第 8 章 建筑内部热水供应系统的计算

1. 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 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： 1）满足《生活饮用水卫生标准》 2）Ca、Mg离子含量： 洗衣房≥10m3 >300mg/L 应 150-300mg/L 宜 其他 ≥10m3 >300mg/L 宜 50-100mg/L 75-150mg/L

2. 二、热水水温 设计时采用下列的水温标准： 1、冷水水温 1）以当地最冷月的平均水温为标准 2）无气候资料时，以表8-5为标准

3. 2、热水水温（供应温度） 1）热水贮罐和水加热器出口水温：60～75℃(?) 2）配水管网最不利点的最低水温：≥50℃ 3）配水管网起点和最不利点的温差：≤25℃

4. 三、热水定额 1、生活用热水定额 1）全日制 （表8-1热水用水定额，水温按60℃计） 2）定时使用 （表8-2，水温按实际使用要求计） 2、生产用热水定额 取决于生产工艺要求。

5. §8-2 热水量、耗热量、热媒耗量的计算 一、最大时热水用量计算(用于加热设备选型） 1、按建筑物使用人数或用水单位数来计算 适用范围：全天供应热水的住宅、医院、疗养院、 宾馆、别墅、培训中心等建筑 Qr：设计热水用量（L/hr）； kh：热水的时变化系数； m：用水单位数 （人）； qr：热水定额（ L/人，d）（供应温度60℃） ； T：一天内热水供应时间（hr）。

6. 2、按卫生器具1次或1小时用水量计算 适用范围：定时供应热水的住宅、工业企业生活间、学校、公共浴室、影剧院、体育馆等建筑 Qr：使用温度下的设计用水量（L/hr） （冷、热水混合水量） ； qh：卫生器具1次或1小时热水用量（L/hr，个） （使用温度30-50℃）； no：同类卫生器具数量； b：同时使用百分数.

7. Note： （1）不同水温的热水量换算 k r：冷、热水的混合系数 （2）同时使用百分数的确定 只考虑浴盆（淋浴器）和洗脸盆 （P265）

8. Kr热水占混合水的百分数系数求定： 热平衡方程式。 （质量） （热量） 热水占混合水的百分数系数：

9. 二、热水系统设计小时耗热量计算 Qh：设计小时耗热量，kJ/h； Qr：设计小时热水量，L/h； CB：水的比热， CB = 4.187kJ/kg·℃； t r，t l： 热、冷水的温度； ρr：热水密度 (70℃时，ρ=0.978kg/L)。 (60℃时，ρ=0.983kg/L)。

10. A．设有集中热水供应系统的居住小区： 当住宅与公用建筑的最大用水时段 一致时，应按二者的设计Q h叠加计算。 若不一致，按照住宅的设计Q h + 公共建筑的平均Q h B．具有多种使用功能的综合性建筑，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 主要部门的设计Q h + 其他部门的平均Q h

11. Q l× CB×(tr- tl) im-CB×tr 三、热媒耗量计算 1、采用蒸汽直接加热： I m: 蒸汽热焓，kJ/kg（表8-7）； I r：蒸汽与冷水混合后的热水热焓， （I r＝C B × t r ,kJ/kg） 【公式推导】 G m × I m＋ Q l × C B × t l =（Gm＋Q l) × C B × t r Gm = （蒸汽携带的热量） （冷水携带的热量） （热水携带的热量）

12. 2 采用蒸汽间接加热： 3 采用热水间接加热

13. 【例8.1】热水量、耗热量和热媒耗量的计算 【例】某住宅楼共100户，每户按3人计，采用全日制集中热水供应系统。热水用水定额按100L/（人·d）计（60℃，ρ=0.9832 kg/L），冷水温度按10℃计（ρ=0.9997 kg/L），则该住宅楼的设计小时耗热量为（） Kh=3.70 A 319680W； B 264438W； C 474895W； D 298700W A 1.15×106KJ/h； B 0.95×106KJ/h ； C 1.71×106KJ/h ； D 1.08×106KJ/h

14. §8-3 热水加热及贮存设备的选择计算 一、局部加热设备计算（自学） 二、集中热水供应加热及贮存设备的选择计算 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）加热设备供热量计算

