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北師大某中心熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例北師大XX交流中心位于北京。占地面積約1.0公頃,建筑面積4.6萬(wàn)m2。是一現(xiàn)代化的綜合樓。地下二層,地上十六層,建筑高度70.02M。十二~十六層為客房,八~十一層為公寓,設(shè)備層,四~七層為辦公,一~三層為廚房、餐廳、多功能廳、游泳池、桑拿等。地下一層為汽車庫(kù),地下二層為人防、設(shè)備用房。
本工程設(shè)檢查中熱水供應(yīng)系統(tǒng),需要供給熱水的地方有:客戶、公寓、廚房、餐廳、游泳池、桑拿、所有衛(wèi)生間等。
本工程需自備熱源。為了使該工程生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理、可靠、經(jīng)濟(jì),我們對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)一些較先進(jìn),推廣應(yīng)用較廣的搭配進(jìn)行了比較。以下就這些內(nèi)容及熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概況作了一簡(jiǎn)單介紹。
一、供熱機(jī)組的選擇:
國(guó)內(nèi)近年來(lái)制備熱源的設(shè)備主要有溴化鋰直燃機(jī)組和燃油燃?xì)鉄崴畽C(jī)(即無(wú)壓熱水爐)。
1.溴化鋰直燃機(jī)組
溴化鋰直燃機(jī)組全稱為“直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組”是暖通專業(yè)用于制冷采暖的一種兩用設(shè)備。這種設(shè)備是以油(輕油、重油)和氣(石油氣、煤氣等)為能源直接燃燒經(jīng)過(guò)換熱來(lái)達(dá)到制冷和產(chǎn)熱的目的。近年來(lái),一些廠家將該設(shè)備在空調(diào)制冷的基礎(chǔ)上又附加了制備生活熱水的功能。即將空調(diào)的制冷、產(chǎn)熱與提供生活熱水三種功能集為一體,意在簡(jiǎn)化設(shè)備,節(jié)省機(jī)房占地面積,這對(duì)于不少建設(shè)單位和用戶是具有誘惑力的。
對(duì)此,我們請(qǐng)教了專家,拜讀了“專業(yè)雜志”上對(duì)溴化鋰直燃機(jī)組兼供生活熱水利弊分析的文章。通過(guò)分析,我們認(rèn)為溴化鋰直燃機(jī)組兼供生活熱水雖然設(shè)備簡(jiǎn)化了,占地省了,但存在如下較大的問(wèn)題。
(1)不經(jīng)濟(jì)
由于“機(jī)組”制備生活熱水并不是利用制冷、產(chǎn)熱二個(gè)循環(huán)過(guò)程中的余熱,而是通過(guò)加大燃燒器和高壓發(fā)生器通過(guò)附加的生活熱水換熱來(lái)達(dá)到的。這樣“機(jī)組”的負(fù)荷要按二者迭加來(lái)考慮。本工程生活熱水耗熱量的36%以上,則“機(jī)組”的負(fù)荷要相應(yīng)增大36%以上。這樣機(jī)組的制造成本加大,一次投資加大。經(jīng)查設(shè)備費(fèi)用約增加150萬(wàn)。
另則,“機(jī)組”的運(yùn)行不經(jīng)濟(jì),由于生活熱水是常年供熱而空調(diào)供冷、供熱是有季節(jié)性的。這樣,設(shè)備運(yùn)行效率很低,尤其是只供生活熱水時(shí),因生活熱水供熱很不均勻,在低負(fù)荷時(shí)典型的大馬拉小車。“機(jī)組”的低效更為突出,這樣,設(shè)備的經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)將明顯提高。
(2)不合理
