第5章 热水计算

第一循环管网的水力计算——热媒为蒸汽
2.热媒为蒸汽:以高压蒸汽为热媒时，热媒流量按公式(9-5)或(9-6) 确定。 热媒蒸汽管道一般按管道的允许流速和相应的比压降确定管径和 水头损失。高压蒸汽管道常用的流速可按表9-13确定，根据蒸汽通过 管道的流量查附录9—2，可确定管径和比压降，计算管路的水头损失。 从水加热器出口至疏水器前的管段,其管径按通过管段的设计小时 耗热量确定，查附录9—3选定。 疏水器至凝结水池之间的管段，其管径也按通过管段的热量计 算，公式如下： Qj＝1.25Q Qj—余压凝结水管段中的计算热量 1.25—考虑系统启动时凝结水量的增大系数。
第二循环管网的水力计算
1.配水管网的水力计算 热水配水管网的计算方法与冷水系统有所不同，主要区别如下: (1)管道水力计算按"热水管道水力计算表"来查用，见附录9-5; (2) 热水管道内的水流速度较小，一般采用0.8m/s ～1.5m/s; 当 管径≤25mm时，宜采用0.6m/s～0.8m/s。对于标准较高、对噪声 有严格要求的建筑物，其管道流速应取下限;反之，可取上限。 (3)热水管网的局部水头损失一般可按沿程水头损失的25%～30% 进行估算，也可按照局部水头损失的计算公式逐一计算后累加。 (4)热水管网的管径不宜小于2Omm。 2. 回水管网的水力计算 回水管网水力计算的目的在于确定回水管网的管径，方法为 比相应位置的配水管段管径小1级，最小管径也不应小于2Omm。 回水管网不配水，仅通过用以补偿配水管热损失的循环流量， 故其水头损失的计算应在循环流量求解后再进行。
t t q DLK 1 t 2
c z s j
t t t f
z c
t
△t—配水管网中的面积比温降，℃/㎡; △T—配水管网起点和终点的温差，一般△T=5～15℃; F—计算管路配水管网的总外表面积，㎡; ∑f—计算管段的散热面积，㎡，可按表9-15计算。
9-4 热水管网的水力计算
目的:计算第一循环管网(热媒管网)的管径和相应的水头损失;计算 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，选择热水管网所需的各种设 备，如循环水泵、疏水器、膨胀设施等。 一、第一循环管网的水力计算 1. 热媒为热水：以热水为热媒时，热媒流量 Gm 按公式 (9-7) 计算。 热媒循环管路中的配、回水管道，其管径应根据热媒流量控制管 中流速不大于1.2m/s，每m管长的沿程水头损失在5OPa～1OOPa范 围内，由 Gm 查附录 9-1 来确定，并据此计算管路的总水头损失 Hh 。 当锅炉与水加热器或贮水器连接时，热媒管网的热水自然循环压 力值Hzr按下式计算: Hzr=lO△h（ρ 1-ρ 2）
t
j
3.半容积式水加热器可按容积式水加热器计算公式计算 4.半即热式水加热器可按快速式水加热器计算公式计算 5.加热盘管长度的计算公式如下:
D—盘管外径，m; L—盘管长度，m;
△tmax—热媒和被加热水在水加热器一端的最大温差; △tmin—热媒和被加热水在水加热器另一端的最小温差。
t t t ln t
加热设备的选择计算
1.容积式水加热器、快速式水加热器和加热水箱的加热排管或盘管 传热面积计算:
Q K t F
j
P
F
P
Q
Kt
j
Fp—水加热器的传热面积，㎡; Q—制备热水所需的热量，可按设计小时耗热量计算，W; ε —由于传热表面结垢影响传热效率的修正系数，一般采用0.6～0.8， 当采用软化水时ε =l.0; K— 传热材料的传热系数， W/㎡·℃，容积式水加热器中盘管的传热 系数按表 9-10 选用 ; 水一水快速式水加热器和汽一水快速式水加 热器盘管的传热系数按表9-11选用; α —热水系统的热损失附加系数可按表9-9选用; △tj—热媒和被加热水的计算温差，℃。
二、热水水温
热水系统计算使用的冷水水温应以当地最冷月平均水温为依据。 当热水供应系统的供水仅用于盥洗和沐浴 ( 不包括洗涤 ) 时，热水锅 炉和水加热器出口的最高温度可以降低，只要保证卫生器具配水点最 低水温不低于40℃即可。 生产用热水水温应根据生产工艺要求确定。