15. 1、传热面积的计算 (换热量计算公式） 则有 选型时取管网热损失系数(1.1～1.2）；

16. 热水供应系统热损失系数的选用

17. △tj 的确定（经验法）： （1）容积式（半容积式）水加热器 A.热媒为蒸汽时： B.热媒为热水时：

18. △tj 的确定（经验法）： （2）快速式（半即热式）水加热器 △tj是采用平均对数温度差。

19. 2、某住宅楼共100户，每户按3人计，采用全日制集中热水供应系统。热水用水定额按100L/（人·d）计（60℃，ρ=0.9832 kg/L），冷水温度按10℃计（ρ=0.9997 kg/L），则该住宅楼的设计小时耗热量为（ ）Kh=3.70 A 319680W； B 264438W； C 474895W； D 298700W A 1.15×106KJ/h； B 0.95×106 KJ/h； C 1.71×106 KJ/h； D 1.08×106KJ/h 3、上题中，若热媒采用热水，其供、回水温度分别为80℃和60℃，水加热器为半容积式加热器，出口温度60℃，则热媒与被加热水的计算温度差为（ ） A 20℃； B 25℃； C 30℃； D 35℃ 4. 上述题中，若加热器传热系数为5076KJ /（m2·℃.h） 【1410W/（m2·℃）】，传热效率为0.7，热损失系数为1.1，则加热器的换热面积为（ ） A 8.4m2； B 10.5m2； C 13.9m2； D 7.6m2

20. 2、热水贮水器的容积计算 （1）理论法（与工况有关，按热平衡方程求解，少用） 建筑内热水用水曲线→逐时耗热曲线→根据逐时耗热曲线绘出耗热积分曲线→拟定供热曲线 （2）按用水单位数进行估算（表8-12）

21. 2、热水贮水器的容积计算 （2）经验法 按贮存热量占系统设计小时耗热量的百分比来估算。 +附加容积 T：根据经验确定的贮热时间（min)

22. 例题：某医院床位数800，全日集中供应热水60℃，热水定额为160L/床·d，冷水供水温度为10℃，热媒为饱和蒸汽，其初温、终温分别为151℃，80℃，蒸汽热焓2749kj/kg，采用有效贮热容积系数η=0.95的半容积式水加热器制备65℃热水，热水密度均为0.983kg/L，以下关于设备选型计算及最大蒸汽量G为（ ）。 A 选一个总容积为≥2632L的水加热器，G=1937.6kg/h B 选二个总容积为≥1291L的水加热器，G=1123.9kg/h C 选二个总容积为≥1487L的水加热器，G=1115.3kg/h D 选一个总容积为≥2974L的水加热器，G=2013.8kg/h

23. （3）加热设备供热量计算 ①容积式水加热器或贮热容积与其相当的水加热器、热水机组的供热量。 意义：系统的设计小时耗热量由两部分组成： 一部分是Q h时间段内热媒的供热量Q g； 一部分是之前水加热器内已贮存好的热量， 即

24. 例题：某居住区集中热水供应系统设有2台容积式热水器，已知该系统设计小时耗热量Qh =700kJ/h，加热器的总贮热量为200kJ/h,若设计小时耗热量的持续时间为2h，则其总的设计小时供热量为（）kJ/h。 A 500 B 200 C 700 D 600

25. （3）加热设备供热量计算 ②半容积式供热量按照Q h计算。 贮水容积只有容积式的1/2-1/3，主要稳定温度，防止忽冷忽热，调节Q h与q g之间的差值，即保证在2-5min高峰秒流量时不断水。 ③半即热式、快速式水的等无贮热容积的水加热设备的供热量按照q g计算。 半即热式贮热容积一般不足2min设计小时耗热量所需的贮热容积式，对水量无调节平衡作用。

26. 例题： 某宾馆客房有300个床位，热水当量总数N=289有集中热水供应，热水用水定额取平均值，设导流型容积式水加热器，热媒为蒸汽。加热器出水温度为60℃，密度为0.98kg／L；冷水温度为10℃，密度为1kg／L；设计小时耗热量持续时间取3小时，试计算 ⑴设计小时耗热量 ⑵设计小时热水量（60℃） ⑶贮热总容积 ⑷设计小时供热量

