第五章热水系统设计与计算
建筑内部热水系统计算
建筑内部热水系统的计算:（1） 热水量按要求取每日供应热水的时间为24h,取计算用的热水供水温度为70C ，冷水温度为10C ，由表9-3取60C 的热水用水定额为200L/床.d.则4-6层客房部分的热水最高日用水量为：Q dr =120＊200＊10-3=24m 3/d （60C 热水） 其中120为4—6层客房部分总床位数，折合成70C 热水的最高日用水量为： Q dr =24＊(60—10）/（70—10）=20 m 3/d 70C 时最高日最大小时用水量为：按120个床位计，K h 按表9—6可取7.5，则Q hmax =K h ＊ Q dr /T=7。
5*20/24=6.25 m 3/h=1.74L/s 再按卫生器具1h 用水量计算：浴盆共48套,b=60%,K r =（t h -t l ）/(t r -t l )=0。
5查表9—4，q h =300L/h （40C),代入公式9—2得：Q hr =ΣK r q h n 0b=0.5*300＊48*0。
6=4320 L/h=4.32 m 3/h比较Q hmax 与Q hr 两者结果存在差异，为供水安全起见，取较大者作为设计小时用水量，即Q r =6.25 m 3/h=1.74L/s.（2） 耗热量将已知数据代入公式（9-4）Q=C B ΔtQ r =4190＊(70—10）*1.74=437436w=437。
4kw 。
(3) 加热设备选择计算拟采用半容积式水加热器,设蒸汽表压为1。
96＊105pa,相对应的绝对压强为2.94*105pa ，其饱和温度为t s =133C ，按公式(9-8（a ））可计算出Δt j Δt j =(t mc +t mz ）/2—（t c +t z )/2=133-(10+70）/2=93C根据半容积式水加热器有关资料，铜盘管的传热系数为1047w/m 2.C ，ε取0。
7，α取1。
2. 代入公式（9-8）得：Fp=αQ/εK Δt j =1。
高层建筑热水系统计算上部分
ε——传热效率的修正系数，0.6-0.8
Cα——热损失系数，一般取α＝1.1～1.15 ；
K——传热材料的传热系数，W/m2•℃；
⊿tj——热媒和被加热水的计算温差，℃；具体计算方法
整理课件
△tj的计算
①容积式加热器——算术平均温度差：
tj
tmctmztctz
2
2
tmc、tmz——容积式水加热器热媒的初温和终温，℃； tc、tz——被加热水的初温和终温，℃。 ②快速式加热器、半即热式水加热器——对数平均温度差：
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五、管材、管道敷设等要求：
1. 热水管道应选用耐腐蚀、安装连接方便可靠的 管材和符合饮用水质标准的管材，可采用薄壁 铜管、薄壁不锈钢管、塑料热水管、塑料和金 属复合热水管等。
2. 采用塑料热水管或塑料和金属复合热水管材时 应符合: 管道的工作压力应按相应温度下的许用 工作压力选择； 设备机房内的管道不应采用塑 料热水管。
第五章 高层建筑热水系统
整理课件
本章内容：
5-1、热水系统设计的原则及要求 5-2、耗热量、熱媒耗量的计算 5-3、水加热器的选用及计算
整理课件
一 、分类 1. 局部热水供应系统； 2. 集中热水供应系统； 3 .区域性热水供应系统
二 、组成 热水供应系统由下列部分组成（见附图1） 1 .热媒系统（第一循环系统） 发热设备→加热设备 2 .热水系统（第二循环系统） 加热设备→用水设备
整理课件
图1 热媒为蒸汽的集中热水系统
整理课件
1. 管网压力工况不同，可分为：
开式、闭式供水方式
2. 加热冷水的方式不同，可分为：
直接加热、间接加热 3. 管网设置循环管道的不同，可分为：
全循环、半循环、不循环、
热水系统成本能耗计算
热水系统成本能耗计算热水系统是指供应热水给建筑物或生活设施的系统，通常用于洗浴、清洁等用途。
在设计和运行热水系统时，了解系统的成本和能耗是非常重要的。
下面将介绍热水系统的成本和能耗计算的主要内容。
一、热水系统的成本计算1.设备成本：热水系统中的主要设备包括热水锅炉、储水罐、热交换器、水泵等。
计算设备成本时，需要考虑设备的购置费用、安装费用以及相关附件的费用。
2.管道成本：热水系统中的管道需要将热水从锅炉输送到使用点，因此计算管道成本时需要考虑管道的长度、直径、材料和安装费用等因素。
3.维护成本：热水系统需要定期进行维护和保养，以确保系统的正常运行和延长设备的使用寿命。
