民用建筑生活熱水小時變化系數(shù)K_h的推求

1、 標準規(guī)范交流園地民用建筑生活熱水小時變化系數(shù)K h的推求朱躍云 劉振印(中國建筑設計研究院,北京 100044摘要 熱水小時變化系數(shù)是生活熱水系統(tǒng)設計的重要參數(shù),介紹了一種新的熱水小時變化系數(shù)的推求方法,并給出了與給水系統(tǒng)相對應的各類建筑的熱水小時變化系數(shù)。該方法以冷水的小時變化系數(shù)K h l為基礎,建立熱量平衡方程和水量平衡方程進行推導,利用工程實測結(jié)果對推導結(jié)果進行了驗證,合理地解決了原有熱水小時變化系數(shù)與冷水用水量、冷水小時變化系數(shù)及水溫等參數(shù)脫節(jié)!的問題,避免了混合熱水的設計小時用水量或熱水的設計小時用水量大于冷水用水的最大小時用水量的情況,為設計人員正確設計熱水系統(tǒng)提供了較為合理的

2、參數(shù)。同時,也為建筑給水排水設計規(guī)范#(GB500152003熱水小時變化系數(shù)的修編提供了參考依據(jù)。關鍵詞 生活熱水 小時變化系數(shù) 熱量平衡方程 水量平衡方程 工程驗證在集中生活熱水系統(tǒng)的設計過程中,最大小時耗熱量計算得合理與否,決定了整個熱水系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。但在設計中按照建筑給水排水設計規(guī)范#(GB500152003,以下簡稱03版規(guī)范!表5 1 1 1的60%熱水的用水定額、表5 3 1 1、表5 3 1 2和表5 3 1 3相應的小時變化系數(shù)來計算設計小時熱水耗熱量時,不少工程出現(xiàn)了混合熱水的設計小時用水量超過了冷水的最大小時用水量,甚至出現(xiàn)了60%熱水的設計小時用水量超過了冷水的

3、最大小時用水量的情況,與常理相悖15。集中供應生活熱水系統(tǒng)的設計小時耗熱量計算見式(1:Q h=K h mq r C(t r-t l r86400(1式中Q h設計小時耗熱量,W;m用水計算單位數(shù),人數(shù)或床位數(shù);q r熱水用水定額,L/(人 d或L/(床 d,應按03版規(guī)范!表5 1 1 1采用;C水的比熱,C=4187J/(kg %;t r熱水溫度,t r=60%;t l冷水溫度,按03版規(guī)范!表5 1 4選用;r熱水密度,kg/L;K h小時變化系數(shù),可按03版規(guī)范!表5 3 1 1表5 3 1 3采用。式(1中采用的計算系數(shù)除K h外,q r、C、t、 r均為設計選定的固定參數(shù)。因此,出

4、現(xiàn)混合熱水的設計小時用水量或熱水的設計小時用水量超過了冷水的最大小時用水量的情況,主要是由于K h的原因。本文通過03版規(guī)范!的冷水用水定額及相應的小時變化系數(shù)、熱水用水定額對熱水小時變化系數(shù)K h 進行推求,得出一系列的熱水小時變化系數(shù)。并利用小區(qū)集中生活熱水供應設計規(guī)程#編制組對北京藍堡小區(qū)和伯寧花園項目的工程實測結(jié)果,對本文推求出的熱水小時變化系數(shù)進行驗證。1 實測資料整理小區(qū)集中生活熱水供應設計規(guī)程#編制組于2005年底至2006年上旬對北京藍堡小區(qū)、伯寧花園等項目的生活熱水系統(tǒng)進行了工程實測,本文在此僅摘錄2005年12月2006年1月的實測數(shù)據(jù)及計算整理結(jié)果。1 1 伯寧花園項目該

5、項目是一個成熟的住宅區(qū),入住率100%,共192戶,熱水系統(tǒng)不分區(qū)。數(shù)據(jù)整理如表1所示。1 2 藍堡小區(qū)該項目是一個集商業(yè)、餐飲和住宅為一體的綜合建筑群,熱水系統(tǒng)分高、中、低三個區(qū),高區(qū)和中區(qū)均為住宅,低區(qū)為商業(yè)和餐飲。結(jié)合工程實際,本文摘錄高區(qū)和中區(qū)的資料進行整理分析如表2、表3所示。 2 熱水小時變化系數(shù)推求2 1 參數(shù)設定(1熱水系統(tǒng)供水溫度,按照03版規(guī)范!規(guī)定,取t r=60%。(2混合熱水用水溫度,按照03版規(guī)范!規(guī)定,取t s=3740%。表1 伯寧花園生活熱水資料統(tǒng)計序號日期定額/L(人 d用水時間/h最大時用量/m3日用量/m3K h表2 藍堡小區(qū)(高區(qū)生活熱水資料統(tǒng)計序號日

