建筑给水排水基础知识初学者必备5 48页

'单元5室内热水和饮水供应【知识目标】了解热水供应系统的分类、附件和管材的种类熟悉水加热方式及特点、管道的保温方法了解高层建筑热水供应的特点掌握热水供应系统的组成及水力计算方法掌握耗热量和供热量和计算方法【能力目标】能进行耗热量、热水量、供热量和热水管网的设计计算能按具体条件选择热水供水方式和循环方式能够正确选择加热和贮热设备能够正确选择管材和附件能够正确选择加压和贮热、贮水设备 5.1热水供应系统概述室内热水供应系统指水的加热、储存和输配的总称，其任务是满足建筑内人们在生产和生活中对热水的需求。5.1.1热水供应系统的分类及特点局部热水供应系统热水管路短，热损失小，造价低、设施简单、维护管理方便灵活。集中热水供应系统供水范围大、加热器及其他设备集中、加热效率高、热水制备成本低、设备容量小、使用较为方便舒适，但系统复杂、管线长、热损失大、投资较大，需要专门维护管理人员。区域热水供应系统便于热能热能的综合利用和集中维护管理，有利于减少环境污染，可提高热效率和自动化程度，热水成本低；供水范围大，安全性高，管网复杂，热损失大，一次性投资大。 5.1.2热水系统的组成热媒循环管网热水配水管网附件和仪表 5.2热水供应系统的设计热水供应系统的设计包括选择热水供水方式、循环方式，选择加热、贮热和贮水设备等内容。5.2.1热水供水方式5.2.1.1热水的加热方式直接加热方式：是利用燃气、燃油、燃煤为燃料的热水锅炉把冷水直接加热到所需温度，或者是将蒸汽或高温水通过穿孔管或喷射器直接与冷水接触混合制备热水。热水锅炉直接加热具有热效率高、节能的特点。 间接加热方式：是利用热媒通过水加热器把热量传递给冷水，把冷水加热到所需热水温度，而热媒在整个加热过程中与被加热水不直接接触。这种加热方式具有回收的冷凝水可重复利用，补充水量少，运行费用低，加热时噪声小，被加热水不会造成污染，运行安全可靠。 5.2.1.2热水供应方式全日供应和定时供应全日供应方式是指热水供应管网在全天任何时刻都保持设计的循环水量，热水配水管网全天任何时刻都可正常供水，并能保证配水点的水温。定时供应方式是指热水供应系统每天定时供水，其余时间系统停止运行。此方式在供水前，利用循环水泵将管网中已冷却的水强制循环到水加热器进行加热，达到使用温度才使用。 开式系统和闭式系统开式热水供水方式，在配水点关闭后系统仍与大气相通。闭式热水供水方式，在配水点关闭后系统与大气隔绝，形成密闭系统。 同程式系统和异程式系统同程式系统是指每一个热水循环环路长度相等，对应管段管径相同，所有环路的水头损失相同。异程式系统是指每一个热水循环环路各不相等，对应管段管径也不相同，所有环路水头损失也不相同。 下行上给式和上行下给式水平干管设置在顶层向下供水的方式称上行下给式供水方式；水平干管设置在底层向上供水的方式称为下行上给式供水方式。 5.2.2循环方式5.2.2.1全循环、半循环和无循环供水方式5.2.2.2自然循环方式和机械循环方式自然循环方式是利用配水管和回水管内的温度差所形成的压力差进行循环。机械循环方式是在回水干管上设循环水泵强制一定量的水在管网中循环。 5.2.3加热和贮热设备的选用局部水加热设备燃气热水器太阳能热水器电热水器 集中热水供应系统的加热和贮热设备燃煤热水锅炉燃油（燃气）热水锅炉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加热水箱和热水贮水箱 5.2.3.3加热设备的选择与布置加热设备的选择选择集中热水供应系统的加热设备时，应选用热效率高、换热效果好、节能、节省设备用房、安全可靠、构造简单及维护方便的水加热器；要求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。加热设备的布置加热设备的布置必须满足相关规范及产品样本的要求。