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2、数据整理45.3.冷热水比例计算55.4.空气源热泵热水机组选型55.4.1.根据冬天的冷热水设计要求结合机组的工况进行选型55.5.机组制热功率计算75.6.配水量估算75.6.1.最大小时用水量75.6.2.配水量确定85.6.3.根据配水量选择保温水箱（配水量80吨）85.7.配水管网水力计算95.7.1.配水管网的水力计算方法95.7.2.管网水力计算图(原图见cad）105.7.3.配水管网水力计算步骤105.7.4.南楼管路压力损失数据整理125.7.5.北楼管路压力损失数据处理125.8.回水管网水力计算155.9.循环流量计算13附录2：设计图纸121.热水系统平面图122.热
3、水系统原理图123.水系统图124.空气源热泵机组原理布置图121.设计题目1.1.常州工程职业技术学院5#学生公寓空气源热泵热水系统设计2.设计依据：2.1.详见毕业设计任务书3.设计参数3.1.详见毕业设计任务书4.工程概况常州工程职业技术学院的5号学生公寓热水工程提供系统设计，采用空气源热泵热水系统。常州市地理位置特征属于亚热带湿润季风气候。受季风气候影响，四季分明，冬冷夏热，春温多变，秋高气爽，光能充足，热量富裕。冬季常州冷水的计算温度5；春夏秋季常州冷水的计算温度20；全年平均冷水温度为15；热水出水温度为55；全市年无霜期一般在220天左右。本楼有宿316间，分为
4、南楼和北楼。南楼有房间114间，住宿人数456人；北楼房间202间，住宿人数808人，楼宇为6层。学生用水高峰为二个时段：早上起床后一小时内，及下午放学后至晚上熄灯前的五个小时，主要用水在下午放学后。该建筑南楼是砖混结构，北楼是钢混结构；水箱及设备机组安装在楼顶5.设计内容5.1.热水供应系统的设计小时耗热量按下式计算(全日供应热水)：qh=khmqrc(tr-tl)r/86400(式中：qh设计小时耗热量（w）；m用水计算单位数（人数或床位数）；qr热水用水定额（l/人d或l/床d）按建筑给水排水设计规范表5.1.1-1采用；c水的比热，c4187（j/kg）；tr热水温度，
6、250300500100030006000k5.124.494.133.883.703.282.862.482.34由表5.3.1-1可取小时变化系数南楼kh=3.37北楼kh/=3.005.1.2.耗热量计算条件（参数）及数据处理m=456人（南楼住宿人数456人）m=808人（北楼住宿人数808人）r=0.9856kg/l（50988.1kg/m3；60983.1kg/m3）南楼小时变化系数kh=3.37北楼小时变化系数kh=3.00qr=60（l/人d）c4187（j/kg）qh=khmqrc(tr-tl)r/86400季节温度冬季春、夏、秋季平均温度/t1=5t2=1
7、5自来水进水温度/t1=5t2=20出水温度/t1=55t2=55温度差/t1=50t2=35南楼设计小时耗热量/wqh1=220194.22qh2=154135.95北楼设计小时耗热量/wqh1=347331.19qh2=243131.83总设计小时耗热量/wqh1/=567525.41qh2/=397267.785.2.用热水量计算5.2.1.设计小时热水量可按下列方法计算：qr=qh/1.163(tr-tl)rqr设计小时热水量，l/hqh设计小时耗热量，wtr热水温度，；tl冷水温度，r热水密度，kg/l5.2.2.用水量数据整理季节温度冬季春、夏、秋季南楼设计小时耗热量q
8、h(w)qh1=220194.22qh2=154135.95北楼设计小时耗热量qh/(w)qh1=347331.19qh2=243131.83热水温度tr()5555冷水温度tl()520热水密度r(kg/l)0.98560.9856南楼设计小时热水量qr(l/h)3841.983841.98北楼设计小时热水量qr(l/h)6060.296060.29总设计小时热水量qr(l/h)9902.279902.27由上表可知冬季热水用量等于春、夏、秋季热水用量。即：qr1=qr25.3.冷热水比例计算kr=（th-tl/tr-tl）100%=70%(th=40)kl=1-kr=0.3k
