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第5章建筑热水和饮水供应 1 5 1热水供应系统一 分类1 局部热水供应系统 2 集中热水供应系统 3 区域性热水供应系统二 组成热水供应系统由下列部分组成1 热媒系统 第一循环系统 2 热水系统 第二循环系统 3 附件 集中热水供应系统1 锅炉 2 热媒上升管 蒸汽管 3 热媒下降管 凝结水管 4 水加热器 5 给水泵 凝结水泵 6 给水管 7 给水箱 凝结水箱 8 配水干管 9 配水立管 10 配水支管 11 配水龙头 12 回水立管 13 回水干管 14 透气管 15 冷水箱 16 循环水泵 17 浮球阀 2 5 2热水用水定额 水质和水温一 热水用水量定额生活用热水用水定额 当集中供应冷 热水时 有两种确定方法 一种是根据建筑的功能和内部卫生器具的完善程度 用单位数来确定 其水温按60 计算 另一种是根据建筑物中卫生器具一次或一小时热水用水定额确定 其水温随卫生器具的功用不同 水温要求也不同 二 热水的水温1 热水使用温度生活用热水水温应满足生活使用的各种需要 各种卫生器具使用水温 按教材表5 2 2确定 其中淋浴器使用水温 应根据气候条件 使用对象和使用习惯确定 2 热水供水温度热水供水温度是指热水供应设备 如热水锅炉 水加热器 的出口温度 最低供水温度 应保证热水管网最不利配水点的水温不低于使用水温要求 3 冷水计算温度热水供应系统所采用冷水计算温度应以当地最冷月平均水温确定 3 三 热水的水质标准1 热水使用的水质要求生活用热水的水质应符合我国现行的 生活饮用水卫生标准 生产用热水的水质应根据生产工艺要求确定 2 集中热水供应系统被加热水的水质要求集中热水供应系统的被加热水 应根据水量 水质 水温 使用要求 水加热设备构造 工程投资 管理制度及设备维修和设备折旧率计算标准等因素 来确定是否需要进行水质处理 一般情况下 洗衣房日用水量 按60 计 大于或等于10m3且原水总硬度 以碳酸钙计 大于300mg L时 应进行水质软化处理其他生活日用热水量 按60 计 大于或等于10m3且原水总硬度 以碳酸钙计 大于300mg L时 宜进行水质软化或稳定处理 4 5 3热水加热方式和供应方式一 热水加热方式根据热水加热方式的不同 可分为直接加热方式和间接加热方式 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1 给水 2 热水 3 蒸汽 4 多孔管 5 喷射器 6 通气管 7 溢水管 8 泄水管 5 二 热水供应方式1 开式和闭式热水供应方式按热水管网的压力工况特点可分为开式和闭式两种 2 无循环 半循环 全循环方式热水供应系统中根据是否设置循环管网或如何设置循环管网 可分为无循环 半循环 全循环热水供应方式 3 自然循环 机械循环方式热水供应循环系统中根据循环动力的不同可分为自然循环和机械循环方式 4 全日供应 定时供应方式热水供应系统根据热水供应的时间可分为全日供应方式和定时供应方式 5 下行上给供水 上行下给供水方式热水供应系统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 6 5 4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热水管道应选用耐腐蚀和安装连接方便可靠 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 塑料热水管 三型无规共聚聚丙烯 PP R 管 塑料和金属复合热水管等 二 热水供应系统中的主要附件1 自动温度调节装置2 疏水器3 减压阀和安全阀4 阀门 止回阀 排气阀5 自然补偿管道和伸缩器6 膨胀管 膨胀水箱和压力膨胀罐或泄压阀 7 5 5加热设备的类型和选择一 加热设备的类型1 热水锅炉2 燃气热水器3 电热水器4 水加热器1 容积式水加热器2 快速式水加热器3 半容积式水加热器4 半即热式水加热器5 太阳能热水器6 加热水箱和热水贮水箱 罐 8 