第六章-高層建筑熱水及飲水供應系統

第一節(jié)高層建筑熱水定額、水溫和水質

一、熱水用水定額根據水溫、熱水時間、熱水用水器具完善程度、當地氣候條件和生活習慣等因素確定，各類高層建筑的熱水用水定額見表6-1和表6-2。二、水溫熱水用水量的多少與水溫有關，溫度低，相應的熱水用量多；反之，則相應的熱水用量少。熱水水溫可分為熱水供應水溫、使用熱水水溫和冷水水溫。熱水鍋爐或換熱器出口的最高水溫和配水點的最低水溫見表6-3。盥洗用、沐浴用和洗滌用的使用熱水的水溫見表6-4。冷水溫度以當地最冷月平均水溫資料確定，無水溫資料是，可參考照6-5確定。通過使用熱水溫度th、熱水供應水溫度tr和冷水溫度t1的關系可求熱水供應水量占混水量的百分數KrKr=(th-t1)/(tr-t1)（6-1）實際應用時，直接查表，當供給熱水溫度為55℃時熱水量及冷水量占混和水量的百分數見表6-6。三、水質

水在加熱過程中，硬度、含氧量過高，會引起鍋爐、換熱器、管道結垢和腐蝕，需對水進行軟化處理和穩(wěn)定處理。軟化處理采用離子交換法處理?？煞譃槿寇浕ê筒糠周浕ǎ罢呤侵溉可钣盟涍^離子交換法處理，后者是指部分原水經過離子交換法處理而另一部分原水不經過軟化處理，然后混合后的水質硬度達到90～180mg/L。穩(wěn)定處理有物理法和化學法兩種，物理處理法裝置有磁水器、電子除垢器、靜電除垢器、碳鋁式離子水處理器等?；瘜W法即添加化學穩(wěn)定劑如聚磷酸鹽、聚硅酸鹽等。

圖6-1全部軟化法流程1—儲水器；2—離子交換器；3—軟水池；4—水泵；5—供水泵532241市政供水管32131圖6-2部分軟化法流程1—離子交換器；2—儲水池；3—控制水量分配用水表；4—水泵14處理后水，按60℃計算的日用水量不超過50m3時，碳酸鹽硬度不得超過270mg/L，若用水量超過50m3時，碳酸鹽硬度不得超過180mg/L。熱水量大于50m3時，加熱前原水（或軟化處理后水）溶解氧含量不得超過5mg/L，二氧化碳不得超過20mg/L，否則，應進行水的除氣處理。一般熱水供應系統按65℃計算時，小于10m3的用水量可不進行軟化處理，采用磁水器、除垢器代替。第二節(jié)高層建筑熱水供應系統

一、高層建筑熱水供應系統設置特點和要求1、特點系統垂直高度大；要求熱水供應可靠，水溫水壓穩(wěn)定；設備和管道附件應承壓；有排氣和熱膨脹裝置；水質符合要求；系統防噪聲要求高；衛(wèi)生潔具標準高，配水附件應先進可靠；盡量節(jié)水和對設備管道保溫。2、要求應及時滿足系統的水質、水量、水壓、水溫要求；便于管道和設備的維護管理；便于系統水量、水壓和水溫調節(jié)；應考慮分區(qū)熱水供應；選擇高質量管材、附件和設備等。二、高層建筑熱水供應系統分類1、按熱水供應的范圍可分局部熱水供應和集中熱水供應。2、按熱煤的種類可分蒸汽熱媒的熱水供應和高溫水熱媒的熱水供應。3、按熱水的加熱方式可分直接加熱熱水供應和間接加熱熱水供應。

圖6-3蒸汽或高溫多孔直接加熱1—冷水；2—熱水；3—熱媒管；4—多孔管；5—溢流管；6—通氣管；7—泄氣管57463215圖6-4熱媒水射器箱外直接加熱1—冷水；2—熱水；3—熱媒管；4—水射器；5—泄水管；6—通氣管；7—溢流管4136727451326圖6-5熱煤水射器箱內直接加熱1—冷水；2—熱水；3—熱煤管；4—泄水管；5—水射器；6—通氣管；7—溢流管圖6-6間接加熱示意圖1—熱媒管；2—加熱箱（罐）；3—冷水管；4—熱水關；5—泄水管251534、按熱水供應系統管路布置形式分無循環(huán)式（上行下給式、中分式、下行上給式等）和循環(huán)式（全循環(huán)式、半循環(huán)式，同程式和異程式）。上行下給式圖6-7無循環(huán)式熱水供應系統中分式下行上給式圖6-8全循環(huán)式熱水供應系統下回下供全循環(huán)式上回上供全循環(huán)式下供下回半循環(huán)式圖6-9半循環(huán)式熱水供應系統上供上回半循環(huán)式同程式異程式圖6-10同程式和異程式5、按熱水供應系統有無分區(qū)可分無分區(qū)熱水供應系統和分區(qū)熱水供應系統。4123圖6-11無分區(qū)熱水系統供應1—熱換器；2—供熱管；3—循環(huán)管道；4—冷水管道圖6-12分區(qū)熱水供應系統I—下區(qū)熱水供應系統；II—上區(qū)熱水供應系統；1—熱換器；2—供熱管；3—循環(huán)管道；4—冷水管34123II