水加热设备的上部、热媒进出口管上及贮热水罐上应装设温度计、压力表；热水循环管上应装设控制循环泵开停的温度传感器；压力罐上就设安全阀，其泄水管上不得安装阀门并引到安全的地方。 5.3耗热量、热水量、热媒耗量及水加热设备选型计算5.3.1热水用水定额、水温和水质5.3.1.1热水用水定额生活用热水定额有两种：一种是根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的完善程度、热水供应时间和用水单位数来确定，其水温按60℃计算，见表5.1。二是根据建筑物使用性质和卫生器具1次和小时热水用水定额来确定，其水温随卫生器具的功用不同，对水温的要求也不同，见表5.2。5.3.1.2水温热水使用温度、热水供应温度、冷水计算温度、冷热水比例计算。5.3.1.3热水水质符合我国现行的《生活饮用水卫生标准》。 5.3.2耗热量、热水量计算耗热量、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。5.3.2.1耗热量计算全日制供应热水的住宅、别墅、招待所等建筑的集中热水供应系统的设计小时耗热量应按下式计算：定时供应热水的住宅、旅馆、医院等建筑的集中热水供应系统的设计小时耗热量应按下式计算： 5.3.2.2热水量计算设计小时热水量，可按下式计算：式中qrh――设计小时热水量，L/h；Qh――设计小时耗热量，W；tr――热水温度，按表5.2采用；tl――冷水计算温度，℃，按表5.4选用；r――热水密度，kg/L； 5.3.3热源及热媒耗量计算5.3.3.1热源集中热水供应系统的热源，宜首先利用工业余热、废热、地热和太阳能，当没有条件利用时，宜优先采用能保证全年供热的热力管网作为集中热水供应的热源。当区域性锅炉房或附近的锅炉房能充分供给蒸汽或高温水时，宜采用蒸汽或高温水作集中热水供应系统的热媒。当上述条件都不具备时，可设燃油、燃气热水机组或电蓄热设备等供给集中热水供应系统的热源或直接供给热水。局部热水供应系统的热源宜采用太阳能及电能、燃气、蒸汽等。 5.3.3.2热媒耗量计算采用蒸汽直接加热时，蒸汽耗量按下式计算：采用蒸汽间接加热时，蒸汽耗量按下式计算：采用高温热水间接加热时，高温热水耗量按下式计算： 5.3.4集中热水供应加热及贮热设备的选用与计算在集中热水供应系统中，贮热设备有容积式水加热器和加热水箱等，其中快速式水加热器只起加热作用；贮水器只起贮存热水作用。加热设备的计算是确定加热设备的加热面积和贮水容积。5.3.4.1加热设备供热量的计算容积式水加热器或贮热容积及相应水加热器按下式计算：半容积式水加热器或贮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。半即热式、快速式水加热器及其他无贮热容积的水加热设备的供热量按设计秒流量计算。 5.3.4.2水加热器加热面积的计算容积式水加热器、快速式水加热器和加热水箱中加热排管或盘管的传热面积应按下式计算：容积式水加热器、半容积式水加热器的热媒与被加热水的计算温差△tj采用算术平均温度差，按下式计算：半即热式水加热器、快速式水加热器热媒与被加热水的温差采用平均对数温度差按下式计算： 5.3.4.3热水贮水器容积的计算热水器贮水容积在实际工程中，可用经验法确定贮水器的容积，按下式计算：式中V——贮水器的贮水容积，Ｌ；T——贮热时间，按表5.13确定，min；Q——热水供应系统设计小时耗热量，W；tr、t1、C同公式（5.4）。5.3.2.2锅炉的选择计算对小型建筑热水系统可直接查产品样本，样本中查出的加热设备发热量值应大于小时供热量，而小时供热量要比设计小时耗热量大10~20%。 5.4热水系统的管材及附件5.4.1管材和管件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。