建筑給水排水工程課件：8-3 熱水加熱及貯存設備的選擇

1、第8章 建筑內(nèi)部熱水供應系統(tǒng)8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3熱水加熱及貯存設備的選擇8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算（1）燃具熱負荷，按式（8-9）計算：1燃氣熱水器的計算式中 Q燃具熱負荷，kJ/h； W被加熱水的質量，kg； 升溫所需時間，h； tr熱水溫度，； C水的比熱，C = 4.187kJ/ (kg)； tL冷水溫度，按表8-5選用。 K安全系數(shù)，K=1.281.40； 燃具熱效率，對容積式燃氣熱水器大于75%，快速式燃氣熱水器大于70%，開水器大于75%。（8-9）8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算（2）燃氣

2、耗量，按式（8-10）計算：式中 燃氣耗量，m3/h；Q燃具熱負荷，kJ/h；Qd燃氣的低熱值，kJ/m3。（8-10）8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算（1）快速式電熱水器耗電功率，按式（8-11）計算：2電熱水器的計算式中 N耗電功率，kW； q熱水流量，L/s，可根據(jù)使用場所、衛(wèi)生器具類型、數(shù)量、要求水溫和1次用水量或1h用水量，參考表8-2確定； tr熱水溫度，； tL冷水溫度，按表8-5選用； C水的比熱，C = 4.187kJ/ (kg)；（8-11）8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算 3617熱功當量，kJ/ kWh；

3、加熱器效率，一般為0.950.98； r熱水密度，kg/L； 1.101.20熱損失系數(shù)。（2）容積式電熱水器耗電功率 1）只在使用前加熱，使用過程中不再加熱時，按式（8-12）計算：（8-12）8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算式中 V熱水器容積，L； T加熱時間，h；其他符號含義同式（8-11）。 2）若除使用前加熱外，在使用過程中還繼續(xù)加熱時，按式（8-13）計算：（8-13）式中 T1熱水用水時間，h； 其他符號含義同式（8-11）。8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算3）需要預熱時間，按式（8-14）計算：（8-14）式中 T

4、2預熱時間，h； 其他符號含義同式（8-11）。（1）熱水量計算，詳見8.2節(jié)。3太陽能熱水器系統(tǒng)的計算8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算（2）集熱器總面積 集熱器總面積應根據(jù)日用水量和水溫、當?shù)啬昶骄仗栞椪樟亢图療崞骷療嵝实纫蛩赜嬎?。國?nèi)生產(chǎn)的幾類太陽能集熱器的日產(chǎn)水量和產(chǎn)水水溫 表8-7 1）局部熱水供應系統(tǒng)。8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算（3）貯熱水箱容積太陽能集熱系統(tǒng)貯熱水箱容積可按式（8-18）計算。2）集中熱水供應系統(tǒng) 直接加熱供水系統(tǒng)的集熱器總面積 間接加熱供水系統(tǒng)的集熱器總面積（8-18） （4）循環(huán)泵強制循

5、環(huán)的太陽能集熱系統(tǒng)應設循環(huán)泵。 1）循環(huán)泵的流量 8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算 （8-19） 2）循環(huán)泵的揚程 直接加熱太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)泵的揚程 （8-20） 間接加熱太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)泵的揚程（8-21） 8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.1 局部加熱設備計算 太陽能熱水供應系統(tǒng)應設置輔助熱源及其加熱設施。并按下述要求進行設計計算。 1) 輔助能源宜因地制宜選擇城市熱力管網(wǎng)、燃氣、燃油、電、熱泵等； 2) 輔助熱源的供熱量應按熱水供應系統(tǒng)的耗熱量計算； 3) 輔助熱源及其水加熱設施應結合熱源條件、系統(tǒng)形式及太陽能供熱的不穩(wěn)定狀態(tài)等因素，經(jīng)技術經(jīng)

6、濟比較后合理選擇、配置； 4) 輔助熱源加熱設備應根據(jù)熱源種類及其供水水質、冷熱水系統(tǒng)形式等選用直接加熱或間接加熱設備； 5) 輔助熱源的控制應在保證充分利用太陽能集熱量的條件下，根據(jù)不同的熱水供水方式采用手動、全日自動控制或定時自動控制。（5）輔助熱源 在集中熱水供應系統(tǒng)中，起加熱兼起貯存作用的設備有容積式水加熱器和加熱水箱等； 僅起加熱作用的設備為快速式水加熱器； 僅起貯存熱水作用的設備是貯水器。8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算 上述設備的主要計算內(nèi)容是：確定加熱設備的加熱面積和貯熱設備的貯存容積。8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的