I

142三、高層建筑熱水供應系統的組成1、熱媒部分包括熱源、輸熱管道、換熱器、其他裝置與附件。2、熱水供應部分包括換熱器、供熱水管道、循環(huán)管道、冷水供應管道等，其中管道部分又稱第二循環(huán)系統，如圖6-7～圖6-12所示。四、高層建筑熱水供應系統方式由熱媒部分和熱水供應部分組成的熱水供應系統方式如下：1、無分區(qū)的高層建筑熱水供應系統方式分為蒸汽熱媒式和熱水熱媒式兩種。8913121214631110547圖6-14蒸汽熱媒式高層建筑無分區(qū)熱水供應方式1—蒸汽鍋爐；2—換熱器；3—熱水干管；4—熱水立管；5—回水立管；6—回水干管；7—循環(huán)泵；8—凝水箱；9—水泵；10—給水箱；11—透氣管；12—蒸汽管；13—凝水管；14—疏水管34215圖6-15熱水熱媒式高層建筑無分區(qū)熱水供應方式1—熱水鍋爐；2—換熱器；3—循環(huán)泵；4—冷水管；5—冷水箱2、分區(qū)的高層建筑熱水供應系統方式分為蒸汽熱媒分區(qū)式和熱水熱媒分區(qū)式。

334621546圖6-16蒸汽熱媒式高層建筑分區(qū)式熱水供應方式1—蒸汽鍋爐；2—蒸汽管道；3—換熱器；4—冷水箱；5—凝水池；6—管路系統圖6-17熱水熱媒式高層建筑分區(qū)式熱水供應方式1—蒸汽鍋爐；2—熱水儲罐；3—冷水箱；4—熱水系統32321144

各種熱水供應系統綜合圖示見表6-7。對熱水供應系統方式選擇，應考慮以下幾點：對于居住類建筑，當給水壓力大于0.35MPa時，而對非居住類建筑，當給水壓力大于0.45MPa時，或壓力波動較大時，宜設置冷水箱、調節(jié)閥、減壓或穩(wěn)壓裝置等。高層建筑熱水供應系統的分區(qū)應與給水系統分區(qū)相同。冷水系統管路圖示與熱水系統管路圖示盡量保持一致。第三節(jié)高層建筑熱水供應系統主要設備

主要設備有水處理設備、發(fā)熱設備、換熱設備、儲熱（水）設備、提升加壓設備等。一、水處理設備主要用于鍋爐的軟化水處理離子交換法有單級鈉離子交換法和兩級鈉離子交換法。鈉離子交換器中離子交換劑具有機械強度高、耐熱性好、交換和再生容量大的合成離子交換樹脂，國產陽離子交換樹脂見表6-19。二、發(fā)熱設備發(fā)熱設備常指鍋爐，其作用是產生和提供熱源?？煞秩济哄仩t和燃油燃氣鍋爐。

三、換熱設備常用的換熱設備為混合式換熱器和間壁式換熱器，前者稱直接式熱換器，后者稱間接式熱換器。間壁式換熱器應用最為廣泛。1、容積式熱換器可分為管殼式容積式熱換器和板式容積式熱換器（螺旋板式、板式和板翅式）。2、列管式熱換器可分為固定管板式熱換器、U形熱換器、浮頭式熱換器。四、儲熱（水）設備常見的有儲熱箱、儲熱罐等。儲熱箱的斷面有圓形和方形，金屬板材焊制而成，外有絕熱材料，呈開式，不承受液體壓力。儲熱罐斷面有圓形，兩端有封頭，常為閉式，承受流體壓力，外有絕熱材料。五、提升加壓設備提升加壓設備常為水泵、蒸汽泵。根據熱水供應系統所需流量和揚程選擇泵。熱水循環(huán)應選用熱水泵，選用是盡可能使其供水可靠且節(jié)能。第四節(jié)高層建筑熱水供應系統器材和附件

一、自動溫度調節(jié)裝置通過控制換熱器上的熱媒量來控制熱水溫度。自動溫度調節(jié)裝置構造分直接式和間接式。直接式自動溫度調節(jié)裝置由溫包、感溫元件和調節(jié)閥組成，如圖6-27所示。溫包探測換熱器內水溫，傳導至感溫元件，感溫元件隨即調節(jié)開啟和關閉調壓閥的熱媒流量，繼而調節(jié)了換熱器內的水溫。間接式溫度自動調節(jié)裝置由溫包、電觸點溫度計、電抗、變速箱等組成。溫包探測換熱器內的水溫，傳導至電觸點溫度計，當指針指到設計的高溫觸電便可啟動電動機關閉或關小閥門減少熱媒量，反之電機開啟或開大閥門增加熱媒量。二、疏水閥疏水閥的作用是排水不排氣，可以保證蒸汽凝結水及時排出同時又防止蒸汽漏失，它安裝在換熱器冷凝水排水管道上。疏水閥可分低壓疏水閥和高壓疏水閥，常采用高壓疏水閥。常見的疏水閥有浮筒式、吊桶式、熱動力式、脈沖式、溫調試等。吊桶式疏水閥如圖6-30所示、熱動力式疏水閥如圖6-31所示。當換熱設備中熱媒蒸汽的工作壓力P≤1.6MPa，排水溫度t≤100℃時，可選用熱動力式疏水閥；當P≤0.6MPa時，可選用吊桶式疏水閥。具體選用時要根據安裝疏水閥前后壓力差及排水量等參考，可按下式計算，由產品樣本選定。式中：G—疏水閥設計排水量，kg/h；