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。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。可采用薄壁铜管、不锈钢管、铝塑复合管交联聚乙烯（PE－X）管等。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，管件宜采用管管道相同的材质，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。 5.4.2附　件自动温度调节器热水供应系统中为实现节能节水、安全供水，应在水加热设备的热媒管道上安装自动温度调节装置来控制出水温度。疏水器疏水器的作用是自动排出管道和设备中的凝结水，同时又阻止蒸汽流失。 减压阀和安全阀减压阀是通过启闭件（阀瓣）的节流来调节介质压力的阀门。安全阀设在闭式热水系统和设备中，用于避免超压而造成管网和设备等的破坏。 自动排气阀自动排气阀用于排除热水管道系统中热水气化产生的气体。自然补偿管道和伸缩器避免管道因承受了超过自身所许可的内应力而导致弯曲甚至破裂或接头松动。 膨胀管、膨胀水箱膨胀管的设置高度按下式计算：膨胀水箱容积按下式计算：膨胀水箱水面高出系统冷水补给水箱水面的高度按下式计算：压力膨胀罐膨胀水罐的总容积按下式计算： 5.5热水供应管网水力计算热水管网水力计算包括第一循环管网和第二循环管网。第一循环管网水力计算，需按不同的循环方式计算热媒管道管径、凝结水管径和相应水头损失；第二循环管网计算，需计算设计秒流量、循环流量，确定配水管管径、循环流量、回水管管径和水头损失。确定循环方式，选用热水管网所需的设备和附件，如循环水泵、疏水器、膨胀（罐）水箱等。 5.5.1第一循环管网的水力计算热媒为热水时：热媒循环管路中的供、回水管道的管径应根据已经算出的热媒耗量、热媒在供水和回水管中的控制流速，通过查热水管道水力计算表确定，由热媒管道水力计算表查出供水和回水管的单位管长的沿程水头损失，再计算总水头损失。当锅炉与水加热器或贮水器连接时，热媒管网的热水自然循环压力值按下式计算：热媒为高压蒸汽：以高压蒸汽为热媒时，热媒耗量按式（5.6）、式（5.7）确定。蒸汽管道可按管道的允许流速和相应的比压降查蒸汽管道管径计算表确定管径和水头损失。 5.5.2第二循环管网的水力计算5.5.2.1热水配水管网计算配水管网计算的目的：是根据配水管段的设计秒流量和允许流速值确定管径和水头损失。热水配水管网的设计秒流量可按生活给水（冷水系统）设计秒流量公式计算；卫生器具热水给水额定流量、当量、支管管径和最低工作压力与室内给水系统相同；热水管道的流速按表5.18选用。5.5.2.2回水管网的水力计算回水管网水力计算的目的是确定回水管管径。回水管网不配水，回水管管径应经计算确定，宜可参照下表选用。热水管网、配水管段管径（DN）（㎜）20～253240506580100125150200热水管网、回水管段管径（DN）（㎜）202025324040506580100 5.5.2.3机械循环管网的计算机械循环管网水力计算的目的是选择循环水泵，应在先确定最不利循环管路、配水管和循环管的管径的条件下进行。全日供应热水系统热水管网计算方法和步骤：热水配水管网各管段的热损失可按下式计算：tc和tz可按面积比温降法计算：全日供应热水系统的总循环流量可按下式计算： 各循环管段的循环流量按下式计算：校核各管段的终点水温，可按下式进行：计算循环管网的总水头损失，可按下式计算： 选择循环水泵循环水泵的流量：式中Qｂ――循环水泵的流量，L/s；ｑｘ――全日热水供应系统的总循环流量，L/s；循环水泵的扬程：式中Hｂ——循环水泵的杨程，kPa；HP——配水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hh——回水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hj——半即热式或快速式水加热器的水头损失，kPa定时热水供应系统机械循环管网计算：循环泵的出水量可按下式计算：循环泵的扬程，计算公式同全日供应热水系统。 