第8章建筑内部热水供应系统的计算

第8章建筑内部热水供应系统的计算8.1水质、水温及热水定额8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算8.3热水加热及贮存设备的选择计算8.4热水管网的水力计算一、热水水质生产用热水水质：取决于生产工艺生活用热水水质：

满足《生活饮用水卫生标准》

硬度较大时，需作软化处理（Q≥10m3/d）

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8.1水质、水温及热水定额总目录本章总目录

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8.1水质、水温及热水定额总目录本章总目录二、热水水温设计时采用下列的水温标准：冷水水温以当地最冷月的平均水温为标准无气候资料时，以表为标准热水水温（供应温度）热水贮罐和水加热器出口水温：65～75℃

配水管网最不利点的最低水温：供洗涤时：≥60℃

供沐浴时：≥55℃

配水管网起点和最不利点的温差：≤10℃冷水水温表

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8.1水质、水温及热水定额总目录本章总目录三、热水定额生活用热水定额

按建筑物的使用性质和卫生器具完善程度确定的热水用水定额（表8.1.1热水用水定额，水温按60℃计）

卫生器具1次或1小时的热水用水定额（表8.1.2，水温按使用要求计）生产用热水定额取决于生产工艺要求。

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算一、耗热量计算1.全日供应热水的宿舍(I、II类)、住宅、别墅、酒店式公寓、招待所、培训中心、旅馆、宾馆的客房(不含员工)、医院住院部、养老院、幼儿园、托儿所(有住宿)、办公楼等建筑的集中热水供应系统耗热量按下式计算：

(8.2.3)Qh——设计小时耗热量(kJ/h)；Kh——热水小时变化系数，表；m——用水计算单位数(人数或床位数)；qr——热水用水定额(L/人·d)或(L/床·d)，表；C——水的比热，C=4.187(kJ/kg·℃)；tr——热水温度(℃)，tr=60℃；tl——冷水温度(℃)，表；ρr——热水密度(kg/L)；T——每日使用时间(h)，表。总目录本章总目录

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算一、耗热量计算2.定时供应热水的住宅、旅馆、医院及工业企业生活间、公共浴室、宿舍(III、IV类)、剧院化妆间、体育馆(场)运动员休息室等建筑的集中热水供应系统耗热量按下式计算：

(8.2.3)Qh——设计小时耗热量(kJ/h)；

qh——卫生器具热水的小时用水定额(L/h)，表；C——水的比热，C=4.187(kJ/kg·℃)；tr——热水温度(℃)，表；tl——冷水温度(℃)，表；ρr——热水密度(kg/L)；n0——同类型卫生器具数；b——卫生器具的同时使用百分数，见下页。总目录本章总目录

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算一、耗热量计算注意：（1）不同水温的热水量换算Kr——冷、热水的混合系数（2）住宅、旅馆、医院、疗养院病房，卫生间内浴盆或淋浴器可按70％~100％计，其它器具不计，但定时连续供水时间应不小于2h。工业企业生活间、公共浴室、学校、剧院、体育馆(场)等的浴室内的淋浴器和洗脸盆均按100％计。住宅一户带多个卫生间时，只按一个卫生间计算。总目录本章总目录

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算一、耗热量计算3.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(如综合楼内有商业中心、餐厅、办公室、公寓等不同性质的单元，又如旅馆内除客房使用热水外，还有职工盥洗、洗衣房、厨房、游泳池、按摩浴、理发等需使用热水)，当其热水由同一热水供应系统供应时，设计小时耗热量，可按同一时间内出现用水高峰的主要用水部门的设计小时耗热量加其它用水部门的平均小时耗热量计算。总目录本章总目录

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算二、设计小时热水量计算（8.2.1）式中qrh——设计小时热水量(L/h)；Qh——设计小时耗热量(kJ/h)；C——水的比热，C=4.187(kJ/kg·℃)；tr——设计热水温度(℃)；tl——设计冷水温度(℃)，表；ρr——热水密度(kg/L)。总目录本章总目录

