建筑热水供应与饮用水供应

5．1．2热水供应系统的组成
热水供应系统的组成因建筑类型和规模、热源情况、用水要求、加热和 贮存设备的供应情况、建筑对美观和安静的要求等不同情况而异。图 5．1．1所示为一典型的集中热水供应系统，其主要由热媒系统、热水供水 系统、附件三部分组成。
5．1．2．1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。由锅炉生产的蒸汽(或高温 热水)通过热媒管网送到水加热器加热冷水，经过热交换蒸汽变成冷凝水， 靠余压经疏水器流到冷凝水池，冷凝水和新补充的软化水经冷凝循环泵再送 回锅炉加热为蒸汽，如此循环完成热的传递作用。对于区域性热水系统不需 设置锅炉，水加热器的热媒管道和冷凝水管道直接与热力网连接。
图5．2．10
容积式水加热器（卧式）
导流型容积式水加热器是传统的改进，图5．2．11为RV系列导流型容积式 水加热器的构造示意图。该类水加热器具有多行程列管和导流装置，在保持 传统型容积式水加热器优点的基础上，克服了其被加热水无组织流动、冷水 区域大、产水量低等缺点，贮罐的有效贮热容积为85%—90%。
5．2．1．2局部加热设备 1．燃气热水器 燃气热水器的热源有天然气、焦炉煤气、液化石油气和 混合煤气4种。依照燃气压力有低压（P<5kPa）、中压（） 热水器之分。民用和公共建筑生活、洗涤用燃气热水设 备一般采用低压，工业企业生产所用燃气功热水器可采 用中压。按加热冷水的方式不同，燃气热水器有直流快 速式和容积式之分，图5．2．1和图5．2．2为两类热水器 的构造示意图。直流快速式燃气热水器的构造示意图。 直流快速式燃气热水器一般安装在用水点就地加热，可 随时点燃并可立即取得热水，供一个或几个配水点使用， 常用于厨房、浴室、医院手术室等到局部热水供应。容 积式燃气热水器具有一定的贮水容积，使用前应预先加 热，可供几个配水点或整个管网用水，可用于住宅、公 共建筑和工业企业的局部和集中热水供应。
5．2热水的加热方式和供应方式 5．2．1热水的加热方式 5．2．1．1热水供应系统的热源 集中热水供应系统的热源，可按下列顺序选择： （1）当条件许可时，宜首先利用工业余热、废热、地热和太阳能作 热源。利用烟气、废气作热源时，烟气、废气的温度不宜低于400℃。 利用地热水作热源时，应按地热水的水温、水质、水量和水压，采 取相应的升温、降温、去除有害物质、选用合适的设备及管材、设 置贮存调节容器、加压提升等技术措施，以保证地热水的安全合理 利用。利用太阳能作热源时，宜附设一套电热泪盈眶或其他热源的 辅助加热装置。 （2）选择能保证全年供热的热力管网为热源。为保证热水不间断供 应，宜设热网检修期用的备用热源。在只能有采暖供热的热力管网 时，应考虑其他措施（如设锅炉）以保证热水的供应。 （3）选择区域锅炉房或附近能充分供热的锅炉房的蒸汽或高温热水 作热源。 （4）当无（1）、（2）、（3）所述热源可利用时，可采用专用的蒸 汽或热水锅炉制备热源，也可采用燃油、燃气热水机组或电蓄热设 备制备热源或直接供给生活热水。
2．水加热器
集中热水供应系统中常用的水加热器有容积式水加热器、快速式水加热 器、半容积式水加热器和半即热式加热器。
（1）容积式水加热器
容积式水加热器是内部设有热媒导管的热水贮存容器，具有加热冷水和 贮备热水落石出两种功能，热媒为蒸汽或热水，有卧式和立式之分。常用的 容积式水加热器有传统的U形容积式水加热器和导流型容积式水加热器。 图5．2．10为U形管型卧式容积式水加热器构造示意图，共有10种型号， 其容积为0.5—15，换热面积为0.86—50.82。 U形管型容积式水加热器的优点是具有较大的贮存和调节能力，可提前加热， 热媒负荷均匀，被加热水通过时压力损失较小，用水点处压力变化平稳，出 水温度较稳定，对温度自动控制的要求较低，管理比较方便。但该加热器中， 被加热水流速缓慢，传热系数小，热交换效率低，且体积庞大占用过多的建 筑空间，在热媒导管中心线以下约有20%—25%的贮水容积是低于规定水温 的常温水或冷水，所以贮罐的容积利用率较低。此外，由于局部区域水温合 适、供氧充分、营养丰富，因此容易滋生军团菌，造成水质生物污染。U形 管型容积式水加热器这种层叠式的加热方式可称为“层流加热”。