A—排水系數，倒吊桶式、浮筒式疏水閥排水系數A值見表6-9，其他疏水閥應按產品樣本提供的參數選定；

d—疏水閥排水閥孔直徑，mm；

P1—疏水閥進口蒸汽壓力，Kpa，以飽和蒸汽壓得95%計；

P2—疏水閥出口蒸汽壓力，Kpa，可采用P2=0。（6-2）疏水閥安裝有不帶旁通管水平安裝、帶旁通管水平安裝、不帶旁通管的并聯安裝、帶旁通管的并聯安裝。如圖6-32所示。

（a）水平安裝（不帶旁通管）（b）水平安裝（帶旁通管）（c）并聯安裝（不帶旁通管）（d）并聯安裝（帶旁通管）一B圖6-32疏水閥的安裝三、減壓閥和節(jié)流閥減壓閥作用是將蒸汽熱媒壓力降到小于0.5MPa。減壓閥是利用流體通過閥瓣產生阻力而降壓，有波紋管式、活塞式、膜片式等。活塞式減壓閥如圖6-33所示。波紋管式減壓閥如圖6-34所示。減壓閥選擇時應求得其工作孔口斷面，查產品樣本確定其型號，按下式計算：

式中：f—工作孔口截面，cm2；

Gc—蒸汽流量，kg/h；

qc—通過平方厘米孔口截面的蒸汽理論流量，按圖6-35選用，kg/(cm2·h)；

ψ—減壓閥流量系數，一般為0.45～0.6。節(jié)流閥常指截止閥、閘板閥、旋塞閥、蝶閥等，用于調節(jié)和啟閉熱水量和熱媒量。截止閥關閉較嚴，常安裝與蒸汽管道上，其他閥門常用于熱水管道上。（6-3）四、自動排氣閥自動排氣閥作用就是將排放掉干管末端或最高處積存的空氣或由熱水釋放的空氣，避免其形成氣塞，阻止熱水流動。排氣裝置由手動式和自動式。自動式能自動排氣且能阻止熱水外泄，使用方便，效果好。自動排氣閥結構如圖6-37所示。安裝示例如圖6-38所示。自動排氣閥一般按管網系統的工作壓力來選定，當系統熱水溫度t≤95℃，工作壓力P≤2×105Pa，可選用排氣孔徑d=2.5mm；工作壓力P=2×105Pa～4×105Pa時，可選用孔徑d=1.6mm的閥座。五、補償器補償器的作用防止由于金屬管道的溫度影響下熱脹冷縮造成的管道受損。金屬管材熱伸長量按下式計算：

ΔL=α(t2r-t1r)l（6-4）式中：ΔL—金屬管熱伸長，mm；

t2r—管中熱水的最高溫度，℃；

t1r—安裝管道處室內溫度，℃；

l—計算管道的管段長度，m；

α—金屬管的線膨脹系數，mm/m?℃，鋼管α值為0.012。補償器種類有管式補償器、套管補償器、環(huán)形補償器等。管式補償器由自然補償管道、方形補償器。在拐彎管道直線管段上適當位置設定支撐來補償固定支撐間管段熱伸長量。在較長直管中間安裝方形補償器。套管補償器適用于管徑DN≥100mm直線管段來補償其熱伸長，環(huán)形補償器適用于管徑DN<100mm直線管道來補償其熱伸長。套管補償器、環(huán)形補償器占地少、美觀緊湊、選用時注意補償量、材質及生產制作質量，安裝時應按產品所要求的事項進行，以免漏氣或漏水。第五節(jié)高層建筑熱水供應系統計算

一、高層建筑熱水供應系統計算內容和程序內容包括：熱水量、耗熱量、熱媒耗量的計算，設備參數計算與設備選型、熱水管網水力計算。程序如圖6-43所示。熱水供應系統平面圖、軸測圖熱水儲存設備、換熱設備、發(fā)熱設備（鍋爐）計算與選型熱水量、耗熱量及熱媒耗量的計算熱水管網計算（包括節(jié)循環(huán)管網計算和第二循環(huán)管網計算）圖6-43熱水供應系統設計計算程序二、熱水量、耗熱量和熱媒耗量的計算熱水量、耗熱量和熱媒耗量的計算是選擇熱水供應系統各種設備（熱水儲存設備、換熱設備、發(fā)熱設備）的基礎資料。1、熱水量的計算（1）按人數或床位計算的熱水量為

Qr=Khmqr/T

（6-5）式中：Qr—最大小時熱水用量，L/h；

qr—熱水用水定額，見表6-1；

m—用水計算單位數（人數或床數）；

T—一天內熱水供應時間，h；

Kh—熱水小時變化系數，全日供熱水時見表6-12～6-14。（2）按衛(wèi)生潔具數計算的熱水量

Qr=∑qhn0b/100（6-6）式中：Qr—最大小時熱水用量，L/h；

qh—衛(wèi)生潔具小時熱水定額，L/h，見表6-2；

n0—同類型衛(wèi)生潔具數；

b—衛(wèi)生潔具同時使用百分數。當不同用戶共用一個熱水供應系統時，設計小時用水量可按下式計算：

Qr=qmax+qrp

（6-7）式中：Qr—設計小時熱水用量，L/h；

qmax—依實際用水情況確定同一時間范圍內出現的高峰用水的主要對象的最大小時熱水用水量，L/h；

qrp—除上述用水達qmax項外的其他使用熱水對象的平均小時用水量，L/h。注意使用式（6-7），均要采用同一水溫下熱水量。qrp可按下式計算：

qrp=Qd/T

（6-8）式中：Qd—單項用戶最大日用水量，m3；

T—單項用戶每日實際用水時間，h。根據經驗，全日制熱水供應的住宅、醫(yī)院、旅館宜選用式（6-5），而非全日制供應熱水的住宅及公共建筑宜選用式（6-6）。2、耗熱量計算

