第六章-高层建筑热水及饮水供应系统

第一节高层建筑热水定额、水温和水质

一、热水用水定额根据水温、热水时间、热水用水器具完善程度、当地气候条件和生活习惯等因素确定，各类高层建筑的热水用水定额见表6-1和表6-2。二、水温热水用水量的多少与水温有关，温度低，相应的热水用量多；反之，则相应的热水用量少。热水水温可分为热水供应水温、使用热水水温和冷水水温。热水锅炉或换热器出口的最高水温和配水点的最低水温见表6-3。盥洗用、沐浴用和洗涤用的使用热水的水温见表6-4。冷水温度以当地最冷月平均水温资料确定，无水温资料是，可参考照6-5确定。通过使用热水温度th、热水供应水温度tr和冷水温度t1的关系可求热水供应水量占混水量的百分数KrKr=(th-t1)/(tr-t1)（6-1）实际应用时，直接查表，当供给热水温度为55℃时热水量及冷水量占混和水量的百分数见表6-6。三、水质

水在加热过程中，硬度、含氧量过高，会引起锅炉、换热器、管道结垢和腐蚀，需对水进行软化处理和稳定处理。软化处理采用离子交换法处理。可分为全部软化法和部分软化法，前者是指全部生活用水均经过离子交换法处理，后者是指部分原水经过离子交换法处理而另一部分原水不经过软化处理，然后混合后的水质硬度达到90～180mg/L。稳定处理有物理法和化学法两种，物理处理法装置有磁水器、电子除垢器、静电除垢器、碳铝式离子水处理器等。化学法即添加化学稳定剂如聚磷酸盐、聚硅酸盐等。

图6-1全部软化法流程1—储水器；2—离子交换器；3—软水池；4—水泵；5—供水泵532241市政供水管32131图6-2部分软化法流程1—离子交换器；2—储水池；3—控制水量分配用水表；4—水泵14处理后水，按60℃计算的日用水量不超过50m3时，碳酸盐硬度不得超过270mg/L，若用水量超过50m3时，碳酸盐硬度不得超过180mg/L。热水量大于50m3时，加热前原水（或软化处理后水）溶解氧含量不得超过5mg/L，二氧化碳不得超过20mg/L，否则，应进行水的除气处理。一般热水供应系统按65℃计算时，小于10m3的用水量可不进行软化处理，采用磁水器、除垢器代替。第二节高层建筑热水供应系统

一、高层建筑热水供应系统设置特点和要求1、特点系统垂直高度大；要求热水供应可靠，水温水压稳定；设备和管道附件应承压；有排气和热膨胀装置；水质符合要求；系统防噪声要求高；卫生洁具标准高，配水附件应先进可靠；尽量节水和对设备管道保温。2、要求应及时满足系统的水质、水量、水压、水温要求；便于管道和设备的维护管理；便于系统水量、水压和水温调节；应考虑分区热水供应；选择高质量管材、附件和设备等。二、高层建筑热水供应系统分类1、按热水供应的范围可分局部热水供应和集中热水供应。2、按热煤的种类可分蒸汽热媒的热水供应和高温水热媒的热水供应。3、按热水的加热方式可分直接加热热水供应和间接加热热水供应。

图6-3蒸汽或高温多孔直接加热1—冷水；2—热水；3—热媒管；4—多孔管；5—溢流管；6—通气管；7—泄气管57463215图6-4热媒水射器箱外直接加热1—冷水；2—热水；3—热媒管；4—水射器；5—泄水管；6—通气管；7—溢流管4136727451326图6-5热煤水射器箱内直接加热1—冷水；2—热水；3—热煤管；4—泄水管；5—水射器；6—通气管；7—溢流管图6-6间接加热示意图1—热媒管；2—加热箱（罐）；3—冷水管；4—热水关；5—泄水管251534、按热水供应系统管路布置形式分无循环式（上行下给式、中分式、下行上给式等）和循环式（全循环式、半循环式，同程式和异程式）。上行下给式图6-7无循环式热水供应系统中分式下行上给式图6-8全循环式热水供应系统下回下供全循环式上回上供全循环式下供下回半循环式图6-9半循环式热水供应系统上供上回半循环式同程式异程式图6-10同程式和异程式5、按热水供应系统有无分区可分无分区热水供应系统和分区热水供应系统。4123图6-11无分区热水系统供应1—热换器；2—供热管；3—循环管道；4—冷水管道图6-12分区热水供应系统I—下区热水供应系统；II—上区热水供应系统；1—热换器；2—供热管；3—循环管道；4—冷水管34123II

