第7章热水系统.ppt

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1、第7章 热水系统,7.1.1 热水系统的组成 1、热源 a.锅炉 热水锅炉 蒸汽锅炉 b.工厂废热利用设备 c.太阳能集热器,7.1 热水供应系统的介绍,2、加热和贮热设备（1）热水贮罐（2）容积式水加热器（3）快速式水加热器（4）热水箱（5）进口新设备 3、热水管网（1）第一（热媒）循环管网 发热设备加热设备（2）第二（配水、回水）循环管网 加热设备用水设备,7.1.2 热水供应系统的分类1、按供应范围分（1）局部热水供应系统 用于对建筑内部局部房间供应热水 A.供应范围小 B.无复杂的管道供应系统 小型燃气热水器、电热水器、太阳能热水器等饮食店、理发店、门诊所等,（2）集中热水供应系统 用

2、于建筑内部用水量较大时 A.对整个建筑或局部楼层供应热水 B.建筑内部设置独立的供热设备 和管道系统旅馆、住宅、公共浴室等（3）区域性热水供应系统 用于建筑小区或大面积热水供应 A.供热范围大 B.小区内部建筑共用一套供热设备和管道系统城镇住宅区和大型工业企业,2、按工作原理（循环动力）分（1）自然循环的热水供应系统 利用自然循环水头使热水循环流动 条件：自然循环水头循环水头损失（2）机械循环的热水供应系统 利用水泵提供压力使热水循环流动 条件：自然循环水头循环水头损失,P1=h0 2+h 1+h 11P2=h0 2+h 2+h 11P=P2-P1=h（2-1）P：自然循环水头,自然循环的热水

3、供应系统,自然循环水头循环水头损失,机械循环的热水供应系统,自然循环水头循环水头损失,11,3、按循环方式分（1）全循环热水供应系统（2）半循环热水供应系统（3）非循环热水供应系统,4、按循环流程分（1）同程式热水供应系统（2）异程式热水供应系统,5、按管理方式分（1）定时循环（2）全天循环6、按系统的压力工况分（1）开式热水供应系统 配水点关闭，系统仍与大气相通（2）闭式热水供应系统 配水点关闭，系统不与大气相通7、按配水管路布置方式分（1）上行下给式（2）下行上给式,思考：1、局部？集中？区域？2、自然循环？机械循环？3、全循环？半循环？非循环？4、同程式？异程式？5、定时循环？全天循环？

4、6、开式系统？闭式系统？7、上行下给式？下行上给式？,下列关于机械循环与自然循环热水供应系统的叙述中，错误的项为（）。a.机械循环利用配水管网的给水泵的动力进行循环b.两者的循环动力来源不同c.自然循环利用热动力差进行循环d.自然循环系统中不设循环水泵,热水设备与给水设备的差异：1.溶于供热水系统内的空气容易分离，在立管顶部及空气容易积聚的部位 应设置自动排气阀及排气管。2.金属材料的腐蚀速度与PH值、溶解氧、流速、温度、沉淀物等多种因素有关，但相同条件下温度越高 腐蚀速度越快。,供热水设备与给水设备的差异：3.冷水加热时产生膨胀，在系统内需要设置吸收这部分膨胀量的装置。4.机械材料产生膨胀，

5、集中热水供应系统中的热水供水管和回水立管，由于管道长，伸缩量大，一般设置伸缩管接头连接。,供热水设备的基本性能要求舒适：能够提供温度适宜、水量充沛的热水经济：投资少，运行及维护费用低方便：易于操作、便于维护管理安全：水质应符合 生活饮用水标准，规定的生活饮用水 标准，避免各类事故。其他：占地省，外形美观。,4、热水供应系统的器材和附件（1）疏水器 作用：保证蒸汽凝结水及时排放，防止蒸汽漏失。安装部位：热媒循环管网的冷凝水管上。（2）自动温度调节器 作用：控制水加热器出口水温。安装部位：水加热器上部或出口处。,（3）减压阀 作用：调节蒸汽热媒的压力，保证水加热器安全工作。安装部位：水加热器的 蒸