設計小時耗熱量根據小時供水量和冷、熱水溫差進行計算，耗熱量計算公式如下：

Q=QhCB(tr-t1)/T

（6-9）式中：Q—設計小時耗熱量，kJ/h；

Qh—最大小時熱水用量，L/h，可按式（6-5）～式（6-7）確定；

CB—水的比熱容，熱水供應系統中可取4.19kJ/(kg?℃)；

tr—熱水溫度，℃；

t1—冷水溫度，℃；

T—用水時間，h。3、熱媒耗量計算熱媒有蒸汽和高溫，加熱方式有直接加熱和間接加熱，不同的熱媒和不同的加熱方式其熱媒耗量也不會相同。（1）蒸汽直接與被加熱水混合時，蒸汽耗量計算如下式：

式中：Gm—蒸汽耗量；kg/h；

i—蒸汽熱焓，按蒸汽壓力由蒸汽表中選用或按表6-16查用，kJ/kg；

Qhr—蒸汽與冷水混合后的熱焓，kJ/kg；

Q—設計小時耗熱量；kJ/h。（6-10）（2）蒸汽通過傳熱面加熱冷水時，蒸汽耗量計算如下式：

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

Q—設計小時耗熱量；kJ/h，可按式（6-9）計算；

rh—蒸汽的汽化熱，按蒸汽壓力由蒸汽表選用或按表6-16選用，kJ/kg。（3）熱媒為熱水通過傳熱面加熱冷水時，熱水耗量計算如下式：式中：Gms—蒸汽耗量；kg/h；

Q—設計小時耗熱量；kJ/h;tmc—換熱器供高溫水進口溫度，℃；

tmz—換熱器換熱出口熱水溫，℃；

CB—水的比熱容，熱水供應系統中可取4.19kJ/(kg?℃)；（4）熱媒為熱水的直接加熱高溫水量可按式（6-1）及表6-6的表格計算高溫水量、混合水量、冷水量。（6-12）三、熱水儲存設備、換熱設備和發(fā)熱設備計算與選型熱水儲存設備有開式的熱水箱、閉式熱水罐，需要確定其容積。換熱設備中能儲水和加熱作用有加熱箱和容積式換熱器，需計算容積和換熱面積；換熱設備中僅起加熱設備有列罐換熱器和其他快速管式換熱器，應計算其換熱面積。發(fā)熱設備根據發(fā)熱量選鍋爐型號。（一）熱水箱（罐）、換熱器（箱或罐）容積計算1、理論分析計算法儲存熱水有如下作用：儲存的熱水在熱水供應時間內作為提前加熱冷水的補充熱源；在高峰熱水用水歷時內起調峰作用；儲存熱水備用。儲存的熱水向配水管網供應熱水的工況有定溫變容、變溫變容、定容變溫。（1）定溫變容工況

熱水箱快速加熱器蒸汽熱水箱冷水箱冷水冷水箱熱水熱水鍋爐熱水圖6-44定溫變容工況之一圖6-45定溫變容工況之二圖6-46定溫變容工況之三（2）變容變溫工況

冷水箱容積式水加熱器熱水冷水箱加熱水箱圖6-47變容變溫工況之一圖6-48變容變溫工況之二（3）定容變溫工況

冷水箱冷水箱熱水冷水冷水穿孔進水管蒸汽圖6-49定容變溫工況理論計算儲存熱水容積根據建筑熱水供應系統的耗熱量累積曲線（由小時耗熱變化曲線繪制）和供熱累積曲線間關系，經分析后確定。實際工作中若缺少代表性的日供熱和耗熱累積曲線時，可按熱水設備以變溫變容供應熱水工況的熱水平衡關系式求出儲存熱水有效容積。根據儲存熱水容積中的預熱熱量、供應熱水過程中換熱設備的換熱量之和減去供應熱水終止時容器中剩余熱量后等于熱水供應系統的耗熱量建立如下等式關系：式中：V—儲存熱水的有效容積，L；

tr—儲存熱水容器中熱水的計算溫度，℃；

t1—冷水計算溫度，℃；

CB—水的比熱，J/(kg?℃)或kJ/(kg?℃)；

Qs—供應熱水過程中換熱設備的小時加熱量，kJ/h；

T—熱水供應時間，h；

ΔV—供應熱水結束時，儲存熱水容積中的剩余熱水容積，L；

trˊ—供應熱水結束時，儲存熱水容積中實際熱水的溫度，℃；

Q—設計小時耗熱量，kJ/h。（6-13）令K1=Qs/Q、K2=ΔV/V代入式（6-13）并簡化得：

（6-14）當取K2=0，則ΔV=0，即不考慮儲存?zhèn)溆?，也即得變溫變容工況時熱水儲存不留備用有效容積計算式為：（6-15）當取K2=1，即ΔV=V代入式（6-14）得變溫定容工況時儲存熱水設備的有效容積為：

