快装卧式内燃锅炉示意图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2组烟管 11 第1组烟管 12 炉壁 图5 2 9燃油 燃气 锅炉构造示意图1 安全阀 2 热媒出口 3 油 煤气 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 水加热器集中热水供应系统中常用的水加热器有容积式水加热器 快速式水加热器 半容积式水加热器和半即热式加热器 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 具有加热冷水和贮备热水落石出两种功能 热媒为蒸汽或热水 有卧式和立式之分 常用的容积式水加热器有传统的U形容积式水加热器和导流型容积式水加热器 图5 2 10为U形管型卧式容积式水加热器构造示意图 共有10种型号 其容积为0 5 15 换热面积为0 86 50 82 U形管型容积式水加热器的优点是具有较大的贮存和调节能力 可提前加热 热媒负荷均匀 被加热水通过时压力损失较小 用水点处压力变化平稳 出水温度较稳定 对温度自动控制的要求较低 管理比较方便 但该加热器中 被加热水流速缓慢 传热系数小 热交换效率低 且体积庞大占用过多的建筑空间 在热媒导管中心线以下约有20 25 的贮水容积是低于规定水温的常温水或冷水 所以贮罐的容积利用率较低 此外 由于局部区域水温合适 供氧充分 营养丰富 因此容易滋生军团菌 造成水质生物污染 U形管型容积式水加热器这种层叠式的加热方式可称为 层流加热 图5 2 10容积式水加热器 卧式 导流型容积式水加热器是传统的改进 图5 2 11为RV系列导流型容积式水加热器的构造示意图 该类水加热器具有多行程列管和导流装置 在保持传统型容积式水加热器优点的基础上 克服了其被加热水无组织流动 冷水区域大 产水量低等缺点 贮罐的有效贮热容积为85 90 图5 2 11RV型容积式水加热器构造示意图1 进水管 2 出水管 3 热媒进口 4 热媒出口 5 下盘管 6 导流装置 7 U形盘管 8 罐体 9 安全阀 10 排污口 2 快速式水加热器针对容积式水加热器中 层流加热 的弊端 出现了 紊流加强 理论 即通过提高热媒和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 以改善传热效果 快速式水加热器就是热媒与被加热水通过较大速度的流动进行快速换热的一种间接加热设备 根据热媒的不同 快速式水加热器有汽 水和水 水两种类型 前者热媒为蒸汽 后者热媒为过热水 根据加热导管的构造不同 又有单管式 多管式 板式 管壳式 波纹板式 螺旋板式等多种型式 图5 2 12所示为多管式汽 水快速式水加热器 图5 2 13所示为单管式汽 水快速式水加热器 它可以多组并联或串联 这种水加热器是将被加热水通入导管内 热媒 即蒸汽 在壳体内散热 快速式水落石出加热器具有效率高 体积小 安装搬运方便的优点 缺点是不能贮存热水 水头损失大 在热媒或被加热水压力不稳定时 出水温度波动较大 仅适用于用水量大 而且比较均匀的热水供应系统或建筑物热水采暖系统 图5 2 12多管式汽 水快速式水加热器1 冷水 2 热水 3 蒸汽 4 凝水 图5 2 13单管式汽 水快速式水加热器1 冷水 2 热水 3 蒸汽 4 凝结水 a 并联 b 串联 3 半容积式水加热器半容积式水加热器是带有适量贮存与调节容积的内藏式容积式水加热器 是由英国引进的设备 其原装设备的基本构造如图5 2 14所示 由贮热水罐 内藏式快速换热器和内循环泵3个主要部分组成 其中贮热水罐与快速换热器隔离 