第 9章 热水供应系统的计算
9-1 水质、水温及热水用水量定额
? 一, 水质
? 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 ) 可不进行水质处
理； 日用水量 ≥ 10m3且原水总硬度 >357mg/L时, 需进行水质处
理 。
? 二, 水温
? 冷水计算水温为当地最冷月平均水温, 按表 9-1选用 。
? 热水水温按表 9-2选用 。
? 三, 用水定额
? 1 按建筑物使用性质和卫生器具完善程度来确定 。
? 2 按建筑物使用性质和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
? 二 耗热量计算
? 三 热媒耗量计算
设计用水量计算
1 按用水单位数计算：
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；
qr—— 热水用水量定额, L/人 ·d或 L/床 ·d。
2 按使用热水的卫生器具数计算
Qr—— 设计小时用水量, L/h；
qh—— 卫生器具的小时用水定额, L/h；
b—— 同类卫生器具同时使用百分数；
Kr—— 热水混合系数 。
Kr热水占混合水的百分数系数求定：
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 。
Qr+QL=Qh
Qr·tr·CB+QL·tL·CB=Qh·th·CB
热水占混合水的百分数系数：
Kr＝ ＝
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, ℃
耗热量计算
W—— 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,℃ 。
? ? rLrB QttCW ???
热媒耗量计算
1 采用蒸汽直接加热：
Gm—— 蒸汽直接加热热水时的蒸汽耗量, kg/h；
W —— 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，
Qhr=C ? tr
? ?
hr
m Qi
WG
?? 2.1~1.1
2 采用蒸汽间接加热：
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；
W—— 设计小时耗热量, kJ/h。
3 采用热水间接加热
Gms—— 蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量, kJ/h；
tmc—— 热媒热水供应温度, ℃ ；
tmz—— 热媒热水回水温度, ℃ ；
Q,CB同上 。
hγ
? ? ? ?
mzmcB
ms ttC
QG
?? 2.1~1.1
? ?
h
mh
WG
?2.1~1.1?
9-3 加热器及贮存设备的选择计算
1,传热面积的计算
Fp—— 水加热器的传热面积, m2；
W—— 制备热水所需的热量, 可按设计小时耗热量计算, W；
ε —— 传热效率的修正系数,
α—— 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,℃ ； 具体计算方法
2 贮水器容积的计算
1） 理论法：
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)经验法
贮水器的贮热量可按经验,由下表确定
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）
目的：确定热水系统的 D、
第二循环系统的计算
? 一, 配水系统
? 内容：确定 DN及 （ 系统所需总水压 ）
? 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,
?
?h
mmdsmv 20,/2.1 m in ??
二、回水管系
1,自然循环 （ 见图 9-6）
?内容：确定管网的自然压力, 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 。
?实现自然循环条件,Hzr>1.35Hx
?循环作用水头：
Hzr—— 第二循环系统的自然循环压力值,Pa；
⊿ h—— 锅炉或水加热器的中心至立管顶部的标高差,m；
γ 2—— 最远处立管管段中点的水的比重,kg/m3；
γ 1—— 配水主立管管段中点的水的比重,kg/m3。
(1) 管网循环流量
管段的热损失：
Ws—— 计算管段热损失,kJ/h；
K—— 无保温时管道的传热系数, kJ/(m2?h?℃ ) ；
η—— 保温系数；
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, ℃ 。
)2)(1( jzcs tttD L KW ???? ??
管段的循环流量：
Qx—— 循环流量, L/s；
CB—— 水的比热, kJ/kg?℃ ；
tc,tz—— 计算管路起点, 终点的水温, ℃ ；
Ws—— 计算管段的热损失,kJ/h。
（ 2） 计算方法与步骤
1） 选择计算管路 （ 管路最长, 水头损失最
大 ） 。
2） 按冷水计算方法确定配水管路的管径 。
3） 初选回水管径, 比相应配水管小 1#~2#。
4） 选定计算管路水温降落值 。
（ 从加热器出口 到最不利 配水点 ） 。
5）求配水管路的各管段的热损失及循环流量
具体算法
6） 计算配水管网的热损失, 求总循环流量 。
将 ∑ Ws代入下式求解热水系统的总循环流量 Qx,
7） 复核各管段终点的水温
8） 计算循环管网的总水头损失
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, 局部
损失, kPa；
Hx—— 循环流量通过回水计算管路的沿程, 局部
损失, kPa；
hj—— 循环流量通过水加热器的水头损失, kPa；
9） 计算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
2 机械循环
?全日制循环 —— 计算方法, 步骤同自然循环 。
循环水泵流量：
Qb = Qx + Qf
Qx— 循环流量, L/s；
Qf— 循环附加流量, 取设计小时水量 15%,L/h。
循环水泵扬程：
??
