某辦公樓給排水工程熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2936某辦公樓給排水工程熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算案例 13781.1設(shè)計(jì)說明 1260321.1.1熱水供應(yīng)系統(tǒng)的選擇 1300951.1.2集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源 189231.1.3熱水給水方式的確定 133041.2設(shè)計(jì)計(jì)算 279031.2.1耗熱量 2181291.2.2熱水用水量 327921.2.3熱泵機(jī)組選型 3190871.2.4配水管網(wǎng)計(jì)算 4268221.2.5循環(huán)管網(wǎng)計(jì)算 8132561.2.6熱水水箱計(jì)算 13271971.2.7循環(huán)泵的選擇 141.1設(shè)計(jì)說明1.1.1熱水供應(yīng)系統(tǒng)的選擇建筑內(nèi)部熱水供應(yīng)系統(tǒng)按熱水供應(yīng)范圍，可分為：①局部熱水供應(yīng)系統(tǒng)；②集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)；③區(qū)域熱水供應(yīng)系統(tǒng)。依據(jù)各系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用條件，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，該辦公樓采取集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)。集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)熱水循環(huán)管道，熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)保證干管和立管中的熱水循環(huán)，最不利點(diǎn)水溫不低于55℃，并且循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置循環(huán)泵，采取機(jī)械循環(huán)。1.1.2集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源根據(jù)建水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50015-2019第6.3.1條知，集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并按一定順序選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程需以空氣為熱源，故設(shè)計(jì)中采用空氣源熱泵熱水機(jī)組，其計(jì)算與選型見1.2.3。1.1.3熱水給水方式的確定根據(jù)熱水給水方式各自優(yōu)缺及適用以及設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)時(shí)，熱水加熱采用直接加熱，循環(huán)管網(wǎng)采用立管循環(huán)，循環(huán)動(dòng)力來源于循環(huán)泵（機(jī)械循環(huán)），整個(gè)熱水系統(tǒng)屬于全天閉式供應(yīng)系統(tǒng)。1.2設(shè)計(jì)計(jì)算1.2.1耗熱量根據(jù)建水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50015-2019第6.2.1條可知：辦公樓的全日集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：(7-1)式中：區(qū)域省、市、自治區(qū)、行政區(qū)地面水地表水東南福建北部515-20南部10-1520表7-3冷水計(jì)算溫度（℃）表7-4熱水用水定額建筑物名稱單位用水定額（L）使用時(shí)間（h）小時(shí)變化系數(shù)最高日平均日辦公坐班制辦公每人每班5-104-88-101.5-1.2公寓式辦公每人每日60-10025-7010-242.5-1.8酒店式辦公120-16055-140242.0本工程為公寓式辦公樓，地處福建省龍巖市，屬福建省南部，故計(jì)算時(shí)冷水計(jì)算溫度選用10℃，小時(shí)變化系數(shù)取2.3。則：本工程熱水系統(tǒng)的小時(shí)耗熱量為633416KJ/h。1.2.2熱水用水量根據(jù)建水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50015-20196.4.2條可知，設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：(7-2)式中：則：本工程設(shè)計(jì)小時(shí)用水量計(jì)算時(shí)按2973L/h進(jìn)行計(jì)算。1.2.3熱泵機(jī)組選型根據(jù)建水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50015-20196.6.7條可知，空氣源熱泵的供熱量應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：（7-3）式中：則：根據(jù)圖集06SS127，選用四臺(tái)RSJ型空氣源直熱式熱泵熱水機(jī)組，三用一備。熱泵熱水機(jī)組技術(shù)參數(shù)見下表。表7-5空氣源直熱式熱泵熱水機(jī)組技術(shù)參數(shù)型號(hào)RSJ-350/S-810制熱量（kW）38.5最大電流（A）20.2額定功率（kW）9.0電源規(guī)格380V、3相、50Hz額定電流（A）16.6制冷劑/充注量（kg）R22/4.6熱水產(chǎn)量（m3/h）1.0進(jìn)、出水管徑（mm）DN25最高出水溫度（℃）60運(yùn)行噪音[dB（A）]58最大功率（kW）11.01.2.4配水管網(wǎng)計(jì)算配水管網(wǎng)水力計(jì)算的目的在于確定配水管的流量、流速、管徑以及水頭損失。本工程熱水配水共分為兩個(gè)區(qū)，A區(qū)（高區(qū)，5-13層），B區(qū)（低區(qū)，1-4層）。根據(jù)建水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50015-20196.1.2條可知建筑物內(nèi)熱水供水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算與冷水遵循的規(guī)定一致。故熱水配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)秒流量可以按照下式進(jìn)行計(jì)算：（7-5）式中：根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50015-20193.1.14條知，給水管道的沿程損失可按下式進(jìn)行計(jì)算：（7-6）式中：表7-7海澄威廉系數(shù)管材系數(shù)塑料管、內(nèi)襯（涂）塑管140銅管、不銹鋼管130內(nèi)襯水泥、樹脂的鑄鐵管130普通鋼管、鑄鐵管100本工程熱水給水管采用PPR管，故取海澄威廉系數(shù)為140。下面將對(duì)A、B兩區(qū)分別進(jìn)行水力計(jì)算。A區(qū)配水管水力計(jì)算A區(qū)熱水配水路徑：熱水箱→主熱水立管（RSL-A）→熱水立管（RSL-5）→橫管→用水點(diǎn)。A區(qū)水力計(jì)算簡圖見圖7-1。水力計(jì)算過程見表7-8。表7-8 A區(qū)熱水配水管水力計(jì)算表管段當(dāng)量總數(shù)