5.5.2.4自然循环热水管网的计算上行下给式管网如图5.41ａ所示，压力水头可按下式计算：下行上给式管网如图5.41ｂ所示，压力水头可按下式计算： 5.6热水管网的敷设、保温与防腐热水管网的敷设除满足给水管网的敷设外，还应注意由于水温高带来的体积膨胀、管道伸缩补偿、保温、排气和防腐等问题。5.6.1热水管网的布置上行下给式的配水干管的最高点应设排气装置，水平干管可布置在顶层吊顶内或专用技术设备层内。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，不允许埋地敷设。对线膨胀系数大的管材要特别重视直线管段的补偿并利用最高配水点排气。热水横管均应设与水流方向相反的坡度，要求坡度不小于0.003，管网最低处设泄水阀门。热水管与冷水管平行布置时，热水管在上、左，冷水管在下、右。公共浴室采用开式热水供应系统，并将给水流量较大的用水设备的管道与淋浴配水管道分开设置。多于3个淋浴器的配水管道，宜布置成环形，配水管不应变径，且最小管径不得小于25mm。 5.6.2热水管网的敷设室内热水管网的敷设可分为明设和暗设两种形式。室内热水管道穿过建筑物顶棚、楼板及墙壁时，均应加套管。在配水立管和回水立管的端点，从立管接出的支管、3个和3个以上配水点的配水支管及居住建筑和公共建筑中每一户或单元的热水支管上，均应设阀门。热水管道中水加热器或贮水器的冷水供水管、机械循环第二循环回水管和冷热水混水器的冷、热水供水管上应设止回阀。有集中供应热水的住宅应装设分户热水水表。热水立管与横管连接处，应考虑加设管道补偿装置。热水管道安装完毕后，管道保温之前应进行水压试验。竣工后必须进行冲洗。热水配水干管、贮水罐及水加热器等均须保温。 5.6.3热水管道的防腐与保温5.6.3.1管道的防腐若用非镀锌钢管或无逢钢管和设备，可在管道和设备外表面涂防腐材料。常用的防腐材料为防锈漆和面漆（调和漆和银粉漆），对非保温管道刷防锈漆一道、面漆二道，对保温管道刷防锈二道即可。5.6.3.2管道的保温一般选择导热系数低、耐热性高、不腐蚀金属、密度小并有一定的孔隙率、吸水性低且有一定机械强度、易施工成本低的材料作为保温材料。5.6.3.3热水供应系统的试压热水供应系统水压试验压力应为系统顶点的工作压力加0.1MPa，同时在系统顶点的试验压力不小于0.3MPa。热交换器应以工作压力的1.5倍作水压试验。蒸汽部分应不低于蒸汽压力加0.3MPa；热水部分应不低于0.4MPa。 5.7饮水供应5.7.1饮水的类型和标准5.7.1.1饮水的类型开水供应系统冷饮水供应系统饮用净水供应系统5.7.1.2饮水标准饮水量定额饮水水质饮水温度 5.7.2饮水制备5.7.2.1开水制备开水可通过开水炉将自来水烧开制得，属直接加热方式；另一种方法是利用热媒间接加热制备开水。5.7.2.2冷饮水制备冷饮水在接至饮水器前必须进行水质净化处理。自来水烧开后再冷却至饮水温度；自来水经净化处理后再经水加热器加热至饮水温度；自来水经净化后直接供给用户或饮水点。 5.7.3饮水的供水方式开水集中制备集中供应开水统一热源分散制备分散供应开水集中制备分散供应冷饮水集中制备分散供应 5.7.4开水和温水饮水系统的水力计算5.7.4.1饮用水量的计算设计最大时饮用水量按下式计算：5.7.4.2耗热量的计算制备开水所需的最大小时耗热量按下式计算：在冬季需把冷饮水加热到35℃～40℃，制备冷饮水所需的最大时耗热量按下式计算：5.7.4.3管网水力计算管网的计算方法和步骤以及设备的选择方法与热水管网相同。 