第八章建筑内部热水供应系统的计算

回顾1.膨胀管出口离接入水箱水面的高度不少于〔〕。A200mmB300mmC100mmD50mmC2.当采用闭式热水系统时，日用水量大于〔〕m3的热水供给系统应设置压力式膨胀罐。A10B20C30D40C3.热水系统时起解决管道胀缩和水体积膨胀的附件为〔〕。A补偿器、膨胀罐B温度自动调节器C疏水阀D减压阀、平安阀A4.热水系统膨胀管上〔〕装设阀门。A应B严禁C不宜D可以B5.上行下给式系统配水干管的

应设

装置最高点排气6.热水横管的坡度不应小于

，以便放气和泄水。0.0037.疏水器的作用〔〕

阻汽排水8.热水系统水容积为1200L，热水60℃、密度为0.98kg/L，冷水4℃、密度为1kg/L，回水温度40℃、密度为0.99kg/L，水加热器底至冷水补给水箱的水面高度为100m，试求膨胀水箱的有效容积及水面高出冷水水箱的高度？第八章建筑内部热水供给系统的计算水压、水质、水量、水温满足4方面要求：8.1热水用水定额、水温及水质耗热量、热水量和热媒耗量的计算8.2热水加热及贮存设备的选择计算8.3热水管网的水力计算8.4建筑内部热水供给系统的计算8.1热水用水定额、水温及水质8.1.1热水用水定额8.1.2热水用水水温8.1.3热水用水水质8.1.1热水水质1.生产用热水：生产工艺2.生活用热水：?生活饮用水卫生标准?GB5749

3.集中热水：应根据水质、水量、水温、水加热设备的构造、使用要求等因素，经技术经济比较按一定条件确定。〔1〕洗衣房用水：Qd≥10m3〔60℃〕且原水总硬度>300mg/L〔应〕总硬度150～300mg/L〔宜〕〔2〕其他用水：Qd≥10m3〔60℃〕且原水总硬度＞300mg/L(宜)水质软化或阻垢缓蚀处理

〔4〕系统对溶解氧控制要求高时，采取除氧措施。〔3〕软化后：洗衣房50～100mg/L；其他用水75～150mg/L两个普遍问题：管道结垢和管道腐蚀管道结垢：水中的硬度和水温导致管道腐蚀：水被加热时，水中的溶解氧因受热而逸出，加速金属管道的腐蚀。世界卫生组织：碳酸钙计50～200mg/L适中，170mg/L最好。小于150mg/L为软水。我们的出水在200mg/L左右，因此，烧开的情况下会产生白色沉淀，主要是碳酸钙，为水的暂时硬度，永久性硬度烧开后不会去除。及时去除的原因：影响传热、细菌等生存。加食用醋烧开或者放入苹果皮烧开硬水不宜于工业方面使用，锅炉用水切忌硬水，否那么会生成锅垢，浪费燃料。硬水也不宜于生产饮用，洗衣服会浪费肥皂，衣服染成斑点或不均匀的颜色；对健康不利，能引起暂时性的胃肠功能紊乱。硬水危害4.水处理软化处理阻垢缓蚀处理离子交换法磁水器、电子水处理器、碳铝离子处理器归丽晶8.1.2

热水水温冷水热水1.冷水计算温度〔设计时采用的水温〕

a.当地最冷月平均水温为标准b.无气候资料时，按表8-5P2618.1.2

热水水温2.热水温度热水使用温度热水供水温度1〕卫生器具使用温度：表8-2p258-2592〕淋浴器：气候条件、使用对象及使用习惯计算耗热量和热水用量：40℃3〕餐厅厨房，洗衣机等：表8-3p2604〕汽车冲洗：20～25℃5〕生产热水使用温度根据工艺要求或同类型生产实践数据确定。热水使用温度1〕概念：指热水供给设备的出口温度。2〕最低供水温度最高供水温度热水供水温度3〕加热设备出口水温及配水点最低水温4〕洗碗机、餐具消毒等单独加热或将热水再加热。3.冷热水比例计算℃℃℃冷水占混合水量的百分数8.1.2