N設(shè)計(jì)秒流量

q（L/s）管徑DN

（mm）流速v

（m/s）1000i管長L

(m)水頭損失h（m）自至12567891011100.50.10200.328.3081.230.010210.50.10200.328.3083.50.0293210.20320.376.443.50.023431.50.30320.469.53.50.033續(xù)表7-8管段當(dāng)量總數(shù)

N設(shè)計(jì)秒流量

q（L/s）管徑DN

（mm）流速v

（m/s）1000i管長L

(m)水頭損失h（m）自至5420.42320.5212.023.50.042652.50.47320.5814.83.50.0527630.52320.6511.83.50.062873.50.56320.720.473.50.0729840.60320.7523.263.50.0811094.50.64320.826.2113.560.3550.760圖7-1A區(qū)熱水管網(wǎng)計(jì)算簡圖（2）B區(qū)配水管水力計(jì)算B區(qū)熱水配水路徑：熱水箱→主熱水立管（RSL-B）→熱水立管（RSL-1、RL-2、RL-3、RL-4）→橫管→用水點(diǎn)。B區(qū)水力計(jì)算簡圖見圖7-2。水力計(jì)算過程見表7-9。表7-9B區(qū)熱水配水管水力計(jì)算表管段當(dāng)量總數(shù)

N設(shè)計(jì)秒流量

q（L/s）管徑DN

（mm）流速v

（m/s）1000i管長L

(m)水頭損失h（m）自至125678910111060.50.10200.328.316.360.053670.50.10200.328.313.500.02911120.50.10200.328.311.400.01212131.00.20200.6429.991.400.04213141.50.30250.6121.440.700.01515140.50.10200.328.312.100.0171472.00.42320.5212.021.100.085782.50.47320.5814.803.500.05216170.50.10200.328.311.000.00817181.00.20200.6429.991.000.0301881.50.30250.6121.446.400.137894.00.60320.7523.263.500.081914.50.64320.8026.212.000.052124.50.64320.8026.2115.300.40120210.50.10200.328.313.880.0322120.50.10200.328.3112.200.101235.00.67320.8328.5316.180.46222240.50.10200.328.315.850.04923240.50.10200.328.3111.180.09324251.00.20200.6429.990.290.0092531.00.20200.6429.9912.200.366346.00.73320.9133.4414.850.49726270.50.10200.328.311.050.00927280.50.10200.328.313.500.02928291.00.20200.6429.993.500.10531320.50.10200.328.314.420.03732331.00.20200.6429.999.760.29334331.00.20200.6429.990.880.02633292.00.42320.5212.020.300.00429303.00.52320.6511.843.500.0623043.50.56320.7020.472.500.051459.50.92400.7311.3232.400.5613.800圖7-2B區(qū)熱水管網(wǎng)計(jì)算簡圖1.2.5循環(huán)管網(wǎng)計(jì)算A區(qū)循環(huán)管網(wǎng)計(jì)算①計(jì)算各管段終點(diǎn)溫度計(jì)算各管段的終點(diǎn)溫度可以利用面積比溫降的方法進(jìn)行計(jì)算：（7-7）（7-8）式中：設(shè)計(jì)計(jì)算中，，則可根據(jù)計(jì)算表中所得F計(jì)算：終點(diǎn)水溫的計(jì)算見表7-10。②計(jì)算配水管網(wǎng)各管段熱損失計(jì)算各管段的熱損失可按下式進(jìn)行計(jì)算：（7-9）式中：設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，，，空氣溫度采用龍巖市一月份室外平均溫度，即。具體計(jì)算見表7-10。③計(jì)算配水管網(wǎng)總的熱損失配水管網(wǎng)的總熱損失可由各管段熱損失累加而得，即：（7-10）計(jì)算結(jié)果見下表。表7-10A區(qū)配水管熱損失計(jì)算表管段管徑DN

