生活热水循环泵与热损失设计计算书（Excel自动计算版）

生活热水循环泵与热损失设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、工程基础参数录入,,,,,,,,,

1,用水计算单位数（人数/床位数）,m,设计值,,人,300.00,项目实际使用人数或床位数,GB50015-2019第6.4.1条,根据建筑功能与规模确定

2,热水用水定额,qr,查表值,,L/(人·d),120.00,住宅取60~100，宾馆取120~160，医院取100~200,GB50015-2019表6.2.1-1,根据建筑类型选取对应定额

3,每日使用时间,T,查表值,,h,24.00,全日供应取24h，定时供应按实际使用时间,GB50015-2019表6.2.1-1,学校、办公楼等定时供应取使用时段长度

4,热水供水温度,tr,设计值,,℃,60.00,水加热器出口温度，无软化时≤55℃,GB50015-2019第6.2.2条,控制结垢与杀菌需求平衡

5,冷水计算温度,tl,查表值,,℃,10.00,西安地区最冷月平均水温取10℃,GB50015-2019表6.2.5,根据当地气候条件选取

6,小时变化系数,Kh,查表值,,-,2.75,根据用水定额与使用人数插值确定,GB50015-2019表6.4.1,人数越少、定额越低，Kh值越大

7,配水管网计算总长度,Lp,设计值,,m,280.00,最不利环路配水管道总展开长度,设计图纸,包含干管、立管、支管总长度

8,回水管网计算总长度,Lh,设计值,,m,240.00,最不利环路回水管道总展开长度,设计图纸,回水管管径通常较配水管小一级

9,计算管道平均外径,D,查表值,,m,0.06,DN50PPR管外径为63mm，即0.063m,管材规格表,根据管径选取对应外径

10,管道公称直径,DN,选用值,,mm,50.00,循环干管常用管径，支管根据流量确定,水力计算手册,流速控制在0.6~1.2m/s范围内

11,保温层厚度,δ,选用值,,m,0.03,橡塑保温常规厚度30mm，寒冷地区加厚,GB/T8175-2008,保证保温层外表面不结露

12,保温材料导热系数,λb,查表值,,W/(m·K),0.04,橡塑海绵导热系数0.03~0.04W/(m·K),保温材料性能参数,选用合格保温材料，提供检测报告

13,管道敷设环境温度,tn,设计值,,℃,20.00,室内管道取20℃，室外埋地取土壤温度,GB50015-2019,管井内、吊顶内环境温度取值

14,水的比热,C,常数,,kJ/(kg·℃),4.19,水的比热常数，工程计算固定取值,热力学参数表,4.1868近似取4.187

15,60℃热水密度,ρr,查表值,,kg/L,0.98,不同温度下水的密度可查表确定,水的物理性质表,温度越高密度越小

16,重力加速度,g,常数,,m/s²,9.81,工程计算通用重力加速度取值,物理学常数,不同地区海拔略有差异，一般可取9.8

17,管道沿程阻力系数,λ,查表值,,-,0.03,PPR管取0.025~0.03，钢管取0.03~0.04,水力计算手册,根据管材内壁粗糙度确定

18,局部阻力当量长度比,αj,选用值,,-,0.30,局部阻力占沿程阻力比例，取0.2~0.4,给水排水设计手册,管路复杂、附件多时取大值

19,水加热器阻力损失,Hr,选用值,,mH2O,3.00,板式换热器阻力一般2~5mH2O,设备样本参数,根据所选加热器型号确定

20,水泵扬程安全系数,K,选用值,,-,1.10,规范推荐取1.1~1.2的安全裕量,GB50015-2019第5.5.10条,应对计算误差与长期运行阻力增加

二、热水系统基础耗热量计算,,,,,,,,,

21,最高日热水用量,Qd,计算值,m*qr/1000,m³/d,36.00,按用水人数与用水定额计算的最高日用水量,GB50015-2019第6.4.1条,为系统最大日用水量，用于确定贮水容积