二 加热设备的选择和布置1 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满足用户使用要求和保证系统长期正常运转的关键 应根据建筑物功能及热水用水规律 热源条件 耗热量 维护管理等因素综合比较后选择 2 加热设备的布置设备的布置定位必须满足相关规范 产品样本等的有关规定 高压锅炉不宜设在居住和公共建筑内 宜设置在单独建筑中 燃油 燃气锅炉亦应符合消防规范的有关规定 水加热设备和贮热设备可设在锅炉房或单独房间内 房间尺寸应保证设备进出检修 设备之间的净距 人行通道的净宽 并应符合通风 照明 采光 防水 排水等要求 9 5 6热水管网的布置与敷设热水管网布置与敷设 除了满足给 冷 水管网附设要求外 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 一 热水管网的布置热水管网的布置是在设计方案已确定和设备选型后 在建筑图上对设备 管道 附件进行定位 热水管网的布置 可采用下行上给式或上行下给式 下行上给式布置时 水平干管可布置在地沟内或地下室顶部 决不允许埋地 上行下给式的热水管网 水平干管可布置在建筑最高层吊顶内或专用技术设备层内 热水管道通常与冷水管道平行布置 热水管道在上 左 冷水管道在下 右 10 二 热水管网的敷设热水管网同给 冷 水管网 有明装和暗装两种附设方式 铜管 薄壁不锈钢管 衬塑钢管等可根据建筑 工艺要求暗装或明装 塑料热水管宜暗装 明装管道尽可能敷设在卫生间 厨房 沿墙 梁 柱敷设 暗装管道可敷设在管道竖井或预留沟槽内 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 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 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 11 5 7管道和设备的防腐和保温一 管道和设备的防腐和保温1 管道和设备的防腐热水管网若采用低碳钢管材和加热设备 由于暴露在空气中 会受到氧气 二氧化碳 二氧化硫和硫化氢的腐蚀 金属表面还会产生电化学腐蚀 常用防腐材料为油漆 有机涂料 主要由液体材料 成膜物质 稀释溶剂 固体材料 颜料 填料 和辅助材料 固化剂 增韧剂 催干剂 防潮剂 脱漆剂等 组成 2 管道和设备的保温管道保温是节约热能的重要措施之一 在热水供应系统中进行保温 其主要目的在于减少介质传送过程中无效的热损失 从而降低热水制备 循环流量的热量 提高长期运行的经济性 同时避免烫伤或积尘等 创造良好的工作条件 保温材料的选择应遵循的原则 选择导热系数低 具有较高的耐热性 不腐蚀金属 材料密度小并具有一定的空隙率 低吸水率 具有一定的机械强度 易于施工 就地取材成本低等 12 5 8热水供应系统设备选型计算耗热量 热水量和热媒耗量是热水供应系统中选择设备和管网计算的主要依据 一 热水量计算1 全日供应热水的住宅 别墅 招待所 培训中心 旅馆 宾馆的客房 不含员工 医院住院部 养老院 幼儿园 托儿所 有住宿 等建筑的集中热水供应系统的设计小时热水量按用水单位数计算 2 定时供应热水的住宅 旅馆 医院及工业企业生活间 公共浴室 学校 剧院 体育场 馆 等建筑的集中热水供应系统的设计小时热水量按使用热水的卫生器具数计算 3 热水设计秒流量热水配水管网中各管段设计秒流量的计算公式 计算方法与冷水给水系统相同 但应选用卫生器具热水给水的额定流量 当量 连接管公称直径和最低工作压力 13 二 耗热量与热媒好量的计算1 设计小时耗热量计算集中热水供应系统的设计小时耗热量 根据已计算所得的小时热水量和冷 热水温差计算确定 2 热媒耗量计算1 蒸汽与被加热水混合时 蒸汽热媒耗量计算式为 2 蒸汽通过传热而加热冷水 热交换器 时 蒸汽热媒耗量计算式为 3 热媒为高温热水通过传热而加热冷水 热交换器 时 热媒耗量计算式为 14 热水加热设备和热水储水罐 箱 的计算在热水供应系统中 起加热兼起贮存作用的设备有容积式水加热器和加热水箱 