第6章-建筑热水供应系统.ppt

第6章建筑热水供应系统,1、热水供应也属于给水，与冷水供应的区别是水温，必须满足用水点对水温、水量的要求。2、热水系统除了水系统（管道、用水器具等），还有“热”的供应（热源、加热系统等）。,目录,热水供应系统的分类、组成和供水方式,热水供应系统的热源、加热设备和贮热设备,2,热水供应系统的敷设与保温,4,热水供应系统的管材和附件,高层建筑热水供应系统,6.1.1建筑热水供应系统的分类,按热水供应的范围大小，可分为：1.局部热水供应系统2.集中热水供应系统3.区域热水供应系统,1.局部热水供应系统,定义：采用小型加热器在用水场合就地加热，供局部范围内一个或几个配水点使用的热水系统。优点：热水管路短，热损失小，造价低、设施简单，维护管理方便、灵活，改建、增设较容易。缺点：热效率低，制水成本较高，使用不够方便舒适，占用建筑总面积较大。适用场合：用水量小且分散的建筑，如小型食堂、浴室、理发馆、单元式住宅、医院、诊所等公共建筑和车间卫生间布置教分散的工业建筑。,电热水器、小型燃气热水器、太阳能热水器,2.集中热水供应系统,定义：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。优点：设备集中，便于维护管理；热效率较高，热水成本较低；占用总建筑面积较少；方便舒适。缺点：设备、系统较复杂，建筑投资较大；需要人员专门维护管理；管网较长，热损失较大；改、扩建较困难。适用场合：用水量较大，用水点比较集中的建筑，如标准较高的住宅、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和布置较集中的工业企业建筑。,3.区域热水供应系统,定义：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送至整个建筑群、居民区、城市街坊或整个工业企业的热水系统。优点：便于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，占用建筑面积少；方便舒适，保证率高。缺点：设备、系统复杂，建设投资高；需要较高的维护管理水平；改建、扩建较困难。适用场合：建筑布置较集中，热水用量较大的城市和工业企业。,6.1.2热水供应系统的组成,典型的集中热水供应系统由下列部分组成：1.热媒系统2.热水供水系统3.附件,1.热媒系统,即第一循环系统,组成：热源、水加热器、热媒管网工作过程：锅炉产生的蒸汽（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.热水供水系统,即第二循环系统,组成：热水配水管网、回水管网工作过程：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,附件：蒸汽、热水的控制附件及管道的连接附件。,例如：第一循环系统减压阀、温度自动调节器、疏水器、安全阀（闭式）第二循环系统膨胀管（开式）/膨胀罐（闭式）、管道补偿器、自动排气阀（上行下给式）,6.1.3热水供水方式,1.按热水加热方式的不同：(a)直接加热；(b)间接加热2.按热水管网设置循环管道的方式不同：(a)全循环；(b)半循环；(c)不循环3.按热水管网水平干管的位置不同：(a)上行下给式；(b)下行上给式4.按热水管网的压力工况不同：(a)开式；(b)闭式5.按热水管网采用的循环动力不同：(a)自然循环；(b)机械循环6.按热水管网运行方式不同：(a)全天循环；(b)定时循环7.按热媒种类不同：(a)蒸汽；(b)高温水,蒸汽喷射器直接加热,1（a）直接加热（一次换热）,热水锅炉将冷水直接加热到所需的温度，或将蒸汽直接通过冷水混合制备热水。,蒸汽多孔管直接加热,热水锅炉直接加热,1（a）直接加热（一次换热）,特点：热水锅炉将冷水直接加热到所需的温度：热效率高，节能；将蒸汽直接通入冷水混合制备热水：设备简单，热效率高，不需凝水管，但噪音高，锅炉供水量大，且需对补充水进行水质处理，故运行费用高。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。,1（b）间接加热（二次换热）,特点：将热媒通过水加热器把热量传递给冷却水达到加热冷水的目的，在加热过程中热媒和冷水不接触。冷凝水可重复使用，运行费用低，不产生噪音，供水稳定。适用：适用于要求供水稳定、安全、噪音要求低的旅馆、住宅、医院、办公楼等建筑。,热水锅炉间接加热,蒸汽-水加热器间接加热,2（a）全循环热水供水,特点：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：对热水供应要求比较高的建筑，如高级宾馆、饭店、高级住宅等。