建筑设备第4章第一讲

1、4.1.1 4.1.1 热水供应系统的分类热水供应系统的分类4.1.2 4.1.2 热水供应系统的组成热水供应系统的组成4.1.3 4.1.3 加热方式与加热设备加热方式与加热设备4.1.4 4.1.4 热水供应系统的循环方式热水供应系统的循环方式4.1 4.1 热水供应系统的分类与组成热水供应系统的分类与组成4.2.1 4.2.1 热水管道的材料与附件热水管道的材料与附件4.2.2 4.2.2 热水管道的布置与敷设方法热水管道的布置与敷设方法4.2 4.2 热水管道的布置与敷设热水管道的布置与敷设4.3.1 4.3.1 热水量标准热水量标准4.3.2 4.3.2 设计小时耗热量计算设计小时耗

2、热量计算4.3.3 4.3.3 热媒耗量及储存设备容积计算热媒耗量及储存设备容积计算4.3.4 4.3.4 热水管网的计算热水管网的计算4.4. 热水供应系统计算热水供应系统计算4.4.1 4.4.1 饮水水质与饮水量定额饮水水质与饮水量定额4.4.2 4.4.2 饮水制备及供应饮水制备及供应4.4 4.4 饮水供应饮水供应局部热水供应系统、集中热水供应系统、区域热水供应系统。建筑内部热水供应系统按热水供应范围热水供应范围，可分为： 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

3、、浴室、生活间等用水。对于大型建筑，也可以采用很多局部热水供应系统分别对各个用水场所供应热水。 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。 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。 优点：优点：缺点：缺点： 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。 适用于：适用于： 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。 加热和其他设备集中设置，便于集中维

4、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。 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。优点：优点：缺点：缺点： 热水用量较大，用水点比较集中热水用量较大，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。适用于：适用于： 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称区域热水供应系统。 如：城市热

5、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。 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。 优点：优点： 建筑布置较集中，热水用量较大的城市和工业企业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在国外特别是发达国家中应用较多。适用于：适用于： 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。缺点：缺点： 室内集中热水供应系统主要由部分组成: 热水供应系统的组成因建筑类型和规模、热源情况、热水供应系统的组成因建筑类型和规模、热源情况、

6、用水要求、加热和贮存设备的供应情况、建筑对美观和安静用水要求、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。的要求等不同情况而异。 图4-1所示为一典型的集中热水供应系统。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.2 热水供应系统的组成集中热水供应系统 热媒系统由热源、水加热器和热媒管网组成。 热媒系统由热源、水加热器和热媒管网组由锅炉生产的蒸汽（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水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。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.2 热水

7、供应系统的组成 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。 1 锅炉2 水加热器8 冷凝水池9 冷凝水泵 12 热媒蒸汽管13 冷凝水管图图4-1 热媒为蒸汽的集中热水系统热媒为蒸汽的集中热水系统 热媒循环（第一循环）热媒循环（第一循环）4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.2 热水供应系统的组成 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，从水加热器输出经配水管网送至各个热水配水点，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

8、水加热器以补充管网所散失的热量。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.2 热水供应系统的组成热水循环（第二循环）热水循环（第二循环）10 冷水箱 2 水加热器3 配水干管 4 配水立管5 回水立管 6 回水干管7 循环泵图图4-1 热媒为蒸汽的集中热水系统热媒为蒸汽的集中热水系统 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.2 热水供应系统的组成 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。包括：包括：4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.2 热水供应系统的组成 也称一次换热，是利用以燃气、燃油、燃煤为燃料的热水

9、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。 一、热水供应系统的加热方式一、热水供应系统的加热方式1.直接加热直接加热4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备1.直接加热2.间接加热 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。 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。 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，运行费用高等缺点。 优点：优点：缺点：缺点：适用于：适用于：4.1 热水供应系统的分类与组成

10、4.1.3 热水的加热方式与加热设备图4-2 加热方式4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备热水锅炉加热汽（水）水混合加热器 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。 回收的冷凝水可重复利用，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。 2.间接加热间接加热 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。优点：优点：适用于：适用于：4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备(e)蒸汽-水加

11、热器间接加热(d)热水锅炉间接加热4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备 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。 1. 局部加热备 二、加热设备 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 。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备 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

12、热水供应。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备容积式煤气热水器 快速式煤气热水器4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备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。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备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

13、式电热水器具有一定的贮水容积，其容积可由10L到10m3。 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热水器长，热损失也较大。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备 容积式电热水器 一般适用于局部供水和管网供水系统。 图4-104.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备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

14、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。 缺点：优点：4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备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 。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备给水管通气管集热器上循环管热水管给水管通气管下循环管泄水管贮热水箱4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备为克服天气

15、对热水加热的影响，可增加辅助加热设备，如煤气加热、电加热和蒸气加热等措施，适用于大面积和集中供应热水场所 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。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备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二氧化硫对环境的污染问题。 2. 集中热水供

16、应系统的加热和贮热设备燃油（燃气）锅炉构造简单、体积小、热效率高、排污总量少，其市场正急剧扩大，使用日益广泛 。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备容积式水加热器、快速式水加热器、半容积式水加热器、半即热式水加热器。集中热水供应系统中常用的水加热器有：a.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两种功能，热媒为蒸汽或热水，有卧式和立式之分。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备容积式水加热器原理图4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备b.快速式水加热器快速