7、選擇計算8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算（1）容積式水加熱器或貯熱容積與其相當?shù)乃訜崞鳌崴畽C組的供熱量，按式（8-22）計算：（8-22） 集中熱水供應系統(tǒng)中，水加熱設備的設計小時供熱量應根據(jù)日熱水用量小時變化曲線、加熱方式及水加熱設備的工作制度經(jīng)積分曲線計算后確定。當無上述資料時，可按下列方法確定：1加熱設備供熱量的計算8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算式中 Qg容積式水加熱器的設計小時供熱量，kJ/h； Qh設計小時耗熱量，kJ/h； 有效貯熱容積系數(shù)；容積式水加熱器=0.75；導流型

8、容積式水加熱器=0.85； Vr總貯熱容積，L； T設計小時耗熱量持續(xù)時間，h ，T24h； tr熱水溫度，按設計水加熱器出水溫度或貯水溫度計算； tL冷水溫度，按表8-5選用； C水的比熱，4.187kJ/(kg)； r熱水密度，kg/L。8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算 公式（8-22）的意義：帶有相當量貯熱容積的水加熱器供熱時，系統(tǒng)的設計小時耗熱量由兩部分組成：一部分是設計小時耗熱量時間段內(nèi)熱媒的供熱量Qg；一部分是供給設計小時耗熱量前水加熱器內(nèi)已貯存好的熱量，即：（2）半容積式水加熱器或貯熱容積與其相當?shù)乃訜崞?、熱水機組的供熱量按設

9、計小時耗熱量計算。（3）半即熱式、快速式水加熱器及其他無貯熱容積的水加熱設備的供熱量按設計秒流量計算。8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算 容積式水加熱器、快速式水加熱器和加熱水箱中加熱排管或盤管的傳熱面積應按下列方法計算。 根據(jù)熱平衡原理，制備熱水所需的熱量應等于水加熱器傳遞的熱量，即：2水加熱器加熱面積的計算則由上式導出水加熱器加熱面積的計算公式為：(8-23)8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算式中Fjr水加熱器的加熱面積，m2； Qz制備熱水所需的熱量，可按設計小時耗熱量計算，kJ/h； K

10、傳熱系數(shù)，kJ/（m2 h ），K值對加熱器換熱影響很大，主要取決于熱媒種類和壓力、熱媒和熱水流速、換熱管材質和熱媒出口凝結水水溫等；K值應按產(chǎn)品樣本提供的的參數(shù)選用；普通容積式水加熱器K值，參見表8-8；快速式水加熱器K值參見表8-9。普通容積式水加熱器K值 表8-8 注：表中K值是按盤管內(nèi)通過熱媒和盤管外通過被加熱水。 8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算快速式水加熱器K值 表8-9 注：表中熱媒為蒸汽時，分子為兩回程汽水快速式水加熱器將被加熱水溫度升高2030時的傳熱系數(shù)，分母為四回程汽水快速式水加熱器將被加熱水溫度升高6065時的傳熱系數(shù)

11、。 8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算由于傳熱表面結垢和熱媒分布不均勻影響傳熱效率的系數(shù)，一般采用0.60.8；Cr熱水供應系統(tǒng)的熱損失系數(shù)，設計中可根據(jù)設備的功率和系統(tǒng)的大小及保溫效果選擇,一般取1.101.15；tj熱媒與被加熱水的計算溫度差,，應根據(jù)水加熱器類型，按式（8-24）和式（8-25）計算：（1）容積式水加熱器、半容積式水加熱器：(8-24)8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算式中 tmc、tmz熱媒的初溫和終溫，熱媒為壓力大于70kPa的飽和蒸汽時，其計算溫度應按飽和蒸汽溫度計算

12、，壓力小于及等于70kPa時，應按100計算；熱媒為熱水時，應按熱力管網(wǎng)供、回水的最低溫度計算，但熱媒的初溫與被加熱水的終溫的溫度差，不得小于10；tc、tz 被加熱水的初溫和終溫，。（2）快速式水加熱器、半即熱式水加熱器： (8-25) 8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.2 集中熱水供應加熱及貯存設備的選擇計算式中tmax熱媒和被加熱水在水加熱器一端的最大溫度差,；tmin熱媒和被加熱水在水加熱器另一端的最小溫度差,。加熱設備加熱盤管的長度，按式（8-26）計算：式中L盤管長度，m； D盤管外徑，m；Fjr水加熱器的傳熱面積，m2。 (8-26)8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算

13、8.3.3 熱水貯水器容積的計算 集中熱水供應系統(tǒng)中貯存一定容積的熱水，其功能主要是為調(diào)峰應用。貯存的熱水向配水管網(wǎng)供應，因為加熱冷水方式和配水情況不同，存在著定溫變?nèi)?、定容變溫和變?nèi)葑儨氐墓r，如圖8-1所示。 3熱水貯水器容積的計算開式熱水箱、閉式熱水罐、兼有加熱和貯存熱水功能的加熱水箱、容積式水加熱器等。集中熱水供應系統(tǒng)中貯存熱水的設備有：8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算圖8-1 加熱水箱和容積式水加熱器工況8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算圖8-1（a1）為設于屋頂?shù)幕旌霞訜衢_式水箱，若其加熱和供應熱水情況為預加熱后

