第9章 建筑内部热水供应系统的计算
9-1 水质、水温及热水用水量定额
一 、热水水质
生活用热水的水质应符合我国现行的《生活饮用水卫生标准》
钙镁离子含量：日用水量<10m3(按60℃计算)的热水供应系统可不进行水质处理，日用水量≥10m3(按60℃计算)，且原水总硬度>357mg/L时，需要进行水质处理。
二 、热水水温
冷水水温以当地最冷月平均水温为依据，可按表9－1计算画表
热水水温按表9－2计算。画表
三 、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。
2． 根据建筑物的使用性质和内部卫生器具的单位用水量来确定。
9-2 热水量、耗热量、热媒耗量的计算
一. 设计用水量计算
1. 按用水单位数计算：
（9－1）
式中：Qr——设计小时用水量，L/h；
m——用水计算单位数，人数或床位数；
Kh——热水小时变化系数，全天供应热水系统可按表采用；
qr——热水用水量定额，L/人·d或L/床·d，按表确定。
2 .按使用热水的卫生器具数计算
（9－2）
式中：Qr——设计小时用水量，L/h；
qh——卫生器具的热水小时小时用水定额，L/h；
b——同类卫生器具同时使用百分数；
Kr——热水混合系数。
根据混合水、冷水、热水以及水温之间的关系，按照热平衡方程式，求出冷热水混合百分数为：
（9－3）
式中：tr——热水系统供水温度℃；
th——混合后卫生器具出水温度，℃；
tL——冷水计算温度，℃。
二 .耗热量计算
（9－4）
式中：Q——设计小时耗热量，kJ/h；
Qr——设计小时热水量，L/h；
CB——水的比热，kJ/Kg·℃；
tr——热水温度，℃；
tL——冷水计算温度，℃。
三 .热媒耗量计算
1 .采用蒸汽直接加热：
(9-5)
式中： Gm——蒸汽直接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h；
Q ——设计小时耗热量，kJ/h；
i——蒸汽热焓，kJ/h，按蒸汽绝对压力查表决定；
Qhr——蒸汽与冷水混合后的热焓，kJ/h。
2. 采用蒸汽间接加热：
(9-6)
式中：Gmh——蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，kg/h；
——蒸汽的气化热，可查表决定；
Q ——设计小时耗热量，kJ/h。
3 采用热水间接加热
(9-7)
式中：Gms——蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量，Kg/h；
tmc——热媒热水供应温度，℃；
tmz——热媒热水回水温度，℃；
Q、CB同上。
当热媒采用热力网热水时，tmc与tmz的温差不得小于10℃。
9-3 加热器及贮存设备的选择计算
一 加热设备的选择计算
1. 传热面积的计算
(9-8)
式中： Fp——水加热器的传热面积，m2；
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ε＝0.6～0.8，采用软化水时取ε＝1.0；
α——热水系统的热损失附加系数，一般取α＝1.1～1.2 ；
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，℃；
的计算：
①容积式加热器——算术平均温度差：
(9-9)
式中： tmc、tmz——容积式水加热器热媒的初温和终温，℃；
热媒为蒸汽，其压力大于0.07MPa时，应按饱和蒸汽温度计算，其压力小于0.07MPa时，应按100℃计算；
热媒为热水时，应按热力管网供、回水的最低温度计算，但热媒的初温应比热水的终温高10℃以上；
tc、tz——被加热水的初温和终温，℃。
②快速式加热器——对数平均温度差：
(9-10)
式中：——热媒和被加热水在水加热器一端的最大温差，℃；
——热媒和被加热水在水加热器另一端的最小温差，℃。
半容积式水加热器——按照容积式水加热器公式计算。
半即热式水加热器——按照快速式水加热器公式计算。
2 贮水器容积的计算
1）理论法：
根据建筑内热水用水曲线得逐时耗热曲线——→根据逐时耗热曲线绘出耗热积分曲线——→拟定供热曲线
2)经验法
贮水器的贮热量可按经验,由下表确定（画表表9-12p167jiaocai）
9—4 热水管网的水力计算
第一循环系统：目的：确定热媒系统的D、
第二循环系统：（配水管、回水管系统）确定热水系统的D、
介绍第二循环系统的计算
配水系统
内容：确定DN及。
方法：同冷水，但因水温高，和粘滞系数小于冷水，且考虑结垢等因素，水力计算采用热水水力计算表，。
回水管系
作用：保证让管系内有循环流量在流动，以保证供水温度。