计算维护成本时需要考虑维护所需的人工费用、材料费用以及维修和更换设备的费用。
4.能源成本：热水系统的能源成本是系统运行的重要成本之一、计算能源成本需要考虑能源的种类（如天然气、电力、燃油等）、能源的消耗量以及能源的价格等因素。
5.系统管理成本：热水系统的管理包括系统的监控、调节和优化等工作。
计算系统管理成本时需要考虑管理人员的人工费用、系统监控设备的费用以及系统优化所需的投入。
二、热水系统的能耗计算1.热水消耗量计算：热水系统的能耗主要与热水的消耗量有关。
计算热水消耗量时需要考虑建筑物的使用人数、用水设备的数量和使用频率、用水习惯以及用水温度等因素。
2.系统损耗计算：热水系统中的热水在输送过程中会存在一定的损耗。
计算系统损耗时需要考虑管道的热传导损失、循环泵的能耗损失以及其他能量损耗等因素。
3.设备能效计算：热水系统中的设备能效是系统能耗的重要指标之一、计算设备能效时需要考虑设备的效率、设备在不同工况下的能效性能以及设备的负载率等因素。
4.能源消耗计算：热水系统的能源消耗主要与设备的能效和使用热源的能源类型有关。
计算能源消耗时需要考虑设备的能源消耗量、能源效率以及能源的价格等因素。
5.系统效益评估：热水系统的能耗计算不仅仅是为了了解系统的能源消耗情况，还可以评估系统的经济效益和环境效益。
热水系统水力计算PPT课件
p j
v2
......Pa
2
_ 管段中总的局部阻力系数.
_ 系统管路附件的局部阻力系数,可查表确定.
第6页/共53页
4.当量局部阻力法和当量长度法
➢当量局部阻力法
将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。
p j
设管段的沿程损失相当于某一局部损失
则:
p j
d
v2
2
d
l
v 2
2
d
d
l.........当. 量局部阻力系数.
_ 热媒的密度, kg / m3.
第3页/共53页
热水在室内供暖系统管路内的流动状态,几 乎都是处在过渡区内。
室外热水网路都采用较高的流速,热水的流 动状态大多处于阻力平方区内。
方便的R计算6.公25式1:08
•
G2 d5
......Pa /
m
G _ 管段的水流量, Pa / m.
第4页/共53页
_ 沿程损失占总压力损失的估计百分数，查附录得 50%。
将各数字代入上Rpj式 0，.1506得8.518 3.84 pa / m
第23页/共53页
根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计 算公式如下：
G
3600Q
0.86Q ......kg / h
4.1
8
71
03
(t
, g
th, )
t
2.例题1
径确。th,定热 7重媒0力c参循数环：双供管水热温tg, 水度9供5c暖
系
统
管路的管 ，回水温
度
。锅炉中心距底层散热器中心距
离为3m，层高为3m。每组散热器的供水
支管上有一截止阀。
热水系统计算书
热水系统计算一、热水系统：1．1．本工程宿舍设全日制集中热水供应系统。
1．2. 耗热量计算：冷、热水计算温度分别取值5℃和60℃；宿舍热水总耗热量计算：已知：用水计算单位数m=324 （床位）；热水用水定额qr=100升/每人每日；使用时间=24小时；冷水水温tl=5℃；热水水温tr=60℃；根据《给水排水设计手册》第一册，第二版《常用资料》的表5－28，插值计算得热水密度＝0.98324kg/L ；再根据2009版《建筑给水排水设计规范》的表 5.3.1插值计算得小时变化系数Kh=4.534857 ；水的比热C=4.187kJ/kg℃；计算：设计小时耗热量Qh=(4.534857×324×100×4.187×(60－5)×0.98324)/24=1386189kJ/h=385kW。
1.3.设计小时总热水量：已知：设计小时耗热量＝385000W ；设计热水温度＝60℃；设计冷水温度＝5℃；计算：根据《给水排水设计手册》第一册，第二版《常用资料》的表5－28，插值计算得热水密度＝0.98324kg/L ；设计小时热水量＝385000/(1.163×(60－5)×0.98324)＝6121.51L/h ，即6.12立方米/小时。
2.本工程热水系统供水分区同冷水给水系统。
其中3F～5F为供水一区，6F～11F为供水二区。
