全面的热水系统设计、选型与案例分析
niu322
niu322 Lv.3
2017年09月15日 15:06:33
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1.确定热水用量; 2.确定所需加热量; 3.设备选型(锅炉、热泵热水机、热回收量); 4.系统方案的选定及配水管路设计计算; 5.附属配件选型:热水箱(罐)、循环水泵、控制系统等。 热水用水量 热水用水定额 卫生器具的一次和小时热水用水定额及水温注:一般车间指现行《工业企业设计卫生标准》中规定的3、4级卫生特征的车间,脏车间指该标准中规定的1、2级卫生特征的车间。


1.确定热水用量;
2.确定所需加热量;
3.设备选型(锅炉、热泵热水机、热回收量);
4.系统方案的选定及配水管路设计计算;
5.附属配件选型:热水箱(罐)、循环水泵、控制系统等。
热水用水量
热水用水定额

卫生器具的一次和小时热水用水定额及水温

注:一般车间指现行《工业企业设计卫生标准》中规定的3、4级卫生特征的车间,脏车间指该标准中规定的1、2级卫生特征的车间。
热水用水量计算
热水设计小时用水量计算
⑴.全日供应热水的住宅、别墅、宾馆、医院、幼儿院、培训中心等建筑集中热水供应系统的设计小时热水量:
Q=mKhqr/24
Q:设计小时热水量(L/h)
m:用水计量单位数(人数或床位数等)
Kh:热水小时变化系数
qr:热水用水定额(按热水用水定额中参数选用)。
热水小时变化系数Kh
住宅、别墅的热水小时变化系数:



居住人数 50 100 150 200 250 300 500 1000 3000 ≥6000
Kh 6.58 5.12 4.49 4.13 3.38 3.70 3.28 2.86 2.48 2.34
酒店的热水小时变化系数:



居住人数 ≤150 300 450 600 900 ≥1200
Kh 6.84 5.61 4.97 4.58 4.19 3.90
医院的热水小时变化系数:



床位数 35 50 75 100 200 300 500 ≥1000
Kh 7.62 4.55 3.78 3.54 2.93 2.60 2.23 1.95
⑵.定时供应热水的住宅、宾馆、医院、公共浴室、学校等建筑集中热水供应系统根据卫生器具的小时热水量计算:
Q= ∑qhn0b
Q:设计小时热水量(L/h)
qh:卫生器具的小时热水量,(应换算成同一热水温度下的热水用量)
n0:同类型卫生器具数
b:卫生器具同时使用百分数(70%—100%)
热水耗热量
设计小时耗热量计算
W=QCρr(tr-tl)/3600
W:设计小时耗热量( KW )
Q:设计小时热水量(L/h)
C:水的比热 , C=4.187(KJ/kg. ℃)
ρr:热水密度( kg /L)
tr:设计热水温度(℃)
tl:设计冷水温度(℃)
热水设计温度的换算
用水定额中设计温度为60℃,热泵热水机提供的热水为55℃
Q1= Q2 (t2-tl)/ (t1-tl)
Q1:设计热水量(L /h)
Q2:用水定额热水量(L /h)
t1:设计热水温度(℃)
t2:定额热水温度(60℃)
tl:设计冷水温度(按地区分别选用℃)
设计冷水温度
冷水的计算温度应以当地最冷水平均水温资料确定,当无水温资料时,可按下表采用:







地 区 地面水温度(℃) 地下水温度(℃)
黑龙江、吉林、内蒙古的全部、辽宁的大部份,河北、山西、陕西编北部分,宁夏偏东部分 4 6~10
北京、天津、山东全部、河北、山西、陕西的大部分,河北北部,甘肃、宁夏、辽宁的南部,青海偏东和江苏偏北的一小部分 4 10~15
上海、浙江全部,江西、安徽、江苏的大部分,福建北部,湖南、湖北东部、河南南部 5 15~20
广东、台湾全部、广西大部分、福建、云南南部 10~15 20
重庆、贵州全部,四川、云南的大部分,湖南、湖北的西部,陕西和甘肃秦岭以南地区,广西偏北的一小部分 7 15~20
热水耗热量简化计算公式
取ρr=1(kg/L),代入C值,Q单位取m3/h,换算单位后,计算公式为:
W=1.163QΔt
W:设计小时耗热量( KW )
Q:设计小时热水量(m3/h)
Δt:冷热水温差 (℃)
设备选型
加热设备选型
⑴.当机组不配储水箱(罐)直接供热水时,或配半即热式水加热器间接供应热水时,机组的加热量按设计秒流量计算:
W=4.187qg Δt ρr
W:热水机组的加热量 (KW)
qg:热水设计秒流量 (L/s)
Δt:冷热水的温差 (℃)
ρr:热水的密度 (kg/L)
⑵.当机组配储热时间不大于0.5h的热水箱(罐)或半容积式水加热器供应热水时,机组加热量按设计小时耗热量选配:
W=1.163QΔt
W:热水机组的加热量 (KW)
Q:设计小时热水量 (m3/h)
Δt:冷热水的温差 (℃)
⑶.当机组配储热时间大于0.5h的热水箱(罐)或容积式水加热器供应热水时,机组加热量:
W=1.163(Q-η Vr/T)Δtρr
W:热水机组的加热量 (KW)
Q:设计小时热水量 (m3/h)
η:有效贮热容积系数,容积式水加热器η=0.75,导流型容积式加热器η=0.85
T:设计小时耗热量持续时间(h),T=2-4h
Δt:冷热水的温差 (℃)
Ρr:冷热水的温差 (℃)
⑷.当热水系统配备较大热水箱(罐),机组加热量:
建筑每天的用水量: Q=mqrK
Q:每天热水用量 (L/d)
M:热水使用单位数(人数、床位数)
Qr:热水用水定额(按热水用水定额选用)
K:热水使用率 (按建筑用途,与业主沟通、协商了解,取0.8-1)
建筑每天的耗热量
根据热水用水量和被加热水的温升,按下式计算:
Wd =QCρrΔt
Wd:建筑每天的耗热量(KJ/d)
Q:每天热水用量 (L/d)
C:水的比热(4.187KJ/kg.℃)
ρr:热水的密度(kg/L)
Δt:冷热水的温差(℃)
热水机组的加热量
根据热水用水量和被加热水的温升,按下式计算:
W =Wd/3600t
W:热水机组的加热量(KW)
Wd:建筑每天需要的耗热量 (KJ)
T:热水机组设计每天的加热时间(一般按照每天工作10~14小时计算)
按所得出的加热量选取热水机组的型号。
第4种情况以大卡为单位计算:
根据热水用水量和被加热水的温升,按下式计算:
Q=CM △T Kcal
其中:
Q:设计每天的耗热量( Kcal )
△T:冷热水温差( ℃ )
M:每天用水量(kg)
C:水的比热(1Kcal/kg.℃)。
热泵热水机组选型
将按照以上方式计算出的热水耗热量单位换算成KW,即可参照产品手册进行选型。
W=Q/(860*t)
Q---每天热水热负荷 Kcal ;
860-热量与功率的换算值,1kw=860 Kcal/h;
t---机组工作的时间小时(一般按照每天工作10~14小时计算)
W---机组总功率KW。
储热水箱(罐)选型
V 水箱 =Kh×V×t1/t-n×V机组(直热式)
V水箱--储水箱容积M3;
Kh-----热水小时变化系数;
V------每天热水用量M3;
t1-----高峰用水时间(2-4h);
t------每天供水时间(按建筑要求,例:24小时);
n------机组台数;
V机组--机组在最恶劣工况时的热水量,循环式V=0;
住宅热水小时变化系数:



居住人数 50 100 150 200 250 300 500 1000 3000 6000
K 6.58 5.12 4.49 4.13 3.38 3.70 3.28 2.86 2.48 2.34
酒店热水小时变化系数:



居住人数 60 150 300 450 600 900
K 9.65 6.84 5.61 4.97 4.58 4.19
医院热水小时变化系数:



床位数 35 50 75 100 200 300 500 1000
K 7.62 4.55 3.78 3.54 2.93 2.60 2.23 1.95
电辅助加热器
为保证低温时机组能力下降保证热水水温的稳定,特别是在温度较低的区域配备电辅助加热器是非常必要的。
电辅助加热器的选型主要考虑:冬季室外环境温度、做备用系统用容量的大小。根据当地冬季平均最低温度、机组进水温度,通过机组的运行曲线的性能参数查出对应的能力值Q1,与机组额定能力值Q相比,可以得出机组能力衰减值Q2:Q2=Q-Q1;一般电辅助加热器的大小:W=k*Q2=k*(Q-Q1)。(其中k为裕量系数,取值范围1.0~1.5,北方地区k值应该取大一些,如在陕西、河南、湖北等地区可以取1.5)。
冷水增压泵
增压水泵的扬程应为主机中冷媒-水路换热器水压降△P(约5KPa)、主机与水箱热水进水管高度差Z、管路沿程阻力损失和局部阻力损失四项之和的1.1~1.2倍。沿程阻力损失和局部阻力损失应从水力计算求出,做估算时,局部阻力损失可取5m水柱,沿程损失可取每100m管长约5m水柱,若管路长为L,总结为经验公式为:H=5m+Z+0.05L-自来水进水压力
水泵的扬程至少保证主机的进水压力为0.15MPa;
水泵的流量约为主机进水流量的1.3倍。