生活熱水的供熱工況的空調(diào)制冷產(chǎn)熱工況是截然不同的。前者是全年供熱的,而每天的供熱量又是極大均勻的,后者是有季節(jié)性的,供熱制冷是基本均勻的;前者是直流供水,且水質(zhì)一般不經(jīng)軟化處理,而后者為循環(huán)系統(tǒng),其循環(huán)水為軟化水。因此把這三者拼在一起顯然是不合理的,燃燒器的能力與空調(diào)負(fù)荷及生活熱水負(fù)荷均不匹配,難以實(shí)現(xiàn)有效穩(wěn)定的自動(dòng)控制。
(3)存在不安全的隱患
由于“溴化鋰直燃機(jī)組”的燃燒器是按供生活熱水的設(shè)計(jì)秒流量的供熱量(當(dāng)無(wú)調(diào)節(jié)設(shè)施時(shí))+空調(diào)負(fù)荷來(lái)選擇的。因此,當(dāng)只供生活熱水用熱時(shí),燃燒器顯然偏大。尤其是生活熱水為低負(fù)荷時(shí),燃燒器的工作可能會(huì)突開突關(guān),控制系統(tǒng)一旦失靈就會(huì)導(dǎo)致生活熱水快速升溫超過(guò)規(guī)定溫度,這樣不僅有可能造成燙傷人的事故,且會(huì)使高壓發(fā)生器內(nèi)內(nèi)壓升高,破壞真空狀態(tài)。給整個(gè)“機(jī)組”運(yùn)行帶來(lái)不安全的隱患。
(4)不利于系統(tǒng)冷熱水壓力的平衡
“溴化鋰直燃機(jī)組”的生活熱水供熱部分為一快速加熱器的結(jié)構(gòu),被加熱的生活熱水流速高,阻力大(一般大2~5m)。阻力隨著生活用水負(fù)荷的變化也很大。因此,在系統(tǒng)使用中將引起熱水壓力不夠,壓力不穩(wěn)定。費(fèi)水耗能,用水不舒適。
由于“溴化鋰進(jìn)燃機(jī)組”用于生活熱水供熱存在的問(wèn)題較多,因此,我們?cè)诒竟こ淘O(shè)計(jì)時(shí),放棄了與暖通共用“機(jī)組”的方案。
2、燃油燃?xì)鉄崴畽C(jī)組
“溴化鋰直燃機(jī)組”是近年來(lái)發(fā)展快,推廣應(yīng)用較廣的一種供生活熱水或兼供采暖熱水的無(wú)壓鍋爐。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這種溴化鋰直燃機(jī)組”的廠家很多,“機(jī)組”的類型也較多,按其供熱的方式來(lái)分為直接供熱型和間接供熱型。
直接供熱型機(jī)組;即為冷水直接進(jìn)入爐體,被加熱成熱水后直接作為生活熱水供給系統(tǒng)使用。這種供水方式,一般是將“機(jī)組”配置一熱水貯水箱放在屋頂上,重力流供水,且要求冷水硬度較低,以減少“機(jī)組”的經(jīng)常維修工作,延長(zhǎng)“機(jī)組”的使用壽命。
間接供熱型機(jī)組:這種“機(jī)組”內(nèi)的熱水(或其他介質(zhì))不直接使用,中作熱媒用。其供熱是通過(guò)內(nèi)置換熱器或外置換熱器來(lái)進(jìn)行的。內(nèi)置換熱器也有多種形式,較普遍的是用U型盤管靜置在爐體腔內(nèi),U型盤內(nèi)走被加熱水外為爐體熱水(或其他介質(zhì))。這種“機(jī)組”的優(yōu)點(diǎn)是“機(jī)組”靈活,占地少,可放在地下室,可利用冷水壓力直接供水,系統(tǒng)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是:換熱效果差,U型盤管靜置在水腔內(nèi),傳熱系數(shù)K值低,未經(jīng)軟化處理的被加熱水走在U型管內(nèi),當(dāng)水質(zhì)較硬時(shí),將易結(jié)垢不便維修;且阻力大,阻力變化大,不利于系統(tǒng)的冷熱水壓力平衡。
外置換熱器的機(jī)組,則是將機(jī)組與換熱器分開,機(jī)組提供熱媒,經(jīng)換熱器換熱后提供熱水,這種供熱方式的缺點(diǎn)是相對(duì)直接供熱效率低一點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備可放在地下室,被加熱水走在換熱器的殼程,阻力小,有利于整個(gè)系統(tǒng)冷熱水壓力的平衡,且方便清除水垢和維修。