（6-16）

當tr=trˊ，代入式（6-14）得定溫定容工況時儲存熱水設備的有效容積為：

（6-17）當tr=trˊ，K1=0，即集中熱水供應系統處于定溫變容工況、熱水全部預熱且有儲備容積代入式（6-14）得：（6-18）當K1=0，K2=0代入式（6-14）可得集中熱水供應系統全部預熱但無熱水儲存?zhèn)溆萌莘e的變容變溫工況的熱水有效容積為：（6-19）2、經驗計算法我國《建筑給水排水設計規(guī)范》（GBJ15-88）提供的集中熱水供應系統的加熱儲熱容積。有資料說明儲水容積可分以下幾種情況確定：按換熱器種類確定在不同使用的建筑的儲水容積，見表6-17。在初步設計或方案設計階段，換熱器或儲水容積估算值見表6-18。旅館建筑的儲水容積在初步設計或方案設計階段的估算值見表6-19。容積式換熱器或加熱水箱，當冷水從下部進入，熱水從上部送出，其計算容積附加20%～25%，導流型容積換熱器的計算容積附加10%～15%，半容積式換熱器的計算容積不需附加。（二）加熱設備的換熱面積計算容積式換熱器、列管式快速換熱器和加熱水箱的換熱排管式盤管傳熱面積計算式為：式中：Fp—換熱器中的換熱排管或盤管的傳熱面積，m2；Q—制備熱水所需熱量，可按設計小時耗熱量計算，kJ/h；ε—由于結垢影響傳熱效率的修正系數，一般采用0.6～0.8，若采用軟化水時可采用1.0；（1.1～1.2）—熱水供應系統的熱損失系數，見表6-20并對應選用；K—傳熱系數，kJ/(m2·h?℃)；容積式換熱器中盤管的傳熱系數見表6-21，列管式快速換熱器盤管的傳熱系數見表6-22；Δtj—熱媒和被加熱水的計算溫差，℃。（6-20）對容積式換熱器，Δtj可按式（6-21）計算式中：tc、tz—被加熱水的初溫和終溫，℃。

tmc、tmz—容積式換熱器的熱媒的初溫和終溫，℃；熱媒為蒸汽時按飽和蒸汽溫度計，見表6-17。熱媒為熱水熱力網時，可按熱力網供、回水的最低溫度計，但熱媒的初溫和被加熱水的終溫差不小于10℃。（6-21）對于列管式快速換熱器，Δtj可按式（6-22）計算式中：Δtmax、Δtmin—列管式快速換熱器熱媒和被加熱水形成最大的溫度差，最小溫度差，℃。對水-水順流快速換熱器如圖6-51所示；對水-水逆流快速換熱器如圖6-52所示；對汽-水列管快速換熱器，只因利用蒸汽的汽化熱，故熱媒溫度不變化，如圖6-53所示。（6-22）換熱排管長度可按式（6-23）計算。式中：L—換熱排管長度，m；Fp—換熱排管的換熱面積，m2；D—換熱排管外徑，m。根據存儲容積和換熱面積的計算結果，查有關換熱器資料及產品樣品選換熱器的型號及安裝尺寸。（6-23）

換熱器中換熱管的傳熱系數K值一般由經過熱力性能測定的產品樣本提供，在未經熱力性能測定的K值可按式（6-24）式中：K—傳熱系數，W/(m2·℃)；а1—熱媒至管壁的放熱系數，W/(m2·℃)；а2—管壁至被加熱的放熱系數，W/(m2·℃)；δ—管壁、水垢、鐵銹的總厚度，m；水垢和鐵銹厚度之和可采用0.005m；λ—管壁、水垢、鐵銹的熱導率，W/(m2·℃)。鋼管45～58；黃銅管81～116；紫銅管349～456；水垢0.6～2.3；鐵銹1.1。（6-24）（三）鍋爐選擇與計算鍋爐的供熱量應大于耗熱量，即：

Qg=(1.1～1.2)Q（6-25）式中：Qg—鍋爐供熱量，kJ/h；

Q—供熱系統設計小時耗熱量，kJ/h；（1.1～1.2）—熱水供應系統的熱損失系數。鍋爐樣本中的鍋爐的發(fā)熱量Q應大于Qg，其富裕量的大小應根據集中熱水供應系統的大小，運行工況和管道設計設備有無絕熱措施確定。鍋爐按燃料可分為煤爐、油爐、氣爐，按產生的熱媒可分為蒸汽爐和熱水爐，根據用戶的需求和當地環(huán)保規(guī)定以及燃料來源進行技術和經濟論證后合理選用鍋爐。（四）熱水器水流水頭損失計算換熱器熱媒和被加熱水的流動方式及流速要求如下：對于容積式、半容積式換熱器的柳樹。當熱媒為蒸汽時，其在管內流速為20～40m/s；當熱媒為軟化水時，其在管內流速為0.5～1.5m/s；被加熱水在管束外流速不大于0.2m/s。對于半即熱式、快速式換熱器的熱媒和被加熱水的流速。熱媒為蒸汽時，其流速20～40m/s；熱媒為軟化水時，其流速為1.0～2.0m/s；被加熱水流速為0.5～1.5m/s。換熱器在熱媒部分的水頭損失。熱媒為蒸汽時不大于0.2MPa；熱媒為軟化水時不大于0.05MPa；而換熱器內被加熱水的水頭損失：半容積式換熱器不大于0.005MPa，容積式換熱器不大于0.003MPa，半即熱式、快速式換熱器不大于0.02MPa。

