热水供应系统

§9-1热水供给系统的分类、组成和供水方式热水供给系统的分类1局部热水供给系统；2集中热水供给系统；3区域性热水供给系统热水供给系统的组成热水供给系统由以下局部组成，见图。热媒系统〔第一循环系统〕发热设备——→加热设备〔热源水加热器热媒循环管〕热水系统〔其次循环系统〕加热设备——→用水设备3.附件温度自动调整器减压阀膨胀管和膨胀水箱自动排气阀伸缩补偿器热水供水方式按加热方式直接加热——热媒与冷水直接混合；间接加热——传热面传递能量。按循环与否——配水干管、立管均设回水管道，保证任意点水温〔见教材图P179T7.8〕半循环——只在干管设回水管道，保证干管水温〔见教材图144t7.9〕按循环动力自然循环——利用热网中配、回管网中的温度差形成自然循环作用水头，使管网维护确定的循环流量，以补偿热损失，保证确定的供水水温；机械循环——利用水泵强制水在热水管网内循环，造成确定的循环流量。按热水循环系统个循环环路的长度分同程式热水供给系统异程式热水供给系统按供给时间长短全日制供给方式定时供给方式按系统是否放开开式热水系统——〔见教材图P142-T8-2〕闭式热水系统——〔P142-T8-3〕§9-2加热设备和管材热水的加热方式热水锅炉直接加热方式蒸汽直接加热方式间接加热方式加热设备小型锅炉热水锅炉属于一次换热设备，可以分为三种类型：燃煤、燃气和燃油。水加热器容积式水加热器〔二次换热设备〕容积式加热器是内部设有热媒导管的热水贮存器8-108-10组成：①贮水罐：钢板、密闭压力容器。②盘管：铜、钢热媒：蒸汽、高温水特点：①具有较大的贮存、调整力气；②出水温度稳定；③水头损失小；④传热系数小，热交换效率低；⑤占地面积大，容积利用率低。适用范围：用水温度要求均匀、需要贮存调整用水量的场所。快速加热器快速加热器就是热媒与被加热水通过较大速度的流淌进展快速换热的一种间接加热设备。类型：按热媒：水——水：以高温水为热媒汽——水：以蒸汽为热媒按导管：单管式、多管式、板式、管壳式、波浪管式、螺旋管式画图讲义10-6单管式汽水快速加热器见图：10-7-6特点：①效率高、体积小、安装搬运便利；②无调整力气、水头损失大、在热媒或被加热水的压力不稳定时，出水温度波动大。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整容积的内藏式容积式水加热以以以下图〕p1488-13组成：①贮水罐、②内藏式快速换热器、③内循环泵工作过程：贮水罐与内藏的快速加热器分别，水在快速加热器中快速被<贮水罐底部与补充水一道经内循环泵升压后再次进入贮水罐。当管网用水量＝设计流量时，贮水罐内没有循环水，加热水连续送至管网。循环泵作用：①提高被加热水的流速③形成水的连续内循环，消退冷水区，提高贮罐利用率。特点：体型小、加热快、换热充分、供热温度稳定、节水节能，但对循环泵要求质量高。国产的HRV半容积换热器取消了内循环泵，用强制下降管将热水送到见以以以下图：画图8-15半即热式水加热器器。构造见示意图画图8-16p150。特点：①具有推想温控装置，出水温度稳定；②传热系数大，换热速度快；滋生；④自动除垢。适用：各种不同负荷需要的机械循环热水供给系统半即热式水加热器对热媒要求必需充分计算，同时冷水供水压力必需稳定。热水箱①直接加热水箱：在水箱中安装蒸汽多孔管或蒸汽喷射器。②间接加热水箱：在水箱中安装排管或盘管。适用：公共浴室等用水量大而均匀的定时热水供给系统。二加热器材自动温度调整装置：8-18直接温度调整装置：温包——→自动调整阀——→把握热媒量间接温度调整装置：温包——→电触点温度计——→变速开关阀门减压阀利用流体通过阀瓣产生阻力而减压。型式：波浪管式、活塞式、膜片式等选择：阀口截面面积，按下式计算：Gf ccf——q，cm2；cGc——蒸汽流量，Kg/h；qc——通过每平方厘米孔口截面的理论流量，Kg/cm2·h；φ——流量系数，0.45～0.6。疏水器作用：保证冷凝水准时排放、防止蒸汽漏失安装位置：安装于以蒸汽为热媒、间接加热，第一循环系统分散水管道上。型式:浮筒式、吊桶式、热动力式。选择计算：ΔP——疏水器前后压差，Pa;ΔP>50Kpa ΔP＝P1-P2G疏水器排水量GAdA——排水系数；d——疏水器排水阀孔径。4自动排气阀