本工程位于“北京”,冷水水質(zhì)較硬,且屋頂沒(méi)有設(shè)置機(jī)組加大熱水箱的地方,因此我們選擇了外配換熱器的間接供熱型熱水機(jī)組的型式。
供熱的方式選定后,下一步就是選擇哪一種“機(jī)組”和哪一種換熱器的問(wèn)題。對(duì)此,我們也作了一些調(diào)研分析,最后選擇了燃?xì)庑徒M環(huán)式熱水機(jī)組和DFHRV導(dǎo)流浮動(dòng)盤管型半容積式掃熱器聯(lián)合供給生活熱水的方式。
(1)組環(huán)式熱水機(jī)組
組環(huán)式熱水機(jī)組是一種無(wú)受火管無(wú)炎筒的新型水加熱設(shè)備,完全自由組合式,爐內(nèi)各部件可以相對(duì)自由熱脹冷縮,其結(jié)構(gòu)充分利用了輻射換熱的傳熱方式,通過(guò)逐漸變窄的煙道增加了單位換熱面積的對(duì)流換熱量。所需的換熱面積減少和體積的縮小,鋼材的耗量也相應(yīng)降低,尤其是換熱構(gòu)件不需管材,節(jié)省材料,與同型其他熱水機(jī)組比具有體積小,重量輕,占地少的優(yōu)點(diǎn)。
(2)DFHRV浮動(dòng)盤半容積換熱器
DFHRV浮動(dòng)盤管半容積換熱器檢修維護(hù)方便,盤管可從罐內(nèi)抽出檢修更換。國(guó)內(nèi)許多浮動(dòng)盤管容積式半容積換熱器不存在不能檢修或檢修困難等問(wèn)題,雖然浮動(dòng)盤管換熱器能上下輕微浮動(dòng)產(chǎn)生高頻振動(dòng)除垢性能優(yōu)于U型管換熱器,但受水質(zhì)、使用條件、熱煤工況等的影響仍有結(jié)垢的可能,容器內(nèi)壁,換熱盤管的腐蝕也需要檢修更換。
DFHRV浮動(dòng)盤半容積換熱器采用多行程螺旋的浮動(dòng)管組,熱媒分布均勻,流程長(zhǎng)消除了短路換熱現(xiàn)象,換熱管束底部已接近罐底加上導(dǎo)流裝置罐內(nèi)基本上消除了冷水滯水區(qū),容積利用率可達(dá)95%以上,它具有一定的調(diào)節(jié)容積△h≤1M保證冷、熱水壓力平衡。
二、熱水供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
熱水供水分區(qū)同冷水系統(tǒng),三層及三層以下為低區(qū)其供水系統(tǒng)為下行上給式,四層及四層以上為高區(qū)其供水系統(tǒng)為上行下給式,管道系統(tǒng)為等流程布置。
高區(qū)換熱器的冷水由屋頂水箱專用管道供給,十一層及十一層以下通過(guò)減壓閥減壓后供給熱交換器,低區(qū)熱交換器的冷水由市政管網(wǎng)直接供給。冷水進(jìn)入熱交換器前經(jīng)過(guò)電子水處理儀以防結(jié)垢。
經(jīng)高,低區(qū)熱交換器交換出的熱水經(jīng)分水器按使用功能的不同分別接熱水管供給各個(gè)用水點(diǎn)保證不同功能的生活熱水互不干擾,相對(duì)獨(dú)立(詳見熱水管道系統(tǒng)圖)。
2、系統(tǒng)循環(huán)
系統(tǒng)采用全日制機(jī)械循環(huán)供水,高、低區(qū)循環(huán)泵均設(shè)在熱交換間內(nèi),由各區(qū)回水管路上設(shè)置的溫度控制器循環(huán)泵的開啟,當(dāng)回水溫度低于50℃時(shí)循環(huán)泵啟動(dòng),當(dāng)回水溫度升高至55℃時(shí)循環(huán)泵停止工作。
3、管材的選用
公寓,客戶衛(wèi)生間支管選用鋁塑復(fù)合管,由于鋁塑復(fù)合管PEX-AL-PEX的特殊結(jié)構(gòu)它具備了金屬管和塑料管的優(yōu)點(diǎn),重量輕,而腐蝕,衛(wèi)生條件發(fā),使用壽命長(zhǎng),管道容
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