列管式等快速式換熱器加熱的流速較大，流程也長，水頭損失應為沿程和局部水頭損失之和計算，即：式中：ΔH—換熱器中熱水流動水頭損失，kPa；λ—管道沿程阻力系數；L—被加熱水的流程長度，m；d—傳熱管計算管徑，m；v—被加熱水的流速，m/s；g—重力加速度，m/s2；ξ—局部阻力系數，見表6-23。（6-26）四、熱水供應管網水力計算高層建筑內熱水供應管網水力計算在繪制管網平面圖、軸測圖圖后進行。計算內容包括：確定熱媒管道的管徑及其相應的水頭損失；確定熱水供應管網的管經及循環(huán)管路（包括配水管路）的水頭損失；選定系統需配置的各種設備，如鍋爐、換熱器、儲熱器、循環(huán)水泵、疏水閥、安全閥、自動溫度調節(jié)裝置排水器、膨脹管（器）或膨脹水箱等。熱水供應管網水力計算分熱媒管網（又稱第一循環(huán)管網）水力計算和熱水供應管網（又稱第二循環(huán)管網）水力計算。（一）熱媒管網水力計算熱媒管網指鍋爐與換熱器間的循環(huán)管網，又分熱水熱媒管網和蒸汽熱媒管網水力計算。1、熱媒為蒸汽的管網計算以圖6-54為例，36457821圖6-54蒸汽加熱第一循環(huán)熱媒系統1—蒸汽；2—汽水混合體；3—凝結水；4—換熱器；5—疏水閥；6—凝箱水；7—水泵；8—蒸汽鍋爐

疏水閥出口到凝結水箱之間的管段內為凝結水，當凝結水箱位常壓時（通大氣），由于凝結水流動為瞬時壓力流，所以，可采用式（6-27）計算出該管段中的計算熱量，再查表6-26，確定管徑。

Qj=1.25Q（6-27）式中：Qj—余壓凝結水管中的計算熱量，kJ/h；Q—高壓蒸汽管道始端的熱量，可按式（6-25）確定，kJ/h；1.25—考慮系統啟動時凝結水量的增加系數。2、熱媒為熱水的管網水力計算以圖6-55為例。ΔhΔ（a）熱水鍋爐與換熱器之間（b）熱水鍋爐與儲水器之間圖6-55自然循環(huán)作用水頭ρ1ρ2ρ2ρ1ΔhΔ若熱媒水為低溫水，則該熱媒循環(huán)管路中的供、回水管的管徑按式（6-12）計算出熱煤耗量Gms，以管中流速V≤1.2m/s，每米管長沿程水頭損失控制在50～100Pa，查表6-27確定管徑和求出相應管路總水頭損失Hh。總水頭損失計算公式為式（6-26）。熱媒管網的熱水自然循環(huán)作用水頭如圖6-55所示，其計算見式（6-28）。

Hx=Δh(ρ2-ρ1)（6-28）式中：Hx—自然循環(huán)作用水頭，Pa；Δh—鍋爐中心與換熱器內排管中心或熱水儲罐中心的垂直距離，m；ρ1—鍋爐的熱水出水重度，N/m3；ρ2—換熱器或熱水儲水罐回水重度，N/m3。按照上述計算結果，對Hx和Hh進行比較，若Hx>Hh則能自然循環(huán)，為保證安全可靠的自然循環(huán)，要求Hx≥（1.1～1.15）Hh。反之，當Hx<Hh則不能自然循環(huán)，應選擇熱水循環(huán)泵進行機械循環(huán)，所選水泵的揚程和流量應比理論計算數稍大些，以保證工況的運行可靠。（二）熱水供應管網水力計算熱水供應管網水力計算包括了熱水配水管網計算和熱水循環(huán)管網的水力計算。1、熱水供應配水管網計算從換熱器或儲水罐出來的熱水進入到各熱水衛(wèi)生潔具用水之間的管網稱配水管網，配水管網水力計算的步驟如下：（1）從配水管網中選擇所需水壓最大的管路作為計算管路，在計算管路各流量變化節(jié)點處進行編號，標明計算管段及其長度。（2）對各計算管段進行設計秒流量計算

對于工業(yè)企業(yè)生活間、公共浴室、洗衣房、公共食堂、實驗室、影劇院、體育場等建筑：式中:qg—計算各管段的熱水設計秒流量，L/s；q0—同一類型一個熱水用衛(wèi)生潔具給水定額流量，可由GBJ15-1988《建筑給水排水設計規(guī)范》中《衛(wèi)生器具給水的額定流量、當量、支管管徑和流出水頭》查表取，L/s；n0—同一類型熱水用衛(wèi)生潔具數；b—衛(wèi)生器具同時給水百分數，其值同給水。（6-29）對于住宅和公用建筑：式中：qg—計算各管段的熱水設計秒流量，L/s；α，k——根據建筑物用途而定的系數，查表確定；Ng—計算管段的熱水用衛(wèi)生潔具當量總數。（6-30）（3）根據水管中的水流速度不宜超過1.5m/s，如有防噪聲要求管徑小于等于25mm時，熱水管道內的水流速度宜采用0.6～0.8m/s的規(guī)定，查熱水水力計算表，可求管徑DN和單位管長水頭損失R（見表6-28）。由查得的R和管長L可求出該管段的沿程水頭損失。在自然循環(huán)中要詳細計算熱水配水管網的局部水頭損失，局部阻力系數ξ值見表6-29。由局部水頭損失公式計算出局部水頭損失再由沿程水頭損失和局部水頭損失之和求得管段的水頭損失，進而求出計算管路的總水頭損失。對于機械循環(huán)熱水供應系統，配水管網的局部水頭損失不需要詳細計算，可按計算管路沿程水頭損失的20%～30%計算。（4）根據供水水源（如水箱）與計算管路最不利點的標高差，亦即說能提供的水壓大于水頭損失和最不利點流出水投之和，或供水的資用水頭大于垂直幾何高度、水頭損失、流出水頭、水表水頭之和。（5）配水管網中的非計算管路各管徑直徑根據計算管路上相應的給水當量數或規(guī)定的流速確定管徑。無循環(huán)熱水供應系統經過以上計算機算完畢，對于全循環(huán)、半循環(huán)熱水供應系統還需要進行循環(huán)管網水力計算。2、熱水供應管網水力計算熱水供應循環(huán)管網水力計算分自然循環(huán)管網水力計算和機械循環(huán)管網水力計算。自然循環(huán)管網水力計算任務有：確定管網的自然壓力；選定回水管路的管徑；求出管網中的循環(huán)流量；計算出循環(huán)流量在管網中的計算環(huán)路的自然循環(huán)水頭損失值，務使管網的自然壓力大于自然循環(huán)水頭損失，才能認為熱水供應管網能自然循環(huán)，亦即認為配水合理。（1）確定管網的自然壓力（以圖6-56為例）ρ5ρ6ρ8ρ3ρ4ΔhΔh'Δh1（a）上行下給管網（b）下行上給管網圖6-56熱水管網的自然循環(huán)壓力