,pKg/h；管网的最高处安装自动排气阀。自然补偿管道和伸缩器挠曲、变形、位移和接头开裂漏水。钢管热伸长量为：ΔL＝0.012〔t2r-t1r〕L式中：ΔL——钢管热伸长量,mm；t2r——管中热水最高温度，℃；1rt1r——管道四周环境温度，℃，一般取t＝5℃；1rL——计算管段长度，m；0.012——一般钢管的线膨胀系数，mm/m·℃.补偿管道热伸长措施：自然补偿：利用管路布置时形成L、Z型转向，在转弯前后的直线LZ20～25m。画图10-25缺点：补偿量小，伸缩时管道产生横向位移，管道承受较大应力伸缩器补偿：DN≥100mm250～400mm。方型伸缩器：安全牢靠、不漏水，但占用空间大。波型伸缩器：安装便利、节约面积、外形美观、耐高温。膨胀管和膨胀罐膨胀管高度计算：hHlr

1式中：h——膨胀管高出水箱水面地垂直高度，m；H——锅炉、水加热器底部至高位水箱水面的高度，m；l——冷水的密度，Kg/m3;r——热水的密度，Kg/m3。膨胀管最小管径：装膨胀管不便利的时候，可承受膨胀罐§9－3热水管道的布置与敷设热水管道的布置方式上行下给式①特点Ⅰ供水压力变化与用水压力相应，使用条件好、节能Ⅱ省了一根回水立管，省管井，便利管路布置Ⅲ供水、回水干管不同层增加建筑装饰要求②适用于顶层有条件敷设干管的建筑下行上给式①特点Ⅰ供水压力的变化与用水压力相逆，使用条件较差Ⅱ可利用最高配水龙头放气Ⅲ供回干管集中下部空间、节约顶层空间②适用顶层无条件敷设干管的建筑热水管道的敷设敷设原则⑴节能首先考虑工业余热、废热、地热和太阳能。其次承受能保证全年供热力气的热力管网最终区域性锅炉房或四周的锅炉房⑵保证水质⑶保证水压①居住类建筑水压要稳定且小于0.35MPa。②冷水、热水的分区应全都，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。③单独设置或局部加热集中系统中用水量较大的用户、定时供水或用水时间特别的用户，宜设置单独的热水管网和局部加热设备。④开式或稳压当给水管道的水压变化较大且用水点要求水压稳定时，宜承受开式热水供给系统或实行稳压措施。⑤冷、热水均宜承受上行下给式配水立管自上而下管径由大到小的变又节约了管井的空间。⑥进加热器的冷水管上无分支管避开供水的相互干扰，削减供水系统的压力波动。⑦加热器宜靠近负荷中心应尽量缩短热水供水管路长度.⑷保证水温①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②宜承受机械循环使用便利舒适，节水，节能，③宜设计成同程式循环系统不用调整，循环效果好、节约用水④淋浴室应有保证出水水温稳定措施〔室单管〕⑸.安全运行⑹.经济水质、水温及热水用水量定额热水水质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》钙镁离子含量：日用水量<10m3(60℃计算)的热水供给系统可不进展水质水质处理。热水水温冷水水温以当地最冷月平均水温为依据，可按表7－3计算7－3计算。用水定额依据建筑物的使用性质和内部卫生器具的完善程度来确定。依据建筑物的使用性质和内部卫生器具的单位用水量来确定。热水量、耗热量、热媒耗量的计算.设计用水量计算按用水单位数计算：mqQ kr h