9、r热水用量占混合水量的百分率th混合水水温，tl冷水水温，tr热水水温，kl冷水量占混合水量的百分率冬季冷热水比例kr=（th-tl/tr-tl）100%=（45-5）/(55-5)100%=80%春、夏、秋季热水比例kr=（th-tl/tr-tl）100%=（45-20）/(55-20)=71%注：热水供水温水温度是指热水供应设备如热水锅炉、水加热器的出口最高水温度和配水点的最低水温，按设计要求采用。5.4.空气源热泵热水机组选型5.4.1.根据冬天的冷热水设计要求结合机组的工况进行选型tr热水温度，55；tl冷水温度，5根据设计小时耗热量：南楼设计小时耗热量qh1=220194
10、.22w北楼设计小时耗热量qh1=347331.19w空气源热泵机组额定制热量为84kw选型如下：台数：南楼：n=qh1/84kw=220.19422/843(台)北楼：n/=qh184kw=347.33119/845(台)产品名称：天舒热泵机组dkfxrs-64iib产品参数产品型号dkfxrs-64b普通型名义工况额定输入功率w19000额定制热量w84000额定电流a36.5/34/32.8低温型名义工况额定输入功率w18300额定制热量w63500额定电流a35.5/32/30.5超低温工况输入功率w16000制热量w38000电流a27/26.5/27.5电源380v/3n/5
11、0hz最大输入功率/电流w/a29300/50额定循环水流量l/h12000机组进出水口压差kpa45制冷剂型号kgr22最高出水温度60制热水量（40温升）l/h1800外形尺寸（长*宽*高）mm208510301880防水等级ipx4防触电保护类型i机组噪声db(a)65循环水管管径dn50管口连接丝接机器重量（约）kg820注：1、普通型名义工况：环境干球温度20，湿球温度15，初始水温15，终止水温55。2、低温型名义工况：环境干球温度7，湿球温度16，初始水温9，终止水温55。3、超低温工况：环境干球温度-12，湿球温度-14，初始水温9，终止水温55。4、最大功率工况：环境干球
15、应55热水64吨；春夏秋季以95%的使用率计算，日供应55热水76吨。根据配水量80吨选择热水保温水箱如下:台数：南楼：n=30/10=3(台)北楼：n/=50/10=5(台)产品名称：不锈钢保温水箱产品型号：不锈钢保温水箱产品信息：健和不锈钢保温水箱内外桶均采用进口sus304ba.2b食品级不锈钢板制造。健和不锈钢保温水箱详细规格:5.7.配水管网水力计算第二循环管网的水力计算，采用开式、全日制机械循环热水管网，上行下给的给水方式，集中式热水供应系统（参考建筑给水排水与采暖设计环管网的水力计算）5.7.1.配水管网的水力计算方法按冷水供应的计算方法对热水配水管网进行水力计算，需查热水
16、水力计算表，其具体步骤为：1)热水配水管网的设计秒流量可按生活给水（冷水系统）设计秒流量计算公式计算2)卫生器具热水给水额定流量、当量、支管管径和最低工作压力同给水规定3)热水管道内的流速，宜按表8-19选用4)热水管网压力损失计算:热水管网中单位长度压力损失和局部压力损失的计算与冷水管道的计算方法和计算公式相同，但热水管道的计算内径d；应考虑结垢和腐蚀引起国税断面积缩小的因素，管道结垢造成管径缩小量见表8-215)热水管道的水力计算，应根据采用的管材，选用相应的热水管道水力计算图表或公式计算。6)根据给水系统图，确定最不利点为最上层末端配水龙头，即图a中的32点；确定1点引入管起
17、端32点之间管路作，应根据采用的管材，选用相应的热水管道水力计算图表或公式进行计算7)热水管网采用聚丙烯（pp-r）管时，压力损失计算公式如下：hf=【lv210】/2gdj式中：hf管道的沿程压力损失，kpa沿程阻力系数l管段长度,mv管道内水流平均速度,m/sg重力加速度,m/s2dj管道计算内径，m除按上式计算外，也可查8-23和表8-24选用管径（该设计时按查表计算）5.7.2.管网水力计算图(原图见cad）5.7.3.配水管网水力计算步骤给水管网所需水压力计算包括沿程压力损失计算和局部压力损失计算首先确定最不利点给水管网所需水压应满足卫生器具和用水设备用途要求的规定：其配