热水水温例1某配水点要求的混合后热水水温为40℃，假设冷水计算水温为10℃，试求〔1〕所需热水量〔60℃〕和冷水量的比例？〔2〕假设配水点需要40℃热水500L，需要各提供多少热水量〔60℃〕和冷水量〔10℃〕？解：(1)(2)60℃热水量：10℃冷水量：8.1.3热水用水定额1.生产用热水定额：生产工艺要求2.生活用热水定额：集中供给热水表8-1P257-258卫生器具表8-2P258-259〔热水温度60℃〕〔热水温度不同〕8.2耗热量、热水量和热媒耗量的计算计算目的：选择设备和管网计算的依据8.2.1耗热量计算8.2.2热水量计算8.2.3热媒耗量计算8.2.1耗热量计算1.全日供给热水的宿舍〔Ⅰ、Ⅱ〕住宅、别墅、酒店式公寓、办公楼、宾馆客房等集中热水供给系统Kh－小时变化系数，P246表8-6设计小时耗热量(kJ/h)热水用水定额，表8-1水的比热，（4.187kJ/kg﹒℃）热水温度，60℃冷水温度，表8-5热水的密度，（kg/L）每日用水时间，表8-1内插法求Kh某医院设公用盥洗室、淋浴室采用全日集中热水供给系统，设有病床800张，60℃热水用水定额取110L/床．d，试计算热水系统的Kh值。

解：1.查表8-6,医院的Kh=3.63～2.56；

2.按800床位、110L/床﹒d定额内插法计算系统的Kh值：

8.2.1耗热量计算3〕2.定时供给热水的住宅、旅馆、医院及工业企业生活间、宿舍〔Ⅲ、Ⅳ〕、剧院化装间、体育场〔馆〕运发动休息室、公共浴室等集中供热系统卫生器具热水的小时用水定额，L/h

表8-2热水温度：表8-2冷水温度。表8-5当定时连续供水时间≥2h的住宅、旅馆、医院、疗养院病房卫生间浴盆、淋浴器70%-100%，其它器具不计；公企，学校100%；住宅可按1个卫生间计3.集中热水供给系统的居住小区的设计小时耗热量8.2.1耗热量计算当Qhg与Qhz时段不一致时，当Qhg与Qhz时段一致时，Qh=Qhg+Qhz4.具有多个不同使用热水部门的单一建筑或具有多种使用功能的综合性建筑，当其热水由同一热水供给系统供给时，设计小时耗热量，可按同一时间内出现用水顶峰的主要用水部门的设计小时耗热量加其他用水部门的平均小时耗热量计算。8.2.1耗热量计算8.2.2热水量计算——设计小时热水量（L/h）；——设计小时耗热量（kJ/h）；——设计热水温度（℃）；——设计冷水温度（℃）；——热水密度（kg/L）。水加热器出口水温8.2.3热媒耗量计算1.蒸汽直接加热，蒸汽耗量计算公式蒸汽耗量，kg/h设计小时耗热量，kJ/h蒸汽热焓，kJ/kg,表8-7蒸汽与冷水混合后的热水热焓，kJ/kg,ir=4.187trtr—蒸汽与冷水混合后的热水温度，℃8.2.3热媒耗量计算2.蒸汽间接加热，蒸汽耗量计算公式蒸汽耗量，kg/h设计小时耗热量，kJ/h蒸汽的汽化热，kJ/kg,表8-78.2.3热媒耗量计算3.高温热水间接加热，高温热水耗量计算公式(水水加热)设计小时耗热量，kJ/h高温热水消耗量，kg/h水的比热，4.187kJ/（kg﹒℃）高温热水进口水温（℃）高温热水出口水温（℃）例2某宾馆有200张床位，客房均设专用卫生间，内有浴盆、洗脸盆各1件，加热器出口水温为70℃,全日供给热水。采用容积式水加热器，以蒸汽为热媒，蒸汽压力0.2MPa〔表压〕。试计算：设计小时耗热量，设计小时热水量，热媒耗量？解题思路1.确定设计小时耗热量计算公式宾馆？全日供给2.确定设计小时热水量3.确定热媒耗量容积式蒸汽此非彼此亦非彼查表8-61,宾馆的Kh=3.33～2.60；

按200床位、150L/床﹒d定额内插法计算系统的Kh值：

Kh=3.30qr=150(L/人﹒d)m=200C=4.187(kJ/kg﹒℃)tr=60℃tl=10℃T=24h设计参数8.3热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1局部加热设备计算8.3.2集中热水供应加热及贮存设备选择计算8.3.1局部加热设备计算1.燃气热水器2.电热水器3.太阳能热水器8.3.1局部加热设备计算3〕1.燃气热水器计算〔1〕燃具热负荷平安系数1.28～1.40被加热水的质量，kg热水温度，℃冷水温度℃表8-5容积：＞75%

