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一、热水供应系统概述
1．热水供应系统的分类及其特点|
热水供应系统 |
特点 |
适用于 |
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局部热水供应系统 |
供水范围小，热水分散制备（一般是靠近用水点设置小型加热设备供一个或几个配水点使用），热水管路短，热损失小，使用灵活 |
热水用水量较小且较分散的建筑，如单元式住宅、医院、诊所和布置较分散的车间及卫生间等建筑 |
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集中热水供应系统 |
供水范围大，热水在锅炉房或热交换站集中制备，用管网输送到一幢或几幢建筑使用，热水管网较复杂，设备较多，—次性投资大 |
使用要求高，耗热量大，用水点多且比较集中的建筑，如高级居住建筑、旅馆、医院、疗养院及体育馆等公共建筑 |
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区域性热水供应系统 |
供水范围大，热水在区域性锅炉房或热交换站制备，通过市政热水管网送至整个建筑群，热水管网复杂，热损失大，设备、附件多，自动化控制技术先进，管理水平要求高，一次性投资大 |
城市片区、居住小区的范围内 |
2．热水供应系统的组成
建筑内热水供应系统中，集中热水供应系统应用较为普遍，其系统一般由以下部分组成。
- （1）第一循环系统（热水制备系统）
又称为热媒系统，由热源、水加热器和热媒管网组成。锅炉生产的蒸汽（或过热水）通过热媒管网输送到水加热器，经散热面加热冷水。蒸汽经过热交换变成凝结水，靠余压经疏水器流至凝结水箱，凝结水和新补充的冷水经冷凝水循环泵再送回锅炉生产蒸汽。如此循环而完成水的加热，即热水制备过程。
- （2）第二循环系统（热水供应系统）
由热水配水管网和回水管网组成。被加热到设计要求温度的热水，从水加热器出口经配水管网送至各个热水配水点，而水加热器所需冷水来源于高位水箱或给水管网。为满足各热水配水点随时都有设计要求温度的热水，在立管和水平干管甚至配水支管上设置回水管，使一定量的热水在配水管网和回水管网中流动，以补偿配水管网所散失的热量，避免热水温度的降低。
- （3）附件
附件有温度自动调节器、疏水器、减压阀、安全阀、膨胀罐（箱）、管道自动补偿器、闸阀、水嘴及自动排气器等。
3．热源和热水供应系统热源的选择
目前常采用燃气、燃油和燃煤作为燃料，通过锅炉产出蒸汽或过热水。有条件时应充分采用地热、太阳能、工业余热及废热。当然，对热源的选择必须考虑因地制宜、经济技术及安全可靠等因素。
二、热水用水定额、水温和水质
1．热水用水定额热水用水定额有两种：一是根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的完善程度，用单位数来确定，其水温按60℃计算；二是根据建筑物使用性质和内部卫生器的单位用水量来确定，即卫生器具1次和l小时的热水用水定额，随卫生器具的功用不同，水温要求也不同。生产用热水定额应根据生产工艺要求来确定。
2．水温水温有两个含义，一是热水使用温度，二是热水供应温度。
- （1）热水使用温度
生活用热水水温应满足生活使用的各种需要。但是，当在设计一个热水供应系统时，应先确定出最不利配水点的热水最低水温，使其与冷水混合达到生活用热水的水温要求，并以此作为设计计算的参数。
生产用热水水温应根据工艺要求确定。
- （2）热水供应温度
热水供应温度一般指热水锅炉或水加热器出口的水温，水温偏低、过高均会造成不利影响。热水锅炉或水加热器出口水温与系统最不利配水点的水温差，称为温降值，一般为5℃～15℃，用作热水供应系统配水管网的热散失。温降值的选用应根据系统的大小，保温材料的不同，进行经济技术比较后确定。
- （3）冷水计算温度
热水系统计算时使用的冷水水温应以当地地表水或地下水最冷月平均水温为依据。无资料时，可查相应的表格确定。
3．水质
- （1）热水的水质要求
生活用热水的水质应符合我国现行的《生活饮用水卫生标准》。
生产用热水的水质应根据生产工艺要求确定。