21.低区（3F～5F）宿舍热水耗热量计算：已知：用水计算单位数m=108 ；热水用水定额qr=100升/每人每日；使用时间=24小时；冷水水温tl=5℃；热水水温tr=60℃；根据《给水排水设计手册》第一册，第二版《常用资料》的表5－28，插值计算得热水密度＝0.98324kg/L ；再根据2009版《建筑给水排水设计规范》的表5.3.1插值计算得小时变化系数Kh=4.8 ；水的比热C=4.187kJ/kg℃；计算：设计小时耗热量Qh=(4.8×108×100× 4.187×(60－5)×0.98324)/24=489079kJ/h=136kW。
太阳能热水系统设计计算
qr一热水用水定额(L/人・d)
Qh—水的比热，c=4187(J/kg-C)
tr一热水温度，tr=60(C)
tL—冷水温度，tL=10(C)
r一热水密度(kg/L)，r=0.983kg/L
kh一小时变化系数，kh=5.12
Qh=71951(W)
(2)设计小时热水量
式中：
Hale Waihona Puke h—tr—设计热水温度(C)，tr=55(C)
式中：Uo一生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率(％)
qr一最高热水用水定额
m-每户用水人数
kh-热水小时变化系数
Ng-每户设置的卫生器具给水当量数
丁一
0.2-一个卫生器具，给水当量的额定流量(L/s)
Uo
查《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)得系统热水供水管的设计秒流量为q=2.51(L/s)。
水箱的有效容积
(2)太阳能系统水泵选择：
1)P1泵(太阳能集热系统给水泵)
P1
扬程考虑到位置高度，沿程损失，局部损失以及配水最不利点所需的流出水头，取qrh=0.25(MPa)
2)
循环流量
水泵扬程，仅考虑循环水量通过配水管，回水管的水头损失，计算得：
Hb
3)系统给水变频泵组：
给水系统采用变频装置：
流量为热水供水管的设计秒流量q=2.51(L/s)
tc、tz一被加热水的初温和终温
cr一热水供应系统的热损失系数，取cr=1.15
Fjr=1.84m2
2)贮水容积
容积式热交换器贮存保证系统用户45min设计小时耗热量，即
3)热媒耗量
式中：Q-热媒耗量
C-
Tmz、Tmc热媒的初温、终温
《供热工程》第5章热水供暖系统的水力计算
P SG2
S Aξ zh
A
900
2
1 2d
4
2
zh d
l
d
5.3.1 热水管路阻力数的计算
串联管路的阻力数
P P1 P2 P3
SchG2 S1G2 S2G2 S3G2
Sch S1 S2 S3
在串联管路中，管路的总阻力数为各串联管段阻力数之和
G1 : G2 : G3 (1/ s1)0.5 : (1/ s2 )0.5 : (1/ s3 )0.5 a1 : a2 : a3 在并联管路上，各分支管段的流量分配与其通导数成正比， 与其阻力数成反比
5.3.2 不等温降水力计算方法和步骤
不等温降水力计算方法
系统中各并联环路的温度降不必相等，而是根据并联环路 平衡要求的压力损失确定环路流量，再由流量来计算环路 的温度降，最后确定散热器面积的水力计算方法
由远及近计算其他环路
先确定计算环路的平均比摩阻Rpj
Rpj
0.5Pi l
计 是算 与环 其路 并的 联作 的用 最压 不头 利， 环路Pa的各管段的压力损失总和
根据计算的Rpj 值和各管段设计流量值，查水力计算表， 得到设计流量下各管段的管径d和实际比摩阻R值，并计 算该环路的总压力损失
较核计算环路的总压力损失与其作用压头的不平衡率
Δ ΔPi ΔHi 100% 15% ΔPi
5.2.1 异程式供暖系统的水力计算
例题
确定如图所示机械循环垂直单管顺流式热水供暖系统管路 的管径。 热媒参数：供水温度tg=95oC；th=70oC。 系统与外网连接，在用户引入口处的供回水压差为30kPa。 图中所示为系统两个支路中的一个支路，楼层高为3m。
居住建筑太阳能热水系统设计规范
居住建筑太阳能热水系统设计规范1.1 一般规定1.1.1 居住建筑太阳能集热器，应根据各种集热器的技术经济性能确定采用平板型集热器、真空管集热器或其它先进适用的集热器。
1.1.2 采用太阳能热水器供热水的居住建筑，应根据建筑类型及室内给水系统的条件，经综合技术分析选择太阳能热水系统的类型。
1.1.3 安装在建筑物屋面、墙面、阳台和其它部位的太阳能集热器、支架及连接管线，应预设预埋固定件和套管。
1.1.4 太阳能热水系统的垂直管线不应明敷在建筑外墙上，严禁敷设在建筑物的风道内。
1.2 集热器1.2.1 集热器的最佳安装方位应朝向正南或正南偏西，若受条件限制时，其偏差允许范围宜在正南±15°以内。