17、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一水和水一水两种类型。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备汽-水快速式水加热器 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。 快速式水加热器优点优点：效率高，体积小，安装搬运方便； 缺点缺点是不能贮存热水，水头损失大，热媒或被加热水压力不稳时出水温度波动较大；适用于适用于用水量大，而且比较均匀的热水供应系统或建筑物热水采暖系统。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备c.半容积式水加热器 半容积式水加

18、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。 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。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备快速加热器半容积式水加热器构造示意图高峰用水时工作状态 半容积式水加热器具有体型小（贮热容积比同样加热能力的容积式水加热器减少2/3）、加热快、换热充分、供水温度稳定、节水节能的优点，但由于内循环泵不间断地运行，需要有极高的质量保证。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备d.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。 半即热式

19、水加热器构造示意图4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备 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，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，可使水垢自动脱落。 半即热式水加热器具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，适用于适用于各种不同负荷需求的机械循环热水供应系统。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备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

20、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。 4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备 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）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。3、 加热设备的选择4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备（2）当地太阳能资源充足时，宜选用太阳能热水器或太阳能辅以电加

21、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。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备（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。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.3 热水的加热方式与加热设备开式热水供水方式，即在所有配水点关闭后，系统内的水仍与大气相通。该方式一般在管

22、网顶部设有高位冷水箱和膨胀管或高位开式加热水箱，系统内的水压仅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。 优点：优点：高位水箱占用建筑空间和开式水箱易受外界污染。 用户要求水压稳定，且允许设高位水箱的热水系统。 缺点：缺点：适用于：适用于：图图7-3 7-3 开式热水供应系统开式热水供应系统4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.4 热水供应系统的循环方式闭式热水供水方式，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 。 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。 具有管路简单、水质不易

23、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。图图7-4 7-4 闭式热水供应系统闭式热水供应系统 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，各配水嘴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。图7-5(a)全循环半循环供水方式，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，打开配水嘴时只需放掉热水支管中少量的存水，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

24、的高层建筑中 图7-5(b)半循环：立管循环方式冷水箱冷水箱干管循环方式是指仅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，当打开配水嘴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。 半循环：干管循环方式半循环：干管循环方式 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。4.1 热水供应系统的分类与组成4.1.4 热水供应系统的循环方式 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

25、在任何时刻都保持不低于设计温度。 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。 定时循环方式，即在集中使用热水前，利用水泵和回水管道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。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510，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

26、一定的困难。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 蒸汽间接加热机械强制全循环干管下行上给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。 热水锅炉直接加热机械强制半循环干管下行下行上给上给的热水供水方式，适用于定时供应热水的公共建筑。 为蒸汽直接加热干管上行下给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。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。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

27、作温度。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。 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：一、热水管道的选材原则一、热水管道的选材原则 （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。二、常见热水管道材质二、常见热水管道材质PPR无规共聚聚丙烯铝塑复合管铜管 热水供应系统中为实现节能节水、安全供水，在水加热设备的热媒管道上应装设自动温度调节装置自动温度调节装置来控

28、制出水温度。 三、三、 热水供应系统的附件热水供应系统的附件1自动温度调节装置：自动温度调节装置：自动温度调节器安装示意图1加热设备；2温包；3自动调节阀；4疏水器；5蒸汽；6凝结水；7冷水；8热水；9安全阀10电动调节阀 热水供应系统以蒸汽作热媒时，为保证凝结水及时排放，同为保证凝结水及时排放，同时又防止蒸汽漏失时又防止蒸汽漏失，在用汽设备的凝结水回水管上凝结水回水管上应应每台每台设备设备设设疏水器疏水器，当水加热器的换热能确保凝结水回水温度不大于80时，可不装疏水器。 蒸汽立管最低处、蒸汽管下凹处的下部宜设疏水器疏水器。 2疏水器疏水器疏水器疏水器位置图热水供应系统中的加热器常以蒸汽蒸汽为

29、热媒，若蒸汽管道供应的若蒸汽管道供应的压力大于水加热器的承压能力，压力大于水加热器的承压能力，则应设减压阀把蒸汽压力降到需要则应设减压阀把蒸汽压力降到需要值，才能保证设备使用安全。值，才能保证设备使用安全。3减压阀减压阀减压阀为排除热水管道系统中热水气化产生的气体（溶解氧和二氧为排除热水管道系统中热水气化产生的气体（溶解氧和二氧化碳），以保证管内热水畅通，防止管道腐蚀，上行下给式系统化碳），以保证管内热水畅通，防止管道腐蚀，上行下给式系统的配水干管最高处应设自动排气阀。的配水干管最高处应设自动排气阀。 下图（a）为自动排气阀的构造示意图，图（b）为其装设位置。 4自动排气阀自动排气阀图7-33自动排气阀及其安装位置1排气阀体；2直角安装出水口；3水平安装出水口；4阀座；5滑阀；6杠杆；7浮钟 热水供应系统中管道因受