22,设计小时耗热量,Qh,计算值,Kh*m*qr*C*(tr-tl)*ρr*1000/(T*3600)*Cr,W,271227.75,全日供应系统设计小时耗热量，含热损失附加,GB50015-2019第6.4.1条,确定加热设备供热能力的核心参数

23,设计小时热水量,qrh,计算值,Qh/(C*(tr-tl)*ρr*1000/3600),m³/h,4743.75,设计小时耗热量对应的热水供应量,GB50015-2019第6.4.2条,用于配水管网设计秒流量计算

24,热损失系数,Cr,选用值,,-,1.15,系统热损失附加系数，取1.1~1.15,GB50015-2019第6.4.1条,包含管道、设备散热损失

25,配水管网热损失估算比例,ηs,选用值,,-,0.04,单体建筑取3%~5%，小区取4%~6%,GB50015-2019第5.5.5条,保温良好时取下限，保温较差取上限

三、管道热损失详细计算,,,,,,,,,

26,保温层外径,Do,计算值,D+2*δ,m,0.12,管道外径加两倍保温层厚度,GB/T8175-2008,保温层厚度应均匀，外做保护层

27,管道单位长度外表面积,A,计算值,π*Do,m²/m,0.39,每米管道保温层外表面散热面积,传热学计算公式,包括管道与保温层外表面

28,保温层热阻,Rb,计算值,ln(Do/D)/(2*π*λb),(m·K)/W,3.04,保温层导热热阻，是热损失主要控制项,传热学圆筒壁热阻公式,保温材料导热系数越小热阻越大

29,外表面对流换热热阻,Rw,计算值,1/(π*Do*αw),(m·K)/W,0.32,保温层外表面与空气的对流换热热阻,传热学计算公式,外表面换热系数αw取8.14W/(m²·K)

30,管道单位长度总热阻,Rt,计算值,Rb+Rw,(m·K)/W,3.36,单位长度管道总传热热阻,传热学热阻串联原理,热阻越大热损失越小

31,管道内水平均温度,tpj,计算值,tr-Δt/2,℃,56.00,计算管段内热水平均温度，按供回水平均,GB50015-2019第5.5.5条,供回水温差Δt取8℃

32,单位长度管道热损失,qs,计算值,(tpj-tn)/Rt,W/m,10.71,每米管道每秒散失的热量,设备及管道绝热设计导则,反映保温效果的核心指标

33,配水管道总热损失,Qsp,计算值,qs*Lp*Cr,W,3449.71,配水管网总热损失，考虑阀门附件附加,GB50015-2019第5.5.5条,Cr=1.15考虑法兰、阀门等局部热损失

34,回水管道总热损失,Qsh,计算值,qs*Lh*Cr*0.8,W,2365.52,回水管水温略低，热损失乘以0.8折减,给水排水设计手册,回水管平均温度低于配水管

35,管网总热损失,Qs,计算值,Qsp+Qsh,W,5815.23,配水管与回水管热损失之和,GB50015-2019第5.5.5条,循环流量需要补偿这部分热量损失

36,热损失估算值对比,Qs_est,计算值,Qh*ηs,W,10849.11,按设计小时耗热量比例估算的热损失,GB50015-2019第5.5.5条,用于验证详细计算结果合理性

37,热损失计算偏差率,ΔQs,判断值,ABS(Qs-Qs_est)/Qs_est,%,46.40,详细计算与估算值偏差率,工程计算误差控制要求,偏差在±20%以内属于正常范围

38,热损失计算合理性判断,Qs_check,判断值,"IF(ΔQs<=20,""满足"",""不满足"")",-,不满足,判断热损失计算是否在合理范围内,工程设计经验要求,偏差过大需检查参数取值是否合理

四、循环流量计算,,,,,,,,,

39,配水管网计算温降,Δt,设计值,,℃,8,单体建筑取5~10℃，小区取6~12℃,GB50015-2019第5.5.5条,温降越小循环流量越大，能耗越高

40,理论循环流量,qx,计算值,Qs*3.6/(C*ρr*Δt*1000),m³/h,0.64,补偿管网热损失所需最小循环流量,GB50015-2019第5.5.5条,仅补偿热损失，不考虑配水工况