1.2.2 集热器的安装倾角，应根据热水的使用季节和地理纬度确定：1. 偏重考虑春、夏、秋三季使用效果时θ=φ（1.2.2-1）2. 偏重考虑夏季使用效果时θ=φ-(0~10)°（1.2.2-2）3. 偏重考虑冬季使用效果时θ=φ+（0~10）°（1.2.2-3）式中θ——太阳能集热器的安装倾角（°）φ——集热器安装地的地理纬度（°）。
1.2.3 集热器排间距以及集热器与前侧遮光物的距离：集热器的布置应避开建筑物的遮挡，建筑物的阴影长度即集热器距遮光物的水平最小净距（或集热器排间距），可按下式计算：D=H·cot Xs （1.2.3-1）式中D——集热器距离遮光物或前后排间的水平最小净距（m）；H——遮光物最高点与集热器采光面最低点之间的垂直高差（m）；X s——建筑物所在地冬至日上午10时的太阳高度角（全年性使用）(°)。
1.2.4 集中式的太阳能集热器可通过并联、串联或串并联相结合的方式连接成集热器组。
集热器组的串联和并联的管路布置应通过计算确定。
1.2.5 集中式的太阳能集热器阵列，应采用强制循环方式或定温放水的非循环方式。
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式中
Qg
Qh
Vr T
(tr
tl )cr
Qg——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，容积式水加热器 η=0.7~0.8；
c——水的比热容，c=4.187kj/（kg·℃）
V——总贮热容积，L；
5.5 热水管网水力计算
热水管网的水力计算的容是计算配水管网和回水管网的流量、循环流量、确 定管径和水头损失，从而选择加压设备，复核生活冷水或热水高位水箱高度。
..
..
.
.
.
表 5-2 热水管道流速
公称直径(mm)
15～20
25～40
≥50
流速(m/s)
≤0.8
≤1.0
≤1.2
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 的计算是在循环流量求解后进行。
配水管网设计草图如图 5-1：
图 5-1 热水管网水力计算草图
经过计算结果如下表
表 5-3 热水管网最不利点水力计算
5.4.1 设计小时耗热量计算 本设计中公寓采用定时热水供应系统，其设计小时耗热量应按下式计算：
式中 Qh——设计小时耗热量，kJ/h； C——水的比热，C=4.187kJ/（kg• ℃）; Tr——热水温度，Tr=40℃; Tl——冷水温度，按规中表格取； ρ——热水密度，kg/L； n0——同类型卫生器具数； b——卫生器具同时用水百分数，按 100%算。 qh——卫生器具小时用水定额，L/h。
32
1.49
2.05
3.6
6—7
1.44
32
1.79
2.87
3.6
表 5-3 热水管网最不利点水力计算
计算管段 设计秒流量
编号
q（L/s）
管径 DN/mm
流速 v （m/s）
每米管长沿 程水头损失 i/(kPa/m)
管段长度 L/m
7—8
2.28
80
0.45
0.08
9.3
管段水头损 管段水头损 失/kPa 失累计/kPa
热水系统采用的管材和管件，应符合现行产品标准的要求。管道的工作压力 和工作温度不得大于产品标准标定的允许工作压力和工作温度。
热水管道应选用耐腐蚀和安装连接方便可靠的管材，可采用薄壁铜管、薄壁 不锈钢管、塑料热水管、塑料和金属复合热水管等。
本设计中采用明设塑料热水管，并设置防撞击的保护措施。
5.4 热水系统水力计算
计算管段 设计秒流量
编号
q（L/s）
管径 DN/mm
流速 v （m/s）
每米管长沿 程水头损失 i/(kPa/m)
管段长度 L/m
1—2
0.24
25
0.49
0.35
3.6
2—3
0.48
32
0.60
0.38
3.6
3—4
0.72
32
0.90
0.80
3.6
4—5
0.96
32
1.19
1.36
3.6
5—6
1.20
5.5.1 配水管网水力计算
配水管网水力计算的目的主要是根据各配水管段的设计秒流量和允许流速 来确定配水管网的管径，并计算其水头损失值。
（1）设计计算依据 热水配水管网水力计算中，设计秒流量公式与给水管网计算相同，设计采用 下式计算：
qg 0.2 Ng
（3.8）
热水管道流速宜按表 5-2 选用。热水管径不宜小于 20mm。热水管网的局部 水头损失一般可按沿程水头损失的 25%~30%估算。
..
