建筑给水排水工程课件：8-3 热水加热及贮存设备的选择

1、第8章 建筑内部热水供应系统8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3热水加热及贮存设备的选择8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算（1）燃具热负荷，按式（8-9）计算：1燃气热水器的计算式中 Q燃具热负荷，kJ/h； W被加热水的质量，kg； 升温所需时间，h； tr热水温度，； C水的比热，C = 4.187kJ/ (kg)； tL冷水温度，按表8-5选用。 K安全系数，K=1.281.40； 燃具热效率，对容积式燃气热水器大于75%，快速式燃气热水器大于70%，开水器大于75%。（8-9）8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算（2）燃气

2、耗量，按式（8-10）计算：式中 燃气耗量，m3/h；Q燃具热负荷，kJ/h；Qd燃气的低热值，kJ/m3。（8-10）8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算（1）快速式电热水器耗电功率，按式（8-11）计算：2电热水器的计算式中 N耗电功率，kW； q热水流量，L/s，可根据使用场所、卫生器具类型、数量、要求水温和1次用水量或1h用水量，参考表8-2确定； tr热水温度，； tL冷水温度，按表8-5选用； C水的比热，C = 4.187kJ/ (kg)；（8-11）8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算 3617热功当量，kJ/ kWh；

3、加热器效率，一般为0.950.98； r热水密度，kg/L； 1.101.20热损失系数。（2）容积式电热水器耗电功率 1）只在使用前加热，使用过程中不再加热时，按式（8-12）计算：（8-12）8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算式中 V热水器容积，L； T加热时间，h；其他符号含义同式（8-11）。 2）若除使用前加热外，在使用过程中还继续加热时，按式（8-13）计算：（8-13）式中 T1热水用水时间，h； 其他符号含义同式（8-11）。8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算3）需要预热时间，按式（8-14）计算：（8-14）式中 T

4、2预热时间，h； 其他符号含义同式（8-11）。（1）热水量计算，详见8.2节。3太阳能热水器系统的计算8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算（2）集热器总面积 集热器总面积应根据日用水量和水温、当地年平均日太阳辐照量和集热器集热效率等因素计算。国内生产的几类太阳能集热器的日产水量和产水水温 表8-7 1）局部热水供应系统。8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算（3）贮热水箱容积太阳能集热系统贮热水箱容积可按式（8-18）计算。2）集中热水供应系统 直接加热供水系统的集热器总面积 间接加热供水系统的集热器总面积（8-18） （4）循环泵强制循

5、环的太阳能集热系统应设循环泵。 1）循环泵的流量 8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算 （8-19） 2）循环泵的扬程 直接加热太阳能集热系统循环泵的扬程 （8-20） 间接加热太阳能集热系统循环泵的扬程（8-21） 8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.1 局部加热设备计算 太阳能热水供应系统应设置辅助热源及其加热设施。并按下述要求进行设计计算。 1) 辅助能源宜因地制宜选择城市热力管网、燃气、燃油、电、热泵等； 2) 辅助热源的供热量应按热水供应系统的耗热量计算； 3) 辅助热源及其水加热设施应结合热源条件、系统形式及太阳能供热的不稳定状态等因素，经技术经

6、济比较后合理选择、配置； 4) 辅助热源加热设备应根据热源种类及其供水水质、冷热水系统形式等选用直接加热或间接加热设备； 5) 辅助热源的控制应在保证充分利用太阳能集热量的条件下，根据不同的热水供水方式采用手动、全日自动控制或定时自动控制。（5）辅助热源 在集中热水供应系统中，起加热兼起贮存作用的设备有容积式水加热器和加热水箱等； 仅起加热作用的设备为快速式水加热器； 仅起贮存热水作用的设备是贮水器。8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算 上述设备的主要计算内容是：确定加热设备的加热面积和贮热设备的贮存容积。8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的