14、供應管網(wǎng)，用完后再充水加熱，再供使用，可認為水箱內(nèi)熱水處于定溫變?nèi)莨r。 圖8-1（a2）為快速加熱，可保證水溫，其熱水箱連續(xù)供水也存在不均勻性，也可認為水箱處于定溫變?nèi)莨r。 圖8-1（b）為加熱和供水系統(tǒng)處于定容變溫工況。圖8-1（c1）、（c2）則是處于變?nèi)葑儨毓r。 貯水器容積和多種因素有關，如：加熱設備的類型、建筑物用水規(guī)律、熱源和熱媒的充沛程度、自動控制程度、管理情況等。 8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算集中熱水供應系統(tǒng)中貯水器的容積，從理論上講應根據(jù)建筑物日用熱水量小時變化曲線，及加熱設備的工作制度經(jīng)計算確定。當缺少這方面的資料和數(shù)據(jù)時，可用經(jīng)

15、驗法計算確定貯水器的容積。 集中熱水供應系統(tǒng)中全天供應熱水的耗熱量應等于貯水器中預熱量與加熱設備的供熱量之和，并減去供水終止后貯水器中當天的剩余熱量，即：（1）理論計算法， 即按貯水器變?nèi)葑儨毓峁r的熱平衡方程求解：8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算 （8-27）式中 Qh熱水供應系統(tǒng)設計小時耗熱量，kJ/h； T全天供應熱水小時數(shù)，h； V熱水貯水器容積，L； tr貯水器中熱水的計算溫度，； tL冷水計算溫度，； C水的比熱，C = 4.187kJ/ (kg)； Qs供應熱水過程中加熱設備的小時加熱量，kJ/h； V供水結束時，熱水貯存器中剩余熱水容積，L

16、； tr供水結束時，熱水貯存器中剩余熱水水溫，。設 、8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算 （8-27a） 當K20時，則 V0，為變?nèi)葑儨毓r，不考慮備用貯存量時，加熱貯存器的有效貯存容積為：并取熱水：1L=1kg，代入式（8-27）后化簡得 （8-27b）8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算當K2=1，則 V = V，為定容變溫工況，貯存熱水的有效容積為： （8-27c）當tr=tr，為定溫變?nèi)莨r，貯存熱水的有效容積為： (8-27d)8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算 當tr=tr，且K1

17、=0時，即熱水在熱水箱中全部預加熱的定溫變?nèi)莨r，貯存熱水的有效容積為：（8-27e）8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算 在實際工程中，貯水器的容積多用經(jīng)驗法，按式（8-28）計算確定： （8-28）式中V貯水器的貯水容積，L； T表8-10中規(guī)定的時間，h；Qh熱水供應系統(tǒng)設計小時耗熱量，kJ/h； C水的比熱，C = 4.187kJ/ (kg)； tr熱水溫度，； tL冷水溫度，按表8-5選用。多用經(jīng)驗法，按式（8-27）計算確定： （2）經(jīng)驗計算法8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算水加熱器的貯熱量 表8-10 注： 1.

18、 半即熱式、快速式水加熱器的貯熱容積應根據(jù)熱媒的供給條件與安全、溫控裝置的完善程度等因素確定。 當熱媒可按設計秒流量供應、且有完善可靠的溫度自動調(diào)節(jié)和安全裝置時，可不考慮貯熱容積。 當熱媒不能保證按設計秒流量供應，或無完善可靠的的溫度自動調(diào)節(jié)和安全裝置時，則應考慮貯熱容積，貯熱量宜根據(jù)熱媒供應情況按導流型容積式水加熱器或半容積式水加熱器確定。 2. 表中Qh為設計小時耗熱量。 8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算 在初步設計或方案設計階段，各種建筑水加熱器或貯熱容器的貯水容積(60熱水)可按表8-11估算 （3）估算法 按公式（8-27）計算確定出容積式水加熱器或加熱水箱的容積后，當冷水從下部進入，熱水從上部送出，其計算容積宜附加20%25%；當采用有導流裝置的容積式水加熱器時，其計算容積應附加10%15%；當采用半容積式水加熱器時，或帶有強制罐內(nèi)水循環(huán)裝置的容積式水加熱器，其計算容積可不附加。8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算貯水容積估算值 表8-11 8.3 熱水加熱及貯存設備的選擇計算8.3.3 熱水貯水器容積的計算 鍋爐屬于發(fā)熱設備。在較大的集中熱水