I

142三、高层建筑热水供应系统的组成1、热媒部分包括热源、输热管道、换热器、其他装置与附件。2、热水供应部分包括换热器、供热水管道、循环管道、冷水供应管道等，其中管道部分又称第二循环系统，如图6-7～图6-12所示。四、高层建筑热水供应系统方式由热媒部分和热水供应部分组成的热水供应系统方式如下：1、无分区的高层建筑热水供应系统方式分为蒸汽热媒式和热水热媒式两种。8913121214631110547图6-14蒸汽热媒式高层建筑无分区热水供应方式1—蒸汽锅炉；2—换热器；3—热水干管；4—热水立管；5—回水立管；6—回水干管；7—循环泵；8—凝水箱；9—水泵；10—给水箱；11—透气管；12—蒸汽管；13—凝水管；14—疏水管34215图6-15热水热媒式高层建筑无分区热水供应方式1—热水锅炉；2—换热器；3—循环泵；4—冷水管；5—冷水箱2、分区的高层建筑热水供应系统方式分为蒸汽热媒分区式和热水热媒分区式。

334621546图6-16蒸汽热媒式高层建筑分区式热水供应方式1—蒸汽锅炉；2—蒸汽管道；3—换热器；4—冷水箱；5—凝水池；6—管路系统图6-17热水热媒式高层建筑分区式热水供应方式1—蒸汽锅炉；2—热水储罐；3—冷水箱；4—热水系统32321144

各种热水供应系统综合图示见表6-7。对热水供应系统方式选择，应考虑以下几点：对于居住类建筑，当给水压力大于0.35MPa时，而对非居住类建筑，当给水压力大于0.45MPa时，或压力波动较大时，宜设置冷水箱、调节阀、减压或稳压装置等。高层建筑热水供应系统的分区应与给水系统分区相同。冷水系统管路图示与热水系统管路图示尽量保持一致。第三节高层建筑热水供应系统主要设备

主要设备有水处理设备、发热设备、换热设备、储热（水）设备、提升加压设备等。一、水处理设备主要用于锅炉的软化水处理离子交换法有单级钠离子交换法和两级钠离子交换法。钠离子交换器中离子交换剂具有机械强度高、耐热性好、交换和再生容量大的合成离子交换树脂，国产阳离子交换树脂见表6-19。二、发热设备发热设备常指锅炉，其作用是产生和提供热源。可分燃煤锅炉和燃油燃气锅炉。

三、换热设备常用的换热设备为混合式换热器和间壁式换热器，前者称直接式热换器，后者称间接式热换器。间壁式换热器应用最为广泛。1、容积式热换器可分为管壳式容积式热换器和板式容积式热换器（螺旋板式、板式和板翅式）。2、列管式热换器可分为固定管板式热换器、U形热换器、浮头式热换器。四、储热（水）设备常见的有储热箱、储热罐等。储热箱的断面有圆形和方形，金属板材焊制而成，外有绝热材料，呈开式，不承受液体压力。储热罐断面有圆形，两端有封头，常为闭式，承受流体压力，外有绝热材料。五、提升加压设备提升加压设备常为水泵、蒸汽泵。根据热水供应系统所需流量和扬程选择泵。热水循环应选用热水泵，选用是尽可能使其供水可靠且节能。第四节高层建筑热水供应系统器材和附件

一、自动温度调节装置通过控制换热器上的热媒量来控制热水温度。自动温度调节装置构造分直接式和间接式。直接式自动温度调节装置由温包、感温元件和调节阀组成，如图6-27所示。温包探测换热器内水温，传导至感温元件，感温元件随即调节开启和关闭调压阀的热媒流量，继而调节了换热器内的水温。间接式温度自动调节装置由温包、电触点温度计、电抗、变速箱等组成。温包探测换热器内的水温，传导至电触点温度计，当指针指到设计的高温触电便可启动电动机关闭或关小阀门减少热媒量，反之电机开启或开大阀门增加热媒量。二、疏水阀疏水阀的作用是排水不排气，可以保证蒸汽凝结水及时排出同时又防止蒸汽漏失，它安装在换热器冷凝水排水管道上。疏水阀可分低压疏水阀和高压疏水阀，常采用高压疏水阀。常见的疏水阀有浮筒式、吊桶式、热动力式、脉冲式、温调试等。吊桶式疏水阀如图6-30所示、热动力式疏水阀如图6-31所示。当换热设备中热媒蒸汽的工作压力P≤1.6MPa，排水温度t≤100℃时，可选用热动力式疏水阀；当P≤0.6MPa时，可选用吊桶式疏水阀。具体选用时要根据安装疏水阀前后压力差及排水量等参考，可按下式计算，由产品样本选定。式中：G—疏水阀设计排水量，kg/h；

A—排水系数，倒吊桶式、浮筒式疏水阀排水系数A值见表6-9，其他疏水阀应按产品样本提供的参数选定；

d—疏水阀排水阀孔直径，mm；

P1—疏水阀进口蒸汽压力，Kpa，以饱和蒸汽压得95%计；

P2—疏水阀出口蒸汽压力，Kpa，可采用P2=0。（6-2）疏水阀安装有不带旁通管水平安装、带旁通管水平安装、不带旁通管的并联安装、带旁通管的并联安装。如图6-32所示。