被加热水在快速换热器内迅速加热后 通过热水配水管进入贮热水罐 当管网中热水用量低于设计用水量时 热水的一部分落到贮罐底部 与补充水 冷水 一道经内循环泵升压后再次进入快速换热器加热 内循五泵的作用有3个 其一 提高被加热水的流速 以增大传热系数和换热能力 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 当管网中热水量达到设计用水量时 贮罐内没有循环水 如图5 2 15所示 瞬间高峰流量过后又恢复到图5 2 14所示的工作状态 半容积式水加热器具有体型小 贮热容积比同样加能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 节水节能的优点 但由于内循环泵水间断地运行 需要有极高的质量保证 图5 2 16所示为国内专业人员开发研制的HRV型高效半容积式水加热器装置的工作系统图 其特点是取消了内循环泵 被加热水 包括冷水和热水系统的循环回水 进入快速换热器被迅速加热 然后先由于下降强制送至贮热水罐的底部 再向上升 以保持整个贮罐内的热水同温 当管网配水系统处于高峰用水时 热水循环系统的循环泵不启动 被加热水仅为冷水 当管网配水系统不用水或少量用水时 热水管网由于散热损失而产生温降 利用系统循环泵前的温包可以自动启动系统循环泵 将循环回水打入快速换热器内 生成的热水又送至贮热水罐的底部 依然能够保持罐内热水的连续循环 罐体容积利用率亦为100 HRV型半容积式水加热器具有与带有内循环泵的半容积式水加热器同样的功能和特点 更加符合我国的实际情况 适用于机械循环的热水供应系统 图5 2 14半容积式水加热器构造示意图图5 2 15高峰用水时工作状态 图5 2 16HRV型半容积式水加热器工作示意图 4 半即热式水加热器半即热式水加热器是带有超前控制 具有少量贮存容积的快速式水加热器 其构造如图5 2 17所示 热媒蒸汽经控制阀和底部入口通过立管进入各并联盘管 冷凝水入立管后由底部流出 冷水从底部经孔板入罐 同时有少量冷水进科分流管 入罐冷水经转向器均匀进入罐底并向上流过盘管得到加热 热水由上部出口流出 部分热水在顶部进入感温管开口端 冷水以与热水用水量成比例的流量由分流管同时入感温管 感温元件读出瞬间感温管内的冷 热水平均温度 即向控制阀发出信号 按需要调节控制阀 以优质所需的热水输出温度 只要一有热水需求 热水出口处的水温尚未下降 感温元件就能发出信号开启控制阀 具有预测性 加热盘管内的热媒由于不断改向 加热时盘管颤动 形成局部紊流区 属于 紊流加热 故传热系数大 换热速度快 又具有预测温控装置 所以其热水贮存容量小 仅为半容积式水加热器的1 5 同时 由于盘管内外温差的作用 盘管不断收缩 膨胀 可使传热面上的水垢自动脱落 半即热式水加热器具有快速加热被加热水 浮动盘管自动除垢的优点 其热水出水温度一般能控制在 2 2内 且体积小 节省占地面积 适用于各种不同负荷需求的机械循环热水供应系统 图5 2 17半即热式水加热器构造示意图 3 加热水箱和热水贮水箱加热水箱子是一各简单的热交换设备 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 在水箱内安装排管或盘管即构成间接加热水箱 加热水箱适用于公共浴室等用水量大而均匀的定时热水供应系统 热水贮水箱 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 5 2 1 4加热设备的选择加热设备是热水供应系统的核心组成部分 加热设备的选择是关系到热水供应系统能否灌用户使用要求和保证系统长期正常运转的关键 