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算总目录本章总目录

热媒耗量的计算：蒸汽直接加热蒸汽间接加热高热水直接加热高热间接加热G——蒸汽耗量，kg/h；Qh——设计小时耗热量(kJ/h)；k——热媒管道热损失附加系数，k=1.05~1.2；im——蒸汽热焓(kJ/kg)，按表8.2.4选用；ir——蒸汽与冷水混合后的热水热焓，

(kJ/kg)

，ir=4.187tr；tr——蒸汽与冷水混合后的热水温度，℃。

(8.2.4)ZtrZNtr三、热媒耗量的计算

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算总目录本章总目录

热媒耗量的计算：蒸汽直接加热蒸汽间接加热高热水直接加热高热水间接加热

(8.2.5)G——蒸汽耗量，kg/h；Qh——设计小时耗热量(kJ/h)；k——热媒管道热损失附加系数，

k=1.05~1.2；γ——蒸汽的汽化热，(kJ/kg)

。

ZNtr

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算总目录本章总目录

(8.2.6)G——高热水耗量，kg/h；Qh——设计小时耗热量(kJ/h)；k——热媒管道热损失附加系数，

k=1.05~1.2；tmc——进换热器高温水进口温度(℃)；tmz——出换热器换热后的热媒温度(℃)；

热媒耗量的计算：蒸汽直接加热蒸汽间接加热高热水直接加热高热水间接加热trR高R低

由热水热力网供热，应采用供回水的最低温度计算，但热力网供水的初温和被加热水的终温的温差不得小于10℃。

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8.2热水量、耗热量、热媒耗量的计算总目录本章总目录

G——高热水耗量，kg/h；Qh——设计小时耗热量(kJ/h)；k——热媒管道热损失附加系数，k=1.05~1.2；im——高热水热焓(kJ/kg)，im=4.187tm

；ir——高热水与冷水混合后的热水热焓，

(kJ/kg)

，ir=4.187tr；tm、tr——高热水温度、高热水与冷水混合后的热水温度，℃；

(与8.2.4类似)热媒耗量的计算：

蒸汽直接加热蒸汽间接加热高热水直接加热高热水间接加热trR高

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录起加热和贮存作用的设备：容积式水加热器、加热水箱、半容积式水加热器、半即热式水加热器仅有加热作用的设备：快速式水加热器仅有贮热作用的设备：贮水器（热水贮罐）主要计算内容：（1）确定加热设备的传热面积（2）确定贮热设备的贮存容积（3）锅炉的选择

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.1集中热水供应加热设备的选择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)热水机组式中Qg——容积式水加热器(含导流型容积式水加热器)的设计小时供热量(kJ/h)；

Qh——设计小时耗热量(kJ/h)；

η——有效贮热容积系数；容积式η=0.7~0.8，导流型容积式η=0.8~0.9；第一循环为自然循环时，卧式贮热水罐η=0.80~0.85；立式贮热水罐η=0.85~0.90；第一循环为机械循环时，卧、立式贮热水罐η=1.0；

Vr——总贮热容积(L)；

T——设计小时耗热量持续时间(h)，T=2h~4h；

tr——热水温度(℃)，按设计水加热器出水温度或贮水温度计算；注：当Qg计算值小于平均小时耗热量时，Qg应取平均小时耗热量。

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.1集中热水供应加热设备的选择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。

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录

加热设备的选择计算容积式快速式加热水箱加热排管或盘管传热面积热水贮水器的容积Fjr——水加热器的传热面积(m2)；Qg——设计小时供热量(kJ/h)；ε——考虑表面结垢而乘的修正系数；Cr——热水供应系统的热损失系数，1.1~1.15K——传热材料的传热系数[kJ/(m2·℃·h)]（表8.3.2）；△tj——热媒和被加热水的计算温差，℃。

供热量=耗热量则有

(8.3.12)