6、汽进口管。（4）自动排气阀作用：排除上行下给热水管网中汽化产生的气体（主要由冷水加热导致）。安装部位：管网的最高点。,（5）自然补偿管道和伸缩器 作用：对管道受热伸长量进行补偿，避免管道因承 受应力而导致弯曲和破裂。安装部位：长直管段上。（6）膨胀管和膨胀罐 作用：开式系统的排气；排除膨胀水量。,下列关于集中热水供应系统热源选择的叙述中，正确的是（）。A.利用烟气、废气作热源时，烟气、废气的温度不宜高于400B.宜首先利用能保证全年供热的热力管网作为热源C.以太阳能为热源的加热设备宜独立工作，不宜设置辅助加热装置D.无工业余热、废热、地热、太阳能、热力管网和区域锅炉房提供的蒸汽或高温水时，可设

7、置燃油，燃气热水机组直接供应热水,7-2 热源和加热设备,7-2 热源和加热设备,一、加热方式（1）直接加热（热媒与冷水直接混合）用热水锅炉直接把冷水加热到所需的温度或以蒸汽为热媒与被加热的冷水直接混合；热效率高。（2）间接加热（传热面传递能量）热媒（蒸汽或过热水）通过加热设备内部的热交换面将热量传递给需加热的冷水；热效率较低。,二、集中热水供应系统的加热设备及工作方式1、热水锅炉直接加热（图7-15）优点：1）设备简单，占地面积小，热效率高；2）效果稳定，水温波动 小。缺点：1）锅炉易结垢；2）加热速度慢。,2、容积式水加热器（图7-17）容积式加热器是内部设有热媒导管的热水贮存器，具有加热

8、冷水和贮存热水两种功能。组成：贮水罐：钢板、密闭压力容器。盘管：铜、钢,热媒：蒸汽、高温水 优点：1）效果稳定，水温波动小；2）既可加热，又可贮热；3）设置地点不受限。缺点：1）加热速度慢；2）容积利用率低；3）占地面积大；4）热效率较低。适用于：宾馆、医院等要求水温稳定的建筑。,3、快速式水加热器（图7-20）快速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的一种间接加热设备。类型：按热媒：水水：以高温水为热媒 汽水：以蒸汽为热媒 按导管：单管式、多管式、板式、管壳式、波纹管式、螺旋管式。优点：1）加热速度快；2）占地面积小。缺点：1）流速大，噪音高；2）水头损失大；3）不能贮水，水

9、温有波动；4）热效率较低。适用于：生产车间和工业企业生活间。,4、热水箱加热（图7-2（b）（c）直接加热水箱：在水箱中安装蒸汽多孔管或蒸汽喷射器。间接加热水箱：在水箱中安装排管或盘管。适用：公共浴室等用水量大而均匀的定时热水供应系统。优点：1）设备简单，成本低，热效率高；2）既可加热，又可贮热。缺点：1）设置地点受限；2）对蒸汽品质有要求。,5、半容积式水加热器,图71 半容积式水加热器,该设备由贮热水罐、内藏式快速换热器和内循环泵3个主要部分组成。加热原理：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贮热水罐，当管网中热水用水低于设计用水量时，热水的一部分落到贮罐底部，与补充水(冷

10、水)一道经内循环泵升压后再次进入快速换热器加热。,5、半容积式水加热器,图71 半容积式水加热器,循环泵的作用：1.提高被加热水的流速，以增大传热系数和换热能力；2.克服被加热水流经换热器时的阻力损失；3.形成被加热水的连续内循环，消除了冷水区或温水区，使贮罐容积的利用率达到100。,6、半即热式水加热器（见图7-24）,该设备为带有超前控制，具有少量贮存容积的快速式水加热器。加热原理：热媒、冷水，冷凝水，同时有少量冷水进入分流管。温控原理：冷水以与热水成比例，感温元件读出瞬间温度，按需要调节控制阀，以保持输出温度。,图72 半即热式水加热器,工作特点：1）只要一有热水需求，热水出口处的水温尚

