高层建筑热水供应方式及设备研究

2022-09-10

1 高层建筑常用热水供应系统

集中热水供应系统是在锅炉房或水加热器间将水集中加热, 通过热水管网将热水送至用水点。优点是设备集中, 便于维护管理、热效率高, 热水成本低。但其设备系统复杂, 一次投资大, 需要专门维护管理人员, 管网较长, 热损失大, 一旦建成后, 改建、扩建较困难。

1.1 按加热设备设置的方式分

1.1.1 集中加热分区供水系统

这种系统把高层建筑物内各分区热水系统的加热设备及循环水泵集中设置在地下室或其他附属建筑内, 加热设备的冷水由各分区的高位水箱或变频调速水泵或气压给水设备供给, 加热后的热水分别送往各分区系统使用。加热的设备集中设置在地下室或底层, 维护管理方便, 对隔音防振有利, 热媒管道较短, 可以减小管路噪音。但高区加热设备承受静水压力大, 对高区加热设备承压要求高, 另外高区配水立管和回水立管高度很大, 承受静水压力也大, 因而在高度上受限制, 适宜在三个分区以下的高层建筑中采用, 不适用于超高层建筑。

1.1.2 分散加热分区供热水系统

这种系统的加热设备及循环水泵分别设置在各分区的上部或下部设备层, 加热设备的冷水同样由各分区的高位水箱或变频调速水泵或气压给水设备供给, 加热后的热水沿本区管网系统送至各用水点。

1.2 按加热设备设置的位置分

在超高层建筑的分区供热水系统中, 各区的加热设备设置的位置取决于技术层, 当设于本区下部的技术层中时, 称为下置式分区供热水系统。当设于本区上部的技术层中时, 称为上置式分区热水系统。对于一个超高层建筑集中热水供应工程的整体设计, 往往视具体情况而定, 有上置式也有下置式。

1.3 按管网供热水方向分

1.3.1 下行上给式热水供应系统

下行上给的热水供应系统在加热设备为下置情况时使用较多, 回水一般为倒拉式, 这种系统的优点是单立管系统简单, 运行安全可靠, 阻力小。当配回水管要求集中布置时, 系统需为双立管式, 这样能保证各用水点的配水温度, 但工程造价较高。当加热设备设置在分区供热水系统之上, 热水横干管设于本区系统的最下部, 而回水干管则设在本区系统的上部, 系统为单立管式热水系统, 一般多用于管井周围为卫生间的高层旅馆建筑中。而具有循环回水立管的热水系统, 即为双立管式热水系统, 一般用于对配水水温要求较高的高层建筑中。

1.3.2 上行下给式热水供应系统

当加热设备设置在本区热水系统之下时, 即系统加热设备为下置式, 热水横干管设在管网的上部, 回水横干管设在管网的下部, 即热水流经系统上部横干管并向下对各立管配水。这种系统广泛应用于高层宾馆建筑, 医院及高级公寓中。

当加热设备为上置式时, 回水为倒拉式, 若因建筑结构和室内装饰要求, 加热设备与配、回水横干管必须集中布置时, 由于系统为上行下给式, 而回水横干管又在系统上部, 故采用双立管式热水系统, 这种系统一般适用于水温标准要求高、热水用水量大而不均匀的高层建筑, 这种系统的缺点是耗用管材多, 造价高, 系统阻力大。

2 高层建筑热水供应的加热设备

加热设备是热水供应系统的核心组成部分, 加热设备的选择是关系到热水供应系统能否满足用户使用要求和保证系统能否长期正常运转的关键。

2.1 直接加热方式的加热设备

直接加热的加热设备主要有热水锅炉、直接加热式燃油或燃气中央热水机组、小型燃气热水器、电热水器、太阳能热水器。

2.1.1 热水锅炉

这种加热设备的优点主要有设备及管道系统简单, 投资省, 热效率高, 运行费用低。但是它对水质要求较高, 往往会因水质不好而产生结垢现象。因此一般适用于用水均匀, 耗热量不大的连续供水户或小于20个淋浴器定时用水浴室的高层建筑。

2.1.2 直接加热式燃油燃气中央热水机

该设备的优点是机组本身为开式结构, 在常压下工作, 消除了压力锅炉爆炸的危险因素, 可不受劳动部门监查;设备系统简单, 投资省, 热效率高, 运转安全可靠。但生活热水不同于空调循环水, 其热水是有去无回的, 随着冷水的不断加入, 机组本体结垢会日益严重;热水用水量大时, 水温波动大, 一般需设热水储罐。主要适用于定时用水或用水均匀、耗热量较小的用户。对高层建筑热水量需求较大, 热水系统一般需要分区的特点, 可设多台热水机组联合运行。

2.1.3 燃气热水器

该设备热效率高, 加热速度快, 温度调节稳定, 可连续使用随着直排式燃气热水器的出局, 燃气热水器在安全系数上已大大提高, 在使用中易产生有害气体;消费者购买时必须根据自己家里用的燃气种类进行选购;燃气热水器对安装有很高的要求, 即装置在通风良好的地方, 因此主要用于小型热水用水场所。

2.1.4 电热水器

该设备安全环保、无污染、寿命持久、高效节能、调温方便, 但由于加热较快, 功率大, 一般家庭的电表很难承受, 贮水式电热水器预热时间长, 不能随用随开, 同样适用于小型热水用水场所。

2.1.5 太阳能热水器

这种设备节能、绿色、环保, 但季节性与时段性强, 加热时间也长, 仅适用于太阳年辐射量高且日照时间长的地区。

2.2 间接加热方式的加热设备

间接加热的加热设备主要有容积式水加热器、半容积式水加热器、快速式水加热器、半即热式水加热器。

2.2.1 容积式水加热器

这种设备贮热量大, 能适应小时耗热量变化;被加热水通过罐体的阻力损失小;有一定的水加热时间, 能保证出水温度及温度稳定;可采用小而均匀的热媒供给负荷, 节省了热媒供给系统的投资;能承受水压, 噪声小。但是传热效果差, 耗能大, 加热时间长;体积大, 占用较多的建筑面积, 一次投资高;容器表面积大, 热损失大, 水垢不易清除, 影响传热效果;蒸汽回水温度高, 热量利用不充分;容积利用率低;加热盘管附近的局部滞水区, 容易滋生细菌。因此, 主要适用的于适用耗热量大的用户及要求供水稳定、噪声低的场所。