1、2022年10月26日星期三第第4章建筑热水与直饮水章建筑热水与直饮水供应系统供应系统4.1热水供应方式及系统组成和供水方式4.1.1局部热水供应系统4.1.2集中热水供应系统的组成和供水方式4.1.3区域热水供应系统4.1.1局部热水供应系统局部热水供应系统是指供给单个或数个配水点所需热水的小型系统。局部热水供应系统适用于热水用量较小且较分散的建筑，如建筑内的餐厅、理发店、洗衣房、浴室等的热水供应。4.1.2集中热水供应系统的组成和供水方式1.热水供应系统的组成2.热水供水方式1.热水供应系统的组成(1)热媒系统(第一循环系统)热媒系统由热源、水加热器和热媒管网组成。(2)热水供水系统(第二
2、循环系统)热水供水系统由冷水补水管道、热水配水管网和回水管网组成。(3)附件附件包括蒸汽、热水的控制附件及热水管道的连接附件、配水附件等，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。1.热水供应系统的组成图4-1热媒为蒸汽的集中热水系统1锅炉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8凝结水池9冷凝水泵10冷水箱11透气管12热媒蒸汽管13凝水管14疏水器2.热水供水方式1)按热水加热方式的不同，有直接加热和间接加热之分。2)按热水管网的压力工况不同，可分为开式和闭式两类。3)按热水回水管网设置方式不同，有全循环、半循环、无循环之分，
3、如图4-4所示。4)按热水管网采用的循环动力不同，可分为自然循环方式和机械循环方式。5)按热水配水干管的位置不同，可分为上行上给供水方式和上行下给供水方式。2.热水供水方式图4-2开式热水供水方式2.热水供水方式图4-3闭式热水供水方式2.热水供水方式图4-4回水循环方式a)全循环b)立管循环c)干管循环d)无循环4.1.3区域热水供应系统区域热水供应系统是指在热电厂、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。该系统适用于建筑布置较集中，供热量和热水用量较大的城市和工业企业。4.2热源、加热及储热设备4.2.1常用热源4.
4、2.2加热设备及其选择计算4.2.3储热设备及其选择计算4.2.4建筑热水系统的节能4.2.1常用热源(1)集中热水供应的热源(2)局部热水供应系统的热源(3)利用废热(废气、烟气、高温无毒废液等)作为热媒(4)采用蒸汽直接通入水中或采取汽水混合设备的加热方式(1)集中热水供应的热源1)附近有热电厂方便实现热电联产，或有生活污水处理厂方便安装污水源热泵机组，或有城市热力网提供高温热水或蒸汽。2)利用工业余热、废热，以烟气作为热源时，其温度不宜低于400。3)利用地热，因其地热水形成条件不同，其水温、水质、水量和水压有很大差别，设计中应采取相应措施以保证地热水的合理利用。4)利用太阳能，以太阳能
5、为热源的集中热水供应系统宜附设一套电热或其他热源的辅助加热系统。(1)集中热水供应的热源5)选择有全年供热保障的热力管网为热源。6)以上条件不具备或不经济时，可采用专业的蒸汽或热水锅炉制备热源，也可采用燃油，燃气热水机组制备热源或直接供给生活热水。(2)局部热水供应系统的热源应因地制宜地采用太阳能、电能、燃气、蒸汽等。(3)利用废热(废气、烟气、高温无毒废液等)作为热媒1)加热设备应防腐，其构造便于清理水垢和杂物。2)防止热媒管道渗漏而污染水质。3)消除废气压力波动和除油。(4)采用蒸汽直接通入水中或采取汽水混合设备的加热方式1)蒸汽中不含油质及有害物质。2)当经技术经济比较不回收凝结水合理时
6、。3)应采用消声混合器，加热时设备噪声应符合现行的国家标准的要求。4)应采取防止热水倒流至蒸汽管道的措施。4.2.2加热设备及其选择计算1.集中热水供应系统的加热设备2.局部热水供应系统的加热设备3.集中热水供应系统的加热设备的选择计算1.集中热水供应系统的加热设备1)利用太阳能作为热源时，宜采用热效高的热管、真空管式太阳能热水器。2)采用自备热源时，宜采用以燃气、燃油为燃料的热水机组。3)以蒸汽或高温热水为热源采用间接换热时，间接换热设备的选型(容积式、半容积式、快速式、半即热式水加热器)宜结合热媒的供给能力、热水用途、用水均匀性及水加热设备本身的特点等因素，经技术、经济比较后确定。1.集中