11、未下降，感温元件就能发出信号开启控制阀，具有预测性；2）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，传热系数大，换热速度快3）热水贮存容量小，仅为半容积式水加热器的35。,7、太阳能热水器,集热器,导水管,热水贮罐,热水管,给水管,通气管,平板型太阳能热水器,下列哪种水加热器的加热方式属于直接加热：（）A.容积式水加热器B.快速式水加热器C.设有蒸汽多孔管的加热水箱D.半容积式水加热器,下述关于容积式水加热器的描述不正确的是：（）A.是内部设有热媒导管的热水贮存容器，具有加热冷水和贮存热水两种功能B.具有较大的贮存和调节能力，被加热水通过时水头损失较小C.出水水温较稳定D.容

12、积利用率较高,快速式水加热器的主要特点是：（）A.加热效率低B.占地面积大C.不能贮存热水，水头损失大D.出水水温稳定,7-3 热水供应系统的管材1、管材和管件，应符合现行产品标准的要求；2、工作压力和工作温度不得大于产品标准标定允许值；3、应耐腐、安装连接方便可靠、符合饮用水卫生要求；4.常用管材类型：薄壁铜管，薄壁不锈钢管，铝塑复合管，交联聚乙烯管（PE管），聚丙烯管（PPR管）。,下列管材中，不宜在定时供应热水系统中使用的是（）。A.薄壁铜管B.PPR管C.镀锌钢管内衬不锈钢管D.薄壁不锈钢管,7-4 热水管网的布置和敷设 一、热水管网的敷设 建筑内部热水管网的布置和敷设方法基本与生活给

13、水（冷水）管网相同，总的原则是在安全供水（包括水量、水质、水压、水温）的前提下尽量使管线最短。热水管网与给水（冷水）管网的不同之处主要体现在以下几个方面：,1、配水立管始端、回水立管末端和支管上装设水龙头多于5个时，需装设阀门，便于检修。2、所有横管均应有与水流相反的坡度（i0.003）。排气装置设于配水横干管的最高点；泄水装置设于管网的最低点。3、对于下行上给的全循环管网，为防止析出气体带回循环管，每根配水立管的循环管始端应接到相应立管最高点以下0.5m 处（P222 图7-1）。,4、为防止管道热胀冷缩，长直管段、立管与横管相连时应布置成自然补偿管段或设置管道伸缩器。5、热水贮水罐和加热设

14、备上的管道连接应严格按设备安装说明执行。常见安装方式如图：,6、以蒸汽为热媒时，凝水管上要设置疏水器。7、热水立管与横管连接时，为避免管道伸缩应力破坏管网，应采用乙字弯的连接方式。8、热水系统的配水干管、水加热器和热水贮罐一般均需保温。二、热水管道的保温（自学）,7-5 高层建筑热水供应系统 一、技术要求 同冷水系统，若采用同一系统供应热水，会使低层管道静水压力过大，因而带来一系列弊病，为保证良好工况，热水系统也要解决低层管道中静水压力过大的问题。,二、技术措施 可采用竖向分区的供水方式。（1）分区范围，应与冷水系统分区一致；各区的水加热器、贮水器的进水，均应由同区的给水系统供应，使冷、热水压

15、力平衡。（2）经水加热器加热，故热水流程长，混合龙头处冷、热水压力有差异，应采取措施增加冷水管道阻力，减小热水管道阻力。热水用于盥洗、淋浴，管内水压变化2m时，水温变化达到 9。,三、高层建筑热水系统的分区供水方式 1.集中式 各区热水配水、循环管网自成系统，加热设备、循环水泵集中设在底层或地下设备层，各区加热设备的冷水分别来自各区冷水水源，如冷水箱等。优点：（1）各区供水自成系统，互不影响，供水安全、可靠；（2）设备集中设置，便于维修、管理。缺点：（1）高区水加热器需承受高压，耗钢量较多，制作要求和费用高；（2）不宜用于多于3个分区的高层建筑。,加热设备集中设置的分区集中热水供应方式,1.水