7、选择计算8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算（1）容积式水加热器或贮热容积与其相当的水加热器、热水机组的供热量，按式（8-22）计算：（8-22） 集中热水供应系统中，水加热设备的设计小时供热量应根据日热水用量小时变化曲线、加热方式及水加热设备的工作制度经积分曲线计算后确定。当无上述资料时，可按下列方法确定：1加热设备供热量的计算8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算式中 Qg容积式水加热器的设计小时供热量，kJ/h； Qh设计小时耗热量，kJ/h； 有效贮热容积系数；容积式水加热器=0.75；导流型

8、容积式水加热器=0.85； Vr总贮热容积，L； T设计小时耗热量持续时间，h ，T24h； tr热水温度，按设计水加热器出水温度或贮水温度计算； tL冷水温度，按表8-5选用； C水的比热，4.187kJ/(kg)； r热水密度，kg/L。8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算 公式（8-22）的意义：带有相当量贮热容积的水加热器供热时，系统的设计小时耗热量由两部分组成：一部分是设计小时耗热量时间段内热媒的供热量Qg；一部分是供给设计小时耗热量前水加热器内已贮存好的热量，即：（2）半容积式水加热器或贮热容积与其相当的水加热器、热水机组的供热量按设

9、计小时耗热量计算。（3）半即热式、快速式水加热器及其他无贮热容积的水加热设备的供热量按设计秒流量计算。8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算 容积式水加热器、快速式水加热器和加热水箱中加热排管或盘管的传热面积应按下列方法计算。 根据热平衡原理，制备热水所需的热量应等于水加热器传递的热量，即：2水加热器加热面积的计算则由上式导出水加热器加热面积的计算公式为：(8-23)8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算式中Fjr水加热器的加热面积，m2； Qz制备热水所需的热量，可按设计小时耗热量计算，kJ/h； K

10、传热系数，kJ/（m2 h ），K值对加热器换热影响很大，主要取决于热媒种类和压力、热媒和热水流速、换热管材质和热媒出口凝结水水温等；K值应按产品样本提供的的参数选用；普通容积式水加热器K值，参见表8-8；快速式水加热器K值参见表8-9。普通容积式水加热器K值 表8-8 注：表中K值是按盘管内通过热媒和盘管外通过被加热水。 8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算快速式水加热器K值 表8-9 注：表中热媒为蒸汽时，分子为两回程汽水快速式水加热器将被加热水温度升高2030时的传热系数，分母为四回程汽水快速式水加热器将被加热水温度升高6065时的传热系数

11、。 8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算由于传热表面结垢和热媒分布不均匀影响传热效率的系数，一般采用0.60.8；Cr热水供应系统的热损失系数，设计中可根据设备的功率和系统的大小及保温效果选择,一般取1.101.15；tj热媒与被加热水的计算温度差,，应根据水加热器类型，按式（8-24）和式（8-25）计算：（1）容积式水加热器、半容积式水加热器：(8-24)8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算式中 tmc、tmz热媒的初温和终温，热媒为压力大于70kPa的饱和蒸汽时，其计算温度应按饱和蒸汽温度计算

12、，压力小于及等于70kPa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，但热媒的初温与被加热水的终温的温度差，不得小于10；tc、tz 被加热水的初温和终温，。（2）快速式水加热器、半即热式水加热器： (8-25) 8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.2 集中热水供应加热及贮存设备的选择计算式中tmax热媒和被加热水在水加热器一端的最大温度差,；tmin热媒和被加热水在水加热器另一端的最小温度差,。加热设备加热盘管的长度，按式（8-26）计算：式中L盘管长度，m； D盘管外径，m；Fjr水加热器的传热面积，m2。 (8-26)8.3 热水加热及贮存设备的选择计算

13、8.3.3 热水贮水器容积的计算 集中热水供应系统中贮存一定容积的热水，其功能主要是为调峰应用。贮存的热水向配水管网供应，因为加热冷水方式和配水情况不同，存在着定温变容、定容变温和变容变温的工况，如图8-1所示。 3热水贮水器容积的计算开式热水箱、闭式热水罐、兼有加热和贮存热水功能的加热水箱、容积式水加热器等。集中热水供应系统中贮存热水的设备有：8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算图8-1 加热水箱和容积式水加热器工况8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算图8-1（a1）为设于屋顶的混合加热开式水箱，若其加热和供应热水情况为预加热后