应根据热源条件 建筑物功能及热水用水规律 耗热量和维护管理等因素综合比较后确定 1 选用局部热水供应设备时 应符合下列要求 1 需同时供给多个卫生器具或设备热水时 宜选用带贮热容积的加热设备 2 当地太阳能资源充足时 宜选用太阳能热水器或太能阳能辅以电加热的热水器 3 热水器不应安装在易燃物堆放或对燃气管 表或电气设备产生影响及有腐蚀性气体和灰尘多的场所 4 燃气热水器 电热水器必须带有保证使用安全的装置 严禁在浴室内安装直接排气式燃气热水器等在使用空间内积聚有害气体的加热设备 2 集中热水供应系统的加热设备选择 应符合下列要不列要求 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 4 具体选择水加热设备时 应遵循下列原则 1 当采用自备热源时 宜采用直接供应热水的燃气 燃油等燃料的热水机组 亦可采用间接供应热水的自带换热器的热水机组或外配容积式 半容积式水加热器的热水机组 2 热水机组除满足上述 1 2 3 基本要求外 还应具备燃料燃烧完全 消烟除尘 自动控制水温 火焰传感 自动报警等功能 3 当采用蒸汽 高温水为热源时 间接水加热设备的选型应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 4 当热源为太阳能时 宜采用热管或真空管太阳能热水器 5 在电源供应充沛的地方可采用电热水器 5 2 2热水供应方式5 2 2 1按热水加热方式的不同 有直接加热和间接加热之分 如图5 2 18所示 直接加热也称一次换热 是以燃气 燃油 燃煤为燃料的热水锅炉 把冷水直接加热到所需热水温度 或者是将蒸汽或高温水通过穿孔管或喷射器直接通入冷水混合制备热水 热水锅炉直接加热具有热效率高 节能的特点 蒸汽直接加热方式具有设备简单 热效率高 无需冷凝水管的优点 但存在噪声大 对蒸汽质量要求高 冷凝水不能回收 热源需大量经水质处理的补充水 运行费用高等到缺点 适用于具有合格的蒸汽热媒 且对噪声无严格要求的公共浴室 洗衣房 工矿企业等用户 间接加热也称二次换热 是将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 在加热过程中热媒 如蒸汽 与被加热水不直接接触 该方式的优点是回收的冷凝不可重复利用 只需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 蒸汽不会对热水产生污染 供水安全稳定 适用于要求供水稳定 安全 噪声要求低的旅馆 住宅 医院 办公楼等建筑 图5 2 18加热方式 a 热水锅炉直接加热 b 蒸汽多孔管直接加热 c 蒸汽喷射器混合直接加热 d 热水锅炉间接加热 e 蒸汽 水加热器间接加热l一给水 2一热水 3一蒸汽 4一多孔管 5一喷射器 6一通气管 7一溢水管 8一泄水管 5 2 2 2按热水管网的压力工况 可分为开式和闭式两类 开式热水供水方式 即在所有配水点关闭后 系统内的水仍与大气相通 如图5 2 19所示 该方式一般在管网顶部设有高位冷水箱和膨胀管或高位开式加热水箱 系统内的水压公取决于水箱的设置高度 而不受室外给水管网水压波动的影响 可保证系统水压稳定和供水安全可靠 其缺点是 高位水箱占用建筑空间和开式水箱易受外界污染 该方式适用于用户要求水压稳定 且允许设高位水箱的热水系统 闭式热水供水方式 即在所有配水点关闭后 整个系统与大气隔绝 形成密闭系统 如图5 2 20所示 该方式中应采用设有安全阀的承压水加热器 有条件时还应考虑设置压力膨胀罐 以确保系统安全运转 闭式热水供水方式具有管路简单 