h 〔9－1〕24式中：Qr——设计小时用水量，L/h；m——用水计算单位数，人数或床位数；Kh——热水小时变化系数，全天供给热水系统可按表承受；qr——热水用水量定额，L/人·dL/床·d，按表确定。2.按使用热水的卫生器具数计算Q Kqnb 〔9－2〕r r h 0式中：Qr——设计小时用水量，L/h；qh——卫生器具的热水小时小时用水定额，L/h；b——同类卫生器具同时使用百分数；Kr——热水混合系数。依据混合水、冷水、热水以及水温之间的关系，依据热平衡方程式，求出冷热水混合百分数为：K thr t

ttl 〔9－3〕rlth——混合后卫生器具出水温度，℃；tL——冷水计算温度，℃。.耗热量计算QCB(trtl)Qr 〔9－4〕式中：Q——设计小时耗热量，kJ/h；Qr——设计小时热水量，L/h；CB——水的比热，kJ/Kg·℃；tr——热水温度，℃；tL——冷水计算温度，℃。.热媒耗量计算1.承受蒸汽直接加热：G Qm iQhr

(9-5)式中：Gm——蒸汽直接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h；Q——设计小时耗热量，kJ/h；i——蒸汽热焓，kJ/h，按蒸汽确定压力查表打算；Qhr——蒸汽与冷水混合后的热焓，kJ/h。2.承受蒸汽间接加热：G 1.1~1.2Qmh h

(9-6)式中：Gmh——蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h； ——蒸汽的气化热，可查表打算；hQ——设计小时耗热量，kJ/h。3承受热水间接加热G ms CB

Qt t mc mz

(9-7)式中：Gms——蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，Kg/h；tmc——热媒热水供给温度，℃；tmz——热媒热水回水温度，℃；Q、CB同上。当热媒承受热力网热水时，tmctmz10℃。加热器及贮存设备的选择计算1.传热面积的计算

QPF KtP

(9-8)式中：Fp——水加热器的传热面j，m2；制备热水所需的热量，可按设计小时耗热量计算；ε——由于传热外表结垢影响传热效率的修正系数ε＝0.6～0.8，承受软化水时取ε＝1.0；α——热水系统的热损失附加系数，一般取α＝1.1～1.2；K——传热材料的传热系数，W/m2•℃；⊿tj——热媒和被加热水的计算温差，℃；t的计算：①容积式加热器——算术平均温度差：t tmctmz

tc

tz (9-9)j 2 2式中：t 、t ——容积式水加热器热媒的初温存终温，℃；mc mz热媒为蒸汽，其压力大于0.07MPa时，应按饱和蒸汽温度计算，其压力小于0.07MPa时，应按100℃计算；热媒为热水时，应按热力管网供、回水的最低温度计算，但热媒的初温应比热水的终温高10℃以上；t、t——被加热水的初温存终温，℃。c z②快速式加热器——对数平均温度差：t

tmax

min (9-10)j t

max

——热媒和被加热lnmaxt

热器一端的最大温差，℃；tmin

——热媒和被加热水在min加热器另一端的最小温差，℃。——依据容积式水加热器公式计算。——依据快速式水加热器公式计算。2贮水器容积的计算1〕理论法：依据建筑内热水用水曲线得逐时耗热曲线——→依据逐时耗热曲线绘出耗热积分曲线——→拟定供热曲线2)阅历法贮水器的贮热量可按阅历,由下表确定〔画表表9-12p167jiaocai〕9.7 热水管网的水力计算第一循环系统：目的：确定热媒系统的D、h〔配水管、回水管系统〕确定热水系统的D、h介绍其次循环系统的计算配水系统内容：确定DN及h。方法：同冷水，但因水温高，和粘滞系数小于冷水，且考虑结垢等因素，水力计算承受热水水力计算表，v1.2m/s, dmin20mm。回水管系作用：保证让管系内有循环流量在流淌，以保证供水温度。循环方式：自然、机械循环1. 自然循环计算〔插图见教材热水管网的自然压力上行下给图〕内容：确定管网循环作用水头、回水管经、循环流量及循环流量在配水、回水管路中的水头损失。实现自然循环的条件：Hzr>1.35HxH zr 2