,2（b）半循环热水供水,分为立管循环和干管循环。（1）立管循环供水方式特点：热水干管和立管均能保持热水的循环，打开配水龙头时只需放掉热水支管中的存水，就能获得规定水温的热水。,适用：全日供应热水的建筑和设有定时供水的高层建筑。,2（b）半循环热水供水,（2）干管循环供水方式特点：仅保持热水干管的热水循环，打开配水龙头时需放掉热水立管和支管中的存水，就能获得规定水温的热水。,适用：定时供应热水的建筑。,2（c）不循环热水供水,特点：热水管网中不设任何循环管道。适用：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。,4（a）开式热水供应方式,特点：一般在管网顶部设置高位冷水箱和膨胀管或高位开式加热水箱。,优点：管网与大气相通，系统水压决定于水箱的设置高度，而不受室外给水管网的水压的波动影响，可保证系统水压稳定和供水安全可靠。适用：室外水压变化较大，且用户要求水压稳定时采用。,4（b）闭式热水供应方式,闭式循环（上行下回）,闭式循环（下行上回）,特点：在所有配水点关闭后，整个系统与大气隔绝，形成密闭系统。,优点：管路简单，水质不易受污染。缺点：供水水压稳定性差，安全可靠性差。适用：不宜设置高位水箱且对供水压力要求不太严格的建筑。注意：为了确保系统的安全运转，需设安全阀。,5（a）自然循环（b）机械循环,（a）自然循环利用热水管网中配水管和回水管网中的温度差所形成的自然循环作用水头（自然压力），使管网内维持护一定的循环流量，以补偿热损失，保持一定的供水水温。一般供水管和回水管内的水温差仅有510，自然循环作用水头值很小，实际建筑采用自然循环有一定的困难。（b）机械循环利用水泵强制水在热水管网内循环，造成一定的循环流量，以补偿热损失，维持一定的供水水温。目前实际运行的热水系统，多数采用机械循环。,6（a）全天循环（b）定时循环,（a）全天循环全天任何时刻，循环水泵均运行，使设计管网的水温在全天任何时刻都不低于设计水温。全天循环适用于旅馆等建筑。（b）定时循环循环水泵在集中使用热水之前开启，将回水管中已冷却的水进行循环加热，当管网中的水温达到设计水温后再开始使用的循环方式。定时循环适用于用水时间集中的地方，如公共浴室等。,供水方式的选择,供水方式的选择：选用何种供水方式应根据建筑物的用途、热源的供给情况，热水用水量和卫生器具的布置情况进行技术和经济的比较后确定。蒸汽间接加热机械强制全循环干管下行上给的供水方式，适用于全天供热水的大型公共建筑或工业建筑。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，适用于定时供水的公共建筑。蒸汽直接加热干管上行下给的不循环供水方式，适用于工矿企业的公共建筑、公共洗衣房等场所。,1.燃气热水器,6.加热水箱,4.热水锅炉,5.水加热器,2.电热水器,7.热水贮水箱,（1）容积式,（2）快速式,（3）半容积式,（4）半即热式,3.太阳能热水器,6.2热水供应系统的主要设备,发热设备1.热水锅炉,根据燃料分为：燃煤、燃油、燃气、电根据外形分为：立式、卧式,电锅炉,燃气锅炉,燃油锅炉,发热设备1.热水锅炉,优点：1）设备简单，占地小，效率高；2）稳定，水温波动小。缺点：1）锅炉易结垢；2）加热速度慢。,发热设备1.热水锅炉,除了热水锅炉外，也可以采用热水机组作为集中加热设备。,发热设备2.燃气热水器,【优点】加热快、出水量大、温度稳定，结水垢少，而且占地小，不受水量控制。,【缺点】在使用时要排出有毒气体，造成安全事故；起动水压高，高层需装增压泵；安装不方便，要钻孔，安装排气扇。,【分类】按热源：天然气、焦炉煤气、液化石油气、混合煤气。按燃气压力：低压、中压。,发热设备2.燃气热水器,【类型】根据排气方式可分为：,直排式热水器：易造成人身伤害事故，已被禁止生产。烟道式热水器：安装时必须安装烟道，使用时要注意烟道排气通畅，防止倒灌。强排式热水器：运行时，烟气被强制排到室外，但燃烧时所需的氧气仍取自室内。平衡式热水器：对室内空气既不消耗，也不污染。但安装这样的热水器需要像装空调一样预留通道。,发热设备3.电热水器,把电能通过电热丝变为热能加热冷水。类型：主要是储水式热水器，分为快速式和容积式两种。优点：能适应于任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，长时间通电可以大流量供热水。缺点：体积庞大，占用室内空间大，易结水垢，对电能浪费大。,发热设备4.太阳能热水器,将太阳能转换成热能并将水加热。原理：利用真空管集热，促使管内水温升高，因热水比冷水轻，形成对流，最终使水箱中的温度达到使用所需的温度。,发热设备4.