5．1．1．2集中热水供应系统 在锅炉房、热交换站或加热间将水集中加热后，通过 热水管网输送到整幢或几幢建筑的热水系统称集中热水 供应系统。 集中热水供应系统的优点是：加热和其他设备集中设 置，便于集中维护管理；加热设备热效率较高，热水成 本较低；各热水使用场所不必设置加热装置，占用总建 筑面积较少；使用较为方便舒适。其缺点是：设备、系 统较复杂，建筑投资较大；需要有专门维护管理人员； 管网较长，热损失较大；一旦建成后，改建、扩建较困 难。 集中热水供应系统适用于热水用量较大，用水点比较 集中的建筑，如标准较高的居住建筑、旅馆、公共浴室、 医院、疗养院、体育馆、游泳池、大型饭店等公共建筑， 布置较集中的工业企业建筑等。
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5．1．2．3附件
附件包括蒸汽、热水的控制附件及管道的连接附件，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。
图5．1．1热媒为蒸汽的集中热水系统 l一锅炉；2一水加热器；3一配水干管；4一配水立管；5一回水立管；6一 回水干管；7一循环泵；8一凝结水池；9一冷凝水泵；10一给水水箱；11一 透气管；12一热媒蒸汽管；13一凝水管；14一疏水器
5．1．1．3区域热水供应系统 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达至整个建筑群、居民区、城市街 坊或整个工业企业的热水系统称区域热水供应系统。如 城市热力网水质符合用水要求，热力网工况允许时，也 可从热力网直接取水。 区域热水供应系统的优点是：便于集中统一维护管理 和热能的综合利用；有利于减少环境污染；设备热效率 和自动化程度较高；热水成本低，设备总容量小，占用 总面积少；使用方便舒适，保证率高。其缺点是：设备、 系统复杂，建设投资高；需要较高的维护管理水平；改 建、扩建困难。 区域热水供应系统适用于建筑布置较集中，热水用量 较大的城市和工业企业，目前在国外特别是发达国家中 应用较多。
第五章 建筑热水供应与饮用水供应
5．1热水供应系统的分类和组成
5．1．1热水供应系统的分类 建筑内部热水供应系统按热水供应范围，可分为局部热水供应系统、集中 热水供应系统和区域热水供应系统。 5．1．1．1局部热水供应系统 采用小型加热器在用水场所就地加热，供局部范围内一个或几个配水点使 用的热水系统称局部热水供应系统。例如，采用小型燃气热水器、电热水器、 太阳能热水器等，供给单个厨房、浴室、生活间等用水。对于大型建筑，也 可以采用多个局部热水供应系统分别对各个用水场所供应热水。 局部热水供应系统的优点是：热水输送管道短，热损失小；设备、系统简 单，造价低；维护管理方便、灵活；改建、增设较容易。缺点是：小型加热 器热效率低，制水成本较高；使用不够方便舒适；每个用水场所均需设置加 热装置，占用建筑总面积较大。 局部热水供应系统适用于热水用量较小且较分散的建筑，如一般单元式居 住建筑，小型饮食店、理发馆、医院、诊所等公共建筑和车间卫生间布置较 分散的工业建筑。
图5．2．4 装配式太阳能加热器
图5．2．5
自然循环太阳能热水器
图5．2．6
直接加热机械循环太阳能热水器
图5．2．7
间接加热机械循环太阳能热水器
5．2．1．3集中热水供应系统的加热和贮热设备 1．热水锅炉
集中热水供应系统采用的热水锅炉主要有燃煤、燃油和燃气3种。 燃煤热水锅炉多数是为供暖系统制造的，中小型热水锅炉也可用 于热水系统。图5．2．8为快装卧式内燃锅炉的构造示意图，该种锅 炉具有热效率高、体积小和安装简单等优点。燃煤锅炉使用燃料价 格低，运行成本低，但存在因燃煤产生的烟尘和SO2对环境的污染问 题。目前许多城市为解决日益严重的城市空气污染问题，已开始限 制甚至禁止市区风燃煤锅炉的使用。 燃油（燃气）锅炉的构造示意见图5．2．9。该类锅炉通过燃烧 器向正在燃烧的炉膛内喷射雾状油（或通往煤气），燃烧迅速，且 比较完全，具有构造简单、体积小、热效率高、排污总量少的优点。 随着生活水平的提高，人们对环保要求也越来越严格，燃油（燃气） 锅炉的市场正急剧扩大，使用日益广泛。