热水用水定额
三、热水用水定额
1.根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的完 善程度来确定，其水温按60℃计算，见表9-3。 2.根据建筑物使用性质和内部卫生器具的单位 用水量来确定。卫生器具1次和lh热水用水定 额，其水温随卫生器具不同，水温要求也不 同，见表9-4。 生产用热水定额应根据生产工艺参数确定。
回水管网的水力计算
机械循环管网的计算
第二循环管网一般多采用机械循环方式。机械循环又分为全日热水 供应系统和定时热水供应系统两类。 (1)全日热水供应系统热水管网计算： 1)计算配水管网各管段的热损失，公式如下:
qs—计算管段的热损失，W; K—无保温时管道的传热系数，对普通钢管约为11.6W/㎡℃; η —保温系数，无保温η =0，简单保温η =0.6，较好保温时η =0.7～0.8; tj—计算管段周围空气温度，可按表9-14确定，℃; tc—计算管段的起点水温 tz—计算管段的终点水温
qr—热水用水量定额，L/人· d或L/床· d等，按表9-3确定。
热水量计算
2.根据使用热水的卫生器具数计算:
Q K q n b
r r h 0
qh—卫生器具的热水小时用水定额，L/h，按表9-4确定; no—同类卫生器具数; b—同类卫生器具同时使用百分数，旅馆客房卫生间内浴盆按30%～ 50%计，其他器具不计; Kr —热水混合系数，按式(9-3)计算:
Q Q Q
r L
h
Q t t Q t t
r h h r
L
L
2.公式(9-1)和(9-2)仅适用于全日集中热水供应系统热水量的计算， 不适用于定时热水供应系统热水量的计算。一般情况下，定时热 水供应时，由于使用时间集中，用水频繁，热水用水量会比全日 供水量有所增加，可参照当地同类型建筑用水变化情况确定。 3.一般小时热水量在初步设计阶段或已知人数、床位数等用水计算 单位数时，采用公式(9-1)计算;在施工图设计阶段或已知卫生器 具数目时，采用公式(9-2)计算。
加热设备的选择计算——△tj
1.容积式水加热器采用算术平均温度差计算，公式如下: t t t t tmc、tmz—容积式水加热器热媒的初温和终温，℃。 t 2 2 tmc、tmz—被加热水的初温和终温，℃。 2.快速式水加热器采用平均对数温度差来计算公式如下:
mc mz c z j
Hzr一热水自然循环压力，Pa; △h一锅炉中心与水加热器内盘管中心或贮水器中心垂直高度，m; ρ 1一锅炉回水的密度，kg/m3; ρ2—锅炉出水的密度，kg/m3。
第一循环管网的水力计算——热媒为热水
当Hzr>Hh时，可形成自然循环，为保证运行可靠一般要求：
Hzr≥(1.1～1.15) Hh 不满足上式的要求时，则应采用机械循环方式依靠循环水泵强制 循环。循环水泵的流量和扬程应比理论计算值略大一些，以确保 可靠循环。
4)计算计算循环管路各管段通过的循环流量 从水加热器后第1个节点起依次进行循环流量分配。
q q
x
q q q q
BS CS S x AS BS CS S
S S
max max min
min
L
F D
P
热水贮水器容积的计算
集中热水供应系统中贮水器的容积，应根据建筑物日热水用水量 小时变化曲线，及加热设备的工作制度经计算确定。通常多用经 验计算法来确定贮水器的容积。 贮水器容积和多种因素有关，如:加热设备的类型、建筑物用水 规律、热源和热媒的充沛程度、自动控制程度、管理情况等。 我国一般均设置热水贮水器。对于工业企业淋浴室，由于用水集
二、耗热量计算
Q C t t Q
B r L
r
Q—设计小时耗热量，kJ/h; Qr—设计小时热水量，L/h，按式(9-1)、(9-2)确定;
CB—水的比热，KJ/Kg·℃，取CB =4.19 KJ/Kg·℃；
tr—热水温度 tL一冷水计算温度，按表9-1选用。