1自然循環(huán)條件：

Hzr≥1.5H(6-31)式中：Hzr—計算環(huán)路的自然循環(huán)壓力，Pa；

H—計算環(huán)路通過循環(huán)流量時所產生的自然循環(huán)水頭損失，Pa；

H=(Hp+Hh

)+Hj(6-32)

式中：Hp—循環(huán)流量通過配水計算管路的沿程和局部水頭損失，Pa；Hh—循環(huán)流量通過回水計算管路的沿程和局部水頭損失，Pa；Hj—循環(huán)流量通過換熱器的水頭損失，Pa；對于容積式、熱水鍋爐和熱水儲罐，因通過的水流流速很小，其水頭損失可以不計，但對列管式快速式換熱器應按式（6-26）計算。自然循環(huán)壓力按圖6-56所式及式（6-33）和式（6-34）計算。式中：Δh—鍋爐或換熱器中心與上行橫干管段中點的標高差，m；ρ3—最遠立管中熱水的平均重度，N/m3；Δhˊ—鍋爐或換熱器中心與立管頂部的標高差，m；Δh1—鍋爐或換熱器中心與立管底部的標高差，m；ρ5、ρ6—最遠回水立管和配水立管管段中熱水的平均重度，N/m3；ρ7、ρ8—鍋爐或換熱器至立管底部回水管和配水立管管段中熱水的平均重度，N/m3；水的重度見表6-31。(6-33)(6-34)（2）選定回水管路的管徑。初步選定計算環(huán)路中回水管各管段的管徑，一般比相應配水管段管徑小1～2號，例如配水管段直徑為DN32mm，則相應回水管短的管徑可選DN25mm?？刹楸?-33。若通過改變系統的供水工況，使得回水管徑與配水管徑可以相等。（3）計算管網的循環(huán)流量。管網循環(huán)流量僅只計算設有循環(huán)管的配水管網熱損失所需的熱水流量值，即指賊部分熱水流量（循環(huán)流量）可以保證在熱水不配水工況時，因其在管網中循環(huán)流動，補充了配水管網熱流量損失而保證配水點的水溫。規(guī)范中規(guī)定了熱水鍋爐或換熱器出口的最高水溫和配水點的最低水溫，見表6-3。配水管網各管段的了損失可按式6-35計算。式中：qs—配水管網中任一計算管段的熱損失，kJ/h；

K—無絕熱層管道的傳熱系數，對常壓鋼管K值約為4.19kJ/(m2·h·℃)；η—絕熱系數，無絕熱時η=0；簡單絕熱層時η=0.6；較好絕熱層時η=0.7～0.8；tc、tz—計算管段的始、終水溫，℃；D—管子外徑，m；L—計算管段長度，m；tj—計算管段中為空氣溫度，℃；見表6-34。(6-35)按照式（6-35）計算出各管段的熱損失后，即可按式（6-36）計算各管段的循環(huán)流量。式中：qx—計算管段的循環(huán)流量，kg/h；CB—水的比熱，CB=kJ/(kg?℃)；qs、tc、tz—同式（6-35）。確定任一計算管段始點和終點的水溫。通過圖6-57和圖6-58介紹一種全循環(huán)的循環(huán)流量和任一管段的始點和終點水溫的計算方法。(6-36)12czc12z圖6-58下行上給式管網溫降計算圖圖6-57上行下給式管網溫降計算圖