19、2ng式中qg计算管段的给水设计秒流量，l/sng计算管段的卫生器具给水当量总数；根据建筑物用途而定的系数，查建筑技术排水与采暖设计表4-19。表4-19根据建筑用途额定的系数（）值建筑物名称a建筑物名称a幼儿园、托儿所、养老院1.2医院、疗养所、休养所2.0门诊部、诊所部1.4集体宿舍、旅馆、招待所、宾馆2.5办公楼、市场1.5客运站、会展中心、公共厕所3.0学校1.8注：1.如计算值小于该管段上的一个最大卫生器具给水流量时，应采用一个最大的卫生器具给水流量作为设计秒流量；2.如计算值大于该管段上按卫生器具额定流量累加所得的流量值时，应按卫生器具给水额定累加所得流量值采用；3.有大便延
20、时自闭冲洗阀的给水管段，大便延时自闭冲洗阀的给水当量均为0.5计，计算得到的qg附加1.10l/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量；4.综合楼建筑的值应应按加权平均法计算:即z=1ng1+2ng2+nngn/ng1+ng2+ng2管段1-2，给水当量总数为0.75（淋浴器一个ng=0.75），该管段设计流量按公式qg=0.2ng=0.22.50.75=0.433（l/s）其值大于该管段上卫生器具其给水额定流量累加所得的流量，按规定，应以该管段上淋浴室的给水额定流量0.15(l/s)作为管段1-2的设计流量。5.从系统图中按比例量出各设计管段的长度l。6.根据各管段设计流量qg和流速
21、v查附录3，确定各管段管径d、管段单位长度的沿程压力损失i值7.按公式3-11hf=il8.计算各管段的沿程压力损失值及计算管路沿程压力损失值。9.在允许范围内确定流速，计算设计管路中各管段的直径和水头损失，流速的选定见下表：公称直径/mm15-2025-4050-70水流速度/m/s1.01.21.51.85.7.4.南楼管路压力损失数据整理计算室内给水系统所需总压力h，按公式（1-1）计算。即h=9.81h1+h2+h3+h4+h5式中h室内给水系统所需总压力，kpah1计算配水点19与引入管起段25点的静压差，h1=9.81*(5*3.2+1.5)=171.675kpah2建
22、筑内部给水管网沿程和局部水头损失之和，计算中取局部水头损失为沿程水头损失的30%，则h2为32197.984pah3水表的水头损失，因管路中无水表，故h3=0h4最不利处配水点1所需流出水头，查建筑给排水工程表1-1，淋浴器的流出压力为50kpah5为不可预见因素留有余地而予以考虑的富裕水头，按20kpa因此：h=171.675+32.197+0+50+20=278kpa=0.28mpa室外给水管网供水压力为0.25mpa,卫生器具给水配件处的最大静水压力0.28mpa,不满足设计要求，需设水泵5.7.5.北楼管路压力损失数据处理计算室内给水系统所需总压力h，按公式（1-1）计算。即h=9
23、.81h1+h2+h3+h4+h5式中h室内给水系统所需总压力，kpah1计算配水点20与引入管起段26点的静压差，h1=9.81*(5*3.2+1.5）)=171.7kpah2建筑内部给水管网沿程和局部水头损失之和，计算中取局部水头损失为沿程水头损失的30%，则h2=23.75*(1+30%)=31.1kpah3水表的水头损失，因管路中无水表，故h3=0h4最不利处配水点1所需流出水头，查建筑给排水工程表1-1，淋浴器的流出压力为50kpah5为不可预见因素留有余地而予以考虑的富裕水头，按20kpa因此：h=171.7+31.1+0+50+20=273.3kpa=0.27mpa室外给水管网供
24、水压力为0.25mpa,卫生器具给水配件处的最大静水压力0.27mpa,不满足设计要求，需设水泵5.8.循环流量计算5.8.1.计算各管段终点水温计算可按下式计算（给水排水设计手册-第二版（3-16）tz=tc-t式中tc计算管段的起点水温，tz计算管段的终点水温，t计算管段温度降，/t=mt/m式中m计算管段温降因素m=l(1-)/d式中l计算管段的长度t配水管网最大温度差，为510d计算管段管径,mm保温系数，不保温时=0，较简单保温时=0.6，较好保温时=0.70.8m计算管段温降因素之和5.8.2.管段的热损失计算w=dlk（1-）（tm+tk）,(kj/h)式中w管段的热