5.7.5管道饮用净水供应5.7.5.1管道饮用净水的水质要求饮用净水的水质要求直接饮用水应在符合国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）的基础上进行深度处理，出水的水质应符合《饮用净水水质标准》（CJ94－2005）。饮用净水的水质处理水质处理技术：活性碳吸附过滤法和膜分离法。饮用净水处理工艺： 5.7.5.2管道饮用净水的供水方式水泵和高位水箱供水方式变频调速泵供水方式屋顶设水箱重力流供水方式 5.7.5.3管道饮用净水的水力计算饮用净水的水量和水压饮用净水的额定流量宜为0.04L/s，最低工作压力为0.03MPa。饮用净水管网水力计算配水管的设计秒流量，应按下式计算：qg＝q0m当管道中的水嘴多于12个时，m值按下式计算：p＝αqh/1800nq0水力计算方法同前。系统的循环流量按下式计算：qx＝V/T1水泵变频调速水泵流量按下式计算：Qb＝qs×3600+qx水泵杨程按下式计算：Hb＝h0+10z+∑h 5.7.5.4饮用净水管道系统的水质防护管道、设备材料饮用净水系统的管材应优于生活给水系统。应优先选用薄壁不锈钢管，因为其强度高、受高温变化的影响小、热传导系数低、内壁光滑、耐腐蚀、对水质的不利影响极小。水池、水箱的设置优先选用高位水箱的供水系统，宜选用变频给水机组直接供水的系统，保证饮用净水在整个供水系统中各个部分的停留时间不超过4~6h。管网系统设计饮用净水管网系统必须设置循环管道，并应保证干管和立管中饮用水的有效循环。循环水须经过净化与消毒处理方可再进入饮用净水管道。防回流设防回流阀、禁止与较低水质的管网或管道连接。 5.8高层建筑热水供应系统高层建筑的热水供应系统与给水系统同样，应做竖向分区，其分区的原则、方法和要求与给水系统相同。5.8.1集中热水供应系统高层建筑热水供应系统必须解决系统压力过大的问题，可采用竖向分区的供水方式来解决，分区的范围应与给水系统的分区一致，为保证冷、热水的压力平衡，各区的水加热器、贮水箱的进水，均应由同区的给水系统设专管供应。集中加热热水供应方式各区热水管网自成独立系统，其容积式水加热器集中设置在底层或地下室，水加热器的冷水供应来自各区给水水箱，加热后将热水分别送往各区使用。 分区加热热水供应系统分散设置水加热器、分区设置热水管网的供水方式。 5.8.2局部热水供应系统对于一般单元式高层住宅、公寓及一些高层建筑物内部局部需用热水的用水场所，可使用局部热水供应系统。5.8.3管网的布置与敷设当分区范围超过５层时，应采用全循环或立管循环方式；当分区范围小，但立管多于５根时，应采用干管循环方式。可在回水管上设阀门来调节各循环管路的水头损失和循环流量。如管网管路长，阀门调节效果不明显时，可采用管网同程式布置形式，可避免短流现象的发生，有利于保证配水点的水温。为提高供水的安全可靠性，应尽量减小管道、附件检修时的停水范围，或利用循环管路提供的双向供水的有利条件，放大回水管管径，使它与配水管管径接近，当供水管出现故障时，可临时作配水管使用。 小　　结本单元系统地介绍了热水供应系统和饮水系统的组成、供水方式、循环方式、饮水的制备和供应方式及热水管网的敷设要求；分别阐述了耗热量、供热量、热水量、热媒耗量、饮用净水水量的计算，配水管网和循环管网的水力计算，加热设备及附件的计算和选择；高层建筑热水供应的特点和要求。在学习过程中，应注意室内给水系统和热水供应系统的区别：用水定额的区别、供水方式的区别、水力计算方法的区别、管材选用的区别、系统附件的差异、高层建筑热水系统供水方式的特点、饮用净水系统对水质和管材及附件的特殊要求及热水供应系统管道敷设的特殊要求。'