（a）水平安装（不带旁通管）（b）水平安装（带旁通管）（c）并联安装（不带旁通管）（d）并联安装（带旁通管）一B图6-32疏水阀的安装三、减压阀和节流阀减压阀作用是将蒸汽热媒压力降到小于0.5MPa。减压阀是利用流体通过阀瓣产生阻力而降压，有波纹管式、活塞式、膜片式等。活塞式减压阀如图6-33所示。波纹管式减压阀如图6-34所示。减压阀选择时应求得其工作孔口断面，查产品样本确定其型号，按下式计算：

式中：f—工作孔口截面，cm2；

Gc—蒸汽流量，kg/h；

qc—通过平方厘米孔口截面的蒸汽理论流量，按图6-35选用，kg/(cm2·h)；

ψ—减压阀流量系数，一般为0.45～0.6。节流阀常指截止阀、闸板阀、旋塞阀、蝶阀等，用于调节和启闭热水量和热媒量。截止阀关闭较严，常安装与蒸汽管道上，其他阀门常用于热水管道上。（6-3）四、自动排气阀自动排气阀作用就是将排放掉干管末端或最高处积存的空气或由热水释放的空气，避免其形成气塞，阻止热水流动。排气装置由手动式和自动式。自动式能自动排气且能阻止热水外泄，使用方便，效果好。自动排气阀结构如图6-37所示。安装示例如图6-38所示。自动排气阀一般按管网系统的工作压力来选定，当系统热水温度t≤95℃，工作压力P≤2×105Pa，可选用排气孔径d=2.5mm；工作压力P=2×105Pa～4×105Pa时，可选用孔径d=1.6mm的阀座。五、补偿器补偿器的作用防止由于金属管道的温度影响下热胀冷缩造成的管道受损。金属管材热伸长量按下式计算：

ΔL=α(t2r-t1r)l（6-4）式中：ΔL—金属管热伸长，mm；

t2r—管中热水的最高温度，℃；

t1r—安装管道处室内温度，℃；

l—计算管道的管段长度，m；

α—金属管的线膨胀系数，mm/m•℃，钢管α值为0.012。补偿器种类有管式补偿器、套管补偿器、环形补偿器等。管式补偿器由自然补偿管道、方形补偿器。在拐弯管道直线管段上适当位置设定支撑来补偿固定支撑间管段热伸长量。在较长直管中间安装方形补偿器。套管补偿器适用于管径DN≥100mm直线管段来补偿其热伸长，环形补偿器适用于管径DN<100mm直线管道来补偿其热伸长。套管补偿器、环形补偿器占地少、美观紧凑、选用时注意补偿量、材质及生产制作质量，安装时应按产品所要求的事项进行，以免漏气或漏水。第五节高层建筑热水供应系统计算

一、高层建筑热水供应系统计算内容和程序内容包括：热水量、耗热量、热媒耗量的计算，设备参数计算与设备选型、热水管网水力计算。程序如图6-43所示。热水供应系统平面图、轴测图热水储存设备、换热设备、发热设备（锅炉）计算与选型热水量、耗热量及热媒耗量的计算热水管网计算（包括节循环管网计算和第二循环管网计算）图6-43热水供应系统设计计算程序二、热水量、耗热量和热媒耗量的计算热水量、耗热量和热媒耗量的计算是选择热水供应系统各种设备（热水储存设备、换热设备、发热设备）的基础资料。1、热水量的计算（1）按人数或床位计算的热水量为

Qr=Khmqr/T

（6-5）式中：Qr—最大小时热水用量，L/h；

qr—热水用水定额，见表6-1；

m—用水计算单位数（人数或床数）；

T—一天内热水供应时间，h；

Kh—热水小时变化系数，全日供热水时见表6-12～6-14。（2）按卫生洁具数计算的热水量

Qr=∑qhn0b/100（6-6）式中：Qr—最大小时热水用量，L/h；

qh—卫生洁具小时热水定额，L/h，见表6-2；

n0—同类型卫生洁具数；

b—卫生洁具同时使用百分数。当不同用户共用一个热水供应系统时，设计小时用水量可按下式计算：

Qr=qmax+qrp

（6-7）式中：Qr—设计小时热水用量，L/h；

qmax—依实际用水情况确定同一时间范围内出现的高峰用水的主要对象的最大小时热水用水量，L/h；

qrp—除上述用水达qmax项外的其他使用热水对象的平均小时用水量，L/h。注意使用式（6-7），均要采用同一水温下热水量。qrp可按下式计算：

qrp=Qd/T

（6-8）式中：Qd—单项用户最大日用水量，m3；

T—单项用户每日实际用水时间，h。根据经验，全日制热水供应的住宅、医院、旅馆宜选用式（6-5），而非全日制供应热水的住宅及公共建筑宜选用式（6-6）。2、耗热量计算