?
定时制循环
式间断的进行水循环的方全天或一天较长时间不—全日制循环机械循环
?定时循环管网计算
循环水泵流量：
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
循环水泵扬程：
Hb≥ Hp+Hx+Hj
举例
热水供应系统 如图
1)管道节点编号,
2)按给水管网方法配水管管径 。
3)定回水管径比给水管径小 1~2#。
4)选定水温降落值：
5)按面积比温降法算出计算管段 水温
6)按 求各管段热损失 (见 下表 )
JA~
zc tt,
① 总循环流量
② 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 ）
。
hlWWWWW WQQ /5.472503200 350400
65432
212 ??????????
? ? hlQQQ /5.3525.47400213 ?????
1.962.1441125.352
/2.144
1100
450
5.352
/112
1100
350
5.352
/5.352
350
2600
5.47
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654
5
35
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4
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2
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QQQQ
hl
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W
QQ
hl
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W
QQ
hl
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QQ
或
7） 复核各配水点水温
8) 计算循环流量的水头损失
9) 循环作用水头
已知：
? ? mlihhh jl 524.2018.225.130.1~20.1 ???????? ????
? ? Om m HhH rLZr 2 ?? ??
QC
Wt
???
10)机械循环计算
全日制：循环泵选择
循环附加流量
循环流量，
循环泵流量，
?
?
?
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f
x
b
fxb
Q
hlQ
hlQ
QQQ
/
/
? ? 设QQ f %33~%15?
循环泵的扬程
时的水头损失循环流量通过回水管路
时的水头损失循环流量通过配水管路
?
?
?
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?
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?
?
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b
h
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H
Q
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2
2
2
表 9-1 冷水计算温度
表 9-2 热水水温计算
△ t的计算
? ① 容积式加热器 —— 算术平均温度差：
?
? 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 —— 对数平均温度差：
?
?
? △ 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, ℃ 。
? 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 。
?
返回
图 9-1 自然循环压力
表 9-15
图 9-6 计算用图
计算表
计算 用图
? ① 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,
从而计算各管段的水温降落值 。
? 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 。
F
Tt ??? fttt cz ????
? ② 分支环路循环流量确定
?
? 节点 1：
?
流入节点 1时流量 Q1=Qx携带热量为
流离节点 1进入 Ⅱ 时 Q1~2携带热量为,
?
?
?
?
?
CBA WWWWW ???? 3~22~1
CB WWWW ??? 3~22~1
1
32
32
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WWWWQ
CBA
CB ?
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????
CBA
CB
WWWWW
WWWW
Q
Q
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????
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3221
3221
1
21
流入 A管段循环流量 QA携带的热量为 WA
?
?
节点 2：
? 流入节点 2的流量 Q1-2,所携带的热量为
? 流离节点 2 流量 Q2-3,用来补充热损失
?
CB
AA
WWWW
W
Q
Q
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21
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A
A
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?
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QQQ
Q
WWW
WW
Q
B
CB
C
9-1 水质、水温及热水用水量定额
? 一, 水质
? 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 ) 可不进行水质处
理； 日用水量 ≥ 10m3且原水总硬度 >357mg/L时, 需进行水质处
理 。
? 二, 水温
? 冷水计算水温为当地最冷月平均水温, 按表 9-1选用 。
? 热水水温按表 9-2选用 。
? 三, 用水定额
? 1 按建筑物使用性质和卫生器具完善程度来确定 。
? 2 按建筑物使用性质和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
? 二 耗热量计算
? 三 热媒耗量计算
设计用水量计算
1 按用水单位数计算：
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；
qr—— 热水用水量定额, L/人 ·d或 L/床 ·d。
2 按使用热水的卫生器具数计算
Qr—— 设计小时用水量, L/h；
qh—— 卫生器具的小时用水定额, L/h；
b—— 同类卫生器具同时使用百分数；
Kr—— 热水混合系数 。
Kr热水占混合水的百分数系数求定：
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 。
Qr+QL=Qh
Qr·tr·CB+QL·tL·CB=Qh·th·CB
热水占混合水的百分数系数：
Kr＝ ＝
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, ℃
耗热量计算
W—— 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,℃ 。
? ? rLrB QttCW ???