（mm）管長L

(m)管段面積（㎡）比溫降（℃/㎡）起點(diǎn)溫度（℃）終點(diǎn)溫度（℃）管段熱損失（kJ/h）10201.230.081.2421323.50.2255.355.0119.1732323.50.3555.755.3192.2343323.50.3556.155.7194.15續(xù)表7-10管段管徑DN

（mm）管長L

(m)管段面積（㎡）比溫降（℃/㎡）起點(diǎn)溫度（℃）終點(diǎn)溫度（℃）管段熱損失（kJ/h）54323.50.351.2456.656.1196.0865323.50.3551.056.6198.0076323.50.3551.451.0199.9387323.50.3551.951.4201.8598323.50.3558.351.9203.771093213.561.3660.058.3801.64F4.042312.82④計(jì)算總循環(huán)流量上述①—③已將求總循環(huán)流量的必要參數(shù)求出，將帶入式（7-11）中進(jìn)行計(jì)算：（7-11）式中：故，A區(qū)熱水系統(tǒng)循環(huán)管網(wǎng)的循環(huán)流量為112.35L/h。⑤計(jì)算循環(huán)管路各管段通過的循環(huán)流量在對(duì)循環(huán)流量進(jìn)行分配時(shí)，按照循環(huán)流量與熱損失成正比以及熱平衡關(guān)系進(jìn)行流量分配，可按下式進(jìn)行計(jì)算：（7-12）式中：A循環(huán)管網(wǎng)計(jì)算簡圖見圖7-1，流量分配過程如下：接下來進(jìn)行A區(qū)循環(huán)管網(wǎng)的水力計(jì)算，以確定循環(huán)管網(wǎng)的管徑以及水頭損失，計(jì)算過程見下表：表7-11A區(qū)熱水循環(huán)管網(wǎng)水力計(jì)算表管段循環(huán)流量

L/h管徑

mm流速

m/s管長

m1000i水頭損失

m自至0'1'112.35200.146.961.010.0471'2'112.35200.139.601.010.0402’3’112.35200.131.501.010.0320.119B區(qū)循環(huán)管網(wǎng)計(jì)算①計(jì)算各管段終點(diǎn)溫度同A區(qū)計(jì)算方法可得：②計(jì)算配水管網(wǎng)各管段熱損失同A區(qū)計(jì)算方法,具體計(jì)算見表7-12。③計(jì)算配水管網(wǎng)總的熱損失同A區(qū)計(jì)算方法,具體計(jì)算見下表：表7-12B區(qū)配水管熱損失計(jì)算表管段管徑DN

（mm）管長L

(m)管段面積（㎡）比溫降（℃/㎡）起點(diǎn)溫度（℃）終點(diǎn)溫度（℃）管段熱損失（kJ/h）12345567867203.500.220.455.055.1119.0178323.500.350.455.155.3190.9289323.500.350.455.355.4191.5491322.000.200.455.455.5109.73123215.301.540.455.556.1846.172122012.200.770.456.156.4426.14233216.181.630.456.451.1914.032532012.200.770.451.151.4435.35343214.851.490.451.458.0856.342728203.500.220.458.058.0121.092829203.500.220.458.058.1121.33續(xù)表7-12管段管徑DN

（mm）管長L

(m)管段面積（㎡）比溫降（℃/㎡）起點(diǎn)溫度（℃）終點(diǎn)溫度（℃）管段熱損失（kJ/h）2930323.500.350.458.158.3204.24304322.500.250.458.358.4146.27454032.404.070.458.460.02413.70F12.427101.88④計(jì)算總循環(huán)流量同A區(qū)計(jì)算方法：⑤計(jì)算循環(huán)管路各管段通過的循環(huán)流量同A區(qū)計(jì)算方法，計(jì)算過程如下：接下來進(jìn)行B區(qū)循環(huán)管網(wǎng)的水力計(jì)算，以確定循環(huán)管網(wǎng)的管徑以及水頭損失，計(jì)算過程見下表：表7-13B區(qū)熱水循環(huán)管網(wǎng)水力計(jì)算表管段循環(huán)流量

L/h管徑

mm流速

m/s管長

m1000i水頭損失

m自至0'1'0.10200.4166.278.310.5511'10.02200.0613.700.120.0021'2'0.08200.3516.265.500.0892’20.01200.0613.700.120.0022'3'0.07200.2911.144.290.0743'30.01200.0613.700.120.0023'4'0.06200.2210.953.230.0354'40.06200.2213.73.230.0440.7991.2.6熱水水箱計(jì)算根據(jù)建水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50015-2019第6.6.7條知，空氣源熱泵采用直接加熱系統(tǒng)時(shí)，其貯熱水箱的總?cè)莘e應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：（7-13）式中：在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，，，其余參數(shù)同前文，將參數(shù)帶入（式7-13）中，得：計(jì)算得到貯熱水箱的容積為6.422m3，設(shè)計(jì)取8m3。通過《水箱圖集》1