太阳能热水器,分类：按组合形式，分为装配式和组合式；,发热设备4.太阳能热水器,分类：按热水循环方式分为自然循环和机械循环。,发热设备4.太阳能热水器,优点：结构简单、维护方便、安全、节能、环保、经济。缺点：不方便低层住户使用；安装复杂，如果安装不当，就会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌；因太阳能热水器必须安装在室外，并且多数在楼顶、房顶，维护较麻烦。受天气、季节、地理位置等影响不能连续稳定运行。,6.2.2换热设备,换热设备1.容积式水加热器,内部设有热媒导管，具有加热冷水和贮备热水两种功能。,卧式容积式水加热器（图6-9）优点：具有较大的储存和调节能力，被加热水通过时压力损失较小，用水点处压力变化平稳，出水水量较为稳定。,缺点：水在加热过程中流速缓慢，传热系数小，热交换效率低，设备体积大，占用建筑空间多，容积利用率低。,换热设备1.容积式水加热器,近年来工程上采用了壳体内有导流装置的容积式水加热器（图7-18），并采用浮动盘管、波接管等作为加热盘管，使热媒由,两行程变为多流程，水由无组织的流动变为有组织流动，从而换热充分、传热系数增大，提高了传热效率。,换热设备1.容积式水加热器,下列情况下适宜采用容积式或导流式水加热器：热源不能满足最大小时耗热量要求时；用水量变化大，需贮存一定调节水量；供水可靠性要求高，供水水温、水压要求平稳；设备用房较宽裕。医院建筑不得采用有滞水区的容积式水加热器。,换热设备1.容积式水加热器,换热设备2.半容积式水加热器,带有适量贮存和调节容积的内藏式容积式水加热器。组成：储热水罐、内藏式快速加热器、内循环泵或导流装置,图7.2.14（a）半容积式水加热器,流程：储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储热水罐，当管网中热水用量低于设计用水量时，热水的一部分落到储罐底部，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。,换热设备2.半容积式水加热器,图6-10半容积式水加热器,内循环泵的作用：提高被加热水的流速，以增大传热系数和换热能力；克服被加热水流经换热器时的阻力损失；形成被加热水的连续热循环。,优点：体积小、加热快、热交换充分、供水温度稳定、节水节能缺点：由于内循环泵不间断地运行，需要有极高的质量保证。,换热设备2.半容积式水加热器,HRV型半容积式水加热器工作系统图,下列情况适宜采用半容积式水加热器：热源能满足最大小时耗热量要求；供水水温、水压要求平衡度较高；设备用房面积较小。,换热设备3.快速式水加热器,原理：紊流加热，通过提高热媒和被加热水的流动速度，以改善传热效果。特征：热媒与被加热水以较大速度流动，快速进行换热，换热器内不贮存热水。优点：传热系数大，热效率高，体积小，安装搬运方便。缺点：不能贮存热水，水头损失大，在热媒和被加热水压力不稳定时，出水温度波动较大。适用场合：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。,换热设备4.半即热式水加热器,半即热式水加热器带有超前控制，是具有少量贮存容积的快速水加热器，其功能有：换热盘管为浮动盘管，自动除垢；快速加热；在预测管、热媒调节阀控制下的热水出水温度不得大于设定温度2.2；凝结水自动过冷却。,换热设备4.半即热式水加热器,流程：1.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，同时有少量冷水进入分流管。2.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。,换热设备4.半即热式水加热器,3.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，以保持所需的热水输出温度。,换热设备4.半即热式水加热器,特点：传热系数大，换热速度快，设备体积小，节省占地面积。,在下列情况下可采用半即热式水加热器：当热源能满足最大小时耗热量要求，且有完善可靠的温度自动调节装置和安全装置；以蒸汽为热媒时，供汽压力稳定，工作压力不小于0.15MPa；用水均匀；设备用房面积较小。,换热设备5.加热水箱,加热水箱是一种简单的热交换设备。,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,换热设备5.加热水箱,在水箱中安装排管或盘管即构成间接加热水箱,6.2.3储热设备热水贮水箱（罐）,热水贮水箱（罐）是一种专门调节热水量的容器。作用：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。