7、热水供应系统的加热设备(1)小型锅炉(2)容积式水加热器(3)半容积式水加热器(4)半即热式水加热器(5)快速式水加热器(6)加热水箱(1)小型锅炉图4-5快装燃煤锅炉构造示意图1锅炉2前烟箱3后烟箱4省煤器5烟囱6引风机7下降管8联箱9鳍片式水冷壁10第二组烟管11第一组烟管12炉壁(1)小型锅炉图4-6燃油(燃气)锅炉构造示意图1安全阀2热媒出口3油(燃气)燃烧器4一级加热管5二级加热管6三级加热管7泄空阀8回水(或冷水)入口9导流器10风机11风挡12烟道(2)容积式水加热器图4-7容积式水加热器(卧式)(3)半容积式水加热器图4-8半容积式水加热器构造示意图(4)半即热式水加热器图4-
8、9半即热式水加热器构造示意图(5)快速式水加热器图4-10多管式汽水快速式水加热器1冷水2热水3蒸汽4凝结水(5)快速式水加热器图4-11单管式汽水快速式水加热器a)并联b)串联1冷水2热水3蒸汽4凝结水(6)加热水箱对于加热水箱，可在水箱中安装蒸汽多孔管或蒸汽喷射器构成直接加热水箱，或在水箱内安装排管或盘管即构成间接加热水箱。2.局部热水供应系统的加热设备(1)燃气热水器燃气热水器一般布置在厨房等安装有通风设备或通风良好的房间内，在工厂车间、旅馆单间和疗养院休养所室内、学校(食堂除外)、锅炉房的淋浴室内不得设置燃气热水器。(2)电热水器采用电热水器时，为避免耗电功率过大，宜选用储热水式电热水
9、器。(3)太阳能热水器利用太阳能制备生活热水，既节约能源又保护环境，应积极推广应用太阳能热水器。(3)太阳能热水器3.集中热水供应系统的加热设备的选择计算(1)表面式水加热器的加热面积计算(2)容积式水加热器或加热水箱的容积附加系数(3)锅炉的选择集中热水供应系统的设计，在经过其耗热量计算以后，锅炉的供热量应大于其耗热量。(1)表面式水加热器的加热面积计算(1)表面式水加热器的加热面积计算(3)锅炉的选择集中热水供应系统的设计，在经过其耗热量计算以后，锅炉的供热量应大于其耗热量。4.局部热水供应系统的加热设备的选择计算(1)燃气热水器的计算(2)电热水器的计算(3)太阳能热水器的计算(1)燃气
10、热水器的计算1)燃具热负荷2)燃气耗量1)燃具热负荷，按下式计算2)燃气耗量，按下式计算(2)电热水器的计算1)快速式电热水器的耗电功率按下式计算2)容积式电热水器耗电功率。1)快速式电热水器的耗电功率按下式计算2)容积式电热水器耗电功率。(3)太阳能热水器的计算1)配水量按50的热水每人每日用桶洗澡为30kg，花洒洗澡为50kg，浴盆洗澡为80kg估算。2)集热器采光面积应根据集热器产品的性能、当地的气象条件、日照季节、日照时间、热水用量和水温等因素确定。(3)太阳能热水器的计算表4-1国内生产的几类太阳能集热器的日产水量和产水水温4.2.3储热设备及其选择计算1.储热设备2.集中热水供应系
11、统的储水器容积3.太阳能热水器储热水箱的选择及容积确定1.储热设备热水储水箱(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。2.集中热水供应系统的储水器容积1)容积式水加热器或加热水箱、半容积式水加热器的储热量不得小于表的要求。2)半即热式、快速式水加热器当热媒按设计秒流量供应，且有完善可靠的温度自动控制装置时，可不设储水器。2.集中热水供应系统的储水器容积表4-2水加热器的储热量3.太阳能热水器储热水箱的选择及容积确定表4-3每平方米集热器采光面积配置热水箱的容积4.2.4建筑热水系统的节能1.局部热水供应系统的节能2.集中和区域热水供应系统的
12、节能1.局部热水供应系统的节能图4-12热泵的节能原理图2.集中和区域热水供应系统的节能(1)太阳能建筑一体化热水系统作为一种可再生的清洁能源，我国太阳能的早期成熟应用之一就是用于卫生热水供应。(2)热泵热水系统常用的利用天然热源的热泵热水系统有空气源热泵热水系统和地源热泵热水系统两种。(3)废热回收热水系统公共建筑，尤其是大型商业建筑，为了营造舒适的环境和提供各种服务功能，在消耗大量能源的同时，以废气、废水的形式向环境排放大量废热，加剧了城市的热岛效应和环境污染。2.集中和区域热水供应系统的节能图4-13高层住宅阳台集热器安装示意图2.集中和区域热水供应系统的节能图4-14建筑废热回收模式4
