在热水供应中,常用的换热器有混合式换热器和间壁式换热器。前者称为直接换热器,它通过换热流体的直接接触与混合的作用来进行热量交换;后者通过金属壁面把冷热流体隔开并进行传热,又称为间接换热器。间壁式换热器在建筑热水供应中应用十分广泛。水加热器是间接换热方式中的换热设备。长期以来,我国采用的间接换热设备主要是传统的容积式水加热器。近年来,新型换热设备不断涌现,快速式、半容积式、半即热式水加热器相继问世。
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储存容器,具有加热冷水和储备热水两种功能,热媒为蒸汽或热水。有卧式、立式之分。图4-9所示为卧式容积式水加热器构造示意图,其容积为0.5~15m3。这种水加热设备在过去使用较为普遍;立式容积式水加热器有甲、乙型两类,容积为0.53~4.28m3。
图4-9 卧式容积式水加热器构造示意图
容积式水加热器的优点是具有较大的储存和调节能力,被加热水通过时压力损失较小,用水点处压力变化平稳,出水水量较为稳定。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30%的储水容积是低于规定水温的常温水或冷水,所以储罐的容积利用率也很低。
2.半容积式水加热器
半容积式水加热器是带有适量储存与调节容积的内藏式容积式水加热器,由储热水罐、内藏式快速换热器和内循环泵三个主要部分组成,如图4-10所示。其中储热水罐与快速换热器隔离,被加热水在快速换热器内迅速加热后,通过热水配水管进入储热水罐,当管网中热水用水低于设计用水量时,热水的一部分落到储罐底部,与补充水(冷水)一道经内循环泵升压后再次进入快速换热器加热。
半容积式水加热器具有体型小(储热容积比同样加热能力的容积式水加热器减少2/3)、加热快、换热充分、供水温度稳定、节水节能等优点,但由于内循环泵不间断地运行,需要有极高的质量保证。
3.快速式水加热器
快速式水加热器就是热媒与被加热水通过较大速度的流动进行快速换热的一种间接换热设备。根据热媒的不同,快速式水加热器有汽-水和水-水两种类型,前者热媒为蒸汽,后者热媒为过热水。根据加热导管的构造不同,又有单管式、多管式、板式、管壳式、波纹板式、螺旋板式等多种形式。图4-11所示为多管式汽-水快速式水加热器。
图4-10 半容积式水加热器构造示意图(www.daowen.com)
图4-11 多管式汽-水快速式水加热器
1—冷水 2—热水 3—蒸汽 4—凝水
快速式水加热器具有效率高、体积小、安装搬运方便等优点,缺点是不能储存热水,水头损失大,在热媒或被加热水压力不稳定时,出水温度波动较大,仅适用于用水量大,而且比较均匀的热水供应系统或建筑物热水采暖系统。
4.半即热式水加热器
半即热式水加热器是带有超前控制,具有少量储存容积的快速式水加热器,其构造如图4-12所示。热媒经控制阀和底部入口通过立管进入各并联盘管,冷凝水入立管后由底部流出,冷水从底部经孔板入罐,同时有少量冷水进入分流管。入罐冷水经转向器均匀进入罐底并向上流过盘管得到加热,热水由上出口流出。部分热水在顶部进入感温管开口端,冷水以与热水用水量成比例的流量由分流管同时入感温管,感温元件读出瞬间感温管内的冷、热水平均温度,即向控制阀发出信号,按需要调节控制阀,以保持所需的热水输出温度,只要一有热水需求,热水出口处的水温尚未下降,感温元件就能发出信号开启控制阀,具有预测性。
图4-12 半即热式水加热器构造
半即式水加热器具有快速加热被加热水、浮动盘管自动除垢等优点,其热水出水温度一般能控制在±2.2℃以内,且体积小,节省占地面积,适用于各种不同负荷需求的机械循环热水供应系统。
5.加热水箱
加热水箱是一种简单的热交换设备。在水箱中安装蒸汽多孔管或蒸汽喷射器,可构成直接加热水箱。在水箱内安装排管或盘管即构成间接加热水箱。加热水箱适用于公共浴室等用水量大而均匀的定时热水供应系统。储热箱(罐)用于储存和调节热水用量。储热箱的断面有圆形和方形两种,常用金属板材焊接而成,呈开式,不承受流体压力。
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