第8章建筑内部热水供应系统的计算.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,10m,3,300mg/L 应,150-300mg/L 宜,其他,10m,3,300mg/L 宜,50-100mg/L,75-150mg/L,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,2、热水水温（供应温度）,1）热水贮罐和水加热器,出口,水温：,6075(?),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：,25,三、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。,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,Q,r,：设计热水用量（L/hr）；,k,h,：热水的时变化系数；,m：用水单位数（人）；,q,r,：热水定额（L/人，d）（供应温度60）；,T：一天内热水供应时间（hr）。,K,r,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：,二、热水系统设计小时耗热量计算,Q,h,：设计小时耗热量，kJ/h；,Q,r,：设计小时热水量，L/h；,C,B,：水的比热，C,B,=4.187kJ/kg,；,t,r,，t,l,：热、冷水的温度；,r,：热水密度,(,70,时，=,0.978,kg/L),。,(,60,时，=,0.983,kg/L)。,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,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,=（G,m,Q,l,)C,B,t,r,G,m,=,Q,l,C,B,(t,r,-t,l,),im,-,C,B,t,r,（蒸汽携带的热量）,（冷水携带的热量）,（热水携带的热量）,2 采用蒸汽间接加热：,3 采用热水间接加热,【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，=0.9832 kg/L），冷水温度按10计（=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 1.15106KJ/h；B 0.95106KJ/h；C 1.71106KJ/h；D 1.08106KJ/h,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,8-3 热水加热及贮存设备的选择计算,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(1.11.2）；,热水供应系统热损失系数的选用,t,j,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：,t,j,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,。,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，=0.9832 kg/L），冷水温度按10计（=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 1.15106KJ/h；B 0.95106 KJ/h；C,1.71106,KJ/h；D,1.08106,KJ/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 7.6m2,2、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）,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),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=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,（3）加热设备供热量计算,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,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,（3）加热设备供热量计算,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。,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。,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0.98kgL；冷水温度为10，密度为1kgL；设计小时耗热量持续时间取3小时，试计算,设计小时耗热量,设计小时热水量（60）,贮热总容积,设计小时供热量,解：计算设计小时耗热量,=5.613001404.187(60-10)0.98/24 =2.01 106KJ/h(=559497 W),计算设计小时热水量（60）,Qr=Qh/(tr-t,L,)Cr =2.01 106KJ/h/(60-10)4.187 0.98=9818 L,计算贮热容积,+附加容积,=(0.5 2.01 106KJ/h)/(60-10)4.187,=4811 L,贮热总容积,Vr=(1+0.15)4811=5533 L,设计小时供热量,=2.01 106KJ/h-0.855533(60-10)4.1870.98/3,=,470159,W=1.69 106KJ/h,例题：,同例题2,但设,半容积式,水加热器,解：计算设计小时耗热量 同例题2,计算设计小时热水量（60）同例题2,贮热总容积,Vr=(0.25 2.01 106KJ/h)/(60-10)4.187=2405 L,设计小时供热量,Qg=Qh=,559497,W=,2.01 106KJ/h,例题,同例题2，但设,半即热式,水加热器,解：计算设计小时耗热量 同例题2,计算设计小时热水量（60）同例题2,贮热总容积 V=0,设计秒流量,qg=0.22.5289 0.5=8.5L/s,设计小时供热量,Qg=8.5（60-10）41870.98=,1743886,w,=6.28 106KJ/h,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：,W,g,（1.11.2）,W,W,g,:锅炉小时供热量，KJ/hr；,W：系统的设计小时耗热量,KJ/hr；,(1.11.2)：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WkWg.,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）,8-4 热水管网的水力计算方法,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）,V1.2m/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）,1,2,热水锅炉,水加热器,（5）比较自然循环水头和循环水头损失的大小,A.满足H,zr,（1.11.15）H,h,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 H,b,+H,zr,（1.11.15）H,h,流量确定 Q,b,G,ms,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.,以蒸汽为热媒的第一循环管网图示,（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,c.比压降R,管道的比压降R由下式决定：,R（P,c,-P,z,)/(L+L,N,),P,c,:锅炉出口的蒸汽压力（Pa);,P,z,:加热器蒸汽进口处压力（Pa);,L：蒸汽管总长（m）；,L,N,：管道局部阻力的当量长度，取（0.51）L.,查设计手册中蒸汽管水力计算表，确定管径和水头损失。,（3）确定凝水管的管径,（经验法）,凝水管的管长分为两部分：,ab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）；,bc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（Wj1.25W）为确定管径的依据。查表时，管道的比压降R控制在,15mmH,2,O/m,以内为佳。,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.,（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）,（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。,DN70,DN50,DN40,DN50,DN40,DN32,0,1,2,3,4,5,6,7,回水管网计算示意图,水加热器,（最不利点）,（,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,t,m,.,（起点水温为6570）,t,c,t,z,:计算管段起点和终点水温；,t:每米管长的温降，,t,T/L，T515;,L,:计算管段长度,.,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）,Q,s:管网总热损失，可取Qh的35（经验）；,T：,配水管网的允许温降差，取1015,DN70,DN50,DN40,DN50,DN40,DN32,0,1,2,3,4,5,6,7,回水管网计算示意图,水加热器,A,B,(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,（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。,（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,Hzrh(,4,-,3,),h,:水加热器中心距上行干管中心的高差；,4,：距水加热器最远的配水立管中热水的平均容重；,3,：水加热器出水总立管中热水的平均容重,.,水加热器,3,4,h,B.下行上给管网的自然循环水头,Hzrh(,5,-,6,)+h,1,(,7,-,8,),h:下行干管中心距立管顶端的高差；,h,1,：水加热器中心距下行干管中,心的高差；,5,6,：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；,7,8,：下行回水干管和配水干,管中热水的平均容重.,5,6,7,8,h,h,1,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(1.11.15)H,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,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（）,A1.0m3/h;B.5.0m3/h;,C.4.0m3/h;D.6.0m3/h;,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（GB500162006）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70100%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,例题,：某学生宿舍设公用淋浴室，采用每天供应60热水2h的热水供应系统。60时热水定额为50L/人d；学生人数为500人。浴室中设30个淋浴器，8个洗脸盆，其40热水用量如下：淋浴器200L/个，洗脸盆30L/个，热媒为95热水。设计小时供热量，冷水温度，通过一台水加热器制成热水。若热水密度，半容积式、半即热式水加热器的有效贮热容积系数=1，导流型容积式水加热器=0.85。则应选用（C）。,A选导流型容积式水加热器 Vr=3144L,B选导流型容积式水加热器Vr=2525L,C选半容积式水加热器 Vr=1248L,D选半容积式水加热器,Vr=2086L,