三、热媒耗量计算
1.采用蒸汽直接加热时，蒸汽耗量按下式计算:
mh h
3.采用热媒为热水间接加热时，热媒耗量按下式计算:
ms
Gms—热媒热水耗量(kg/h); Q G 1.1 1.2 tmc—热媒热水供水温度; C t t tzm—热媒热水回水温度; 当热媒采用热力网热水时，热媒供水温度与回水温度的温差不得小于1O℃
B mc mz
9-3热水加热及贮存设备的选择计算 在热水系统中起加热兼起贮存作用的设备有容 积式水加热器 和加热水箱等。 仅起加热作用的设备为快速式水加热器。 仅起贮存热水作用的设备是贮水器。 主要计算内容是确定加热设备的加热面积和确 定贮热设备的贮存容积。
G 1.1 1.2
m
Gm—蒸汽直接加热热水时的蒸汽耗量kg/h; i—蒸汽热焓，kJ/kg，按蒸汽绝对压力从表9-8确定; Qhr—蒸汽与冷水混合后的热焓，kJ/kg，可按Qhr =CB· tr计算;
Q i Q
hr
2.采用蒸汽间接加热时，蒸汽耗量可按下式计算:
Gmh—蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h; Q G 1.1 1.2 γh—蒸汽的气化热，按表9-8确定; r
中且用水量均匀，贮水容积可以小一些 ; 其他建筑则相对大一些。
贮水器的贮热量可按经验查表9-12 贮水器的贮水容积可按下式计算:
V—贮水器的贮水容积，L; T—表9-13中规定的时间，min; Q—热水供应系统设计小时耗热量，kJ/h;
V
TQ t t C 60
r L B
锅炉选择计算
t t K t t
h r r
L
tr—热水系统供水温度 th一混合后卫生器具出水温度，按表9-4确定; tL一冷水计算温度，按表9-1选用。
L
热水量计算
1.因为卫生器具类型不同，所需的热水温度也不同，这样在按照卫 生器具1次和lh热水用水定额计算热水量时，必须统一水温后，才 能正确算出设计小时热水用水量。
热水量、耗热量、热媒耗量的计算
一、热水量计算 集中热水供应系统的小时热水用水量应根据建筑物 的日热水量小时变化曲线确定。在缺少日热水量小时 变化曲线的资料时，可按下列方法计算: 1.根据用水单位数计算:
Q K
r h
mq 24
r
Qr一设计小时热水量，L/h; m一用水计算单位数，人数或床位数; Kh一热水小时变化系数，全天供应热水系统可按表9-5、9-6、9-7采用;
锅炉属于发热设备。在较大的集中热水系统中， 锅炉一般由采暖、供热专业设计人员结合整个建筑的 采暖、空调、食堂用蒸汽等，综合考虑，统一设计选 择。给水排水专业设计人员提供出设计小时耗热量即 可。 对于小型建筑物的热水系统可单独选择锅炉。一 般按下式计算: Qg=(1.1～1.2)Q Qg—锅炉小时供热量，kJ/h, Q—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。 然后从锅炉样本中查出锅炉发热量Qk，应保证Qk≥Qg。
T F
机械循环管网的计算
2)计算配水管网总的热损失 Q q
n s i 1 s
也可按设计小时耗热量的5%～10%来估算 3)计算总循环流量
Q q C T
s x B
Qs—配水管网总的热损失，W; qx一全日热水供应系统的总循环流量，L/S；
△T—配水管网起点和终点的温差。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机械循环管网的计算
第 9 章
建筑内部热水供应系统的计算
第一节
水质、水温及热水用水量定额
一、热水水质
生产用热水的水质应根据生产工艺要求确定。 生活用热水的水质应根据水量、水质、使用要求、工程投资、管 理制度及设备维修和设备折旧率计算标准等多种因素来确定。 一般情况下，日用水量<10m3(按60℃计算)的热水供应系统，其 被加热水可不进行水质处理；日用水量≥10 m3(按60℃计算)，且原水 总硬度>357mg/L时，洗衣房用热水应进行处理，经济条件允许时其他 用水也宜进行水质处理。