设计小时耗热量根据小时供水量和冷、热水温差进行计算，耗热量计算公式如下：

Q=QhCB(tr-t1)/T

（6-9）式中：Q—设计小时耗热量，kJ/h；

Qh—最大小时热水用量，L/h，可按式（6-5）～式（6-7）确定；

CB—水的比热容，热水供应系统中可取4.19kJ/(kg•℃)；

tr—热水温度，℃；

t1—冷水温度，℃；

T—用水时间，h。3、热媒耗量计算热媒有蒸汽和高温，加热方式有直接加热和间接加热，不同的热媒和不同的加热方式其热媒耗量也不会相同。（1）蒸汽直接与被加热水混合时，蒸汽耗量计算如下式：

式中：Gm—蒸汽耗量；kg/h；

i—蒸汽热焓，按蒸汽压力由蒸汽表中选用或按表6-16查用，kJ/kg；

Qhr—蒸汽与冷水混合后的热焓，kJ/kg；

Q—设计小时耗热量；kJ/h。（6-10）（2）蒸汽通过传热面加热冷水时，蒸汽耗量计算如下式：

Gm=(1.1～1.2)Q/rh(6-11)式中：Gm—蒸汽耗量；kg/h；

Q—设计小时耗热量；kJ/h，可按式（6-9）计算；

rh—蒸汽的汽化热，按蒸汽压力由蒸汽表选用或按表6-16选用，kJ/kg。（3）热媒为热水通过传热面加热冷水时，热水耗量计算如下式：式中：Gms—蒸汽耗量；kg/h；

Q—设计小时耗热量；kJ/h;tmc—换热器供高温水进口温度，℃；

tmz—换热器换热出口热水温，℃；

CB—水的比热容，热水供应系统中可取4.19kJ/(kg•℃)；（4）热媒为热水的直接加热高温水量可按式（6-1）及表6-6的表格计算高温水量、混合水量、冷水量。（6-12）三、热水储存设备、换热设备和发热设备计算与选型热水储存设备有开式的热水箱、闭式热水罐，需要确定其容积。换热设备中能储水和加热作用有加热箱和容积式换热器，需计算容积和换热面积；换热设备中仅起加热设备有列罐换热器和其他快速管式换热器，应计算其换热面积。发热设备根据发热量选锅炉型号。（一）热水箱（罐）、换热器（箱或罐）容积计算1、理论分析计算法储存热水有如下作用：储存的热水在热水供应时间内作为提前加热冷水的补充热源；在高峰热水用水历时内起调峰作用；储存热水备用。储存的热水向配水管网供应热水的工况有定温变容、变温变容、定容变温。（1）定温变容工况

热水箱快速加热器蒸汽热水箱冷水箱冷水冷水箱热水热水锅炉热水图6-44定温变容工况之一图6-45定温变容工况之二图6-46定温变容工况之三（2）变容变温工况

冷水箱容积式水加热器热水冷水箱加热水箱图6-47变容变温工况之一图6-48变容变温工况之二（3）定容变温工况

冷水箱冷水箱热水冷水冷水穿孔进水管蒸汽图6-49定容变温工况理论计算储存热水容积根据建筑热水供应系统的耗热量累积曲线（由小时耗热变化曲线绘制）和供热累积曲线间关系，经分析后确定。实际工作中若缺少代表性的日供热和耗热累积曲线时，可按热水设备以变温变容供应热水工况的热水平衡关系式求出储存热水有效容积。根据储存热水容积中的预热热量、供应热水过程中换热设备的换热量之和减去供应热水终止时容器中剩余热量后等于热水供应系统的耗热量建立如下等式关系：式中：V—储存热水的有效容积，L；

tr—储存热水容器中热水的计算温度，℃；

t1—冷水计算温度，℃；

CB—水的比热，J/(kg•℃)或kJ/(kg•℃)；

Qs—供应热水过程中换热设备的小时加热量，kJ/h；

T—热水供应时间，h；

ΔV—供应热水结束时，储存热水容积中的剩余热水容积，L；

trˊ—供应热水结束时，储存热水容积中实际热水的温度，℃；

Q—设计小时耗热量，kJ/h。（6-13）令K1=Qs/Q、K2=ΔV/V代入式（6-13）并简化得：

（6-14）当取K2=0，则ΔV=0，即不考虑储存备用，也即得变温变容工况时热水储存不留备用有效容积计算式为：（6-15）当取K2=1，即ΔV=V代入式（6-14）得变温定容工况时储存热水设备的有效容积为：