- （2）集中热水供应系统被加热水的水质要求
水加热后钙镁离子受热析出，在设备和管道内结垢，水中的溶解氧也会析出，加速金属管材、设备的腐蚀。一般情况下，日用水量小于10m3（按60℃计算）的热水供应系统，被加热水可不进行水质处理；当日用水量不小于10m3（按60℃计算），且原水总硬度大于357mg/L时，洗衣房用热水应进行水质处理，用作其他用途的热水也宜进行水质处理。
三、热水加热方式和供应方式
1．热水加热方式|
热水加热方式 |
原理 |
特点 |
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直接加热方式 |
也称一次换热方式，利用燃气、燃油、燃煤为燃料的热水锅炉，把冷水直接加热到所需热水温度，或将蒸汽或高温水通过穿孔管或喷射器直接与冷水接触混合制备热水 |
设备简单、热效率高、节能，但噪声大，对热媒质量要求高，不允许造成水质污染 该种加热方式仅适用于有高质量的热媒，对噪声要求不严格，或定时供应热水的公共浴室、洗衣房、工矿企业等用户 |
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间接加热方式 |
也称二次换热方式，利用热媒通过水加热器把热量传递给冷水，把冷水加热到所需热水温度 |
噪声小，被加热水不会造成污染，运行安全稳定 适用于要求供水安全稳定噪声低的旅馆、住宅、医院、办公楼等建筑 |
2．热水供应方式
- （1）开式和闭式
开式热水供应方式一般是在热水管网顶部设有开式水箱，其水箱设置高度由系统所需压力计算确定，管网与大气相通。如用户对水压要求稳定，室外给水管网水压波动较大，宜采用开式热水供应方式。闭式热水供应方式管理简单，水质不易受外界污染，但安全阀易失灵，安全可靠性较差。无论采用何种方式，都必须解决水加热后体积膨胀的问题，以保证系统的安全。
- （2）不循环、半循环、全循环方式
不循环热水供应方式是指热水供应系统中热水配水管网的水平干管、立管及配水支管都不设任何循环管道；半循环热水供应方式是指热水供应系统中只在热水配水管网的水平干管设循环管道，该方式多适用于设有全日供应热水的建筑和定时供应热水的建筑中；全循环热水供应方式是指热水供应系统中热水配水管网的水平干管、立管，甚至配水支管都设有循环管道。该系统设循环水泵，用水时不存在使用前放水和等待时间，适用于高级宾馆、饭店及高级住宅等高标准建筑中。
- （3）同程式、异程式
同程式是指每一个热水循环环路长度相等，对应管段管径相同，所有环路的水头损失相同；异程式是指每一个热水循环环路长度各不相等，对应管段的管径也不相同，所有环路的水头损失也不相同。
- （4）自然循环、机械循环方式
自然循环方式是利用配水管和回水管中的水温差所形成的压力差，使管网内维持一定的循环流量，以补偿配水管道热损失，保证用户对热水温度的要求，该种方式适用于热水供应系统规模小、用户对水温要求不严格的系统中；机械循环方式是在回水干管上设循环水泵，强制一定量的水在管网中循环，以补偿配水管道热损失，保证用户对热水温度的要求，该种方式适用于中、大型，且用户对热水温度要求严格的热水供应系统。
- （5）全日供应、定时供应方式
全日供应方式，是指热水供应系统管网中在全天任何时刻都维持不低于循环流量的水量，热水配水管网全天任何时刻都可配水，并保证水温；定时供应方式，是指热水供应系统每天定时配水，其余时间系统停止运行，该方式在集中使用前，利用循环水泵将管网中已冷却的水强制循环加热，达到规定水温时才使用。两种不同的方式，在循环水泵选型计算和运行管理上都有所不同。
热水的加热方式和热水的供应方式是由不同的标准进行分类的，但在一个完整的热水供应系统中，必然是由加热方式和供应方式经选择组合的一个综合体系，应根据现有条件和要求合理组合，确定出正确的方案。
四、加热设备类型
热水供应系统中，把将冷水加热为设计所需温度的热水，所采用的设备称为加热设备。热水供应系统的加热方式有一次换热（直接加热）和二次换热（间接加热）。一次换热是热源将常温水通过一次性热交换达到所需温度的热水，其主要加热设备有燃气热水器、电热水器及燃煤（燃油、燃气）热水锅炉等。二次换热是热源第一次先生产出热媒（饱和蒸汽或高温热水），热媒再通过换热器进行第二次热交换，其主要设备有容积式水加热器、快速式水加热器、半容积式水加热器和半即热式水加热器等。具体有：① 燃煤热水锅炉；② 燃油（燃气）热水机组；③ 电加热器；④ 容积式水加热器；⑤ 快速式水加热器；⑥ 半容积式水加热器；⑦ 半即热式水加热器；⑧ 太阳能热水器等。