16、加热器2.循环水泵3.排气阀,2.分散式 各区热水配水循环管网自成系统，但各区的加热设备和循环水泵分散设置在各区的设备层中。优点：（1）供水安全可靠；（2）加热设备承压均衡，耗钢量少，费用低。缺点：（1）设备分散设置，占用建筑面积；（2）维修管理不方便；（3）热媒管线较长。,加热设备分散设置的分区分散式热水供应方式,1.水加热器2.循环水泵3.排气阀,四、高层建筑热水系统的管网布置 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，可

17、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。3.系统较大或循环管路较长时，可采用？程式管线布置形式。,计算：1.膨胀管 膨胀管高度计算：见右图,例题：某建筑，水加热器底部至生活饮用水高位水箱水面的高度为17.60m，冷水的密度为0.997kg/L，热水的密度为0.9832kg/L。则膨胀管高出生活饮用水高位水箱水面的高度为（）m。0.10 0.20 0.25 0.30,膨胀管最小管径：见下表,某开式热水供应系统中，加热器的传热面积为18，则膨胀管的最小管径为（）mm。A.25 B.32 C.40 D.50,2.膨胀水箱热水供应系统上如果设置膨胀水箱，其容积 V

18、p膨胀水箱的有效容积（L）t系统内水的最大温差 Vs系统内的水容量（L）,2.膨胀水箱h膨胀水箱水面高出系统冷水补给水箱水面的垂直高度（m）H锅炉、水加热器底部至系统冷水补给水箱平面的高度（m）热水回水密度（kg/m3）热水供水密度（kg/m3）,例题：已知热水系统水容积为1 000 L，热水温度为60，密度为0.98 kg/L，冷水温度按5，密度为1kg/L，回水温度为40，密度为0.99 kg/L，水加热器底至冷水补给水箱的水面高度为100 m，计算膨胀水箱的有效容积为_L，若采用膨胀管，水面高出冷水水箱的高度约为_m。()A.12，2；B.21，2；C.33,1；D.36,1。,3.膨胀

19、罐：调节热水管网中水受热后的膨胀量。日用热水量大于30m3的热水供应系统。设置位置：在冷水进水管或热水回水管的分支管上,设置位置：在冷水进水管或热水回水管的分支管上,膨胀罐的总容积Ve,公式：,例题：热水系统日用热水量为为11000 L/d（60），密度为0.98kg/L，水加热器采用2个3.0m3的容积式换热器，并设有压力式膨胀罐，管道的容积为2000 L，回水温度为40，密度为0.99 kg/L，冷水温度按5，密度为1 kg/L，回水管在进入换热器处的工作压力为0.4 MPa，膨胀罐的总容积为_m3。()a.0.43；b.3.43；c.1.71；d.0.86。,4.自然补偿管道和伸缩器 钢

20、管热伸长量为：式中：L钢管热伸长量。mm；t2r管中热水最高温度，；t1r管道周围环境温度，一般取 5 L计算管段长度，m；=0.012普通钢管的线膨胀系数，mm/m.,补偿管道热伸长措施：1）自然补偿：利用管路布置时形成L、Z型 转向，在转弯前后的直线段上设置固定支 架。（见教材248.图7-36）2）伸缩器补偿：套管伸缩器：适用于管径DN100mm，伸长 量250400mm。方型伸缩器：安全可靠、不漏水，但占用 空间大。波型伸缩器：安装方便、节省面积、外形 美观、耐高温。,例题：某管道直线长度为80m，两端是弯头，管道的线伸缩系数为0.02mm/m，若温度差为50度，弯头可补偿的直线管段长度为10m，每个伸缩节可补偿的直线管段长度不大于30m，则在充分利用弯头自然补偿的情况下，该管段至少应设（）个伸缩。A4 B3 C2 D1,