13、.3热水管材和附件4.3.1常见管材和管件4.3.2热水供应系统的附件4.3.1常见管材和管件1)管道的工作压力应按相应温度下的许用工作压力选择。2)设备机房内的管道不应采用塑料热水管。3)塑料热水管宜暗敷。4.3.2热水供应系统的附件1.排气装置2.泄水装置3.自动温度调节装置4.温度计5.压力表6.安全阀7.膨胀水罐8.疏水器9.分水器、分气缸、集水器10.热水供应系统管道的阀门设置4.3.2热水供应系统的附件11.热水供应系统管道的止回阀设置12.水表1.排气装置图4-15自动排气阀及其装设位置a)构造示意图b)装设位置示意图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
14、浮钟1.排气装置图4-16温度自动调节器构造1温包2感温元件3调压阀2.泄水装置在热水管道系统的最低点及向下凹的管段，应设泄水装置或利用最低配水点泄水。3.自动温度调节装置水加热设备的热媒管道上均应安装温度自动调节装置，如图4-16所示，其不同型号温度调节范围分别为050、2070、50100、70120、100150。4.温度计水加热设备、储水器和冷热水混合器上以及水加热间的热水供回水干管上均应安装温度计，温度计的刻度范围应为工作温度范围的2倍。温度计安装的位置应方便读取数据。5.压力表密闭系统中的水加热器、储水器、锅炉、分汽缸、分水器和集水器应安装压力表，压力容器设备必须装设压力表。此外，
15、热水加压泵、循环水泵的出水管上(必要时含吸水管)应装设压力表。6.安全阀对日用热水量10m3的小型闭式集中热水供应系统，可采用安全阀泄压的措施。承压热水锅炉应设安全阀，并由制造厂配套提供，开式集中热水供应系统的热水锅炉可不装安全阀。7.膨胀水罐对日用热水量10m3的闭式热水系统，应设膨胀水罐以吸收贮热设备及管道内水温升高时的膨胀量，防止系统超压，保证系统安全运行。一般的形式为隔膜式或胶囊式压力膨胀水罐，通常设置在水加热器和止回阀之间的冷水进水管或热水回水管的分支管上。7.膨胀水罐表4-4不同压力变化时的V值8.疏水器图4-17吊桶式疏水器8.疏水器图4-18热动力式疏水器9.分水器、分气缸、集
16、水器多个热水、蒸汽管道系统或多个较大热水、蒸汽用户均宜设置分水器、分气缸，凡设分水器、分气缸的热水、蒸汽系统的回水管上宜设集水器。分水器、集水器、分气缸宜设置在热交换间、锅炉房等设备用房内，以方便维修、操作。10.热水供应系统管道的阀门设置1)配水立管和回水立管上。2)居住建筑和公共建筑中从立管接出的支管上。3)配水点超过5个的支管上。4)加热设备、储水器、自动温度调节器和疏水器等的进、出水管上。5)配水干管上根据运行管理和检修要求应设置适当数量的阀门。11.热水供应系统管道的止回阀设置1)水加热器、储水器的冷水供水管上。2)机械循环系统的第二循环回水管上。3)加热水箱与冷水补充水箱的连接管上
17、。4)混合器的冷、热水供水管上。5)有背压的疏水器后面的管道上。6)循环水泵的出水管上。12.水表为计算热水总用水量，应在水加热设备的冷水供水管上装设冷水表；对成组和个别用水点，可在其热水供水支管上装设热水水表。水表应安装在便于观察及维修的地方。4.4水量、水温和水质要求4.4.1热水用水定额4.4.2热水水温4.4.3热水水质4.4.1热水用水定额表4-5热水用水定额及小时变化系数4.4.1热水用水定额表4-5热水用水定额及小时变化系数4.4.1热水用水定额表4-5热水用水定额及小时变化系数4.4.1热水用水定额表4-6卫生器具的一次和小时热水用水量和水温4.4.1热水用水定额表4-6卫生器
18、具的一次和小时热水用水量和水温4.4.1热水用水定额表4-6卫生器具的一次和小时热水用水量和水温4.4.2热水水温1.冷水的计算温度2.热水的供水温度和使用温度3.冷热水比例计算1.冷水的计算温度表4-7冷水的计算温度2.热水的供水温度和使用温度1)直接供应热水的热水锅炉、热水机组或水加热器出口的最高水温和配水点的最低水温可按表4-8所示选用。2)热水按使用性质可分为盥洗、沐浴、洗涤，其相应的所需水温见表4-9。2.热水的供水温度和使用温度表4-8直接供应热水的热水锅炉、热水机组或水加热器2.热水的供水温度和使用温度表4-9盥洗、沐浴、洗涤用的热水水温3.冷热水比例计算4.4.3热水水质1)生