41,附加循环流量比例,qf_ratio,选用值,,-,0.15,规范要求附加流量取设计小时流量的15%,GB50015-2019第5.5.10条,保证配水时非出水立管不降温

42,附加循环流量,qf,计算值,qrh*qf_ratio,m³/h,711.56,配水工况所需附加循环流量,给水排水设计手册,防止多环路系统近端短路

43,循环水泵设计流量,Qb,计算值,qx+qf,m³/h,712.20,循环水泵选型总流量，含附加流量,GB50015-2019第5.5.10条,水泵额定流量不应小于该值

44,循环流量管径校核流速,v_calc,计算值,Qb/(3600*π*(DN/2000)^2),m/s,100.76,按循环流量计算的管道内流速,GB50015-2019第5.5.8条,循环流速不宜小于0.2m/s防止气塞

45,循环流速合规性判断,v_check,判断值,"IF(AND(v_calc>=0.2,v_calc<=1.2),""满足"",""不满足"")",-,不满足,判断循环流速是否在规范允许范围,GB50015-2019第5.5.8条,流速过低易积气，过高噪声大

46,管网总水容积估算,Vg,计算值,(Lp+Lh)*π*(DN/2000)^2,m³,1.02,循环管网内总存水容积,给水排水设计手册,用于定时循环流量计算

47,定时供应系统循环流量,Qb_timing,计算值,2*Vg,m³/h,2.04,定时系统按每小时循环2~4次计算,GB50015-2019第5.5.6条,供应前半小时启动循环预热

五、管网水力计算,,,,,,,,,

48,管道计算内径,dj,计算值,DN/1000-2*0.002,m,0.05,考虑结垢和腐蚀后的计算内径,GB50015-2019第5.5.4条,热水管易结垢，内径需减去结垢厚度

49,循环流量下管道流速,v_x,计算值,Qb/(3600*π*dj^2),m/s,29.76,考虑结垢2mm后的实际流速,GB50015-2019第5.5.4条,管道结垢会减小过水断面，增大阻力

50,单位长度沿程水头损失,i,计算值,λ*v_x^2/(2*g*dj)*100,kPa/100m,2943.95,每100米管道沿程压力损失,给水排水设计手册,海曾-威廉公式简化计算

51,配水管道沿程总损失,Hyp,计算值,i*Lp/100/10,mH2O,824.31,配水管网总沿程水头损失，1kPa≈0.1mH2O,流体力学沿程阻力公式,长度越长沿程损失越大

52,回水管道沿程总损失,Hyh,计算值,i*Lh/100/10*0.9,mH2O,635.89,回水管沿程损失，因回水管径略小适当修正,流体力学沿程阻力公式,回水管流量与配水管相同

53,管网沿程总损失,Hy,计算值,Hyp+Hyh,mH2O,1460.20,配水+回水管道沿程损失之和,流体力学沿程阻力公式,循环管路总沿程阻力

54,局部水头损失,Hj,计算值,Hy*αj,mH2O,438.06,管件、阀门、弯头等局部阻力损失,GB50015-2019第3.6.11条,按沿程损失比例估算

55,管路总水头损失,Hw,计算值,Hy+Hj,mH2O,1898.26,沿程损失加局部损失之和,流体力学阻力叠加原理,管路部分总阻力

六、循环泵扬程计算与选型,,,,,,,,,

56,循环泵所需扬程,Hb,计算值,K*(Hw+Hr),mH2O,2091.38,克服管网损失与设备阻力所需扬程,GB50015-2019第5.5.10条,循环泵扬程仅需克服环路阻力，与建筑高度无关

57,水泵额定流量选型值,Qb_sel,选用值,"ROUNDUP(Qb,0)",m³/h,713,向上取整选用标准流量规格,水泵选型规范,选用不小于计算值的标准规格