水质不易受外界污染的优点 但供水水压稳定性较差 安全可靠性较差 适用于不宜设置高位水箱的热水供应系统 图5 2 19开式热水供水方式 图5 2 20闭式热水供水方式 5 2 2 3按热水管网设置循环管网的方式不同 有全循环 半循环 无循环热水供水方式之分 如图5 2 21所示 全循环供水方式 是指热水干管 热水立管和热水支管都设置相应循环管道 保持热水循环 各配水龙头随时打开均能提供符合设计水温要求的热水 该方式用于对热水供应要求比较高的建筑中 如高级宾馆 饭店 高级住宅等 半循环供不方式 又有立管循环和干管循环之分 立管循环方式是指热水干管和热水立管均设置循环管道 保持热水循环 打开配水龙头时只需放掉热水支管少量的存水 就能获得规定水温的热水 该方式多用于设有全日供应热水的建筑和设有定时供应热水的高层建筑中 干管循环方式是指公热水干管设置循环管道 保持热水循环 多用于采用定时供应热水的建筑中 在热水供应前 先用循环泵把干管中已冷却的存水循环加热 当打开配水龙头时只需放掉立管和支管内的冷水就可流出符合要求的热水 无循环供水方式 是指在热水管网中不设任何循环管道 对于热水供应系统较小 使用要求不高的定时热水供应系统 如公共浴室 洗衣房等可采用此方式 图5 2 21循环方式 a 全循环 b 立管循环 c 干管循环 d 无循环 5 2 2 4按热水管网运行方式不同 可分为全天循环方式和定时循环方式 全天循环方式 即全天任何时刻 管网中都维持有不低于循环流量的流量 使设计管段的水温在任何时刻都保持不低于设计温度 定时循环方式 即在集中使用热水前 利用水泵和回水管使管网中已经冷却的水强制循环加热 在热水管道中的热水达到规定温度后再开始使用的循环方式 5 2 2 5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 自然循环方式 即利用热水管网中配水管和回水管内的温度差所形成的自然循环作用水头 自然压力 使管网内维持一定的循环流量 以补偿热损失 保持一定的供水温度 因一般配水管与回水管内的水温差仅为5 10 自然循环作用水头值很小 所以实际使用自然循环的很少 尤其对于中 大型建筑采用自然循环有一定的困难 机械循环方式 即利用水泵强制水在热水管网内循环 造成一定的循环流量 以补偿管网热损失 维持一定的水温 目前实际运行的热水供应系统 多数采用这种循环方式 5 2 2 6按热水配水管网水平干管的位置不同 可分为下行上给供水方式和上行下给供水方式 选用何种热水供水方式 应根据建筑物用途 热源供给情况 热水用量和卫生器具的布置情况进行技术和经济比较后确定 在实际应用时 常将上述各种方式按照具体情况进行组合 比如 图5 1 1为蒸汽间接加热机械强制全循环干管下行上给的热水供水方式 适用于全天供应热水的大型公共建筑或工业建筑 图5 2 22为热水锅炉直接加热机械强制半循环干管下行上给的热水供水方式 适用于定时供应热水的公共建筑 图5 2 23为蒸汽直接加热干管上行下给不循环供水方式 适用于工矿企业的公共建筑 公共洗衣房等场所 图5 2 22干管下行上给机械半循环方式1 热水锅炉 2 热水贮罐 3 循环泵 4 给水管 图5 2 23直接加热上行下给方式冷水箱 2 加热水箱 3 消声喷射器 4 排气阀 5 透气管 6 蒸汽管 7 热水箱底 5 3热水管道的布置与敷设热水管网布置及敷设除了满足给 冷 水管网敷设的要求外 还应注意由于水温高带来的体积膨胀 管道伸缩补偿 保温和排气等问题 5 3 1热水供应系统的管材和管件5 3 1 1热水供应系统采用的管材和管件 应符合现行产品标准的要求 5 3 1 