27. 解：⑴计算设计小时耗热量 =5.61×300×140×4.187×(60-10) ×0.98/24 =2.01 ×106KJ/h(=559497 W) ⑵计算设计小时热水量（60℃） Qr= Qh/(tr-tL) Cρr = 2.01 ×106KJ/h /[(60-10) ×4.187 × 0.98]=9818 L ⑶计算贮热容积 +附加容积 =(0.5× 2.01 ×106KJ/h )/(60-10)×4.187 =4811 L ⑷贮热总容积 Vr=(1+0.15) ×4811=5533 L ⑸设计小时供热量 = 2.01 ×106KJ/h -0.85×5533(60-10) ×4.187×0.98/3 =470159 W= 1.69 ×106KJ/h

28. 例题：同例题2,但设半容积式水加热器 解：⑴计算设计小时耗热量 同例题2 ⑵计算设计小时热水量（60℃） 同例题2 ⑶贮热总容积 Vr=(0.25× 2.01 ×106KJ/h )/(60-10) ×4.187=2405 L ⑷设计小时供热量 Qg= Qh =559497 W=2.01 ×106KJ/h

29. 例题．同例题2，但设半即热式水加热器 解： ⑴计算设计小时耗热量 同例题2 ⑵计算设计小时热水量（60℃） 同例题2 ⑶贮热总容积 V=0 ⑷设计秒流量 qg=0.2×2.5×289 0.5=8.5L/s ⑸设计小时供热量 Qg=8.5×（60-10）×4187×0.98=1743886 w =6.28 ×106KJ/h

30. 三、锅炉选择计算（锅炉房设计参阅暖通专业教材）三、锅炉选择计算（锅炉房设计参阅暖通专业教材） 1、较大的集中供热系统 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。 2、小型建筑物的热水系统 单独选择锅炉 一般按下式计算： Wg＝（1.1～1.2）W Wg:锅炉小时供热量，KJ/hr； W：系统的设计小时耗热量,KJ/hr； (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Wk,应保证Wk≥Wg.

31. §8-4 热水管网的水力计算方法 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（循环泵、疏水器、膨胀水箱等）

32. γ1 γ2 一、热媒循环管网的水力计算步骤 1、热媒为热水时 （1）计算热媒流量Gms （2）确定D（热媒水力计算表） V＜1.2m/s ； （3）计算循环水头损失Hh （4）计算热自然循环水头Hzr （P280 式8-35） 水加热器 热水锅炉

33. （5）比较自然循环水头和循环水头损失的大小（5）比较自然循环水头和循环水头损失的大小 A.满足Hzr≥（1.1～1.15）Hh 时，采用自然循环. B.不满足上述条件时，需设循环水泵. （6）循环水泵的选型 水泵扬程确定 Hb+Hzr≥（1.1～1.15）Hh 流量确定 Qb≥Gms 2、热媒为蒸汽时(参见图示） 高压蒸汽 相对压力≥70kPa 低压蒸汽 相对压力＜70kPa 热水供应系统常用高压蒸汽为热媒.

34. 以蒸汽为热媒的第一循环管网图示

35. （1）计算蒸汽耗量Gm（P265 式8-6，8-7） （2）确定蒸汽管的管径 依据： a.蒸汽耗量Gm， b.管道经济流速v（见表8.4.2） 表 8.4.2

36. c.比压降R 管道的比压降R由下式决定： R＝（Pc-Pz)/ (L+LN) Pc :锅炉出口的蒸汽压力（Pa); Pz :加热器蒸汽进口处压力（Pa); L ：蒸汽管总长（m）； LN：管道局部阻力的当量长度，取（0.5～1）L. 查设计手册中蒸汽管水力计算表，确定管径和水头损失。

37. （3）确定凝水管的管径（经验法） 凝水管的管长分为两部分： a～b段（水加热器出口至疏水器前部）： 为汽水混合流动状态，其管径按通过管段的设计小时耗热量确定（查表） ； b～c段（疏水器后部至凝水管末端）： 凝结水利用疏水器后的余压，输送到凝结水池。 查设计手册，以通过管段的热量（Wj＝1.25W）为确定管径的依据。查表时，管道的比压降R控制在15mmH2O/m以内为佳。

38. 二、热水配水与回水管网的水力计算 （一）热水配水管网的水力计算 计算内容： （1）确定各配水管段的设计秒流量 （2）确定配水管管径 (方法同冷水） 不同点： （1）查表时查“热水管道水力计算表” （2）管内设计水流速度较低（P280 表8-13） （3）热水管网的最小管径为20mm，以防结垢堵塞.

