宿舍热水设计计算.docx
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宿舍热水设计计算
熱水供應系統規劃簡介
三已知條件:
員工宿舍3棟,每棟地上6層,幹部1棟
1員工宿舍每棟8人房共220間,共1760人(440支淋浴器)
2員工宿舍每棟8人房共210間,共1680人(420支淋浴器)
3員工宿舍每棟8人房共185間,共1480人(370支淋浴器)
4員工宿舍每棟4人房共119間,共476人(119支淋浴器)
A)設計重點:
供水溫度的穩定,供水壓力的穩定,熱水供應的速度
B)需求量計算
一般集體宿舍shower一人次的用水量為70L~100L(basedon40C),取85L為設計值
假設冷水最冷平均供應溫度為15C,熱水供應溫度為60C
<一>1棟
1)以鍋爐為能源
1760人次x85L/人次(basedon40CShower用水)x55.56%(熱水比例)
=83,118L/Day(basedon60C供水)
熱水升溫所需熱能(T=45C,basedon15C60C)
83,118L/Dayx45=3,740,310Kcal/Day
3,740,310Kcal/Dayx1.1(考慮熱損)=4,114,341Kcal/Day
若供應熱水時間每日大約集中為2~3Hr
則建議鍋爐選擇為
4,114,341Kcalx90%(每天洗澡使用比率)÷2.5Hr=1,481,163Kcal/Hr----1722kw
建議鍋爐採850kwx2台
熱水產能4,292GPH(T=45C)/台=71.5GPM/台
考慮SHOWER瞬間用量
440支x3GPM/支x40%(同時使用率)=528GPM
(528GPM–71.5GPMx2)x25min÷0.85(考慮有效容積)=11324GAL=42,861L
供水區設置15000Lx1座+30000Lx1座
2)以熱泵為能源
1760人次x85L/人次(basedon40CShower用水)x55.56%(熱水比例)x90%(每天洗澡使用比率)
=74,806L/Day(basedon60C供水)
考慮利用非用水時間及離峰電力---每天運轉10hr(01:
00~06:
0010:
00~15:
00)
則
74,806L/Dayx45(T=45C,basedon15C60C)x1.1(考慮熱損)÷10Hr=370,290Kcal/Hr=431KW-----------建議設置出力431KW熱泵---------耗電量約144KW(能耗比以3計)
74,806L/Day÷0.85(考慮有效容積)=88007L-建議設置30000L熱水儲存槽3座
3)以太陽能搭配瓦斯鍋爐(也可搭配熱泵)為主的熱水系統
3-1)以太陽能搭配瓦斯鍋爐
其中廣州地區的全年太陽能曝輻量指標為:
5,430MJ/m2
B).一般依據廣州地區的氣象統計,全年的晴天數佔71%以上,以260天計,太陽能曝輻量指標為:
5,430MJ/m2
5,430MJ/m2x1000÷4.187÷260=4,988Kcal/m2-----每天太陽能曝輻量
C).太陽能熱水系統配置及首次投資
4,988Kcal/m2x60%(太陽能板效率)=2,993Kcal/m2-----每天太陽能板能吸收曝輻量
依1760人用水,
(A)春,秋兩季:
洗澡水溫以38C計,冷水以18C供應計,熱水以60供應計------溫升42C,
1760人x85L/人x47.62%(熱水比例)x42(溫升)x0.9平均使用率(90%洗澡)x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=1010m2
1760人x85L/人x0.9平均使用率x47.62%(熱水比例)÷0.85=75,430L
(B)夏季:
洗澡水溫以38C計,冷水以22C供應計,熱水以60C供應
計------溫升38C
1760人x85L/人x34.21%(熱水比例)x38x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=644m2
1760人x85L/人x0.9平均使用率x34.21%(熱水比例)÷0.85=54,187L
(C)冬季:
洗澡水溫以40C計,冷水以15C供應計,熱水以60C供應計------溫升45C
1760人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=1238m2
1760人x85L/人x0.9平均使用率x55.56%(熱水比例)÷0.85=88,007L
註:
1)春,秋季熱水比例
38=18(1-X)+60X---------------X=47.62%
2)夏季熱水比例
35=22(1-X)+60X---------------X=34.21%
3)冬季熱水比例
40=15(1-X)+60X---------------X=55.56%
由以上計算可得知
冬季的需求量最大(設置量最大):
1238m2&88,007L
春秋兩季設置量:
1010m2&75,430L
夏季設置量:
644m2&54,187L
由於冬季的需求量最大(設置量最大)但效果卻不佳,所以建議以春秋兩季為參考設置,但由於屋頂面積有限只能設置太陽能板636m2