58,水泵额定扬程选型值,Hb_sel,选用值,"ROUNDUP(Hb,0)",mH2O,2092,向上取整选用标准扬程规格,水泵选型规范,扬程裕量不宜过大，避免能耗浪费

59,水泵效率要求,η,选用值,,-,0.6,小型水泵效率一般0.5~0.7，大型泵可达0.8,GB19762-2007,优先选用节能型高效水泵

60,水泵额定功率估算,N,计算值,Qb_sel*Hb_sel/(367*η),kW,6773.82,水泵轴功率简化估算公式,流体机械功率计算公式,实际选型根据水泵样本效率确定

61,水泵设计工作压力,Pw,计算值,H_build/100+Hb_sel/100+0.1,MPa,21.52,系统静水压力加水泵扬程，建筑高度按50m估算,GB50015-2019第5.5.10条,泵壳承压必须大于该值，防止爆裂

62,水泵耐温要求,T_pump,选用值,,℃,80,生活热水循环泵耐温不应低于80℃,水泵产品标准,安装在供水管上时耐温不低于100℃

63,备用泵配置要求,standby,判断值,,-,一用一备,循环泵不应少于2台，1台备用,GB50015-2019第5.5.10条,大型系统可采用两用一备或多用一备

64,水泵选型流量校核,Q_check,判断值,"IF(Qb_sel>=Qb,""满足"",""不满足"")",-,满足,判断所选水泵流量是否满足计算要求,水泵选型规范,水泵额定流量必须大于等于计算流量

65,水泵选型扬程校核,H_check,判断值,"IF(Hb_sel>=Hb,""满足"",""不满足"")",-,满足,判断所选水泵扬程是否满足计算要求,水泵选型规范,水泵额定扬程必须大于等于计算扬程

七、保温层校核与节能验证,,,,,,,,,

66,保温层外表面温度,Tws,计算值,tn+qs/(αw*A),℃,23.41,保温层外表面温度，防止烫伤与结露,GB/T8175-2008,外表面温度不应高于环境温度15℃

67,保温层外表面温升,ΔTws,计算值,Tws-tn,℃,3.41,保温层外表面与环境温度差,设备及管道绝热设计导则,温升小于15℃满足防烫伤要求

68,外表面温度合规性判断,Tws_check,判断值,"IF(ΔTws<=15,""满足"",""不满足"")",-,满足,判断保温层厚度是否满足防结露防烫伤要求,GB/T8175-2008,温升过大说明保温层厚度不足

69,允许最大热损失,qs_max,查表值,,W/m,32.5,DN50管道60℃时允许最大热损失32.5W/m,GB/T8175-2008附录A,不同管径温度对应不同允许热损失

70,保温效果判断,insul_check,判断值,"IF(qs<=qs_max,""满足"",""不满足"")",-,满足,单位长度热损失小于规范允许最大值,设备及管道绝热设计导则,热损失超标需加厚保温层

71,年散热损失费用估算,Cost_year,计算值,Qs*24*365/1000*0.6/10000,万元/年,3.06,按电价0.6元/kWh计算年热损失电费,节能经济性计算,保温越好年运行费用越低

72,保温层投资回收年限,payback,计算值,(Lp+Lh)*δ*1200/Cost_year/10000,年,0.61,橡塑保温单位体积造价按1200元/m³估算,技术经济分析方法,回收年限小于3年具有良好经济性

73,最不利点温降校核,Δt_actual,计算值,Qs*3.6/(C*ρr*qx*1000),℃,8.00,实际循环流量下最不利点温降,GB50015-2019第5.5.7条,单体建筑温降不应大于10℃

74,温降合规性判断,Δt_check,判断值,"IF(Δt_actual<=10,""满足"",""不满足"")",-,满足,判断系统温降是否满足规范要求,GB50015-2019第5.5.7条,温降过大需增大循环流量或加强保温

八、系统总体结论与建议,,,,,,,,,

75,设计