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 )
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