8.3.2表面式水加热器的加热面积计算

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录

加热设备的选择计算容积式快速式加热水箱加热排管或盘管传热面积热水贮水器的容积（1）容积式、导流型容积式水加热器、半容积式水加热器

（8.3.13)△tj

的确定：（2）快速式、半即热式水加热器（8.3.14)

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录

加热设备的选择计算容积式快速式加热水箱加热排管或盘管传热面积热水贮水器的容积按经验法确定（贮存热量占设计小时耗热量的%）

(8.3.17)T——表8.3.4中规定的时间（min)

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录

锅炉的选择计算较大的集中供热系统小型建筑物的热水系统锅炉一般由采暖、供热专业设计人员结合整个建筑采暖、空调、食堂用蒸汽等供热需要综合考虑。给排水专业人员提供热水供应系统的设计小时耗热量即可。

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录

加热设备的选择计算较大的集中供热系统小型建筑物的热水系统Qg＝(1.1～1.2)Qh(8.3.18)Qg:锅炉小时供热量，kJ/h；Qh：设计小时耗热量,kJ/h；(1.1～1.2)：热水系统的热损失附加系数。确定锅炉型号时，从锅炉样本中查出锅炉发热量Qk,应保证：

Qk略≥Qg

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录燃气热水器、电热水器的选择——容积及功率自学P249~252。升温、预热时间T，设计小时热水量qrh

容积V=QrT

供热量≥设计小时耗热量Qh

功率=(1.1~1.2)Qh8.3.3局部式水加热器的加热面积计算

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.3.1太阳能热水器的选择1.集热器总面积直接加热供水系统的集热器总面积Jt——集热器采光面上年平均日太阳幅照量(kJ/m2·d)；f——太阳能保证率(系统中由太阳能部分提供的热量除以系统总负荷)，取30％~80％；ηj——集热器年平均集热效率，经验值为45％~50％；ηl——贮水箱和管路的热损失率，取15％~30％。

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.3.1太阳能热水器的选择1.集热器总面积间接加热供水系统的集热器总面积FRUL——集热器热损失系数[kJ/(m2·℃·h)]；平板型可取14.4~21.6、真空管型可取3.6~7.2，具体数值根据集热器产品的实测结果确定；K——水加热器传热系数[kJ/(m2·℃·h)]；Fjr——水加热器加热面积(m2)；

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.3.1太阳能热水器的选择2.贮热水箱容积可按下式计算：

式中Vr———贮水箱有效容积(L)；Aj——集热器总面积(m2)；qrjd——集热器单位采光面积平均每日产热水量[L/(m2·d)]，直接供水系统qrjd=(40~100)[L/(m2·d)]；间接供水系统qrjd=(30~70)[L/(m2·d)]。

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.3.1太阳能热水器的选择3.强制循环的太阳能集热系统应设循环泵。循环泵的流量扬程计算应符合下列要求：(1)循环泵的流量式中qx——集热系统循环流量(L/s)；Aj——集热器总面积(m2)；qgz——单位采光面积集热器对应的工质流量[L/(s·m2)]，取(0.015~0.02)[L/(s·m2)]。

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.3.1太阳能热水器的选择式中Hx——循环泵扬程(kPa)；hp——集热系统循环管道的沿程与局部阻力损失(kPa)；hj——循环流量流经集热器的阻力损失(kPa)；hz——集热器与贮热水箱之间的几何高差(kPa)；hf——附加压力(kPa)，取20kPa~50kPa。(2)开式直接加热太阳能集热系统循环泵的扬程：

(3)闭式间接加热太阳能集热系统循环泵的扬程：式中he——循环流量经集热水加热器的阻力损失(kPa)；

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.3.2水源热泵的计算1.水源热泵的设计小时供热量：式中T1——热泵机组设计工作时间(h/d)，取12h/d~20h/d；

k1——安全系数，k1=1.05~1.10。

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8.3热水加热及贮存设备的选择计算总目录本章总目录8.3.3.2水源热泵的计算2.水源热泵热水供应系统贮热水箱(罐)有效容积：(1)全日制集中热水供系统：η——有效贮热容积系数，贮热水箱、卧式贮热水罐η=0.80~0.85，立式贮热水罐η=0.85~0.90；k2——安全系数，k2=1.10~1.20；(2)定时热水供应系统的贮热水箱(罐)的有效容积宜为定时供应最大时段的全部热水量。

