集中热水系统设计思路及案例介绍.

2.1 加热与贮热设备 U型管换热器及其发展
系统组件
导流装置
强制下降管
U型管换热器
导流型容积式换热器
半容积式换热器
容积式换热器
快速式U型管换热器
波节管半容积式换热器
波节管 集中热水系统设计思路及案例介绍 2013-5
2.1 加热与贮热设备 其他形式的换热器
系统组件
浮动盘管半容积式换热器 弹性管束半容积式换热器
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2、系统组件
集中热水系统设计思路及案例介绍 2013-5
系统组件
1 — 容积式热交换器（加热与贮热设备） 2 — 管网
3 — 循环泵
4 — 隔膜膨胀罐（其他附件）
闭式热水系统示意图
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2.1 加热与贮热设备——为系统制备热水 • 加热设备：
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1.3 供热量与贮热量
基本概念
•
设计小时供热量：热水供应系统中加热设备最大时段内的小时产热量。 ——《建筑给水排水设计规范》2.1. 87A
•
•
贮热量：由水加热器、贮热设备储存的热水折算出的热量。
折算方式：贮热量=贮热水体积*热水密度*温差*比热 采用容积式水加热器时，耗热量、供热量和贮热量之间的关系为： 供热量=耗热量-贮热量/T
基本概念
•
影响传热系数的因素： 1/K=1/α 1+δ /λ +1/α 2
α 1—热媒向换热管内壁的对流传热系数，正比于热媒流速的0.8次方；
α 2—换热管外壁向被加热水的对流传热系数，正比于被加热水流速的0.8次方； δ —换热管壁厚、锈蚀和水垢的总厚度； λ —热管壁、锈蚀和水垢的导热系数； • 提高传热系数K的措施： 1）增大热媒与被加热水的流速，增加湍流程度，从而提高对流传热系数； 2）选用合适的加热器材质，控制锈蚀、结垢的情况；
2.1 加热与贮热设备 板式换热器+储水罐的形式与导流型容积式水加热器的比较
板式换热器+储水罐 换热器效率 热媒热水温差 造价 机房面积需求 设备结构 维修 贮热装置加热效果 高 小 低 大 简单 方便 差
系统组件
导流型容积式水加热器 低 大 高 小 复杂 困难 好
1 — 容积式热交换器 2 —板式热交换器 导流型容积式换热器 板式换热器+储水罐 3 — 储水罐
基本概念
•
传热系数K：在特定工况（流速、流态、换热界面材质等）下，表面式水加热器单位面积 上传递热量的能力。该数值反映水加热器的工作效率。
•
传热系数≠导热系数，材质一定条件下，导热系数是定值，传热系数是变值；实际换热器 的传热系数要通过实验测定。
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1.4 传热系数
集中热水系统设计思路及案例介绍
董礼汀 2013-5
目
录
1、基本概念 2、系统组件 3、设计思路 4、案例介绍
集中热水系统设计思路及案例介绍 2013-5
1、基本概念
集中热水系统设计思路及案例介绍 2013-5
1.1 设计小时耗热量
基本概念
设计小时耗热量：热水供应系统中用水设备、器具最大时段内的小时耗热量。
系统组件
水侧阻力损失 mH2O 0.5 0.5 0.3 0.3 0.5 0.5 1.0 1.0 1.0
传统容积式水加热器
导流型容积式水加热器
U型管半容积式水加热器
浮动盘管半容积式水加热器 波节管半容积式水加热器 板式换热器
汽-水换热
2800~3500
2500~8000
0.5
6~10，计算确定
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•
贮热量的调节作用： 1）调节供热量与最大小时耗热量的差值（容积式加热器）； 2）调节供热量与设计秒耗热量之间的差值（半容积式热水器）； 3）当系统无贮热量时（即热式、半即热式）： • • 热源应满足设计秒耗热量的需求； 有可靠灵敏的温度控制装置；
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1.4 传热系数
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2.2 管道——输水至加热器和用水点 1）热水管道管材选用的要求 • • 耐热耐腐蚀； 连接方便可靠；（机械连接、焊接、熔接、粘接）
2.1 加热与贮热设备
系统组件
水加热器的选用要求： • 热效率高，节材、节能、节地；
•
•
热水侧阻力小（规范建议小于0.01MPa），有利于冷热水压力平衡；
可靠、安全、易检修；
贮热设备的选用要求： • • 有效贮热容积系数大，低温区、滞水区少； 温控系统可靠，出水温度稳定；
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2.1 加热与贮热设备
系统组件
不同水加热器的构造特点
换热器类型 传统容积式水加热器 导流型容积式水加热器 U型管半容积式水加热器 U型管换热器
构造特点 附设储热容积 导流装置 强制下降管 波节管 浮动盘管
波节管半容积式水加热器
浮动盘管半容积式水加热器
板式换热器
不锈钢板片
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系统组件
加热设备的分类：直接加热、间接加热 直接加热：热水炉、热水器、加热水箱……
间接加热：水-水、汽-水热交换器（容积式、半容积式、半即热式、即热式等）……
• 贮热设备： 开式（水箱）、闭式（水罐）；贮热、贮热+加热（容积式加热器）
热水炉
热水器
容积式热交换器
板式热交换器
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——《建筑给水排水设计规范》2.1.87
•
相关概念：设计小时热水量、平均小时耗热量、热水系统的小时变化系数
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2 全日热水供应系统与定时热水供应系统
基本概念
在全日、工作班或营业时间内不间断供应热水的系统为全日热水供应系统；在全日、工作班 或营业时间内某一时段供应热水的系统为定时热水供应系统。 ——《建筑给水排水设计规范》2.1. 79A、 2.1. 79B
板式换热器
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2.1 加热与贮热设备 常见水加热器性能对比
换热器类型 传热系数 W/(m2•°C) 水-水换热 汽-水换热 水-水换热 汽-水换热 水-水换热 汽-水换热 水-水换热 汽-水换热 水-水换热 350~400 800~870 550~900 800~1100 800~950 1150~1500 1150~1450 1700~2500 1400~1900