25,000L熱水儲存槽2座
冬季時設置輔助鍋爐
(1238m2-636m2)x2,993Kcal/m2÷2HR=900,893Kcal/Hr-------1050KW
雨天時設置輔助鍋爐
1760人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷7HR=528,986Kcal/Hr-------615KW
建議設置輔助1000KW鍋爐
3-2)以太陽能搭配熱泵為主的熱水系統
因為太陽能及熱泵均為緩慢加熱(離峰製造),所以太陽能以春秋兩季設置量:
636m2,熱水儲存槽以熱泵為主30000Lx3座,設置431KW熱泵
<二>2棟
1)以鍋爐為能源
1680人次x85L/人次(basedon40CShower用水)x55.56%(熱水比例)
=79,340L/Day(basedon60C供水)
熱水升溫所需熱能(T=45C,basedon15C60C)
79,340L/Dayx45=3,570,300Kcal/Day
3,570,300Kcal/Dayx1.1(考慮熱損)=3,927,300Kcal/Day
若供應熱水時間每日大約集中為2~3Hr
則建議鍋爐選擇為
3,927,300Kcalx90%(每天洗澡使用比率)÷2.5Hr=1,413,839Kcal/Hr----1644kw
建議鍋爐採850kwx2台
熱水產能4,292GPH(T=45C)/台=71.5GPM/台
考慮SHOWER瞬間用量
420支x3GPM/支x40%(同時使用率)=504GPM
(504GPM–71.5GPMx2)x25min÷0.85(考慮有效容積)=10,618GAL=40,189L
供水區設置15000Lx1座+25000Lx1座
2)以熱泵為能源
1680人次x85L/人次(basedon40CShower用水)x55.56%(熱水比例)x90%(每天洗澡使用比率)
=71,406L/Day(basedon60C供水)
考慮利用非用水時間及離峰電力---每天運轉10hr(01:
00~06:
0010:
00~15:
00)
則
71,406L/Dayx45(T=45C,basedon15C60C)x1.1(考慮熱損)÷10Hr=353,460Kcal/Hr=411KW-----------建議設置411KW熱泵---------耗電量約137KW(能耗比以3計)
71,406L/Day÷0.85(考慮有效容積)=84007L-建議設置28000L熱水儲存槽3座
3)以太陽能搭配瓦斯鍋爐(也可搭配熱泵)為主的熱水系統
3-1)以太陽能搭配瓦斯鍋爐
依1680人用水,
(A)春,秋兩季:
洗澡水溫以38C計,冷水以18C供應計,熱水以60供應計------溫升42C,
1680人x85L/人x47.62%(熱水比例)x42(溫升)x0.9平均使用率(90%洗澡)x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=964m2
1680人x85L/人x0.9平均使用率x47.62%(熱水比例)÷0.85=72,001L
(B)夏季:
洗澡水溫以38C計,冷水以22C供應計,熱水以60C供應
計------溫升38C
1680人x85L/人x34.21%(熱水比例)x38x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=614m2
1680人x85L/人x0.9平均使用率x34.21%(熱水比例)÷0.85=51,724L
(C)冬季:
洗澡水溫以40C計,冷水以15C供應計,熱水以60C供應計------溫升45C
1680人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=1182m2
1680人x85L/人x0.9平均使用率x55.56%(熱水比例)÷0.85=84,007L
由以上計算可得知
冬季的需求量最大(設置量最大):
1182m2&84,007L
春秋兩季設置量:
964m2&72,001L
夏季設置量:
614m2&51,724L
由於冬季的需求量最大(設置量最大)但效果卻不佳,所以建議以春秋兩季為參考設置,但由於屋頂面積有限只能設置太陽能板636m2
25,000L熱水儲存槽2座
冬季時設置輔助鍋爐
(1182m2-636m2)x2,993Kcal/m2÷2HR=817089Kcal/Hr-------950KW
雨天時設置輔助鍋爐
1680人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷7HR=504,940Kcal/Hr-------587KW
建議設置輔助1000KW鍋爐
3-2)以太陽能搭配熱泵為主的熱水系統
因為太陽能及熱泵均為緩慢加熱(離峰製造),所以太陽能以春秋兩季設置量:
636m2,熱水儲存槽以熱泵為主28000Lx3座,設置431KW熱泵
<三>3棟
1)以鍋爐為能源
1480人次x85L/人次(basedon40CShower用水)x55.56%(熱水比例)
=69,895L/Day(basedon60C供水)
熱水升溫所需熱能(T=45C,basedon15C60C)
69,895L/Dayx45=3,145,275Kcal/Day