快速：＞70%开水器：＞75%升温所需时间，h8.3.1局部加热设备计算2.燃气耗量燃气耗量，m3/h燃气热负荷，kJ/h燃气的低热值，kJ/m32.电热水器的计算〔1〕快速式电热水器耗电功率8.3.1局部加热设备计算表8-20.95-0.98～8.3.1局部加热设备计算〔2〕容积式电热水器耗电功率1〕只在使用前加热，在使用过程中不再加热时，8.3.1局部加热设备计算2〕假设除使用前加热外，在使用过程中还需继续加热时，热水使用时间8.3.1局部加热设备计算3〕需要预热时间〔〕，—预热时间，h;8.3.1局部加热设备计算3.太阳能热水器系统的计算〔1〕热水量计算〔2〕集热器采光面积确实定集热器产品性能、当地气象条件、日照季节、日照时间、热水用量和水温等，表8-88.3.1局部加热设备计算〔3〕自然循环作用水头〔4〕循环流量8.3.1局部加热设备计算8.3.1局部加热设备计算3〕〔5〕形成自然循环的条件〔6〕贮热水箱容积计算8.3.1局部加热设备计算8.3.2集中热水供给系统加热及贮存设备的选择计算〔1〕容积式水加热器或贮热容积与其相当的水加热器、燃油〔气〕热水机组应按下式计算1.加热设备供热量计算容积：0.7～0.8导流：0.8～0.9总贮热容积，L设计水加热器出水温度或贮热温度，℃设计小时耗热量持续时间，2～4h注：当，取

＜8.3.2集中热水供给系统加热及贮存设备的选择计算〔2〕半容积式水加热器或贮热容积与其相当的水加热器、〔燃油〕气热水机组的设计小时供热量应按设计小时耗热量计算。〔3〕半即热式、快速式水加热器及其他无贮热容积的水加热设备的设计小时供热量应按设计秒流量所需耗热量计算。8.3.2集中热水供给系统加热及贮存设备的选择计算2.水加热器加热面积计算影响传热效率系数0.6～0.8传热系数kJ/(m2﹒℃﹒h)表8-9,8-10热媒与被加热水的计算温度差热水供给系统的热损失系数，1.10-1.15按设计小时耗热量〔1〕容积式、半容积式水加热器〔对流传热〕热媒的初温tmc：当P≤70kPa时，tmc=100℃当P＞70kPa时，tmc查表，按饱和蒸汽温度计算；a.热媒为饱和蒸汽时的热媒初温、终温的计算：热媒的终温tmz：由经过热工性能测定的产品提供；容积式水加热器：tmz=tmc

导流型

半容积式

tmz=50℃～90℃b热媒为热水时tmc:应按热媒供水的最低温度计算

tmz:应由经热工性能测定的产品提供

导流型、半容积式50℃～80℃当tmc=70℃～100℃时：tmz：容积式

60℃～85℃；c热媒为热力管网的热水时,热媒的计算温度应按热力管网供、回水的最低温度计算,tmc-tz≮10℃北京市的热力网的供水温度冬季为70℃～130℃；夏季为40℃～70℃

〔2〕快速式水加热器、半即热式水加热器：Δtj——计算温度差〔℃〕Δtmax——热媒与被加热水在水加热器一端的最大温度差〔℃〕；Δtmin——热媒与被加热水在水加热器另一端的最小温度差〔℃〕。〔传导传热〕〔汽-水≮5℃，水-水≮10℃

〕3〕加热设备加热盘管的长度8.3.2集中热水供给系统加热及贮存设备的选择计算水加热器的传热面积，m2盘管外径，m例1某工厂采用半即热式水加热器供给生活热水。热媒为0.2MPa〔表压〕的饱和蒸汽，冷凝后温度不变，被加热水的初温为5℃，终温为60℃，试计算水加热器热媒与被加热水的计算温度差？3.热水贮水器容积的计算〔1〕理论计算方法〔略〕集中热水供给系统的贮水器容积应根据日用热水小时变化曲线及锅炉、水加热器的工作制度和供热能力以及自动温度控制装置等因素按积分曲线计算确定。