五、加热设备的选择和布置
1．加热设备的选择
加热设备应根据使用特点、耗热量、热源、维护管理及卫生防菌等因素选择。它应当具备热效率高、换热效果好、节能、燃料燃烧安全、消烟除尘、机组水套通大气、自动控制温度、火焰传感及自动报警等功能，并要考虑节省设备用房，附属设备简单、水头损失小，有利于整个系统冷热水的平衡以及构造简单，安全可靠，操作维修方便等。
当采用自备热源时，宜采用一次加热直接供应热水的燃油、燃气热水机组。也可采用二次加热间接供应热水的自带换热器的机组，或外配容积式、半容积式水加热器的热水机组。间接水加热设备的选型应结合用水均匀性、储热容积、给水水质硬度、热源供应能力及系统对冷、热水压力平衡稳定的要求，经综合技术经济比较后确定。
当采用蒸汽或高温水为热源时，在条件允许的情况下应尽可能利用工业余热、废热及地热。加热设备宜采用导流型容积式水加热器、半容积式水加热器；若热源充足且有可靠灵敏的温控调节装置，也可采用半即热式、快速式水加热器。
在无蒸汽、高温水等热源和无条件利用燃气、燃油等燃料，而电源又充沛的地方可采用电热水器。
当热源是利用太阳能时，宜采用集热管或真空管式太阳能热水器。
2．加热设备的布置
加热设备的布置定位必须满足相关规范、产品样本等的有关规定。
- ① 高压锅炉不宜设在居住和公共建筑内，宜设置在单独建筑中，否则应征得消防、锅炉监察和环保部门的同意。
- ② 燃油、燃气锅炉应符合消防规范的有关规定。
- ③ 水加热设备和储热设备可设在锅炉房或单独房间内，房间尺寸应保证设备进出和检修，设备之间的净距，人行通道的净宽，并应符合通风、照明、采光、防火及排水等要求。
- ④ 热媒管道布置，凝结水管道和凝结水箱、凝结水泵的位置，标高应满足第一循环系统的要求，热水储水箱、膨胀管和冷水箱的位置、标高，水质处理装置的位置、标高，热水出水口的位置、标高，方向应与热水配水管网配合。所有管道的管径应经水力计算确定。
- ⑤ 容积式、导流型容积式、半容积式水加热器的一侧应有净宽不小于0.7m的通道，前端应留有抽出加热盘管的位置。
- ⑥ 水加热器上部附件的最高点至建筑结构最低点的净距，应满足检修的要求，但应不小于0.2m，房间净高不得低于2.2m。
- ⑦ 热水机组的布置应满足设备的安装、运行和检修要求，其前方应留出不少于机组长度2/3的空间，后方应留0.8～1.5 m的空间，两侧通道宽度应为机组宽度，且不小于1.0m。机组最上部部件（烟囱除外）至屋顶最低点净距不小于0.80m。
六、热水管网的布置与敷设
1．热水管网的布置
热水管网的布置可采用下行上给式或上行下给式，为满足整个热水供应系统的水温均匀，可按同程式来进行管网布置。
高层建筑热水供应系统，应与冷水给水系统一样，采取竖向分区，这样才能保证系统内的冷、热水压力平衡，便于调节冷、热水混合龙头的出水温度，且要求各区的水加热器和储水器的进水，均应由同区的给水系统供应。若需减压，则减压的条件和采取的具体措施与高层建筑冷水给水系统相同。
2．热水管网的敷设
热水管网的敷设，根据建筑的使用要求，可采用明装和暗装两种形式。明装尽可能敷设在卫生间、厨房，并沿墙、梁、柱敷设。暗装管道可敷设在管道竖井或预留沟槽内。
3．热水管道的保温与防腐
在热水系统中，为了减少介质在输送过程中的热散失，避免降低热水制备、循环流量的热量，提高长期运行的经济性，需对管道和设备进行保温。保温材料的选择要遵循的原则是，导热系数低、具有较高的耐热性、不腐蚀金属、材料密度小并具有一定的孔隙率、低吸水率和具有一定的机械强度、易于施工、就地取材及成本低等。
为了避免氧气、二氧化碳、二氧化硫和硫化氢对热水管网的腐蚀、破坏，可在金属管材和设备外表面涂刷防腐材料，在金属设备内壁及管内加耐腐衬里或涂防腐涂料来阻止腐蚀作用。常用防腐材料为油漆，它又分为底漆和面漆。底漆在金属表面打底，具有附着、防水和防锈功能，面漆起耐光、耐水和覆盖作用。