25、损失，（kj/h）d计算管段外径，ml计算管段长度，mk无保温时管道的传热系数kj/(m2h)pp-r管段为8.07w/,即29.05kj/(m2h)；tm计算管段的平均水温/tk计算管段周围的空气温度/，无资料时可按建筑排水设计手册-第二版表3-16采用。常州市全年气温平均为17。5.8.3.循环流量计算管网总循环量：管网总循环流量携带的有效热量，应等于循环配水管网总的热损失（一般为设计小时耗热量的5%10%），按公式（3-20）计算：qx=w/ct=w/c(tc-t2)r式中qx官网总循环量，l/h；w循环配水管网的总热损失，kj/h；c水的比热，c=4.187kj/(k
26、g)；t1终点水温/；tc起点水温/；r热水密度为0.9856kg/l从保温水箱的第一个节点开始。依次进行循环流量分配。对任一节点，流向流节点的各循环流量之和等于流离该节点的各循环流量之和。对任一节点后，各分支管的循环流量与其后全部循环配水管道的损失之和成正比。式中流离节点n正向分支管段的循环流量，l/h；流量节点n的循环流量；(5)计算循环管路各管段通过的循环流量计算循环管路各管段通过的循环流量按下式计算q(n+1)x=qnx【q(n+1)x/qnx】式中qnx、q(n+1)xn、n+1管段所通过的循环流量，l/sq(n+1)xn+1管段及其后各管段的热损失之和，wqnxn管段
27、以后各管段的热损失之和，w(6)计算循环管网的总压力损失，按下式计算h=(hp+hx)+hj式中h循环管网的总压力损失，kpahp循环流量通过配水计算管路的沿程和局部压力损失，kpa.hx循环流量通过回水计算管路的沿程和局部压力损失，kpahj循环流量通过水计水加热器的压力损失，kpa5.8.4.回水管网水力计算回水管网水力计算的目的在于确定回水管网的管径。回水管不配水，仅通过用以补偿配水管热损失的循环流量。回水管网各管段管径，应按管中循环流量计算。初步设计时，可参照建筑给水排水与采暖设计表8-25选用。为保证各立管的循环效果，尽量减少干管的压力损失，热水配水干管和回路干管均不宜变径，可按
28、其相应的最大管径确定。5.8.5.选择循环水泵qbqxhbhp+hx+hj式中qb循环水泵的流量，l/sqx全日制热水供应系统的总循环流量，l/shb循环水泵的杨程，kpahp循环流量通过配水计算管路的沿程和局部压力损失，kpahx循环流量通过回水计算管路的沿程和局部压力损失，kpahj循环流量通过水加热器压力损失，kpa南楼水泵选型计算由下表可得出结果：按管网热损失计算的循环流量通过配水管网的水头损失为hp=15211.73*(1+30%)=19775.25pa按管网热损失计算的循环流量通过回水管网的水头损失为hx=15839.889*(1+30%)=20591.86pa确定附加循
29、环流量：配水点的水温，平均在55，每人每日用热水量，取60l,最大小时热水用量为qh=kh*mqr/24=2.5*456*60/24=2850l/h循环附加流量取最大小时热水用量的15%qf=2850*15%=427.5l/h循环水泵的流量qb=2313.994+427.5=2741.5l/h循环水泵杨程为hb=hp*（qx+qf)/qx+hx=19775.25*(2313.994+427.5）/2313.994+20591.86=44020.55pa=44kpa北楼水泵选型计算由下表可得出结果：按管网热损失计算的循环流量通过配水管网的水头损失为hp=17936.61*(1+30%)=2331
30、7.59pa按管网热损失计算的循环流量通过回水管网的水头损失为hx=9473.2*(1+30%)=12315.16pa确定附加循环流量：配水点的水温，平均在55，每人每日用热水量，取60l,最大小时热水用量为qh=kh*mqr/24=2.5*808*60/24=5050l/h循环附加流量取最大小时热水用量的15%qf=5050*15%=757.5l/h循环水泵的流量qb=5050.5+757.5=5808l/h循环水泵杨程为hb=hp*（qx+qf)/qx+hx=23317.59*(5050.5+757.5）/5050.5+12315.16=39130.04pa=39kpa顺序号管段号卫生器具