仅起加热作用的设备为快速式水加热器 仅起贮存作用的设备是贮水器 上述设备的主要计算内容是确定加热设备的加热面积和贮热设备的贮存容积 一 加热设备供热量的计算1 容积式水加热器或储热容积与其相当的水加热器 热水机组 按下式计算 2 半容积式水加热器或储热容积与其相当的水加热器 热水机组的供热量按设计小时耗热量计算 3 半即热式 快速式水加热器及无储热容积的水加热设备的供热量按设计秒流量计算 15 二 加热设备的选型计算1 表面式水加热器的加热面积可按下列公式计算1 容积式水加热器 半容积式水加热器2 快速式水加热器 半即热式水加热器2 加热设备加热盘管的长度3 热水贮热器的容积计算 16 4 加热设备水头损失计算1 容积式水加热器和加热水箱水头损失计算容积式水加热器和加热水箱中被加热水的流速低 一般为0 1m s 其壳程也短 因而其水头损失偏小 工程中在确定机械循环水泵扬程时 可忽略不计 2 快速式水加热器水头损失计算快速式水加热器被加热水在管程中 一般设计为 紊流传热 流速较大 管程也长 水头损失不能忽略 应为沿程水头损失和局部水头损失之和 按下列公式计算 5 锅炉或加热设备的选择设计工作中 选择集中热水锅炉或加热设备的方法 一般按下列计算式求得锅炉或加热设备小时供热量 然后从锅炉或加热设备产品样本中选型 17 5 9热水管网水力计算热水系统中管网的计算可分为四个部分 包括 热水配水管网计算 热水循环管网的计算 热媒管网的计算和管网中设备选型而进行的计算 上述计算都是在完成了热水供应系统的布置 绘出轴测草图后进行的 一 热水配水管网计算热水配水管网水力计算的目的主要是根据各配水管段的设计秒流量和允许值来确定配水管网的管径 并计算其水头损失 热水管网不论有无循环管系 其配水管的计算方法和冷水管道的计算方法和计算公式基本相同 二 热水循环管网的计算热水供应系统中 为保证用水点的热水温度 往往设置热水循环管 热水循环管网计算的主要目的首先是确定回水管径 在机械循环热水管网中 计算循环水泵的扬程和流量 进一步选择循环水泵 18 1 自然循环管网的计算1 上行下给式的压力水头 2 下行上给式的压力水头 3 自然循环水头损失 4 自然循环应满足的条件按下列公式计算 5 循环流量的计算 19 2 机械循环管网计算1 全日制机械循环管网计算全日制机械循环系统配水管路热损失计算 管径确定 循环流量的分配计算 水头损失计算的方法 步骤 与自然循环系统完全相同 2 定时热水供应系统机械循环管网计算定时热水供应系统的循环水泵大都在供应热水前半小时开始运转 直到把水加热至规定温度 循环水泵即停止工作 因定时供应热水时用水较集中 故不考虑热水循环 循环水泵关闭 20 三 热媒管网的计算1 热媒为热水热媒循环管路中供水管和回水管的管径是按照教材计算式5 8 7所得出的热媒耗量 以管中流速不超过1 2m s 每米管长沿程水头损失控制在5 10mm由表 5 9 4 来选定管径和确定其相应的水头损失 并计算总水头损失Hh 当Hxr Hh时 可形成自然循环 自然循环压力 a 热水锅炉与水加热器连接 间接加热 b 热水锅炉与贮水器连接 直接加热 21 2 热媒为蒸汽热媒为蒸汽的热媒管道一般按管道允许比压降值确定管径 可使用高压蒸汽管道计算表进行计算 余压凝结水系统如图所示 其中用气设备至疏水器前的管段a b较短 一般是靠压头流动 其管径可按教材表5 9 6采用 b管段通过的耗热量可按下式计算 疏水器到凝结水箱之间管段的计算 设凝结水箱通大气 如下图的b c段 概略计算是按教材表5 9 7进行 其b c管段通过的热量按下列公式计算 余压凝结水系统图蒸汽 2 凝结水 3 凝结水池 4 水加热器a 凝水管 b 疏水器 c 凝水管出口 22 5 10饮水供应一 饮水的类型和标准1 饮水的类型目前饮水供应的类型主要有开水供应系统 冷饮水供应系统和饮用净水供应系统 2 饮水标准1 饮水定额及小时变化系数2 饮水水质3 饮水温度二 饮水的制备1 开水制备开水通过开水炉将生水烧开制得 这是一种直接加热方式 也可利用热媒间接加热制备开水 它们都属于集中