〔2〕经验计算方法加热时间，h,表8-11容积式水加热器或加热水箱的容积附加系数应符合以下规定：1.当冷水从下部进入、热水从上部送出，附加20%～25%。2.导流型:附加10%～15%。3.半容积式，或带有强制罐内水循环装置的容积式水加热器时，其计算容积可不附加。〔3〕估算法初设阶段或方案设计阶段：表8-124锅炉选择计算a.提供设计小时耗热量b.小型建筑物的热水供给系统可单独选择锅炉例2某宾馆热水供给系统采用全日制热水供给，设计小时耗热量为kJ/h，供水温度60℃，冷水温度10℃，该系统采用0.2MPa的饱和蒸汽为热媒，饱和温度为132.9℃。拟采用半容积式换热器，换热器钢管的传热系数按3050kJ/〔m2·℃·h〕计，传热效率系数取0.7，试求〔1〕所需加热面积；〔2〕按30min计算，所需贮水容积？〔1〕所需加热面积计算温差〔2〕所需贮水总容积某宾馆，建筑面积为4000m2,客房总床位数为250个，热水供给时间为24小时，用水定额为130L/d·床〔60℃〕。其它设计资料为:热媒为蒸汽(表压P=0.2Mpa)，汽化热为2167KJ/Kg，间接加热的换热器出口设计水温为70℃，冷水水温为10℃，热媒与被加热水计算温差Δtj为93℃，铜换热盘管传热系数K为872W/〔m2·℃〕；ε=0.75。水的比热C=4.187kJ/kg·℃，60℃时水的密度0.983kg/L，70℃时水的密度0.978kg/L。作业：计算：1〕设计小时耗热量；2〕最大时热水用量；3〕蒸汽用量；4〕换热面积；5〕热水贮水器的贮水容积〔加热时间按45分钟计〕直接供给热水的热水锅炉、热水机组或水加热器出口的最高水温和配水点的最低水温表8.1.4水质处理情况热水锅炉、热水机组或水加热器出口的最高水温配水点的最低水温原水水质无需软化处理,原水水质需水质处理且有水质处理7550原水水质需水质处理但未进行水质处理60508.4热水管网的水力计算水力计算目的：第一循环管网的DN和H第二循环管网的设计秒流量、循环流量、管径和相应水头损失确定循环方式、选用热水管网所需的各种设备及附件。〔热媒管网〕〔配水管网和回水管网〕1.热媒为热水公称直径〔mm〕15～2025～40≥50流速〔m/s〕≤0.8≤1.0≤1.2热水管道流速热媒循环管路中的配、回水管管径，计算总水头损失热媒流量G热媒管道允许流速热水管道水力计算表一、第一循环管网〔热媒管网〕8.4.1第一循环管网的水力计算热媒管网热水自然循环压力计算8.4.1第一循环管网的水力计算不满足要求时，那么应采用机械循环方式，依靠循环水泵强制循环。

自然循环一般要求8.4.1第一循环管网的水力计算2.热媒为高压蒸汽1〕热媒流量：2〕高压蒸汽管道常用流速管径〔mm〕15～2025～324050～80100～150≥200流速〔m/s〕10～1515～2020～2525～3530～4040～60按允许流速和相应的比压降确定管径和水头损失锅炉出口蒸汽压力，Pa加热器蒸汽进口压力，Pa蒸汽管长，m管道局部阻力的当量长度，〔0.5～1L〕mb-c管段：凝结水管径：按通过管段的热量1.25计算并查表。a-b管段：汽水混合管径：按通过管段的设计小时耗热量查表。8.4.2第二循环管网的水力计算目的：确定DN，计算H1.配水管网的水力计算〔2〕列水力计算表(同给水)〔1〕确定计算管路，节点编号8.4.2第二循环管网的水力计算〔4〕热水管道DN确定，流速按表8-13选用(P280)〔3〕配水管网计算的方法同给水管网设计秒流量的计算卫生器具热水给水额定流量、当量、支管管径和最低工作压力同给水规定DNmin＝20mm；1.配水管网的水力计算8.4.2第二循环管网的水力计算1〕交联聚乙烯〔PE-X〕管2〕聚丙烯管〔PP-R〕〔5〕计算水头损失同冷水8.4.2第二循环管网的水力计算1〕交联聚乙烯〔PE-X〕管，水力坡降注意：水温为60℃时，按图8-3选管径水温高于或低于60℃时，水头损失按表8-16修正。〔P282〕8.4.2第二循环管网的水力计算2〕聚丙烯管，沿程水头损失计算公式查附录8-1、8-2选管径8.4.2第二循环管网的水力计算确定管径1〕初设时，按表8-17确定(P283)2〕按管中循环流量确定管径。注意：热水配水干管和回水管不宜变径，取相应的最大管径。2.回水管网的水力计算3.机械循环管网的计算〔1〕全日热水供给系统热水管网计算〔2〕定时热水供给系统热水管网计算〔1〕全日热水供给系统热水管网计算h.选择循环水泵。a.计算各管段终点水温;b.计算配水管网各管段的热损失;c.计算配水管网总的热损失;d.计算总循环流量;e.计算循环管路各管段通过的循环流量;f.复核各管段的终点水温