31、名称、当量值及数量淋浴器0.75总当量数n流量q(l/s)管径d(mm)流速v(m/s)单位管长压力损失i(kpa/m)管长l(m)管段沿程压力损失h(pa)1管段1-20.750.750.15200.390.123303.6443.882管段2-31.501.500.25200.660.305203.61098.723管段3-42.252.250.35250.530.148403.6534.244管段4-53.003.000.45250.680.231603.6833.765管段5-63.753.750.5250.760.279203
32、.61005.126管段6-75.255.250.6320.590.137403.6494.647管段7-86.756.750.7320.690.180603.6650.168管段8-98.258.250.8320.790.228903.6824.049管段9-109.759.750.9400.540.087503.6315.0010管段10-1111.2511.251400.600.105503.6379.8011管段11-1212.7512.751.1400.660.125003.6450.0012管段12-1314
33、.2514.251.2400.720.145803.6524.8813管段13-1415.7515.751.3400.780.168103.6605.1614管段14-1517.2517.251.4500.530.063403.6228.2415管段15-1618.7518.751.5500.570.071603.6257.7616管段16-1720.2520.251.6500.610.803003.62890.8017管段17-1821.7521.751.7500.640.089503.6322.2018管段18-192
34、3.2523.251.8500.680.099003.6356.4019管段19-2024.7524.751.9500.720.109003.6392.4020管段20-2126.2526.252500.760.119404477.6021管段20-2226.2526.252.1500.800.130103.2416.3222管段22-2352.5052.502.2700.570.057603.2184.3223管段23-2478.7578.752.3700.600.062303.2199.3624管段24-25105.0
35、0105.000.2*2.5*55.5=5.12701.330.255903.2818.8825管段25-26131.25131.255.72701.480.311803.2997.7626管段26-27157.50157.506.27801.140.155901.5233.8527管段27-28157.5157.56.27801.140.15590406236.0028合计22171.29北楼配水管网管路沿程阻力顺序号管段号卫生器具名称、当量值及数量淋浴器0.75总当量数n量q(l/s)径d(mm)流速v(m/s)单位管长压力损失i(kpa/m
36、)管长l(m)管段沿程压力损失h(pa)1管段1-20.750.750.1520.000.390.123303.6443.882管段2-31.51.50.2520.000.660.305203.61098.723管段3-42.252.250.3525.000.530.148403.6534.244管段4-5330.4525.000.680.231603.6833.765管段5-63.753.750.525.000.760.279203.61005.126管段6-74.54.50.632.000.590.137403.6494.647管段7-85.