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8.4热水管网的计算总目录本章总目录膨胀排气管冷水箱循环水泵加热器配水管网回水管网热媒管网

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8.4热水管网的计算总目录本章总目录热水管网水力计算内容：第一循环管网（热媒管网）的管径和水头损失第二循环管网（配水管网和回水管网）的设计秒流量、循环流量、管径、水头损失；确定循环方式，进行设备选型

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8.4热水管网的计算总目录本章总目录

第二循环管网配水管网回水管网计算内容：确定各配水管段的设计秒流量确定配水管管径（计算方法同冷水系统）不同点：确定管径时不计循环流量，查“热水水力计算表”；(或用放大管径法）管内水流速度较低热水管网的最小管径为20mm，以防结垢堵塞。

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8.4热水管网的计算总目录本章总目录

第二循环管网配水管网回水管网计算内容：全日热水供应系统机械循环管网计算定时热水供应系统机械循环管网计算

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算总目录本章总目录1、全日热水供应系统机械循环管网计算计算内容：

A.确定回水管管径

B.循环流量计算

C.最不利管段水温校核

D.计算循环水头损失和选择循环泵计算要求：配水管网的温降差（从水加热器出口至管网最不利点的温差）≯10℃；

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算1、全日热水供应系统机械循环管网计算(1)确定回水管管径。热水回水管管径选用表总目录本章总目录配水管管径(mm)20~253240506580100125150200回水管管径(mm)202025324040506580100

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算1、全日热水供应系统机械循环管网计算(2)计算配水管网各管段的热损失总目录本章总目录单体建筑ΔT=5℃~10℃；小区ΔT=6℃~12℃；

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算1、全日热水供应系统机械循环管网计算(3)计算配水管网总的热损失。总目录本章总目录

初步设计时，Qs也可按设计小时耗热量来估算，单体建筑(3%~5%)Qh；小区(4%~6%)Qh。

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算总目录本章总目录1、全日热水供应系统机械循环管网计算

(4)计算总循环流量。循环流量是为了补偿配水管网在用水低峰时，管道向周围散失的热量。示例注意：先算总循环流量再按热损失来分配各管段流量。

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算总目录本章总目录n+1配水水平干管配水立管n回水立管回水水平干管总循环流量计算用图1、全日热水供应系统机械循环管网计算qxnqxn+1(5)计算计算循环管路各管段通过的循环流量

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算总目录本章总目录1、全日热水供应系统机械循环管网计算(6)复核各管段的终点水温

│tz’-tz│≯1℃，可行。

│tz’-tz│>1℃，则误差大。以作为新计算管段终点水温，重新进行上述(2)~(6)的运算。。水温差别用图△t＝△T/Ftcf不同、△t’≠△ttz,tz返回

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算总目录本章总目录1、全日热水供应系统机械循环管网计算(7)计算循环管网的总水头损失(以最不利环路的循环压力损失)图

(8.4.11)(8)选择循环水泵流量：Qb≥qx

扬程：

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8.4热水管网的计算

第二循环管网——热水回水管网的水力计算2、定时热水供应系统机械循环管网计算按循环管网中的水每小时循环的次数来确定，2~4次。循环泵选型：

流量：Qb≥(2~4)V(8.4.15)扬程：

(8.4.14)总目录本章总目录V——热水循环管道系统的水容积，不包括无回水管的管段和加热设备的容积，L；返回

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8.4热水管网的计算

第一循环管网——热媒管网的水力计算总目录本章总目录（1）热媒流量G按公式(8.2.6)计算。（2）热媒循环管路中的配、回水管道，DN由G查表8.4.1来确定，应控制：