;g.计算循环管网的总水头损失

;选择循环水泵Q,Ha.计算各管段终点水温面积比温降方法——配水管网中计算管路的面积比温降，℃/m2；——配水管网中计算管路起点和终点的水温差，一般取ΔT=5～10℃

；——计算管路配水管网的总外表面积，m2；——计算管段的散热面积，m2

；——计算管段的起点水温，℃；——计算管段的终点水温，℃。b.计算配水管网各管段的热损失qs—配水管网中任一计算管段的热损失，kJ/h；K—无绝热层管道的传热系数；kJ/(m2•h•℃)

η—绝热系数；无0，简单0.6，较好0.7～0.8tC、tZ—计算管段的始、终点水温，℃；D—计算管段外径，m；L—计算管段长度，m；tj—计算管段周围空气温度，℃；表8-18P28441.87-43.96kJ/m2·h·℃钢管c.计算配水管网总的热损失各个管段热损失之和初设时，可按设计小时耗热量的3%-5%估算。其上下限可视系统的大小而定：系统效劳范围大，配水管线长，可取上限；反之，取下限。d.计算总循环流量——配水管网的热损失，(kJ/h)；

——全日热水供应系统的总循环流量，L/h；——水的比热，C=4.187kJ/(kg•℃)；——配水管网中计算管路起点和终点的水温差，其取值根据系统的大小而定；——热水密度,kg/L。单体建筑〔3%-5%)Qh小区建筑〔4%-6%〕Qh单体建筑5-10℃小区建筑6-12℃e.计算循环管路各管段通过的循环流量ABC123645DⅠⅡⅢ从水加热器后第一个节点依次进行流量分配：总循环流量ABC123645DⅠⅡⅢ水加热器①②③ABC123645DⅠⅡⅢ④⑥⑤ABC123645DⅠⅡⅢ—管段中所通过的循环流量，kg/h；—n+1管段及其后各管段的热损失之和,kJ/h—n管段及其后各管段的热损失之和,kJ/h

。f.复核各管段的终点水温各管段的热损失各管段的循环流量注意：温差大，重新计算，g.计算循环管网的总水头损失Hp—循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hx—循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；注意：当采用半即热式或快速式热水器时需计算水加热器的水头损失。快速式水加热器：图8-6，查表8-19P288配水管和回水管局部水头损失按沿程水头损失的20%-30%计算。h.选择循环水泵热水循环水泵通常安装在回水干管的末端，热水循环水泵宜选用热水泵循环水泵宜设备用泵，交替运行。计算方法与步骤1〕选择计算管路2〕按冷水计算方法确定配水管路的管径3〕初选回水管径，比相应配水管小1#～2#4〕选定计算管路水温降落值5〕计算各管段热损失6〕计算配水管网的总热损失7〕求总循环流量9〕复核各管段终点的水温10〕计算循环管网的总水头损失11〕选循环泵8〕各管段的循环流量2.定时热水供给系统机械循环管网计算热水循环管网系统的水容积，不包括无回水管的管段和加热设备的容积，L循环水泵的流量，L/h(１)循环水泵的流量(２)循环水泵的扬程3.自然循环热水管网的计算1〕管网总热损失2〕总循环流量3〕各管段循环流量4〕循环水头损失(１)上行下给式〔2〕下行上给式公称直径〔mm〕15～2025～40≥50流速〔m/s〕≤0.8≤1.0≤1.2热水管道流速表热水循环管网回水管径选用表表8-17配水管20～253240507080100150200回水管2020253240405080100管径DN20253240507080100125外径mm26.7533.5042.25486075.588.5114140外表积㎡/m0.0840.10250.13270.15080.18850.23720.27800.35810.4396每米钢管外外表积(㎡〕冷水计算温