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商用热水工程设计与选型

发布于:2024-02-26 11:43:26 来自:暖通空调/采暖供热 [复制转发]


生活热水系统选型设计步骤:

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。

热水用水定额:

序号

建筑物名称

单位

最高日用水定额(L)

使用时间(h)

  1

住宅

- 有自备热水供应和沐浴设备

- 有集中热水供应和沐浴设备

 

每人

每日

 

40 ~80

60 ~100

24

  2

别墅

每人每日

70 ~110

24

  3

职工宿舍、学生宿舍、招待所、普通旅馆

- 设公用盥洗室

- 设公用盥洗室、淋浴室

- 设公用盥洗室、沐浴室、洗衣室

- 设单独卫生间、公用洗衣室

 

每人每日

每人每日

每人每日

每人每日

 

25 ~40

60 ~60

50 ~80

60 ~100

24 或定时供应

  4

宾馆客房

- 旅客

- 员工

 

每床位每日

每人每日

 

120 ~160

40 ~50

24

  5

医院住院部

- 设公用盥洗室

- 设公用盥洗室、沐浴室

- 设单独卫生间

医务人员

门诊部、诊疗所

疗养院、休养所住房部

 

每床位每日

每床位每日

每床位每日每人每班

每病人每次

每床位每日

 

60 ~100

70 ~130

110 ~200

70 ~130

7 ~13

100 ~160

 

 

 

24

 

8

24

  6

养老院

每床位每日

50 ~70

24

  7

幼儿园、托儿所

- 有住宿

- 无住宿

 

每儿童每日

每儿童每日

 

20 ~40

10 ~15

 

24

10

  8

公共浴室

- 淋浴

- 沐浴、浴盆

- 桑拿浴(沐浴、按摩池)

 

每顾客每次

每顾客每次

每顾客每次

 

40 ~60

60 ~80

70 ~100

12

  9

理发室、美容院

每顾客每次

10 ~15

12

 10

洗衣房

每千克干衣

15 ~30

8

 11

餐饮厅

- 营业餐厅

- 快餐店、职工及学生食堂

- 酒吧,咖啡厅、茶座、卡拉OK房

 

每顾客每次

每顾客每次

每顾客每次

 

15 ~20

7 ~10

3 ~8

 

10 ~12

11

18

 12

办公楼

每人每班

5 ~10

8

 13

健身中心

每人每次

15 ~25

12

 14

体育场(馆)

- 运动员淋浴

 

每人每次

 

25 ~35

 

4

 15

会议厅

每座位每次

2 ~3

4

注:热水温度按60℃计。

卫生器具的一次和小时热水用水定额及水温

序号

卫生器具名称

一次用水量(L)

小时用水量(L)

使用水温(℃)

1

住宅、旅馆、别墅、宾馆

- 带有淋浴器的浴盆

- 无沐浴器的浴盆

- 淋浴器

- 洗脸盆、盥洗槽水嘴

- 洗涤盆(池)

 

150

125

70 ~100

3

 

300

250

140 ~200

30

180

 

40

40

37 ~40

30

50

2

集体宿舍、招待所、培训中心淋浴器

- 有淋浴小间

- 无淋浴小间

- 盥洗槽水嘴

 

70 ~100

3 ~5

 

210 ~300

450

50 ~80

 

37 ~40

37 ~40

30

3

餐饮业

- 洗涤盆(池)

- 洗脸盆:工作人员用

- 顾客用

- 淋浴器

 

3

40

 

250

60

120

400

 

50

30

30

37 ~40

4

幼儿园、托儿所

浴  盆:幼儿园

        托儿所

淋浴器:幼儿园

         托儿所

盥洗槽水嘴

洗涤盆(池)

 

100

30

30

15

15

 

400

120

180

90

25

180

 

35

35

35

35

30

50

5

医院、疗养院、休养所

- 洗手盆

- 洗涤盆(池)

- 浴盆

 

125 ~150

 

15 ~25

300

250 ~300

 

35

50

40

6

公共浴室

- 浴盆

- 淋浴器:有淋浴小间

         无淋浴小间

- 洗脸盆

 

125

100 ~150

5

 

250

200 ~300

450 ~540

50 ~80

 

40

37 ~40

37 ~40

35

7

办公楼  洗手盆

50 ~100

35

8

理发室  美容院  洗脸盆

35

35

9

实验室

- 洗脸盆

- 洗手盆

 

 

60

15 ~25

 

50

30

10

剧场

- 淋浴器

- 演员用洗脸盆

 

60

5

 

200 ~400

80

 

37 ~40

35

11

体育场馆  沐浴器

30

300

35

12

工业企业生活间

淋浴器:一般车间

        脏车间

洗脸盆或盥洗槽水嘴

- 一般车间

- 脏车间

 

40

60

 

3

5

 

360 ~540

180 ~480

 

90 ~120

100 ~150

 

37 ~40

40

 

30

35

13

净身器

10 ~15

120 ~180

30

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=mK h q r /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);

K h - 热水小时变化系数;

q r 热水用水定额(按表热水用水定额中参数选用)。

热水小时变化系数K h

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

K h

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

K h

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

K h

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=∑q h n 0 b

Q :设计小时热水量(L/h);
q h :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);
n 0 :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=QCρ r (t r -t l )/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.℃);

ρ r :热水密度(kg /L);

t r :设计热水温度(℃);

t l :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℃;

Q 1 = Q 2 (t 2 -t l )/(t 1 -t l )

Q 1 :设计热水量(L /h);

Q 2 :用水定额热水量(L /h);

t 1 :设计热水温度(℃);

t 2 :定额热水温度(60℃);

t l :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ρ r =1(kg/L),代入C值,Q单位取m 3 /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(m 3 /h);

Δ t :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=4.187q g Δtρ r

W :热水机组的加热量(KW);

q g :热水设计秒流量 (L/s);

Δt:冷热水的温差(℃);

ρ r :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 (m 3 /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 V r /T)Δtρ r

W :热水机组的加热量 (KW);

Q :设计小时热水量 (m 3 /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,(℃);

ρ r :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=mq r K

Q :每天热水用量,(L/d);

m :热水使用单位数(人数、床位数);

q r :热水用水定额(按热水用水定额表选用)

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:W d =QCρ r Δt

W d :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.℃);

ρ r :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。

第四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.℃)。

加热设备选型:

⑴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。

⑵储热水箱(罐)选型:

V 水箱 =K h ×V×t1/t-n×V机组(直热式)

V 水箱:储水箱容积m 3

K h :热水小时变化系数;

V :每天热水用量m 3

t 1 :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

设备选型:

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。

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:

家庭用户:

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

根据计算出的功率,选择对应的机组。

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m 3
K:热水小时变化系数;
Q:每天热水用量m 3
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,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=330m 3 ,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,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。

工程案例分析: 酒店用户

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
根据计算出来的总功率技术参数,选用对应的机组,最好多台,保证安全性数并相互备用。
水箱选型:
Q 水箱 =K*Q*t1/t-n*Q 机组
Q 水箱 :储水箱容积m 3
K:热水小时变化系数;
Q:每天热水用量m 3
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 (m 3 )


  • 放水发电
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