6、期定額/L(人 d用水時間/h最大時用量/m3日用量/m3(3冷水系統(tǒng)的供水溫度,按照03版規(guī)范!規(guī)定,取t l=420%;但考慮到全國范圍的適用性和工程設計中的可操作性,本文所選取的冷水溫度按照t l=5%、10%、15%、20%四檔進行計算。(460%熱水在混合熱水中的比值為 ,混合熱水用量占總給水量的比值為。 表3 藍堡小區(qū)(中區(qū)生活熱水資料統(tǒng)計序號日期定額/L(人 d用水時間/h最大時用量/m3日用量/m3K h注:共532戶,按照3人/戶,80%入住率,即1277人計算;K h=最大時用量/(日用量/用水時間;平均K h=2 63,最大K h=4 11,最小K h=1 83。2 2

7、熱水小時變化系數(shù)推求混合熱水是由熱水與冷水二者相混合而成的,這樣,就有如下的熱平衡方程:t s C=(1- t l+ t rC(2根據(jù)上述參數(shù)設定值,將t r=60%,t s=37 40%,t l=5%、10%、15%、20%分別代入式(2,求得表4 求解結(jié)果冷水溫度/%51015200 580 640 540 600 490 550 430 50 如表4所示。按照常理,同一工程中熱水混合用水都是由冷水系統(tǒng)供給的,則熱水用水量就應包含在冷水用水量中,混合熱水用量應小于或等于冷水用水量,即:q l h&q sh>q r h(3式中q l h冷水最大小時用水量,L/h;q sh混合熱

8、水最大小時用水量,L/h;q rh熱水最大小時用水量,L/h。根據(jù)以上的參數(shù)設定,在高峰用水時段,設定冷水和熱水用水均勻,而且在該時段內(nèi)熱水用水時間比冷水用水時間要短,則可以建立如下的水量平衡方程:q l dTK h l!=q rd K hT(4式中q l d冷水的日用水定額,L/(人 d或L/(床 d;!最大用水小時內(nèi)熱水用水時間與冷水用水時間之比值;K h l冷水系統(tǒng)的小時變化系數(shù);T用水時間,h;q r d熱水的日用水定額,L/(人 d或L/(床 d。式(4中的系數(shù)!,當設定最大小時內(nèi)冷、熱水用水均勻時,其數(shù)值等于混合熱水用量占總給水量的比值,即!=。例如,當混合熱水用水量是冷水用水量一

9、半的時候,即!=0 5,則K h=2K h l,這與常理是相符的。因此,將式(4進行簡化,有:K h=q l d K h lq r d(5根據(jù)03版規(guī)范!相關規(guī)定,將相關數(shù)值代入式(5,如表5所示。但表5中的數(shù)值與實際工程還有一定的出入。例如住宅(局部系統(tǒng)、旅館員工和醫(yī)院等,計算出來的熱水小時不均勻系數(shù)下限值比冷水系統(tǒng)的小時變化系數(shù)還小。按照一般的工程經(jīng)驗,使用人數(shù)少或水量少時,小時變化系數(shù)應該較大;反之,使用人數(shù)多或水量大,即用水較均勻時,則小時變化系數(shù)應該較小。本著以上的原則,對計算出的熱水小時變化系數(shù)進行相應的調(diào)整,得到新!K h見表6。 表5 不同建筑類型的熱水小時變化系數(shù)K h 計算

10、建筑物類型熱水定額/L/(人 d冷水定額/L/(人 dK h l t l /%K h建筑物類型熱水定額/L/(人 d冷水定額/L/(人 dK h l t l /%K h住宅局部4080851500 580 640 540 600 490 550 430 503 02 551015204 082 723 832 533 502 303 192 02集中601001803200 580 640 540 600 490 550 430 502 52 051015204 803 714 503 464 133 143 752 75醫(yī)院續(xù)#療養(yǎng)院、休養(yǎng)所住房部1001602003000 580 640

11、540 600 490 550 430 502 01 551015202 561 632 401 522 201 382 001 21醫(yī)務人員701301502500 580 640 540 600 490 550 430 502 01 551015202 741 672 571 562 361 412 141 24別墅701102003500 580 640 540 600 490 550 430 502 31 851015204 213 323 943 093 612 813 292 47旅館旅客1201602504000 580 640 540 600 490 550 430 502 5

12、2 051015203 332 903 132 702 862 452 602 15員工4050801000 580 640 540 600 490 550 430 502 52 051015203 202 323 002 162 751 962 501 72餐飲業(yè)營業(yè)餐廳152040600 580 640 540 600 490 550 430 501 51 251015202 562 092 401 942 201 762 001 55快餐店、職工學生食堂71020250 580 640 540 600 490 550 430 501 51 251015202 741 742 571 62