2热水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 5 3 1 3热水管道应选用耐腐蚀 安装连接方便可靠 符合饮用水卫生要求的管材及相应的配件 一般可采用薄壁铜管 薄壁不锈钢管 铝塑复合管 交联聚乙烯PE X 管 三型无规共聚丙烯 PP R 管等 5 3 1 4当选用塑料热水管或塑料和金属复合热水管材时 应符合下列要求 1 管道的工作压力应按相应温度下的允许工作压力选择 2 管件宜采用和管道相同的材质 3 定时供应热水的系统因其水温周期性变化大 不宜采用对温度变化较敏感的塑料热水管 4 设备机房内的管道不应采用塑料热水管 5 3 2热水管道的布置与敷设热水管网同给 冷 水管网 有明设和暗设两种敷设方式 铜管 薄壁不锈钢管 衬塑钢管等可根据建筑 工艺要求暗设或明设 塑料热水管宜暗设 明设时立管宜布置在不受撞击处 如不可避免时 应在管外加防紫外线照射 防撞击的保护措施 热水管道暗设时 其横干管可敷设于地下室 技术设备层 管廊 吊顶或管沟内 其立管可敷设在管道竖井或墙壁竖向管槽内 支管可埋设在地面 楼板面的垫层内 但铜管和聚丁烯管 PB 埋于垫层内宜设保护套 暗设管道在便于检修的地方装设法兰 装设阀门处应留检修门 以利于管道更换和维修 管沟内敷设的热水管道应置于冷水管之上 并且进行保温 热水管道穿过建筑物的楼板 墙壁和基础处应加套管 穿越屋面及地下室外墙时 应加防水套管 以免管道膨胀时损坏建筑结构和管道设备 当穿过有可能发生积水的房间地面或楼板面时 套管应高出地面50 100mm 热水管道在吊顶内穿墙时 可预留孔洞 上行下给式配水干管的最高点应设排气装置 自动排气阀 带手动放气阀的集气罐和膨胀水箱 下行上给配水系统可利用最高配水点放气 下行上给热水供应系统的最低点应设泄水装置 泄水阀或丝堵等 有可能时也可利用最低配水点泄水 下行上给式热水系统设有循环管道时 其回水立管应在最高配水点以下约0 5m处与配水立管连接 上行下给式热水系统只需将循环管道与各立管连接 热水横管均应保持有不小于0 003的坡度 配水横干管应沿水流方向下降 便于检修时泄水和排除管内污物 这样布管还可保持配 回水管道坡向一致 方便施工安装 热水立管与横管连接时 为避免管道伸缩应力破坏管网 应采用乙字弯的连接方式 如图5 3 1所示 图5 3 1热水立管与水平干管的连接方式1 吊顶 2 地板或沟盖板 3 配水横管 4 回水管 室外热水管道一般为管沟风敷设 当不可能时 也可直埋敷设 其保温材料为聚氨酯硬质泡沫塑料 外做做玻璃管壳 并做伸缩补偿处理 直埋管道的安装与敷设还应符合有关直埋供热管道工程技术规程的规定 热水管道应设固定支架 一般设于伸缩器或自然补偿管道的两侧 其间距长度应满足管段的热伸长量不大于伸缩器所允许的补偿量 固定支架之间宜设导向支架 为调节平衡热水管网的循环流量和检修时缩小停水范围 在配水 回水管连接的分干管上 配水立管和回水立管的端点 以及居住建筑和公共建筑中每一用户或单元的热水支管上 均应装设阀门 如图5 3 2所示 图5 3 2热水管网上阀门的安装位置 热水管网在下列管段上 应装设止回阀 如图5 3 3所示 图5 3 3热水管网上止回阀的位置 1 水加热器 贮水器的冷水供水管上 防止加热设备的升压或冷水管网水压降低时产生倒流 使设备内热水回流至冷水管网产生热污染和安全事故 2 机械循环系统的第二循环回水管上 防止冷水进入热水系统 保证配水点的供水温度 3 冷热水混合器的冷 热水供水管上 防止冷 热水通过混合器相互串水而影响其他设备的正常使用 为计算热水总用水量 应在水加热设备的冷水管上装设冷水表 对成组和个别用水点可在其热水供水支管上装设热水水表 