19、活热水水质的卫生标准，应符合现行的(GB 57492006)生活饮用水卫生标准的要求。2)生产用热水的水质，应根据生产工艺要求确定。3)集中热水供应系统的原水的水处理，应根据水质、水量、水温、水加热设备的构造和使用要求等因素经技术经济比较后按以下条件确定。4.5供应系统设计计算4.5.1耗热量、热水量和热媒耗量的计算4.5.2热水管网的水力计算4.5.1耗热量、热水量和热媒耗量的计算1.耗热量的计算2.热水量计算3.热媒耗量的计算1.耗热量的计算1)全日供应热水的宿舍(类、类)、住宅、别墅、酒店式公寓、办公楼、招待所、培训中心、旅馆、宾馆的客房(不含员工)、医院的住院部、养老院、幼儿园、托儿所
20、(有住宿)等建筑的热水供应系统的设计小时的耗热量应按下式计算2)定时供应热水的住宅、旅馆、医院及工业企业生活间、公共浴室、宿舍(类、类)、剧院化妆间、体育场馆运动员休息室等建筑，其集中热水供应系统的设计小时耗热量应按下式计算2.热水量计算3.热媒耗量的计算1)油、燃气耗量按下式计算2)电热水器耗电量按下式计算3)以蒸汽为热媒的水加热设备，蒸汽耗量按下式计算4)以热水为热媒的水加热设备，热媒耗量可按下式计算1)油、燃气耗量按下式计算1)油、燃气耗量按下式计算表4-10热源发热量及加热设备的热效率2)电热水器耗电量按下式计算3)以蒸汽为热媒的水加热设备，蒸汽耗量按下式计算3)以蒸汽为热媒的水加热设
21、备，蒸汽耗量按下式计算表4-11饱和蒸汽的热焓4)以热水为热媒的水加热设备，热媒耗量可按下式计算4.5.2热水管网的水力计算1.热水配水管网水力计算2.热水循环管网水力计算3.热媒管网水力计算1.热水配水管网水力计算1)管道水力计算按“热水管道水力计算表”来查用，见附录D表D-1。2)热水管道内的水流速度较小，按表4-12所示选用。3)热水管网的局部水头损失一般可按沿程水头损失的25%30%进行估算，也可按照局部水头损失的计算公式逐一计算后累加。4)热水管网的管径不宜小于20mm。1.热水配水管网水力计算表4-12热水管道的流速2.热水循环管网水力计算(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算
22、(2)定时热水供应系统机械循环管网计算(3)自然循环热水管网的计算(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算表4-13热水循环管网回水管管径选用表(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算表4-14管道周围空气温度(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算图4-19计算用图(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算图4-20n和n+1管段计算用图(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算(1)全日热水供应系统机械循环管网水力计算(2)定时热水供应系统机械循环管网计算一般
23、定时循环热水供应系统的循环泵大都在供应热水前半小时开始运转，直到把水加热至规定温度，循环泵才停止工作，因定时供应热水的情况下用水较集中，故在供应热水时不考虑热水循环，循环泵是按1h内循环管网中的水循环次数选定的，水循环次数一般为24次，其上、下限的选择，可依系统的大小和水泵产品情况等确定。(3)自然循环热水管网的计算(3)自然循环热水管网的计算图4-21热水系统自然循环压力计算图a)上行下给式管网b)下行上给式管网3.热媒管网水力计算(1)热媒为蒸汽的管网计算(2)热媒为高温热水(1)热媒为蒸汽的管网计算。表4-15高压蒸汽管道的常用流速(2)热媒为高温热水图4-22热媒管网自然循环压力a)热
24、水锅炉与水加热器连接(间接连接)b)热水锅炉与储水器连接(直接连接)(2)热媒为高温热水4.6高层建筑热水供应系统4.6.1特殊要求4.6.2技术措施4.6.1特殊要求图4-23集中设置加热器、分区设置热水管网的供水方式1水加热器2循环水泵3排气阀4.6.2技术措施1.分区供水方式2.分散设置水加热器、分区设置热水管网的供水方式3.分区设置减压阀、分区设置热水管网的供水方式4.管网布置与敷设5.水力计算1.分区供水方式集中设置水加热器、分区设置热水管网的供水方式如图4-23所示。2.分散设置水加热器、分区设置热水管网的供水方式图4-24分散设置水加热器、分区设置热水管网的供水方式a)各区系统均