14、供应管网，用完后再充水加热，再供使用，可认为水箱内热水处于定温变容工况。 图8-1（a2）为快速加热，可保证水温，其热水箱连续供水也存在不均匀性，也可认为水箱处于定温变容工况。 图8-1（b）为加热和供水系统处于定容变温工况。图8-1（c1）、（c2）则是处于变容变温工况。 贮水器容积和多种因素有关，如：加热设备的类型、建筑物用水规律、热源和热媒的充沛程度、自动控制程度、管理情况等。 8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算集中热水供应系统中贮水器的容积，从理论上讲应根据建筑物日用热水量小时变化曲线，及加热设备的工作制度经计算确定。当缺少这方面的资料和数据时，可用经

15、验法计算确定贮水器的容积。 集中热水供应系统中全天供应热水的耗热量应等于贮水器中预热量与加热设备的供热量之和，并减去供水终止后贮水器中当天的剩余热量，即：（1）理论计算法， 即按贮水器变容变温供热工况的热平衡方程求解：8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算 （8-27）式中 Qh热水供应系统设计小时耗热量，kJ/h； T全天供应热水小时数，h； V热水贮水器容积，L； tr贮水器中热水的计算温度，； tL冷水计算温度，； C水的比热，C = 4.187kJ/ (kg)； Qs供应热水过程中加热设备的小时加热量，kJ/h； V供水结束时，热水贮存器中剩余热水容积，L

16、； tr供水结束时，热水贮存器中剩余热水水温，。设 、8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算 （8-27a） 当K20时，则 V0，为变容变温工况，不考虑备用贮存量时，加热贮存器的有效贮存容积为：并取热水：1L=1kg，代入式（8-27）后化简得 （8-27b）8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算当K2=1，则 V = V，为定容变温工况，贮存热水的有效容积为： （8-27c）当tr=tr，为定温变容工况，贮存热水的有效容积为： (8-27d)8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算 当tr=tr，且K1

17、=0时，即热水在热水箱中全部预加热的定温变容工况，贮存热水的有效容积为：（8-27e）8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算 在实际工程中，贮水器的容积多用经验法，按式（8-28）计算确定： （8-28）式中V贮水器的贮水容积，L； T表8-10中规定的时间，h；Qh热水供应系统设计小时耗热量，kJ/h； C水的比热，C = 4.187kJ/ (kg)； tr热水温度，； tL冷水温度，按表8-5选用。多用经验法，按式（8-27）计算确定： （2）经验计算法8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算水加热器的贮热量 表8-10 注： 1.

18、 半即热式、快速式水加热器的贮热容积应根据热媒的供给条件与安全、温控装置的完善程度等因素确定。 当热媒可按设计秒流量供应、且有完善可靠的温度自动调节和安全装置时，可不考虑贮热容积。 当热媒不能保证按设计秒流量供应，或无完善可靠的的温度自动调节和安全装置时，则应考虑贮热容积，贮热量宜根据热媒供应情况按导流型容积式水加热器或半容积式水加热器确定。 2. 表中Qh为设计小时耗热量。 8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算 在初步设计或方案设计阶段，各种建筑水加热器或贮热容器的贮水容积(60热水)可按表8-11估算 （3）估算法 按公式（8-27）计算确定出容积式水加热器或加热水箱的容积后，当冷水从下部进入，热水从上部送出，其计算容积宜附加20%25%；当采用有导流装置的容积式水加热器时，其计算容积应附加10%15%；当采用半容积式水加热器时，或带有强制罐内水循环装置的容积式水加热器，其计算容积可不附加。8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算贮水容积估算值 表8-11 8.3 热水加热及贮存设备的选择计算8.3.3 热水贮水器容积的计算 锅炉属于发热设备。在较大的集中热水