水表应安装在便于观察及维修的地方 5 4高层建筑热水供应系统5 4 1技术要求高层建筑具有层数多 建筑高度高 热水用水点多等特点 如果选用一般建筑的各种热水供水方式 则会使热水管网系统中压力过大 产生配水管网始末端压差悬殊 配水均衡性难以控制等一系列问题 热水管网系统压力过大 虽然可选用耐高压管材 耐高压水加热器或减压设施加以解决 但不可避免地会啬管道和设备投资 因此 为保证良好的供水工况和节省投资 高层建筑热水供应系统必须解决热水管网系统压力过大的问题 5 4 2技术措施与给水系统相同 解决热水管网系统压力过大的问题 可采用竖向分区的供水方式 高层建筑热水系统分区的范围 应与给水系统的分区一致 名区的水加热器 贮水器的进水 均应由同区的给水系统设专管供应 也便于管理 但因热水系统水加热器 贮水器的进水由同区给水系统供应 水加热后 再经热水配水管送至各配水龙头 故热水在管道中的流程远比同区冷水龙头流出冷水所经历的流程长 所以尽管冷 热水分区范围相同 混合龙头处冷 热水压力仍有差异 为保持良好的供水工况 还应采取相应措施适当啬冷水管道的阻力 减小热水管道的阻力 以使冷 热水压力保持平衡 也可采用内部设有温度感应装置 能根据冷 热水压力大小 出水温度高低自动调节冷热水进水量比例 保持出水温度恒定的恒温式水龙头 5 4 3供水方式高层建筑热水供应系统的分区供水方式主要有集中式和分散式两种 5 4 3 1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 如冷水箱等 如图5 4 1 其优点是 各区供水自成系统 互不影响 供水安全 可靠 设备集中设置 便于维修 管理 其缺点是 高区水加热器和配 回水主立管管材需承受高压 设备和管材费用较高 所以该分区方式不宜用于多于3个分区的高层建筑 图5 4 1集中设置水加热器 分区设置热水管网的供水方式1 水加热器 2 循环水泵 3 排气阀 5 4 3 2分散式各区热水配水循环管网也自成系统 但名区的加热设备和循环水泵分散设置在各区的设备层中 如图5 4 2 图5 4 2 a 所示为各区均为上配下回热水供应图式 图5 4 2 b 所示为各区采用上配下回与下配上回混设的热水供应图式 该方式的优点是 供水安全可靠 且水加热器按各区水压选用 承压均衡 且回水立管短 其缺点是 设备分散设置不但要占用一定的建筑面积 维修管理也不方便 且热媒管线较长 图5 4 2分散设置水加热器 分区设置热水管网的供水方式 a 各区系统均为上行下回方式 b 各区系统混合设置1 加热器 2 给水箱 3 循环水泵 5 4 4管网布置与敷设一般高层建筑热水供应的范围大 热水供应系统的规模也较大 为确保系统运行时的良好工况 进行管网布置与敷设时 应注意以下几点 5 4 4 1当分区范围超过5层时 为使各配水点随时得到设计要求的水温 应采用全循环或立管循环方式 当分区范围小 但立管数多于5根时 应采用干管循环方式 5 4 4 2为防止循环流量在系统中流动时出现短流 影响部分配水点的出水温度 可在回水管上设置阀门 通过调节阀门的开启度 平衡各循环管路的水头损失和循环流量 若因管网系统大 循环管路长 用阀门调节效果不明显时 可采用同程式管网布置形式 如图5 4 3和图5 4 4 使循环流量通过各循环管路的流程相当 可避免短流现象 利于保证各配水点所需的水温 5 4 4 3为提高供水的安全可靠性 尽量减小管道 附件检修时的停水范围 或充分利用热水循环管路提供的双向供水的有利条件 放大回水管管径 使它与配水管径接近 当管道出现故障时 可临时作配水管使用 图5 4 3上行式同程系统 图5 4 4下行式同程系统 5 