热水回水泵
为了保证系统中一直保存有热水,工程中常常需要增加回水泵,在设定回水泵时,常常运用两种方法,一种是将定时回水的方式,即设定回水时间,到某个时间开始回水;二是设定温度回水方式,即在水管中温度下降到某个值时,回水泵开始工作,保证用户随时有热水用。
热水回水泵的选用简单方法:
1、计算出水管系统中的水容量Q;
2、设定回水时间T,如10~30分钟;
3、计算出系统阻力值H1;
那么回水泵的参数Q回水=1.1~1.2 Q/T,水泵扬程H=1.1~1.2H1。
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热水配水管选型
计算方法与空调水系统的计算方式相同,但对于流速的选择应注意以下两点:
1、在进行热水管道水力计算时,管道中的水流速不宜大于1.5m/s,当管道的管径小于25mm时,流速宜采用0.6~0.8m/s;
2、由于热水温度较高,其密度和运动粘滞系数比冷水小,且管道是容易结垢的,因此在进行水力计算时应考虑以上因素,参照设计手册上的管道水力计算表来确定管径和水头损失。
热水管道水力计算表(t=60 ℃,绝对粗糙度为1mm ),《中央热水系统设计选型水力计算参考表(兼容模式)》请到南社论坛资料中心查找。
热水配水管选型(水力计算参考表)

管道管径单位为mm, R:单位长度水力损失(Pa/m);v:流速(m/s)。
常见热水供水方式
直热式

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工程案例分析
家庭用户
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热水示意图

1、热水量的确定
根据别墅中的用水定额可以得知,每人每天的最高用水定额为110升,按照别墅的结构,别墅中常住3个人,那么每天的总用水量V=3*110=330L。
2、主机设备的选型
根据热水用水量和被加热水的温升,按下式计算:
Q=CM △T Kcal
其中:
Q:设计每天的耗热量( Kcal )
△T:冷热水温差( ℃ )
M:每天用水量(kg)
c:水的比热(1Kcal/kg.℃)。
Q=1*330*(55-10)=14850 Kcal
W=Q/(860*t)
Q--每天热水热负荷 Kcal ;
860-热量与功率的换算值,1kw=860Kcal/s;
t---机组工作的时间小时
W---机组总功率KW
W=14850/860*2=8.6KW
根据各厂商产品的技术参数,选用相对应的机组。
3、水箱的选用
V水箱 =K*V*t1/t-n* V机组
V水箱--储水箱容积M3;
K------热水小时变化系数;
Q------每天热水用量M3;
t1-----高峰用水时间;
t------24小时;
n------机组台数;
如果按照以上公式计算,K值没有资料可以确定,我们选用水箱实际上只要满足一定时间最高峰的用水量即可,总用水量V=330M3,按照规范要求,水箱的容量应满足最高峰时热水45分钟的使用。对于家庭用户,我们通常可以用总用水量的60%来设置水箱的大小,按照本案例,水箱的大小可以设置为330*60%=198L,大约可以用200L的水箱即可以。
酒店用户
1、工程概况:某酒店位于广东省珠海市,共有标准间100间,每个标准间有喷淋头、洗脸盆各一个,24小时不定时供水。
2、设计依据
1)建筑给排水设计规范;(GB50015-2003)
2)室外给水设计规范; (GBJ13-86 )
3)建设单位i的要求
3、设计计算参数




季节 进水温度℃ 出水温度℃
夏季 18 55
冬季 10 55
4、设计选型
按照设计选型手册,用水定额为每床每日150L,按照100个标准间计算,则总的用水量V=100*2*150=30000L
根据热水用水量和被加热水的温升,按下式计算:
Q=CM△T Kcal
=1*30000*(55-10)=1350000 Kcal
假设热水被加热到55℃,需要的时间为14小时,则根据公式:
W=Q/(860*t)
=1350000/860*14=112kw
根据各厂商样本技术参数,选用相对应的机组,并具有一定的备用性。
水箱选型
Q水箱 =K*Q*t1/t-n*Q机组
Q水箱--储水箱容积M3;
K------热水小时变化系数;
Q------每天热水用量M3;
t1-----高峰用水时间;
t------24小时;
n------机组台数;
Q机组--机组热水量;
Q水箱 =K*Q*t1/t-n*Q机组=6*30*4/24-3*6=12(m3)



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wangxueleiyy
2017年09月15日 19:04:41
2楼
谢谢楼主的资料
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小虎爸
2017年09月16日 14:34:34
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killer2006cn
2017年09月18日 17:30:31
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地大物博
2017年09月20日 09:03:23
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骑单车绕地球
2017年09月20日 10:08:26
6楼

谢谢楼主分享的资料!
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lxwklj
2017年09月21日 13:33:25
7楼
还挺全面,对于初次设计比较有用,谢谢!!
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曲行者
2023年12月15日 10:51:38
8楼

正在学习热水设计    资料很有用   保存  方便以后查看

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