V≯1.2m/s；hy:50Pa~100Pa/m（3）计算管路的总水头损失Hh。热媒为高温热水热媒为蒸汽当tmc=70~100℃时，容积式的tmz=60℃~85℃；导流型容积式、半容积式、半即热式的tmz=50℃~80℃；热媒的初温与被加热水的终温的温度差，≮10℃。

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8.4热水管网的计算

第一循环管网——热媒管网的水力计算总目录本章总目录（4）当锅炉与水加热器或贮水器连接时，如图8.4.1所示，热媒管网的热水自然循环压力值Hzr：

(8.4.1)Hzr——第一循环管自然压力，Pa；Δh——锅炉或水加热器中心与贮水器中心的标高差(m)；ρl——贮水器回水的密度(kg/m3)；ρ2——锅炉或水加热器出水的热水密度(kg/m3)。热媒为高温热水热媒为蒸汽热水锅炉与水加热器间接连接热水锅炉与贮水器直接连接Hzr≥(1.10~1.15)Hh能自然循环

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8.4热水管网的计算

第一循环管网——热媒管网的水力计算高压蒸汽相对压力≥70kPa——tmc按饱和蒸汽温度计算低压蒸汽相对压力＜70kPa——tmc按100℃计算

蒸汽耗量G按公式(8.2.4)或(8.2.5)确定。容积式水加热器tmz=tmc；导流型容积式水加热器、半容积式水加热器、半即热式水加热器：tmz=50℃~90℃。DN由G计算，V查表8.4.2。总目录本章总目录热媒为高温热水热媒为蒸汽

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8.4热水管网的计算

第一循环管网——热媒管网的水力计算凝水管的管径按蒸汽耗量G产生的冷凝水量来计算DN，管道的比压降R控制在15mmH2O/m范围内。总目录本章总目录热媒为高温热水热媒为蒸汽高压蒸汽管道的常用流速管径(mm)15~2025~324050~80100~150≥200流速(m/s)10~1515~2020~2525~3530~4040~60

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8.4热水管网的计算

热水配水管网热损失及循环流量计算示例总目录本章总目录节点管段编号管长L(m)管径(mm)外径D(m)保温系数η节点水温(℃)平均水温tm(℃)空气温度tj(℃)温差Δt(℃)热损失qs(kJ/h)循环流量qx(L/s)360.213~43.0400.048060.362040.36764.80.027460.514~50.84.84000.661.062041.06705.50.027561.60

热水配水管网热损失及循环流量计算示例外径D:查管道性能及规格表。保温系数η：见P263。无保温：0；有简单保温：0.6节点水温：由起始节点开始计算而来。加热器出口65～70℃开始。tz＝tc-△t∑f△t＝△T/F△T＝5～10℃表面积Σf：无保温：Σf=πDL有保温：Σf=π(D+2保温层厚)L热水配水管网总表面积F：0~7管段总表面积(含保温层厚)F=Σf0~7△t＝0.68℃/m2平均水温tm：tm=0.5(tc+tz)。(60.21+60.51)=60.36温差：管段平均温度与空气温度的差，tm-tj。60.36-20=40.36热损失qs：qs=πDLK(1-η)(tm-tj)总热损失Qs＝∑qs

总循环流量qx

各管段循环流量qx进行分配：返回冷水计算温度5—西藏15~205浙江15~207偏北15~205上海2010~15大部广西10~154山东东南128乌鲁木齐12—南疆10~115北疆新疆2010~15南部10~154南部15~207大部云南6~104偏东宁夏15~207四川大部10~154偏东青海15~207贵州15~207秦岭以南15~207重庆西南10~154南部甘肃17~2215~202010~1515~207秦岭以南15~207西部10~154大部15~205东部6~104偏北陕西西北15~207西部6~104内蒙15~205东部10~154大部15~205南部6~104北部山西10~154北部海南10~154大部2010~15台湾6~104北部河北2010~15南部10~154天津15~205北部福建10~154北京华北15~205安徽大部10~154南部15~205江西大部6~104大部辽宁15~205大部6~104吉林10~154偏北江苏