..
.
.
.
5.4.2 设计小时热水量计算 设计小时热水量按下式计算：
式中
Qh——设计小时耗热量，kJ/h； qrh——设计小时热水量，L/h； tr——设计热水温度，℃； tl——设计冷水温度，℃ c——水的比热容，c=4.187kJ/（kg·℃）; ρr——热水密度，kg/L。
5.4.3 容积式水加热器设计小时供热量计算
本设计中采用间接加热方式，加热设备选用导流型容积式水加热器，热水管 网采用半循环方式，打开配水龙头时只需放掉热水支管中少量的存水，就能获得 规定水温的热水。并采用开式热水供水方式，即在所有配水点关闭后，系统的水 仍与大气相通。该方式一般在管网顶部设有高位冷水箱和膨胀管或高位开式加热 水箱。为了保证良好的循环效果，采用同程式循环系统。
.
.
.
第五章 热水系统设计与计算
5.1 热水系统选择
5.1.1 热水供应系统选择 建筑热水供应系统按热水供应围的大小，可分为集中热水供应系统、局部热
水供应系统和区域热水供应系统。热水供应系统类型的选择，应根据使用要求、 耗热量、用水点分布、热源种类等因素确定。综合考虑，本设计中采用集中热水 供应方式。 5.1.2 热水供应方式确定
5.2 热水供应系统组成
热水供应系统的组成因建筑类型和规模、热源情况、用水要求、加热和储存 设备的供应情况、建筑对美观和安静的要求等不同情况而异。典型的集中热水供 应系统主要由热媒系统、热水供应系统、附件三部分组成。
5.3 热水管道的布置与敷设
热水管道的布置与敷设除了应满足给(冷)水管布置敷设的要求外，还应注意 由于水温高带来的体积膨胀、管道伸缩补偿、保温、排气等问题。 5.3.1 热水管道的布置
1.25 1.35 2.87 4.88 7.38 10.34
1.35 2.70 5.57 10.45 17.83 28.16 （续）
管段水头损 管段水头损 失/kPa 失累计/kPa
0.72
28.88
..
..
.
.
.
8—9 9—10 10—11 11—12
3.72 5.16 6.60 7.44
80
0.74
0.19
80
1.03
0.35
80
1.31
0.55
80
1.48
0.69
18.1 2.3 7.1 10
3.47 0.81 3.93 6.91
32.35 33.16 37.09 44.00
故本设计中建筑热水管道的布置采取下行上给的同程式布置。
5.3.2 热水管道的敷设
本次设计中热水管道布置高度统一取 1.3 米，当要穿门时布置高度取 2.5 米。热给水管埋地深度 0.4 米，户外热水管做好保温措施，坡度取 0.003。热回 水管与热给水管布置方式相同，底层横干管埋深 0.7 米。
5.3.4 热水管道管材选择
热水管道的布置按热水流向分为上行下给和下行上给两种形式。根据《建筑 给水排水设计规》GB 50015—2009 上区热水管道的布置形式为均为下行上给式。另外，热水管道的
..
..
.
.
.
布置按循环管路水流路径可分为异程和等程两种。规要求循环管道应采用同程布 置方式，并设循环泵机械循环。