（6-16）

当tr=trˊ，代入式（6-14）得定温定容工况时储存热水设备的有效容积为：

（6-17）当tr=trˊ，K1=0，即集中热水供应系统处于定温变容工况、热水全部预热且有储备容积代入式（6-14）得：（6-18）当K1=0，K2=0代入式（6-14）可得集中热水供应系统全部预热但无热水储存备用容积的变容变温工况的热水有效容积为：（6-19）2、经验计算法我国《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）提供的集中热水供应系统的加热储热容积。有资料说明储水容积可分以下几种情况确定：按换热器种类确定在不同使用的建筑的储水容积，见表6-17。在初步设计或方案设计阶段，换热器或储水容积估算值见表6-18。旅馆建筑的储水容积在初步设计或方案设计阶段的估算值见表6-19。容积式换热器或加热水箱，当冷水从下部进入，热水从上部送出，其计算容积附加20%～25%，导流型容积换热器的计算容积附加10%～15%，半容积式换热器的计算容积不需附加。（二）加热设备的换热面积计算容积式换热器、列管式快速换热器和加热水箱的换热排管式盘管传热面积计算式为：式中：Fp—换热器中的换热排管或盘管的传热面积，m2；Q—制备热水所需热量，可按设计小时耗热量计算，kJ/h；ε—由于结垢影响传热效率的修正系数，一般采用0.6～0.8，若采用软化水时可采用1.0；（1.1～1.2）—热水供应系统的热损失系数，见表6-20并对应选用；K—传热系数，kJ/(m2·h•℃)；容积式换热器中盘管的传热系数见表6-21，列管式快速换热器盘管的传热系数见表6-22；Δtj—热媒和被加热水的计算温差，℃。（6-20）对容积式换热器，Δtj可按式（6-21）计算式中：tc、tz—被加热水的初温和终温，℃。

tmc、tmz—容积式换热器的热媒的初温和终温，℃；热媒为蒸汽时按饱和蒸汽温度计，见表6-17。热媒为热水热力网时，可按热力网供、回水的最低温度计，但热媒的初温和被加热水的终温差不小于10℃。（6-21）对于列管式快速换热器，Δtj可按式（6-22）计算式中：Δtmax、Δtmin—列管式快速换热器热媒和被加热水形成最大的温度差，最小温度差，℃。对水-水顺流快速换热器如图6-51所示；对水-水逆流快速换热器如图6-52所示；对汽-水列管快速换热器，只因利用蒸汽的汽化热，故热媒温度不变化，如图6-53所示。（6-22）换热排管长度可按式（6-23）计算。式中：L—换热排管长度，m；Fp—换热排管的换热面积，m2；D—换热排管外径，m。根据存储容积和换热面积的计算结果，查有关换热器资料及产品样品选换热器的型号及安装尺寸。（6-23）

换热器中换热管的传热系数K值一般由经过热力性能测定的产品样本提供，在未经热力性能测定的K值可按式（6-24）式中：K—传热系数，W/(m2·℃)；а1—热媒至管壁的放热系数，W/(m2·℃)；а2—管壁至被加热的放热系数，W/(m2·℃)；δ—管壁、水垢、铁锈的总厚度，m；水垢和铁锈厚度之和可采用0.005m；λ—管壁、水垢、铁锈的热导率，W/(m2·℃)。钢管45～58；黄铜管81～116；紫铜管349～456；水垢0.6～2.3；铁锈1.1。（6-24）（三）锅炉选择与计算锅炉的供热量应大于耗热量，即：

Qg=(1.1～1.2)Q（6-25）式中：Qg—锅炉供热量，kJ/h；

Q—供热系统设计小时耗热量，kJ/h；（1.1～1.2）—热水供应系统的热损失系数。锅炉样本中的锅炉的发热量Q应大于Qg，其富裕量的大小应根据集中热水供应系统的大小，运行工况和管道设计设备有无绝热措施确定。锅炉按燃料可分为煤炉、油炉、气炉，按产生的热媒可分为蒸汽炉和热水炉，根据用户的需求和当地环保规定以及燃料来源进行技术和经济论证后合理选用锅炉。（四）热水器水流水头损失计算换热器热媒和被加热水的流动方式及流速要求如下：对于容积式、半容积式换热器的柳树。当热媒为蒸汽时，其在管内流速为20～40m/s；当热媒为软化水时，其在管内流速为0.5～1.5m/s；被加热水在管束外流速不大于0.2m/s。对于半即热式、快速式换热器的热媒和被加热水的流速。热媒为蒸汽时，其流速20～40m/s；热媒为软化水时，其流速为1.0～2.0m/s；被加热水流速为0.5～1.5m/s。换热器在热媒部分的水头损失。热媒为蒸汽时不大于0.2MPa；热媒为软化水时不大于0.05MPa；而换热器内被加热水的水头损失：半容积式换热器不大于0.005MPa，容积式换热器不大于0.003MPa，半即热式、快速式换热器不大于0.02MPa。