,容积式水加热器和半容积式水加热器均具有一定的贮水容积，快速式水加热器本身没有贮水能力，若要贮热时，可采用热水贮水箱（罐）。半即热式水加热器、热水锅炉也可与贮水罐配套使用。,6.2.3储热设备热水贮水箱（罐）,6.2.3储热设备热水贮水箱（罐）,6.3热水供应系统的管材和附件,6.3.1热水供应系统的管材和管件1.采用的管材和管件，应符合现行产品标准的要求。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。3.热水管道应选用耐腐蚀、安装方便、符合饮用水卫生要求的管材及相应的配件。4.当选用热水塑料管和复合管时，应按允许温度下的工作压力选择，管件宜采用与管道相同的材质，不宜采用对温度变化较敏感的塑料热水管，设备机房内的管道不宜采用塑料热水管。,6.3热水供应系统的管材和附件,6.3.2热水供应系统的附件,1.自动温度调节装置,3.减压阀,4.自动排气阀,5.自然补偿管道和伸缩器,2.疏水器,6.膨胀管、膨胀水罐和安全阀,1.自动温度调节装置,位置：安装在水加热设备的热媒管道上控制出水温度，以节水节能。,1.自动温度调节装置,类型1.直接温度调节装置：温包自动调节阀控制热媒量,直立安装，温包放置在水加热器热水出口的附近，把感受到的温度传给温度调节器，自动调节热媒流量达到自动调温的目的,1.自动温度调节装置,类型2.间接温度调节装置：温包电触点温度计变速开关阀门,温包把温度传给电触点温度计，当温度计指针转到大于或低于规定的温度触点时，自动启动电机关小或开大阀门，调节热媒流量，自动调温。,2.疏水阀,作用：保证冷凝水及时排放、防止蒸汽漏失位置：安装于以蒸汽为热媒、间接加热，第一循环系统凝结水管道上。,2.疏水阀,型式：浮筒式、吊桶式、热动力式。,利用进入阀体的蒸汽和凝结水，对阀片两边产生压力差而升降阀片达到排水阻汽作用,3.减压阀,作用：当水加热器采用蒸汽作为热媒时，当蒸汽供应管的压力大于水加热器规定的额蒸汽压力，应设减压阀，将蒸汽压力降到需要值，才能保证设备使用安全。类型：波纹管式、活塞式、膜片式等几种类型。安装：应安装在水平管段上，阀体直立，安装节点还应设置阀门、安全阀、压力表、旁通管等附件。,4.排气装置,作用：排除上行下给式管网中热水气化产生的气体，以保证管内热水畅通。位置：在管网的最高处安装自动排气阀。,5.热补偿装置自然补偿管道和伸缩器,作用：热水系统中管道因受热膨胀而伸长，为保证管网的使用安全而采取的补偿管道温度伸缩的措施。,补偿方式：自然补偿；伸缩器补偿,管道在敷设时布置成L或Z形弯曲管段，来补偿直线管段的部分的伸缩量。,固定支撑,煨弯管,5.自然补偿管道和伸缩器,伸缩器：直线管段较长，无法利用自然补偿时，应设置伸缩器。,伸缩器补偿套管补偿器：适用于管径DN100mm，伸长量250400mm。方形补偿器：安全可靠、不漏水，但占用空间大。波形补偿器：安装方便、节省面积、外形美观、耐高温。球形补偿器,6.膨胀管、膨胀水罐和安全阀,作用：防止热水系统中水体积膨胀导致的系统压力升高对管道的危害。,6.4热水供应系统的敷设与保温,6.4.1热水管道的布置与敷设满足给(冷)水管网布置敷设的要求外，还应注意由于水温高带来的体积膨胀、管道伸缩补偿、保温、排气等问题。下行上给的热水管网，水平干管可敷设在室内地沟内或地下室顶部。上行下给式，水平干管可敷设在建筑物最高层吊顶或专用设备技术层内。干管的的直线段应设置足够的伸缩器，上行下给式系统配水干管最高点应设排气装置，；下行上给式，可利用最高配水点放气。,6.4热水供应系统的敷设与保温,6.4.1热水管道的布置与敷设下行上给式系统设有循环管道时，其回水立管可在最高配水点以下(约0.5m)与配水立管连接；上行下给式可将循环管道与各立管连接。所有热水横管均应有不小于0.003的坡度，并在管网的最低处设泄水阀，便于排气和泄水。,6.4热水供应系统的敷设与保温,多为明装，暗装不得埋于地下，多敷设在地沟、地下室顶部、建筑物最高层的顶板或顶棚、管道设备层内。热水立管明装时，一般在卫生间、厨房沿墙、柱敷设，与冷水管平行；暗装一般都置于管道井内。立管与横管连接时，为避免管道伸缩应力破坏管网，立管与横管相连应采用乙字弯。管道穿楼板、基础及墙壁处应设套管，让其自由伸缩。穿楼板的套管应高出楼面20mm，厨卫为50mm。,6.4热水供应系统的敷设与保温,6.4.2热水供应系统的保温热水供应系统的热水锅炉、热水机组、水加热设备、储水器、分(集)水器、热水输(配)水、循环回水干(立)管应做保温，以减少热损失。保温的主要目的：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。保温是节约热能的重要措施之一。