循环方式：自然、机械循环
自然循环计算 （插图见教材热水管网的自然压力上行下给图）
内容：确定管网循环作用水头、回水管经、循环流量及循环流量在配水、回水管路中的水头损失。
实现自然循环的条件：Hzr>1.35Hx
（9－11）
式中：Hzr——第二循环系统的自然循环压力值，Pa；
HX——循环流量通过配水回水管路的水头损失Pa；
⊿h——锅炉或水加热器的中心至立管顶部的标高差，m；
γ2——最远处立管管段中点的水的比重，kg/m3；
γ1——配水主立管管段中点的水的比重，kg/m3。
管网循环流量
管段的热损失：
（9－12）
式中 Qs——计算管段热损失,W；
K——无保温时管道的传热系数，W/m2?℃；
η——保温系数，无保温时η=0，简单保温时η=0.6，较好保温时η=0.7～0.8；
tj——计算管段周围空气温度，℃；
D——管道的外径，m；
L——计算管段的长度，m；
tc——计算管段的起点水温，℃；
tz——计算管段的终点水温，℃。
管段的循环流量： （9－13）
式中：Qx——循环流量，L/s；
C——水的比热， 一般取C=4.19kJ/kg?℃；
tc、tz——计算管路起点、终点的水温，℃；
Qs——计算管段的热损失，W。
计算方法与步骤：
选择计算管路（管路最长、水头损失最大）。
按冷水计算方法确定配水管路的管径。
初选回水管径，比相应配水管小1#~2#。
选定计算管路水温降落值。（从加热器出口到最不利配水点）。
求配水管路的各管段的热损失及循环流量。
①求出各管段的水温降落值。
假设水温落与管道表面积成正比，近似算出单位面积的温降值。
（9-14）
（9-15）
式中： Δt——配水管网中的面积比温降，℃/m2；
ΔT——配水环路起点和终点的温差，一般ΔT=5～15℃；
F——计算管路的总外表面积，m2；
tc 、tz——计算管路起点、终点的水温，℃；
Σf ——计算管段的散热面积，m2，可查表计算。
②按式（9－12）求管段热损失。
③热水管网分支环路的循环流量确定
按循环流量与热损失成比例的原则，计算各配水管段管段的所通过的循环流量。（计算用图见教材图预计算最好在一页）
节点1：
流入节点1时携带的热量为W1-2+W2-3+WA+WB+Wc
循环流量流离节点2时携带的热量为
Q1=Qx
流入A管段的循环流量QA携带的热量为
节点2：
流入节点2的流量所携带的热量为
流入节点2流量为
用来补充热损失
计算配水管网的热损失，求总循环流量。
=Ws1+ Ws2+……+ Wsn (9-16)
将∑Ws代入下式求解热水系统的总循环流量Qx ：
(9-17)
复核各管段终点的水温
(计算结果)
（按面积比温降值初定的）
结果如与原来确定的温差较大，t”=作为各管段终点水温，重新计算。
计算循环管网的总水头损失
（9－18）
式中：H——循环管网的总水头损失，kPa；
Hp——循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；
Hx——循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；
hj——循环流量通过水加热器的水头损失，kPa。
计算环路的自然循环作用水头
比较Hzr、Hx判断能否实现自然循环
若不能实现自然循环则采用机械循环。
机械循环：全日制循环
定时循环
全日制循环——计算方法、步骤同自然循环。
循环水泵的流量按下式计算：
Qb = Qx + Qf （9－19）
式中：Qx—循环流量，L/s；
Qf—循环附加流量，一般取设计小时用水量的15%，L/h。
循环水泵扬程按下式计算：
（9－20）
式中：；
;
;
Qx、Qf ——同式（9－17）。
②定时供应热水的循环管网计算
定时循环方式——每日定时热水供应之前，将管网中已凉冷的水抽回并补充以热水的循环方式。
循环水泵的流量按下式计算： Qb≥ (9-21)
循环水泵扬程按下式计算： Hb≥Hp+Hx+Hj (9-22)
式中：Vgs——循环管网的全部容积，L；
ts——在最长配水和回水环路中，循环一次所需时间，ts=15~30min。
举例：热水供应系统如图（插图见讲义）
选择计算管路，管道节点编号。
按给水管网方法确定配水管管径。
初选定回水管径，比相应的给水管径小1~2#。
选定水温降落值。
按面积比温降法算出计算管段水温，。
按求出各管段的热损失及循环流量。
管段
热损失
循环流量
温降
总循环流量
各管段的循环流量：按循环流量与热损失成正比原则求各管段的循环流量。
热水到达B点时携带热量为：W2+W3+W4+W5+W6, W1 已损失掉。
复核各配水点水温
计算循环流量的水头损失
循环作用水头
已知：
12）循环泵选择