列管式等快速式换热器加热的流速较大，流程也长，水头损失应为沿程和局部水头损失之和计算，即：式中：ΔH—换热器中热水流动水头损失，kPa；λ—管道沿程阻力系数；L—被加热水的流程长度，m；d—传热管计算管径，m；v—被加热水的流速，m/s；g—重力加速度，m/s2；ξ—局部阻力系数，见表6-23。（6-26）四、热水供应管网水力计算高层建筑内热水供应管网水力计算在绘制管网平面图、轴测图图后进行。计算内容包括：确定热媒管道的管径及其相应的水头损失；确定热水供应管网的管经及循环管路（包括配水管路）的水头损失；选定系统需配置的各种设备，如锅炉、换热器、储热器、循环水泵、疏水阀、安全阀、自动温度调节装置排水器、膨胀管（器）或膨胀水箱等。热水供应管网水力计算分热媒管网（又称第一循环管网）水力计算和热水供应管网（又称第二循环管网）水力计算。（一）热媒管网水力计算热媒管网指锅炉与换热器间的循环管网，又分热水热媒管网和蒸汽热媒管网水力计算。1、热媒为蒸汽的管网计算以图6-54为例，36457821图6-54蒸汽加热第一循环热媒系统1—蒸汽；2—汽水混合体；3—凝结水；4—换热器；5—疏水阀；6—凝箱水；7—水泵；8—蒸汽锅炉

疏水阀出口到凝结水箱之间的管段内为凝结水，当凝结水箱位常压时（通大气），由于凝结水流动为瞬时压力流，所以，可采用式（6-27）计算出该管段中的计算热量，再查表6-26，确定管径。

Qj=1.25Q（6-27）式中：Qj—余压凝结水管中的计算热量，kJ/h；Q—高压蒸汽管道始端的热量，可按式（6-25）确定，kJ/h；1.25—考虑系统启动时凝结水量的增加系数。2、热媒为热水的管网水力计算以图6-55为例。ΔhΔ（a）热水锅炉与换热器之间（b）热水锅炉与储水器之间图6-55自然循环作用水头ρ1ρ2ρ2ρ1ΔhΔ若热媒水为低温水，则该热媒循环管路中的供、回水管的管径按式（6-12）计算出热煤耗量Gms，以管中流速V≤1.2m/s，每米管长沿程水头损失控制在50～100Pa，查表6-27确定管径和求出相应管路总水头损失Hh。总水头损失计算公式为式（6-26）。热媒管网的热水自然循环作用水头如图6-55所示，其计算见式（6-28）。

Hx=Δh(ρ2-ρ1)（6-28）式中：Hx—自然循环作用水头，Pa；Δh—锅炉中心与换热器内排管中心或热水储罐中心的垂直距离，m；ρ1—锅炉的热水出水重度，N/m3；ρ2—换热器或热水储水罐回水重度，N/m3。按照上述计算结果，对Hx和Hh进行比较，若Hx>Hh则能自然循环，为保证安全可靠的自然循环，要求Hx≥（1.1～1.15）Hh。反之，当Hx<Hh则不能自然循环，应选择热水循环泵进行机械循环，所选水泵的扬程和流量应比理论计算数稍大些，以保证工况的运行可靠。（二）热水供应管网水力计算热水供应管网水力计算包括了热水配水管网计算和热水循环管网的水力计算。1、热水供应配水管网计算从换热器或储水罐出来的热水进入到各热水卫生洁具用水之间的管网称配水管网，配水管网水力计算的步骤如下：（1）从配水管网中选择所需水压最大的管路作为计算管路，在计算管路各流量变化节点处进行编号，标明计算管段及其长度。（2）对各计算管段进行设计秒流量计算

对于工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、影剧院、体育场等建筑：式中:qg—计算各管段的热水设计秒流量，L/s；q0—同一类型一个热水用卫生洁具给水定额流量，可由GBJ15-1988《建筑给水排水设计规范》中《卫生器具给水的额定流量、当量、支管管径和流出水头》查表取，L/s；n0—同一类型热水用卫生洁具数；b—卫生器具同时给水百分数，其值同给水。（6-29）对于住宅和公用建筑：式中：qg—计算各管段的热水设计秒流量，L/s；α，k——根据建筑物用途而定的系数，查表确定；Ng—计算管段的热水用卫生洁具当量总数。（6-30）（3）根据水管中的水流速度不宜超过1.5m/s，如有防噪声要求管径小于等于25mm时，热水管道内的水流速度宜采用0.6～0.8m/s的规定，查热水水力计算表，可求管径DN和单位管长水头损失R（见表6-28）。由查得的R和管长L可求出该管段的沿程水头损失。在自然循环中要详细计算热水配水管网的局部水头损失，局部阻力系数ξ值见表6-29。由局部水头损失公式计算出局部水头损失再由沿程水头损失和局部水头损失之和求得管段的水头损失，进而求出计算管路的总水头损失。对于机械循环热水供应系统，配水管网的局部水头损失不需要详细计算，可按计算管路沿程水头损失的20%～30%计算。（4）根据供水水源（如水箱）与计算管路最不利点的标高差，亦即说能提供的水压大于水头损失和最不利点流出水投之和，或供水的资用水头大于垂直几何高度、水头损失、流出水头、水表水头之和。（5）配水管网中的非计算管路各管径直径根据计算管路上相应的给水当量数或规定的流速确定管径。无循环热水供应系统经过以上计算机算完毕，对于全循环、半循环热水供应系统还需要进行循环管网水力计算。2、热水供应管网水力计算热水供应循环管网水力计算分自然循环管网水力计算和机械循环管网水力计算。自然循环管网水力计算任务有：确定管网的自然压力；选定回水管路的管径；求出管网中的循环流量；计算出循环流量在管网中的计算环路的自然循环水头损失值，务使管网的自然压力大于自然循环水头损失，才能认为热水供应管网能自然循环，亦即认为配水合理。（1）确定管网的自然压力（以图6-56为例）ρ5ρ6ρ8ρ3ρ4ΔhΔh'Δh1（a）上行下给管网（b）下行上给管网图6-56热水管网的自然循环压力