热媒耗量计算
1 采用蒸汽直接加热：
Gm—— 蒸汽直接加热热水时的蒸汽耗量, kg/h；
W —— 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，
Qhr=C ? tr
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hr
m Qi
WG
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2 采用蒸汽间接加热：
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；
W—— 设计小时耗热量, kJ/h。
3 采用热水间接加热
Gms—— 蒸汽间接加热热水时的蒸汽耗量, kJ/h；
tmc—— 热媒热水供应温度, ℃ ；
tmz—— 热媒热水回水温度, ℃ ；
Q,CB同上 。
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9-3 加热器及贮存设备的选择计算
1,传热面积的计算
Fp—— 水加热器的传热面积, m2；
W—— 制备热水所需的热量, 可按设计小时耗热量计算, W；
ε —— 传热效率的修正系数,
α—— 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,℃ ； 具体计算方法
2 贮水器容积的计算
1） 理论法：
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)经验法
贮水器的贮热量可按经验,由下表确定
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）
目的：确定热水系统的 D、
第二循环系统的计算
? 一, 配水系统
? 内容：确定 DN及 （ 系统所需总水压 ）
? 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,
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二、回水管系
1,自然循环 （ 见图 9-6）
?内容：确定管网的自然压力, 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 。
?实现自然循环条件,Hzr>1.35Hx
?循环作用水头：
Hzr—— 第二循环系统的自然循环压力值,Pa；
⊿ h—— 锅炉或水加热器的中心至立管顶部的标高差,m；
γ 2—— 最远处立管管段中点的水的比重,kg/m3；
γ 1—— 配水主立管管段中点的水的比重,kg/m3。
(1) 管网循环流量
管段的热损失：
Ws—— 计算管段热损失,kJ/h；
K—— 无保温时管道的传热系数, kJ/(m2?h?℃ ) ；
η—— 保温系数；
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, ℃ 。
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管段的循环流量：
Qx—— 循环流量, L/s；
CB—— 水的比热, kJ/kg?℃ ；
tc,tz—— 计算管路起点, 终点的水温, ℃ ；
Ws—— 计算管段的热损失,kJ/h。
（ 2） 计算方法与步骤
1） 选择计算管路 （ 管路最长, 水头损失最
大 ） 。
2） 按冷水计算方法确定配水管路的管径 。
3） 初选回水管径, 比相应配水管小 1#~2#。
4） 选定计算管路水温降落值 。
（ 从加热器出口 到最不利 配水点 ） 。
5）求配水管路的各管段的热损失及循环流量
具体算法
6） 计算配水管网的热损失, 求总循环流量 。
将 ∑ Ws代入下式求解热水系统的总循环流量 Qx,
7） 复核各管段终点的水温
8） 计算循环管网的总水头损失
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, 局部
损失, kPa；
Hx—— 循环流量通过回水计算管路的沿程, 局部
损失, kPa；
hj—— 循环流量通过水加热器的水头损失, kPa；
9） 计算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
2 机械循环
?全日制循环 —— 计算方法, 步骤同自然循环 。
循环水泵流量：
Qb = Qx + Qf
Qx— 循环流量, L/s；
Qf— 循环附加流量, 取设计小时水量 15%,L/h。
循环水泵扬程：
??
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定时制循环
式间断的进行水循环的方全天或一天较长时间不—全日制循环机械循环
?定时循环管网计算
循环水泵流量：
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
循环水泵扬程：
Hb≥ Hp+Hx+Hj
举例
热水供应系统 如图
1)管道节点编号,
2)按给水管网方法配水管管径 。
3)定回水管径比给水管径小 1~2#。
4)选定水温降落值：
5)按面积比温降法算出计算管段 水温
6)按 求各管段热损失 (见 下表 )
JA~
zc tt,
① 总循环流量
② 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 ）
。
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7） 复核各配水点水温
8) 计算循环流量的水头损失
9) 循环作用水头
已知：
? ? mlihhh jl 524.2018.225.130.1~20.1 ???????? ????
? ? Om m HhH rLZr 2 ?? ??
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10)机械循环计算
全日制：循环泵选择
循环附加流量
循环流量，
循环泵流量，
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循环泵的扬程
时的水头损失循环流量通过回水管路
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表 9-1 冷水计算温度
表 9-2 热水水温计算
△ t的计算
? ① 容积式加热器 —— 算术平均温度差：
?
? 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 —— 对数平均温度差：
?
?
? △ 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, ℃ 。
? 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 。
?
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图 9-1 自然循环压力
表 9-15
图 9-6 计算用图
计算表
计算 用图
? ① 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,
从而计算各管段的水温降落值 。
? 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 。
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? ② 分支环路循环流量确定
?
? 节点 1：
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流入节点 1时流量 Q1=Qx携带热量为
流离节点 1进入 Ⅱ 时 Q1~2携带热量为,
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流入 A管段循环流量 QA携带的热量为 WA
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节点 2：
? 流入节点 2的流量 Q1-2,所携带的热量为
? 流离节点 2 流量 Q2-3,用来补充热损失
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