〔9－11〕1式中：Hzr——其次循环系统的自然循环压力值，Pa；HX——循环流量通过配水回水管路的水头损失Pa；⊿h——锅炉或水加热器的中心至立管顶部的标高差，m；γ2——最远处立管管段中点的水的比重，kg/m3；γ1——配水主立管管段中点的水的比重，kg/m3。管网循环流量管段的热损失：Q DLK(1)(tcs

tzt2

) 〔9－12〕s式中Q——,W；sW/℃；η——η=0，简洁保温时η=0.6，较好保温时η=0.7～0.8；jt——计算管段四周空气温度，℃；D——管道的外径，m；jL——计算管段的长度，m；ct——计算管段的起点水温，℃；ct——计算管段的终点水温，℃。z管段的循环流量：Q

Qs 〔9－13〕

x C(tc

t )z式中：Qx——循环流量，L/s；C——水的比热，一般取C=4.19kJ/kg•℃；tc、tz——计算管路起点、终点的水温，℃；Qs——计算管段的热损失，W。计算方法与步骤：选择计算管路〔管路最长、水头损失最大。按冷水计算方法确定配水管路的管径。初选回水管径，比相应配水管小1#~2#。选定计算管路水温降落值T5~15C〔从加热器出口到最不利配水点。求配水管路的各管段的热损失及循环流量。①求出各管段的水温降落值。假设水温落与管道外表积成正比，近似算出单位面积的温降值。tT 〔9-14〕Ft tz c

tf 〔9-15〕式中：/；ΔT——配水环路起点和终点的温差，一般ΔT=5～15℃；；tc、tz——计算管路起点、终点的水温，℃；Σf——计算管段的散热面积，m2，可查表计算。②按式〔9－12〕求管段热损失。③热水管网分支环路的循环流量确定〔计算用图见教材图估量算最好在一页〕1：1时携带的热量为W1-2+W2-3+WA+WB+WcQ2时携带的热量为WQ

WW W12

W12

W W W23 B

2 3 B CQ WWQ1

12

12

23

23A

BB CC Q2

W WW W W 1Q=A

12 23A A B C1 x W W W W流2A1223W

量BAC的热量为WAQAW W

AW W节点2： 12

23 B c流量守恒：Q QQ2的流量A

携1的热量为W W W23 B C2流量为Q2

Q B

23Q 用来补充热损失W W2323

W W 3 C23 CQ W W W2 23 B CQ

23

WC Q23Q

W W W 23 B C Q W计算配水Q网的热损失

，求总循环流量。B W2 23 ss=Ws1+Ws2+……+Wsn (9-16)s 将∑W代入下式求解热水系统的总循环流量s WQxC(t t )s

(9-17)复核各管段终点的水c zWt ”tZ

x tCq

t (计算结果)t t tf 〔按面积比温降值初定的〕z c t t”结果如与原来确定的温差较大，t”= z2z计算。计算循环管网的总水头损失

作为各管段终点水温，重H(H H)h 〔9－18〕p x ja式中：H——循环管网的总水头损失，kP；aa循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失kP；aa循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失kP；aahj——循环流量通过水加热器的水头损失，kP。a计算环路的自然循环作用水头zr 比较H、H推断能否实现自然循环假设不能实现自然循环则承受机械循环。zr 定时循环①全日制循环——计算方法、步骤同自然循环。循环水泵的流量按下式计算：Qb=Qx+Qf 〔9－19〕L/s；fQ—15%，L/h。fQf

设循环水泵扬程按下式计算：20〕

H (QxQfb Qx

)2H Hp x

〔9－HbkPa；H 配水管路循环流量的水头损失，kPa;PH 回水管路循环流量的水头损失，kPa;xx Q、Q同式1x ②定时供给热水的循环管网计算定时循环方式——补充以热水的循环方式。循环水泵的流量按下式计算：

60Vgst

(9-21)循环水泵扬程按下式计s(9-22)式中：Vgs——循环管网的全部容积，L；

： Hb≥Hp+Hx+Hjts——在最长配水和回水环路中，循环一次所需时间，ts=15~30min。举例：热水供给系统如图〔插图见讲义〕A~J。按给水管网方法确定配水管管径。初选定回水管径，比相应的给水管径小1~2#。选定水温降落值。T 加热器出口60CT 最不利点52 T8

t t t fZ面积比温降法算出计算管段t、t

水温， 。

c z z c热损失2j千卡/热损失2j千卡/hl/h250W1温t250400WQC降tct t tz cQ40010.6256059