13、2 361 472 141 29酒吧、卡拉OK 房385150 580 640 540 600 490 550 430 501 51 251015201 601 301 501 221 381 101 250 97醫(yī)院設公共盥洗室601001002000 580 640 540 600 490 550 430 502 52 051015202 672 322 502 162 291 962 081 72辦公樓51030500 580 640 540 600 490 550 430 501 51 251015205 763 485 403 244 952 944 502 58設公共盥洗室、淋浴室

14、701301502500 580 640 540 600 490 550 430 502 52 051015203 432 233 212 082 951 882 681 65幼兒園2040501000 580 640 540 600 490 550 430 503 02 551015204 803 624 503 384 123 063 752 69設單獨衛(wèi)生間1102002504000 580 640 540 600 490 550 430 502 52 051015203 642 323 412 163 131 962 841 72公共浴室601001502000 580 640 540

15、 600 490 550 430 502 01 551015203 21 743 01 622 751 472 501 29門診樓、診療所71310150 580 640 540 600 490 550 430 501 51 251015201 370 801 280 751 180 681 070 60注:醫(yī)院的 門診樓、診療所!建筑類型,其K h 推求結(jié)果出現(xiàn)了小于1的情況,這是因為其冷水定額是 1015L/(人 d!,而熱水定額是 713L/(人 d!,其比例與本文前述的 !值有較大出入,從而導致推求出的K h 出現(xiàn)了小于1的情況。表6 不同冷水溫度下的熱水小時變化系數(shù)K h 推薦值類別

16、住宅別墅旅館幼兒園公共浴室醫(yī)院餐飲業(yè)辦公樓t l =5%4 803 714 213 323 332 904 803 623 21 743 642 322 742 095 763 48t l =10%4 503 463 943 093 132 704 503 383 01 623 412 162 511 945 403 24t l =15%4 133 143 612 812 862 454 123 062 751 473 131 962 361 764 952 94t l =20%3 752 753 292 472 602 153 752 692 501 292 841 722 141 554

17、502 58 3 分析3 1 熱水小時變化系數(shù)K h 的影響因素通過以上對K h 的推求,根據(jù)式(5以及結(jié)合工程實際,將影響熱水小時變化系數(shù)K h 的因素總結(jié)如下:(1水量。熱水用量與K h 成反比,也就是說,在使用人數(shù)等計算參數(shù)不變的情況下,一天里熱水用量越大,則K h 越小,用水越均勻。(2K h l 。K h l 與K h 成正比,即同一建筑,如果冷水供水比較均勻,則熱水也會較均勻,兩者是一致的。(3水溫。以上推求過程中,所涉及的水溫有t r 、t s 和t l ,其中t r 、t s 為固定值,只有冷水溫度t l 變化,所以冷水溫度對K h 的計算結(jié)果有較大的影響。(4使用人數(shù)或單位數(shù)

18、。從工程實際來看,同一工程如果使用人數(shù)或單位數(shù)越多,則用水量較大且較均勻,即小時變化系數(shù)就會相對較小。使用人數(shù)或單位數(shù)與K h 成反比。3 2 新!K h 對 03版規(guī)范!K h 的改進(1在 新!K h 的推求過程中,綜合考慮了3 1中(1(3涉及的因素。(2與給水K h l 配套,互相關聯(lián)。(3避免了混合熱水的設計小時用水量或熱水的設計小時用水量大于冷水用水的最大小時用水量的情況。由式(5得:q l d K h l =q rd K h(6 <1 0(q l d K h l >q rd K h(4存在未考慮使用人數(shù)或單位數(shù)多少變化的缺陷。但是,由于在計算中與 03版規(guī)范!中冷水配

19、套考慮,因此,該計算從理論上講是正確的。3 3 根據(jù)實測數(shù)據(jù)計算整理的K h 與 新!K h 的比較由于工程實測資料位于北京地區(qū),本文分析比較采用t l =5%對比分析,見表7所示。表7 工程實測數(shù)據(jù)的K h 與 新!K h 的比較計算值K h4 803 71 伯寧花園K h2 961 0 藍堡小區(qū)(高區(qū)K h 4 941 93 藍堡小區(qū)(中區(qū)K h4 111 83如前所述,伯寧花園是一個成熟社區(qū),在高入住率的前提條件下,用水比較均勻,因此,其K h 較小;而對于藍堡小區(qū)(高區(qū)來說,人數(shù)相對較少,而且有一部分還是出租房,各自的生活習慣也不一致,用水不均勻,從而出現(xiàn)K h 大的情況;藍堡小區(qū)(中區(qū)雖然入住率與高區(qū)一致,但相比高區(qū)而言,人數(shù)較多,用水較均勻,故所得的K h 與推求值較相符。4 結(jié)語本文介紹了一種熱水系統(tǒng)設計中小時變化系數(shù)的計算方法,并給出了與給水系統(tǒng)相對應的各類建筑的熱水小時變化系數(shù)。該數(shù)值較 03