37、255.250.732.000.690.180603.6650.168管段8-9660.832.000.790.228903.6824.049管段9-106.756.750.940.000.540.087503.6315.0010管段10-117.57.5140.000.600.105503.6379.8011管段11-128.258.251.140.000.660.125003.6450.0012管段12-13991.240.000.720.145803.6524.8813管段13-149.759.751.340.000.780.16810
38、3.6605.1614管段14-1510.510.51.450.000.530.063403.6228.2415管段15-1611.2511.251.550.000.570.071603.6257.7616管段16-1712121.650.000.610.803003.62890.8017管段17-1812.7512.751.750.000.640.089503.6322.2018管段18-1913.513.51.850.000.680.099003.6356.4019管段19-2014.2514.250.2*2.514.25=1.8950.000
39、.720.1090040436.0020管段20-2114.2514.251.8950.000.720.109003.2348.8021管段21-222*14.25=28.52*14.25=28.50.2*2.528.5=2.66970.000.700.082803.2264.9622管段22-233*14.25=42.753*14.25=42.753.2770.000.860.118203.2378.2423管段23-244*14.25=574*14.25=573.7770.000.990.151903.2486.0824管段24-255*14.25
40、=71.255*14.25=71.254.2270.001.090.181403.2580.4825管段25-266*14.25=85.56*14.25=85.54.6270.001.200.213107.21534.3226管段26-276*14.25=85.66*14.25=85.64.6270.001.200.21310408524.0027合计24767.68南楼配水管网管路沿程阻力南楼热损失及循环流量计算表节点编号管段编号管长l/m管径d/mm保温系数温降因素m起点温度tc/平均温度tm/环境温度/温差/管段热损失kj/h管段循环流量qx/(l/h)总热损失
41、kj/h1管段1-23.60200.000.1850.0050.2610.0040.26264.4164.54336264.412管段2-33.60200.000.1850.5250.7810.0040.78267.82129.0867532.233管段3-43.60250.000.1451.0451.2510.0041.25338.61194.0437870.844管段4-53.60250.000.1451.4551.6610.0041.66342.02269.49431212.875管段5-63.60250
42、.000.1451.8752.0810.0042.08345.43345.49051558.306管段6-73.60320.000.1152.2852.4510.0042.45446.04422.07652004.347管段7-83.60320.000.1152.6152.7710.0042.77449.45516.00472453.808管段8-93.60320.000.1152.9353.1010.0043.10452.86610.51962906.669管段9-103.60400.000.0953.26
43、53.3910.0043.39569.92705.63993476.5810管段10-113.60400.000.0953.5253.6510.0043.65573.33821.31584049.9111管段11-123.60400.000.0953.7853.9110.0043.91576.74937.58594626.6512管段12-133.60400.000.0954.0454.1710.0044.17580.151054.4615206.8013管段13-143.60400.000.0954.3054.4
44、310.0044.43583.561171.9515790.3614管段14-153.60500.000.0754.5654.6610.0044.66733.291290.0626523.6415管段15-163.60500.000.0754.7654.8710.0044.87736.701435.0717260.3416管段16-173.60500.000.0754.9755.0810.0045.08740.111580.6858000.4517管段17-183.60500.000.0755.1855.2810
45、.0045.28743.521726.9128743.9718管段18-193.60500.000.0755.3955.4910.0045.49746.931873.7559490.8919管段19-204.00500.000.0855.6055.8010.0045.80835.612021.21810326.5020管段20-213.20500.000.0655.8355.9210.0045.92670.172059.27410996.6721管段21-223.20700.600.0256.0156.0410.0046.04376.262184.77221699.4322管段22-233.20700.600.0256.0656.0910.0046.09376.70222