1自然循环条件：

Hzr≥1.5H(6-31)式中：Hzr—计算环路的自然循环压力，Pa；

H—计算环路通过循环流量时所产生的自然循环水头损失，Pa；

H=(Hp+Hh

)+Hj(6-32)

式中：Hp—循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，Pa；Hh—循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，Pa；Hj—循环流量通过换热器的水头损失，Pa；对于容积式、热水锅炉和热水储罐，因通过的水流流速很小，其水头损失可以不计，但对列管式快速式换热器应按式（6-26）计算。自然循环压力按图6-56所式及式（6-33）和式（6-34）计算。式中：Δh—锅炉或换热器中心与上行横干管段中点的标高差，m；ρ3—最远立管中热水的平均重度，N/m3；Δhˊ—锅炉或换热器中心与立管顶部的标高差，m；Δh1—锅炉或换热器中心与立管底部的标高差，m；ρ5、ρ6—最远回水立管和配水立管管段中热水的平均重度，N/m3；ρ7、ρ8—锅炉或换热器至立管底部回水管和配水立管管段中热水的平均重度，N/m3；水的重度见表6-31。(6-33)(6-34)（2）选定回水管路的管径。初步选定计算环路中回水管各管段的管径，一般比相应配水管段管径小1～2号，例如配水管段直径为DN32mm，则相应回水管短的管径可选DN25mm。可查表6-33。若通过改变系统的供水工况，使得回水管径与配水管径可以相等。（3）计算管网的循环流量。管网循环流量仅只计算设有循环管的配水管网热损失所需的热水流量值，即指贼部分热水流量（循环流量）可以保证在热水不配水工况时，因其在管网中循环流动，补充了配水管网热流量损失而保证配水点的水温。规范中规定了热水锅炉或换热器出口的最高水温和配水点的最低水温，见表6-3。配水管网各管段的了损失可按式6-35计算。式中：qs—配水管网中任一计算管段的热损失，kJ/h；

K—无绝热层管道的传热系数，对常压钢管K值约为4.19kJ/(m2·h·℃)；η—绝热系数，无绝热时η=0；简单绝热层时η=0.6；较好绝热层时η=0.7～0.8；tc、tz—计算管段的始、终水温，℃；D—管子外径，m；L—计算管段长度，m；tj—计算管段中为空气温度，℃；见表6-34。(6-35)按照式（6-35）计算出各管段的热损失后，即可按式（6-36）计算各管段的循环流量。式中：qx—计算管段的循环流量，kg/h；CB—水的比热，CB=kJ/(kg•℃)；qs、tc、tz—同式（6-35）。确定任一计算管段始点和终点的水温。通过图6-57和图6-58介绍一种全循环的循环流量和任一管段的始点和终点水温的计算方法。(6-36)12czc12z图6-58下行上给式管网温降计算图图6-57上行下给式管网温降计算图