图5．2．1 直流快速式燃气热水器
图5．2．2 容积式燃气热水器
2． 电热水器 电热水器是把电能通过电阻丝变为热能加热冷水的设备， 一般以成品在市场上销售。电热水器产品分快速式和容 积式两种。快速式电热水器无贮水容积或贮水容积很小， 不需在使用前预先加热，在接通水路和电源后即可得到 被加热的热水。该类热水器具有体积小、重量轻、热损 失少、效率高、容易调节水量和水温、使用安装简便等 优点，但电耗大，尤其在一些缺电地区使用受到限制。 目前市场上该种热水器种类较多，适合家庭和工业、公 共建筑单个热水供应点使用。 容积式电热水器具有一定的确良贮水容积，其容积可由 10到10。该种热水器在使用前需预先加热，可同时供应几 个热水用水点在一段时间内使用，具有耗电量较小、管 理集中的优点。但其配水管段比快速式电热水器长，热 损失也较大。一般适用于局部队供水和管网供水系统。 典型容积式电热水器构造见图5．2．3。
局部热水供应系统的热源，宜因地制宜，采用太阳 能、电能、燃气、蒸汽等。当采用电能为热源时，宜采 用贮热式电热水器具以降低耗电功率。 利用废热（废气、烟气、高温无毒废液等）作为热媒时， 应采取下列措施： （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）应采用消声混合器，加热时主生噪声应符合现行的 《城市区域环境噪声标准》的要求。 （4）应采取防止热水倒流至蒸汽管道的措施。
图5．2．8 快装卧式内燃锅炉示意图 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2组烟管；11—第1组烟管； 12—炉壁
图5．2．9 燃油（燃气）锅炉构造示意图 1—安全阀；2—热媒出口；3—油（煤气）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
5．1．2．2热水供水系统(第二循环系统)
热水供水系统由热水配水管网和回水管网组成。被加热到一定温度的热 水，从水加热器出来经配水管网送至各个热水配水 ，而水加热器的冷水由 高位水箱或给水管网补给。为保证各用水点随时都有规定水温的热水，在立 管和水平干管甚至支管设置回水管，使一定量的热水经过循环水泵流回水加 热器以补充管网所散失的热量。
图5．2．3 容 积式电热水器
3．太阳能热水器
太阳能热水器是将太阳能转换成热能并将水加热的装置。其优点是：结 构简单、维护方便、节省燃料、运行费用低、不存在环境污染问题。其缺点 是：受天气、季节、地理位置等影响不能连续稳定运行，为满足用户要求需 配置贮热和辅助加热设施、占地面积较大，布置受到一定的限制。 太阳能热水器按组合形式分为装配式和组合式两种。装配式太阳能热水器一 般为小型热水器，即将集热器、贮热水箱和管路由工厂装配出售，适于家庭 和分散使用场所，目前市场上有多种产品，见图5．2．4。组合式太阳能热 水器，即是将集热器、贮热水箱、循环水泵、辅助加热设备按系统要求分别 设置而组成，适用于大面积供应热水系统和集中供应热水系统，见图 5．2．5、图5．2．6和图5．2．7。 太阳能热水器按热水循环方式分自然循环和机械循环两种。自然循环太 阳能热水器是靠水温差产生的热虹吸作用进行水的循环加热，该种热水器运 行安全可靠、不需用电和专人管理，但贮热水箱必须装在集热器上面，同时 使用的热水会受到时间和天气的影响，见图5．2．5机械循环太阳能热水器 是利用水泵强制水进行循环的系统。该种热水器贮热水箱和水泵可放置在任 何部位，系统制备热水效率高，产水量大。为克服天气对热水加热的影响， 可增加辅助加热设备，如煤气加热、电加热和蒸汽加热等措施，适用于大面 积和集中供应热水场所，见图5．2．6和图5．2．7。