5饮用水系统及制备方法饮水供应主要有开水供应系统和冷饮水供应系统两类 采用何种系统应根据当地的生活习惯和建筑物的使用性质确定 我国办公楼 旅馆 大学学生宿舍 军营多采用开水供应系统 大型娱乐场所等公共建筑 工矿企业生产热车间多采用冷饮水供应系统 开水供应系统分集中开水供应和管道输送开水两种方式 集中制备开水的加热方法一般采用间接加热方式 不宜采用蒸汽直接加热方式 集中开水供应是在开水间集中制备开水 人们用容器取水饮用 如图5 5 1所示 这种方式适合于机关 学校等建筑 设开水点的开水间宜靠近锅炉房 食堂等有热源的地方 每个集中开水间的服务半径范围一般不宜大于250m 也可以在建筑内每层设开水间 集中制备开水 如图5 5 2所示 即把蒸汽热媒管道送到各层开水间 每层设间接加热开水器 其服务半径不宜大于70m 还可用燃气 燃油开水炉 电加热开水炉代替间接加热器 图5 5 1集中制备开水给水 2 过滤器 3 蒸汽 4 冷凝水 5 水加热器 6 安全阀 图5 5 2每层制备开水1 给水 2 蒸汽 3 冷凝水 4 开水器 对于标准要求较高的建筑物如宾馆等 可采用集中制备开水用管道输送到各开水供应点 如图5 5 3所示 为保证各开水供应点的水温 系统采用机械循环方式 该系统要求水加热器出水水温不小于是105 回水温度为100 该系统加热设备可采用水加热器间接加热 也可选用燃油开水炉或电加热开水炉直接加热 加热设备可设于底层 采用下行上给的全循环方式 如图5 5 3 a 也可设于顶层采用上行下给的全循环方式 如图5 5 3 b 对于中小学校 体育场 游泳场 火车站等人员流动较集中的公共场所 可采用冷饮水供应系统 如图5 5 4所示 人们从饮水器中直接喝水 既方便又可防止疾病的传播 图5 5 5所示为较常见的一种饮水器 图5 5 3管道输送开水全循环方式1 开水器 水加热器 2 循环水泵 3 过滤器 4 高位水箱 图5 5 4冷饮水供应系统冷水 2 过滤器 3 水加热器 4 蒸汽 5 冷凝水 6 循环泵 7 饮水器 8 安全阀 图5 5 5饮水器1 供水管 2 排水管 3 喷嘴 4 调节阀 5 水柱 冷饮水的供应水温可根据建筑物的性质按需要确定 一般在夏季不启用加热设备 冷饮水温度与自来水水温相同即可 在冬季 冷饮水温度一般取35 45 要求与人体温度接近 饮用后无不适感觉 冷饮水供应系统应设置循环管道 避免水流滞留影响水质 循环回水也应进行消毒来菌处理 所有饮用水管道应采用铜管 不锈钢管 铝塑复合管或聚丁烯管 配件材料与管材机同 保证管道和配件材质不对饮水水质产生有害影响 冷饮水在接至饮水器前必须进行水质净化处理 其制备方式有三种 自来水烧开后再冷却至饮水温度 自来水经净化处理后再经水加热器加热至饮水温度 自来水经净化处理后直接供给用户或饮水点 冷饮水的常规处理方法是过滤和消毒 用于去除自来水中的悬浮物 有机物和病菌 可采用活性炭过滤 砂滤 电渗析 紫外线 加氯 臭氧消毒等处理方法 随着社会和经济的发展 人们对饮用水质量日益关注 市场上应运出现了大量的净水装置和家庭使用的各种净水器 为用户提供矿泉水 蒸馏水 纯水 活性水 离子水等多种饮水 一些地区还开发建立了居住小区优质水供应站 以自来水为水源经过深度处理 为居民提供可直接饮用的优质水 饮用矿泉水分天然矿泉水和人工矿泉水两类 天然矿泉水取自地下深部循环的地下水 其水质应符合 饮用天然矿泉水标准 要求 其生产工艺流程一般如图5 5 6所示 人工矿泉水是由人工将净化后的水放入装有矿石的装置中进行矿化 再经消毒处理后制成 图5 5 6天然饮用矿泉水工艺流程示意图 纯水作为饮用水目前市场上机对较多 其电阻率比蒸馏水优一个数量级 