①选用始、终点温差，一般热水供应系统温度为5～15℃，常取10℃。②计算热水配水管网管道的总面积。通过管段长、直径确定管段的表面积。③求配水管网面积比温降，见式（6-37）。式中：Δt—配水管网面积比温降，℃/m2；ΔT—配水管网温差，℃；按计算配水环始、终点温差，始端65～75℃，终端50～60℃，ΔT=5～15℃；F—配水管网管道总面积，m2。(6-37)④求出各计算管段的始、终点温度，如图6-59所示。图6-59中tc、tz的温度关系如下：式中：tc—管段cz始点c温度，℃；tz—管段cz始点z温度，℃；Δt—配水管网面积比温降，℃/m2；∑f—所计算管段终点以前的配水管网的总散热面积，m2；图5-58中应为cz的管。面积。tctzzc图6-59计算管段始、终点温度示意图(6-38)⑤按式6-35求各计算管段的热损失，进而求出全部配水管网的热损失之和，亦即中了损失为∑q。⑥求总循环流量式中：∑qx—配水管网总循环流量，kg/h；∑qs—配水管网全部热损失，kJ/h；CB—水的比热，CB=kJ/(kg•℃)；tc、tz—换热器出口温度和配水管网最不利温度配水点的温度，℃。(6-39)⑦计算配水管网最不利环路（即指计算环路）中的各段循环流量。式中：qn+1、qn—n+1、n管段中所通过的循环流量，kg/h；∑qs(n+1)、∑qsn—n+1、n管段及其后各管段的了损失之和，kJ/h；qsn—管段n本身的热损失，kJ/h。(6-43)（4）已知计算环路中各管段的管径、循环流量，查热水水力计算标6-28，按公式（6-26）计算环路（包括配水和回水）中通过循环流量的沿程水头损失和局部水头损失之和。（5）对自然循环压力Hzr与循环水头损失H两者进行比较，若Hzr≥1.35H，则符合自然循环热水供应。机械循环热水供应有全日制循环和定时循环。全日制机械循环了水管网计算方法及步骤和自然循环管网计算方法及步骤基本相同，环路局部水头损失不必详细计算，取沿程水头损失的20%～30%，主要是选择循环泵。循环泵扬程按式（6-44）计算。式中：Hb—循环水泵扬程，kPa；qx—循环流量，s-1，根据配水管网总热损失除以总温降，在除以比热得出，该总热损失经计算确定。经验上可以采用设计小时好热量的5%～10%作为总热损失；qf—循环附加流量，L/s，应根据建筑物的性质、使用要求确定，一般宜为设计小时用水量的15%；Hp—循环流量通过配水管网的水头损失，kPa；Hx—循环流量通过回水管网的水头损失，kPa。(6-44)水泵流量为式中：Qb—水泵流量，L/s；qx、qf—同式（6-44）。定时循环热水供应是要求水泵在供应热水之前，将管网中的全部冷水每小时循环2～4次，即循环时间为15～30min，其循环水泵的流量和扬程按下列公式计算。(6-45)式中：Qb—循环水泵流量，L/s；ts—在最长配水和回水环路中，水循环一次所需要的时间，min；Vgs—循环管网的全部溶剂，但不包括不设循环的各管段即热水管（箱）、热水锅炉的水容积，L；Hb—循环水泵扬程，kPa；Hp—循环流量通过计算环路中配水管网的水头损失kPa；Hx—循环流量通过计算环路中回水管网的水头损失kPa；Hj—循环流量通过列管快速换热器的水头损失，kPa，其他换热器、锅炉水头损失不计。(6-46)第六节高层建筑热水供应系统

管道布置与敷设

一、水供应系统管道布置1、布置原则严格遵守设计施工图样布置管道；尽可能采用暗装；供水的干管、回水干管布置在靠近用水量大的地方；便于维护、维修和管理；不妨碍其他用水用热、空调通风管道；不布置在受环境污染和受环境破坏的地方；便于热水的使用；除管道本身绝热外，不布置在热损失大的地方；便于管道的排气和泄水；便于管道受温差变化的自然补偿；便于热水供应设备如锅炉、热水器、热水储罐等设备的安装与连接；便于各种仪表、仪器、阀门的安装、运行及管理；对于高层建筑各种围护结构产生不利影响；便于人员通信、门窗关闭和室内设备摆设等。

2、布置方法管道的最高处应有排气装置；管道的最低处应有泄水装置；安装补偿装置；布置在中管道竖井内及卫生间竖井内，横管在地下室的天花板下、设备层的天花板地板上；尽可能横平竖直，不穿越烟囱、风道、排水槽、木装修等处。二、热水供应系统管道敷设1、管道井内的敷设2、横管敷设设备层的横管敷设地下室的横管敷设房间的横管敷设三、热水供应管道的绝热绝热方法和措施有：绝热层、防潮层和保护层。绝热层材料有岩棉制板制品及其管壳、微孔硅酸钙制品及其管、超细玻璃棉等；常用防潮层材料有油毡纸、铝箱、带金属网沥青玛蒂脂等；常用保护层材料有铁皮、镀锌皮、布面涂漆等。绝热施工方法即安装绝热层方法有涂抹法、填充法、包扎法、机械涂漆法等。喷涂是一种新型的施工方法，它是将聚氨酯泡沫原料现场喷涂于管道、设备外壁，使其瞬时发泡，形成闭孔泡沫塑料绝热层。绝热施工程序为：材料装备，安装绝热层，安装防潮层，安装保护层，涂装，成品。第七节高层建筑热水管道材料及配件

一热水用管材管材要求：耐腐蚀、具有较强的机械强度、对了水水质保护；腐蚀出现后，会使热水水质发黄，即所谓的“锈水”。新型钢材如铜管（耐高温、耐腐蚀、有一定机械强