3,145,275Kcal/Dayx1.1(考慮熱損)=3,459,803Kcal/Day
若供應熱水時間每日大約集中為2~3Hr
則建議鍋爐選擇為
3,459,803Kcalx90%(每天洗澡使用比率)÷2.5Hr=1,245,529Kcal/Hr----1448kw
建議鍋爐採750kwx2台
熱水產能3,787GPH(T=45C)/台=63.1GPM/台
考慮SHOWER瞬間用量
370支x3GPM/支x40%(同時使用率)=444GPM
(444GPM–63.1GPMx2)x25min÷0.85(考慮有效容積)=9,347GAL=35,378L
供水區設置15000Lx1座+20000Lx1座
2)以熱泵為能源
1480人次x85L/人次(basedon40CShower用水)x55.56%(熱水比例)x90%(每天洗澡使用比率)
=62,905L/Day(basedon60C供水)
考慮利用非用水時間及離峰電力---每天運轉10hr(01:
00~06:
0010:
00~15:
00)
則
62,905L/Dayx45(T=45C,basedon15C60C)x1.1(考慮熱損)÷10Hr=311,380Kcal/Hr=362KW-----------建議設置362KW熱泵---------耗電量約121KW(冬季能耗比以3計)
62,905L/Day÷0.85(考慮有效容積)=74006L-建議設置25000L熱水儲存槽3座
3)以太陽能搭配瓦斯鍋爐(也可搭配熱泵)為主的熱水系統
3-1)以太陽能搭配瓦斯鍋爐
依1480人用水,
(A)春,秋兩季:
洗澡水溫以38C計,冷水以18C供應計,熱水以60供應計------溫升42C,
1480人x85L/人x47.62%(熱水比例)x42(溫升)x0.9平均使用率(90%洗澡)x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=850m2
1480人x85L/人x0.9平均使用率x47.62%(熱水比例)÷0.85=63,430L
(B)夏季:
洗澡水溫以38C計,冷水以22C供應計,熱水以60C供應
計------溫升38C
1480人x85L/人x34.21%(熱水比例)x38x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=540m2
1480人x85L/人x0.9平均使用率x34.21%(熱水比例)÷0.85=45,566L
(C)冬季:
洗澡水溫以40C計,冷水以15C供應計,熱水以60C供應計------溫升45C
1480人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=1042m2
1480人x85L/人x0.9平均使用率x55.56%(熱水比例)÷0.85=74,006L
由以上計算可得知
冬季的需求量最大(設置量最大):
1042m2&74,006L
春秋兩季設置量:
850m2&63,430L
夏季設置量:
540m2&45,566L
由於冬季的需求量最大(設置量最大)但效果卻不佳,所以建議以春秋兩季為參考設置,但由於屋頂面積有限只能設置太陽能板636m2
25,000L熱水儲存槽2座
冬季時設置輔助鍋爐
(1042m2-636m2)x2,993Kcal/m2÷2HR=607579Kcal/Hr-------706KW
雨天時設置輔助鍋爐
1480人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷7HR=444,828Kcal/Hr-------517KW
建議設置輔助750KW鍋爐
3-2)以太陽能搭配熱泵為主的熱水系統
因為太陽能及熱泵均為緩慢加熱(離峰製造),所以太陽能以春秋兩季設置量:
850m2,熱水儲存槽以熱泵為主30000Lx1座+22,500L熱水儲存槽2座,設置362KW熱泵
<四>4棟
1)以鍋爐為能源
476人次x85L/人次(basedon40CShower用水)x55.56%(熱水比例)
=22,480L/Day(basedon60C供水)
熱水升溫所需熱能(T=45C,basedon15C60C)
22,480L/Dayx45=1,011,600Kcal/Day
1,011,600Kcal/Dayx1.1(考慮熱損)=1,112,760Kcal/Day
若供應熱水時間每日大約集中為2~3Hr
則建議鍋爐選擇為
1,112,760Kcalx90%(每天洗澡使用比率)÷2.5Hr=400,594Kcal/Hr----466kw
建議鍋爐採250kwx2台
熱水產能1,262GPH(T=45C)/台=21GPM/台
考慮SHOWER瞬間用量
119支x3GPM/支x40%(同時使用率)=142.8GPM
(142.8GPM–42GPM)x25min÷0.85(考慮有效容積)=2965GAL=11,221L
供水區設置5500Lx2座
2)以熱泵為能源
476人次x85L/人次(basedon40CShower用水)x55.56%(熱水比例)x90%(每天洗澡使用比率)
=22,480L/Day(basedon60C供水)
考慮利用非用水時間及離峰電力---每天運轉10hr(01:
00~06:
0010:
00~15:
00)
則
22,480L/Dayx45(T=45C,basedon15C60C)x1.1(考慮熱損)÷10Hr=111,276Kcal/Hr=130KW-----------建議設置130KW熱泵---------耗電量約43.3KW(能耗比以3計)
22,480L/Day÷0.85(考慮有效容積)=26447L-建議設置13500L熱水儲存槽2座
3)以太陽能搭配瓦斯鍋爐(也可搭配熱泵)為主的熱水系統
3-1)以太陽能搭配瓦斯鍋爐
依476人用水,
(A)春,秋兩季:
洗澡水溫以38C計,冷水以18C供應計,熱水以60供應計------溫升42C,
476人x85L/人x47.62%(熱水比例)x42(溫升)x0.9平均使用率(90%洗澡)x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=274m2
476人x85L/人x0.9平均使用率x47.62%(熱水比例)÷0.85=20,400L
(B)夏季:
洗澡水溫以38C計,冷水以22C供應計,熱水以60C供應
計------溫升38C
476人x85L/人x34.21%(熱水比例)x38x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=174m2
476人x85L/人x0.9平均使用率x34.21%(熱水比例)÷0.85=14,655L
(C)冬季:
洗澡水溫以40C計,冷水以15C供應計,熱水以60C供應計------溫升45C
476人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷2,993Kcal/m2=336m2
476人x85L/人x0.9平均使用率x55.56%(熱水比例)÷0.85=23,802L
由以上計算可得知
冬季的需求量最大(設置量最大):
336m2&23,802L
春秋兩季設置量:
274m2&20,400L
夏季設置量:
174m2&14,655L
由於冬季的需求量最大(設置量最大)但效果卻不佳,所以建議以春秋兩季為參考設置
建議設置太陽能板274m2,10,000L熱水儲存槽2座
雨天時設置輔助鍋爐
476人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)÷6HR=166,910Kcal/Hr-------194KW
建議設置輔助200KW鍋爐
3-2)以太陽能搭配熱泵為主的熱水系統
因為太陽能及熱泵均為緩慢加熱(離峰製造),所以太陽能以春秋兩季設置量:
274m2,熱水儲存槽以熱泵為主13500Lx2座,設置130KW熱泵
四.運轉成本
依5340人用水,
(A)春,秋兩季:
洗澡水溫以38C計,冷水以18C供應計,熱水以60供應計------溫升42C,
5340人x85L/人x47.62%(熱水比例)x42(溫升)x0.9平均使用率(90%洗澡)x1.1(考慮熱損)=8,987,399Kcal/Day
B)夏季:
洗澡水溫以38C計,冷水以22C供應計,熱水以60C供應
計------溫升38C
5340人x85L/人x34.21%(熱水比例)x38x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)=5,841,605Kcal/Day
(C)冬季:
洗澡水溫以40C計,冷水以15C供應計,熱水以60C供應計------溫升45C
5340人x85L/人x55.56%(熱水比例)x45x0.9平均使用率(90%洗澡)
x1.1(考慮熱損)=11,234,923Kcal/Day
1)以鍋爐為能源
(8,987,399Kcal/Dayx180+5,841,605Kcal/Dayx90+11,234,923Kcal/Dayx90)
=3,154,619,340Kcal/年
3,154,619,340Kcal/年÷8500Kcal/NM3÷85%(一般效率)xR$2.9
=R$1,266,214/年
其中8500Kcal/NM3為瓦斯的熱值,平均價按R$2.9元/NM3計(未考慮燃料價格上漲趨勢)
2)以熱泵為能源
3,154,619,340Kcal/年÷860Kcal/KW÷3(熱泵全年平均能耗比)xR$0.7/KWx1.1(考慮管路及保溫損失)
=RMB941,495/年
電費平均價按R$0.7元/度計,熱泵能耗比夏季>=3.5,冬季<=2.5
3-1)以太陽能搭配鍋爐為主
2,993Kcal/m2x3066m2x260天=2,385,899,880Kcal/年
(3,154,619,340Kcal/年-2,385,899,880Kcal/年)÷8500Kcal/NM3÷85%(一般效率)xR$2.9=R$308,552/年
3-2)以太陽能搭配熱泵為主的熱水系統
(3,154,619,340Kcal/年-2,385,899,880Kcal/年)÷860Kcal/KW÷2.5(熱泵冬季能耗比)xR$0.7/KWx1.1(考慮管路及保溫損失)=R$275,309/年
以上運轉費用是以每年100天的雨天計,若越少雨季則費用越低
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