①選用始、終點溫差，一般熱水供應系統溫度為5～15℃，常取10℃。②計算熱水配水管網管道的總面積。通過管段長、直徑確定管段的表面積。③求配水管網面積比溫降，見式（6-37）。式中：Δt—配水管網面積比溫降，℃/m2；ΔT—配水管網溫差，℃；按計算配水環(huán)始、終點溫差，始端65～75℃，終端50～60℃，ΔT=5～15℃；F—配水管網管道總面積，m2。(6-37)④求出各計算管段的始、終點溫度，如圖6-59所示。圖6-59中tc、tz的溫度關系如下：式中：tc—管段cz始點c溫度，℃；tz—管段cz始點z溫度，℃；Δt—配水管網面積比溫降，℃/m2；∑f—所計算管段終點以前的配水管網的總散熱面積，m2；圖5-58中應為cz的管。面積。tctzzc圖6-59計算管段始、終點溫度示意圖(6-38)⑤按式6-35求各計算管段的熱損失，進而求出全部配水管網的熱損失之和，亦即中了損失為∑q。⑥求總循環(huán)流量式中：∑qx—配水管網總循環(huán)流量，kg/h；∑qs—配水管網全部熱損失，kJ/h；CB—水的比熱，CB=kJ/(kg?℃)；tc、tz—換熱器出口溫度和配水管網最不利溫度配水點的溫度，℃。(6-39)⑦計算配水管網最不利環(huán)路（即指計算環(huán)路）中的各段循環(huán)流量。式中：qn+1、qn—n+1、n管段中所通過的循環(huán)流量，kg/h；∑qs(n+1)、∑qsn—n+1、n管段及其后各管段的了損失之和，kJ/h；qsn—管段n本身的熱損失，kJ/h。(6-43)（4）已知計算環(huán)路中各管段的管徑、循環(huán)流量，查熱水水力計算標6-28，按公式（6-26）計算環(huán)路（包括配水和回水）中通過循環(huán)流量的沿程水頭損失和局部水頭損失之和。（5）對自然循環(huán)壓力Hzr與循環(huán)水頭損失H兩者進行比較，若Hzr≥1.35H，則符合自然循環(huán)熱水供應。機械循環(huán)熱水供應有全日制循環(huán)和定時循環(huán)。全日制機械循環(huán)了水管網計算方法及步驟和自然循環(huán)管網計算方法及步驟基本相同，環(huán)路局部水頭損失不必詳細計算，取沿程水頭損失的20%～30%，主要是選擇循環(huán)泵。循環(huán)泵揚程按式（6-44）計算。式中：Hb—循環(huán)水泵揚程，kPa；qx—循環(huán)流量，s-1，根據配水管網總熱損失除以總溫降，在除以比熱得出，該總熱損失經計算確定。經驗上可以采用設計小時好熱量的5%～10%作為總熱損失；qf—循環(huán)附加流量，L/s，應根據建筑物的性質、使用要求確定，一般宜為設計小時用水量的15%；Hp—循環(huán)流量通過配水管網的水頭損失，kPa；Hx—循環(huán)流量通過回水管網的水頭損失，kPa。(6-44)水泵流量為式中：Qb—水泵流量，L/s；qx、qf—同式（6-44）。定時循環(huán)熱水供應是要求水泵在供應熱水之前，將管網中的全部冷水每小時循環(huán)2～4次，即循環(huán)時間為15～30min，其循環(huán)水泵的流量和揚程按下列公式計算。(6-45)式中：Qb—循環(huán)水泵流量，L/s；ts—在最長配水和回水環(huán)路中，水循環(huán)一次所需要的時間，min；Vgs—循環(huán)管網的全部溶劑，但不包括不設循環(huán)的各管段即熱水管（箱）、熱水鍋爐的水容積，L；Hb—循環(huán)水泵揚程，kPa；Hp—循環(huán)流量通過計算環(huán)路中配水管網的水頭損失kPa；Hx—循環(huán)流量通過計算環(huán)路中回水管網的水頭損失kPa；Hj—循環(huán)流量通過列管快速換熱器的水頭損失，kPa，其他換熱器、鍋爐水頭損失不計。(6-46)第六節(jié)高層建筑熱水供應系統

管道布置與敷設

一、水供應系統管道布置1、布置原則嚴格遵守設計施工圖樣布置管道；盡可能采用暗裝；供水的干管、回水干管布置在靠近用水量大的地方；便于維護、維修和管理；不妨礙其他用水用熱、空調通風管道；不布置在受環(huán)境污染和受環(huán)境破壞的地方；便于熱水的使用；除管道本身絕熱外，不布置在熱損失大的地方；便于管道的排氣和泄水；便于管道受溫差變化的自然補償；便于熱水供應設備如鍋爐、熱水器、熱水儲罐等設備的安裝與連接；便于各種儀表、儀器、閥門的安裝、運行及管理；對于高層建筑各種圍護結構產生不利影響；便于人員通信、門窗關閉和室內設備擺設等。

2、布置方法管道的最高處應有排氣裝置；管道的最低處應有泄水裝置；安裝補償裝置；布置在中管道豎井內及衛(wèi)生間豎井內，橫管在地下室的天花板下、設備層的天花板地板上；盡可能橫平豎直，不穿越煙囪、風道、排水槽、木裝修等處。二、熱水供應系統管道敷設1、管道井內的敷設2、橫管敷設設備層的橫管敷設地下室的橫管敷設房間的橫管敷設三、熱水供應管道的絕熱絕熱方法和措施有：絕熱層、防潮層和保護層。絕熱層材料有巖棉制板制品及其管殼、微孔硅酸鈣制品及其管、超細玻璃棉等；常用防潮層材料有油氈紙、鋁箱、帶金屬網瀝青瑪蒂脂等；常用保護層材料有鐵皮、鍍鋅皮、布面涂漆等。絕熱施工方法即安裝絕熱層方法有涂抹法、填充法、包扎法、機械涂漆法等。噴涂是一種新型的施工方法，它是將聚氨酯泡沫原料現場噴涂于管道、設備外壁，使其瞬時發(fā)泡，形成閉孔泡沫塑料絕熱層。絕熱施工程序為：材料裝備，安裝絕熱層，安裝防潮層，安裝保護層，涂裝，成品。第七節(jié)高層建筑熱水管道材料及配件

一熱水用管材管材要求：耐腐蝕、具有較強的機械強度、對了水水質保護；腐蝕出現后，會使熱水水質發(fā)黃，即所謂的“銹水”。新型鋼材如銅管（耐高溫、耐腐蝕、有一定機械強