39. （二）热水回水管网的水力计算 1、自然循环管网的计算 计算内容： A.确定回水管管径 B.循环流量计算和最不利管段水温校核 C.计算自然循环水头和循环水头损失，选 择循环水泵 计算要求： 配水管网的温降差）不大于15℃； (机械循环管网取10℃）

40. 2 DN40 3 DN50 DN70 1 4 5 0 6 7 DN32 DN40 DN50 回水管网计算示意图 （1）回水管管径确定 按经验法确定。回水管管径比相应配水管管径小一号。 水加热器 （最不利点）

41. （2）循环流量计算 A. 初步估算最不利配水管各节点水温和各管段热水平均温度tm. （起点水温为65～70℃） tc,tz:计算管段起点和终点水温； △t:每米管长的温降， △t＝△T/L，△T＝5～15℃; L:计算管段长度.

42. B.确定各计算管段的热损失 (8-41) C.确定循环流量 (a)总循环流量（管道起端的循环流量） Qs:管网总热损失，可取Qh的3～5％ （经验）； △T：配水管网的允许温降差，取10～15℃

43. 2 DN40 3 1 DN50 DN70 Ⅲ Ⅱ A B Ⅰ 4 5 0 6 水加热器 7 DN32 DN40 DN50 回水管网计算示意图 (b)各计算管段循环流量 在点1的左侧选一点A， 则通过点A处的循环流量 所携带的热量用于补偿A 点后管道的热损失

44. （3）最不利管段水温校核 根据循环流量和热损失计算最不利管段各段的终点水温： 将tz’与原来初定的tz进行比较. A.若相差不大于1℃，则说明计算值与实际相符. B.若相差大于1℃，应以tz’’=(tz’+tz)/2作为终点水温，重新计算。

45. 水加热器 （4）计算自然循环水头和循环水头损失 A.上行下给管网的自然循环水头 Hzr＝h(γ4-γ3) h :水加热器中心距上行干管中心的高差； γ4：距水加热器最远的配水立管中热水的平均容重； γ3：水加热器出水总立管中热水的平均容重. γ3 h γ4

46. B.下行上给管网的自然循环水头 Hzr＝h(γ5-γ6)+ h1(γ7-γ8) h :下行干管中心距立管顶端的高差； h1：水加热器中心距下行干管中 心的高差； γ5,γ6：距水加热器最远的回水 立管与配水立管中热水 的平均容重； γ7,γ8：下行回水干管和配水干 管中热水的平均容重. γ6 γ5 h γ8 γ7 h1

47. C.循环水头损失的计算 H=(H p + H x )+ H j H: 循环管网的总水头损失,k Pa; Hp: 循环流量通过配水计算管路的沿程和局部损失,k Pa; H x: 循环流量通过回水计算管路的沿程和局部损失,k Pa; H j: 循环流量通过水加热器的水头损失,kPa.(式8-46) （5）校核自然循环条件 H z r ≥(1.1～1.15) H

48. 2、机械循环管网的计算（自学） 不满足自然循环条件时，系统需设置循环水泵. 一般采用管道泵.安装在回水干管末端. 循环泵选型： 流量 Q b ≥Q x (总循环流量） 扬程 H b ≥ H p + H x + H j

49. 某建筑设机械循环集中热水供应系统，循环水泵的扬程0.16MPa，循环水泵处的静水压力为0.54MPa，则循环水泵壳体承受的工作压力不得小于（ ）MPa。 A.0.16 B. 0.54 C. 0.70 D. 1.00 某体育馆设定时热水供应系统，系统循环管网总容积1.0m3，选择一个合适的水泵流量（） A．1.0m3/h; B. 5.0m3/h; C. 4.0m3/h; D. 6.0m3/h;

50. 下列关于热水供应系统中设计小时耗热量计算参数的叙述中，符合《建筑设计防火规范》（GB50016－2006）的是（）下列关于热水供应系统中设计小时耗热量计算参数的叙述中，符合《建筑设计防火规范》（GB50016－2006）的是（） A．定时供应热水时，设计小时耗热量计算公式中的是指卫生器具的热水使用温度 B．住宅卫生间内淋浴器的同时使用百分比可按70％－100%设计 C．全日供应热水时，系统设计小时耗热量计算公式中，＝60C D．住宅一户带2个卫生间时，按2个卫生间同时使用计算