为1 10M cm 纯水制备工艺流程如图5 5 7所示 深度预处理主要去除水中的干扰物质 如浊度物质 色度 大分子有机物 胶体物质等 欲获得良好的预处理效果 延长过滤剂使用寿命 须多种工艺有机结合 多级串联 主处理是净水的核心工序 可进一步去除预处理和常规处理中难以去除此之外的小分子有机物 目前采用反渗透法较多 其次是超滤 反渗透属膜分离技术 可去除98 以上的无机盐 有机物 胶体 浊度物质以及 三致 有机物 超滤是用一种具有半透性的膜 在动态压力下截留分子量约为几百的有机分子 在截留杂质的同时保证有益离子状矿物质通过 其精度稍逊反渗透 但操作压力低较易被采纳 后处理的主要功效是消毒 杀菌 使用较多的是紫外线消毒等非氯氧化 如臭氧消毒 微电解消毒等 图5 5 7纯水制备工艺流程示意图 5 6饮水供应5 6 1分质供水生活给水包括一般日常生活用水和饮用水两部分 一般来说 与饮水和烹调有关的用水量只占日常生活用水量的2 5 每人每日需要3升左右 这部分水直接参与人体的新陈代谢 对人体健康影响极大 其水质应是优质的需要进行深度处理 而其他95 98 的生活用水 公作为洗涤 清洁之用 对水质的要求并不一定很高 满足国家规定的 生活饮用水卫生标准 即可 直接饮用水与生活用水的水质 水量相差比较大 如将生活给水全部按直接饮用水的水质标准进行处理 则太不经济 也没有必要 而分质供水就是根据人们用水的不同水质需要而提出的 是解决供水水质问题的经济 有效的途径 分质供水是根据用水水质的不同 在建筑内或小区内 组成不同的给水系统 如直接利用市政自来水 供给清洁 洗涤 冲洗等用水 为生活给水系统 自来水经过深度净化处理 达到饮用净水标准 供人们直接饮用 为饮用净水 优质水 系统 在建筑中或建筑群中将洗涤等用水收集后加以处理 回用供冲厕 洗车 浇洒绿地等用水 为中水供水系统 管道饮用净水系统是指在建筑物内部保持原有的自来水管道系统不变 供应人们生活清洁 洗涤用水 同时对自来水中只占2 5 用于直接饮用的水集中进行深度处理后 采用高质量无污染的管道材料和管道配件 设置独立于自来水管道系统的饮用净水管道系统至用户 用户打开水龙头即可直接饮用 如果配置专用的管道饮用净水机与饮用净水管道连接 可从饮用净水机中直接供应热饮水或冷饮水非常方便 5 6 2管道饮用净水的水质要求5 6 2 1管道饮用净水的水质要求直接饮用水应在符合国家 生活饮用水卫生标准 GB5749 85 的基础上进行深度处理 系统中水龙头出水的水质指标不应低于建设部颁发的中华人民共和国城镇建设行业标准 饮用净水水质标准 CJ94 1999 5 6 2 2饮用净水 优质直饮水 的处理1 水处理技术目前 饮用净水深度处理常用的方法有活性炭吸附过滤法和膜分离法 1 活性炭吸附过滤法活性炭在水处理品中具有下功能 1 除臭 去除酚类 油类 植物腐烂和氯杀菌所导致水的异臭 2 除色 去除铁 锰等重金属的氧化物和有机物所产生的色度 3 除有机物 去除腐质酸类 蛋白质 洗涤剂 杀虫剂等到天然的或人工合成的有机物质 降低水中的耗氧量 BOD COD 4 除氯 去除水中游离氯 氯酚 氯胺等 5 除重金属 去除汞 Hg 铬 Cr 砷 As 锡 Sn 锑 Sb 等有毒有害的重金属 活性炭有粉状活性炭 粉末炭 和粒状活性炭 粒状炭 两大类 粉状活性炭适用于有混凝 澄清 过滤设备的水处理系统 在饮用水深度处理中通常采用粒状活性炭 粒状活性炭适用于在吸附装置内充填成炭层 水流在连续通过炭层的过程中 接触并吸附 粒状活性炭在吸附饱和后可在900 1100绝氧条件下再生 粒状活性炭吸附装置的构造与普通快滤池相同 故亦称为活性炭过滤 在饮用水