25、为上行下回方式b)各区系统混合设置1水加热器2给水箱 3循环水泵3.分区设置减压阀、分区设置热水管网的供水方式1)图4-26所示为高、低区分设水加热器的系统。2)图4-27所示为高、低区共用水加热器的系统，低区热水供水系统的减压阀设在各用水支管上。3)图4-28所示为另一种高、低区共用水加热器系统，高、低区共用供水立管，低区分户供水支管上设减压阀。1)图4-26所示为高、低区分设水加热器的系统。4T25.TIF1)图4-26所示为高、低区分设水加热器的系统。4T26.TIF2)图4-27所示为高、低区共用水加热器的系统，低区热水供水系统的减压阀设在各用水支管上。图4-27支管设减压阀热水供应系
26、统 3)图4-28所示为另一种高、低区共用水加热器系统，高、低区共用供水立管，低区分户供水支管上设减压阀。图4-28高、低区共用立管且低区设4.管网布置与敷设1)当分区范围超过5层时，为使各配水点随时得到设计要求的水温，应采用全循环或立管循环方式；当分区范围小，但立管数多于5根时，应采用干管循环方式。2)为防止循环流量在系统中流动时出现短流，影响部分配水点的出水温度，如本章4.3节中所述，可在回水管上设置阀门，通过调节阀门的开启度，平衡各循环管路的水头损失和循环流量。4.管网布置与敷设3)为提高供水的安全可靠性，尽量减小管道、附件检修时的停水范围，或充分利用热水循环管路提供的双向供水的有利条件
27、，放大回水管管径，使它与配水管径接近，当管道出现故障时，可临时作配水管使用。4.管网布置与敷设图4-29上行式同程系统4.管网布置与敷设图4-30下行式同程系统5.水力计算高层建筑热水供应系统的水力计算方法，同本章4.5节所述。4.7直饮水供应4.7.1饮水的制备与供应4.7.2管道直饮水系统4.7直饮水供应图4-31分层开水供应系统4.7.1饮水的制备与供应1.开水供应系统2.冷饮水供应系统3.饮水供应系统的水力计算1.开水供应系统图4-32管道输送开水供应系统2.冷饮水供应系统图4-33冷饮水供应系统2.冷饮水供应系统图4-34饮水器构造3.饮水供应系统的水力计算(1)饮用水量(2)耗热量
28、(3)管网的计算(1)饮用水量(1)饮用水量表4-16饮水定额及小时变化系数(2)耗热量(2)耗热量(3)管网的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。4.7.2管道直饮水系统1.概述2.水质标准及饮用净水分类3.饮用净水的处理技术4.管道直饮水系统的组成5.管道直饮水系统的水力计算6.系统水质防护1.概述图4-35管道直饮水系统处理工艺示意图2.水质标准及饮用净水分类1)纯净水是一种通俗的称谓，严格来讲应分为高(超)纯水、纯水和蒸馏水等。2)矿泉水分为天然矿泉水和人工矿泉水。3)优质水是指以自来水为水源经过深度净化处理得到的可直接饮用和制冷饮水、保留了有益矿物质和微量元素的
29、水。2.水质标准及饮用净水分类表4-17饮用净水水质标准摘录3.饮用净水的处理技术图4-36管道直饮水常用处理方法3.饮用净水的处理技术表4-18针对不同自来水水质的推荐水处理工艺流程4.管道直饮水系统的组成(1)优质饮用水处理设备优质饮用水设备是自来水深度净化处理的核心装置，用来生产含有微量元素和矿物质的优质饮用水。(2)变频恒压供水设备为克服传统的供水模式(屋顶水箱和水泵联合供水)水质容易受到二次污染且供水不安全的问题。(3)供水管网供水管网的设计、施工及管材对管网末梢出水达到饮用净水水质标准尤为重要。(4)管网水循环消毒设备管道直饮水必须做到“打开龙头即能生饮”。4.管道直饮水系统的组成图4-37管道直饮水系统流程图5.管道直饮水系统的水力计算(1)设计秒流量(2)管径计算(3)循环流量(4)供水泵(1)设计秒流量(1)设计秒流量表4-19m值经验值(2)管径计算(3)循环流量(4)供水泵6.系统水质防护1)管道、设备材料不光直饮水管道要符合食品级卫生标准，与直饮水直接接触的阀门、水表、管道连接件、密封材料、配水水嘴等均应符合食品级卫生标准，并应取得国家级资质认证。2)管网系统直饮水管道设计除设计流速应较高外，管网应设置成环状，尽量缩短死水管段，且运行时应保持最低循环流量，循环回水须经净化与消毒后才能再进入管网。
