關(guān)于容積式水加熱器容積計(jì)算方法的探討
我國現(xiàn)行的《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）5.3.3條中規(guī)定：容積式水加熱器的有效貯熱容積系數(shù)η＝0.75，導(dǎo)流型容積式水加熱器的有效貯熱容積系數(shù)η＝0.85。而在5.4.9條中則這樣規(guī)定：容積式水加熱器或加熱水箱的容積附加系數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：1、當(dāng)冷水從下部進(jìn)入、熱水從上部送出，其計(jì)算容積宜附加20%～25%。2、當(dāng)采用導(dǎo)流型容積式水加熱器時，其計(jì)算容積應(yīng)附加10%～15%。
對于這樣的規(guī)定，5.4.9條條文說明中做出了這樣的解釋：1、傳統(tǒng)的U型管式容積式水加熱器，由于設(shè)備本身構(gòu)造要求，加熱U型盤管離容器底有相當(dāng)一段高度。當(dāng)冷水由下進(jìn)、熱水從上出時，U型盤管以下部分的水不能加熱，存在約20%～25%的冷水滯水區(qū)，即計(jì)算水加熱器容積時應(yīng)附加20%～25%的容積。2、帶導(dǎo)流裝置的U型管式容積式水加熱器，在U型盤管外有一組導(dǎo)流裝置，初始加熱時，冷水進(jìn)入加熱器的導(dǎo)流筒內(nèi)被加熱成熱水上升，繼而迫使加熱器上部的冷水返下形成自然循環(huán)，逐漸將加熱器內(nèi)的水加熱。隨著升溫時間的延續(xù)，當(dāng)加熱器上部充滿所需溫度的熱水時，自然循環(huán)即終止。此時，位于U型管下部的水雖然經(jīng)循環(huán)已被加熱，但達(dá)不到所需要的溫度，按熱量計(jì)算，容器的有效貯熱容積約為85%～90%，即計(jì)算水加熱器容積時應(yīng)附加10%～15%的容積。
筆者以為，上述計(jì)算容積式水加熱器容積的方法有所不妥。下面我通過一個簡單的例子來說明一下理由。假設(shè)我們需要A升熱水，用容積式水加熱器加熱， 容積式水加熱器的有效貯熱容積系數(shù)為η，求該容積式水加熱器的總貯熱容積V（升）是多少。按照數(shù)學(xué)理論的計(jì)算公式應(yīng)該是：由A＝V×η,得V＝A÷η。而按照上述規(guī)范規(guī)定的計(jì)算方法則是：V’＝A×［1＋(1－η)］。
如果上述兩種計(jì)算方法都是正確的，那么，從理論上講，V應(yīng)該等于V’，即A÷η＝ A×［1＋(1－η)］，則有η（2－η）＝1，即（η－1）2＝0。顯然，只有當(dāng)η＝1時，V＝V’才能成立，而對于容積式水加熱器來說，《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）5.3.3條中已經(jīng)講得很明確，由于其設(shè)備本身構(gòu)造特點(diǎn)，η＜1，也就是說V＝V’是不成立的。下面我們通過V’與V的比值來看一下它們的差別。
由上面的分析可得V’/V＝A［1＋(1－η)］/(A/η)＝η［1＋(1－η)］＝－（η2－2η）＝1－（η－1）2，因?yàn)?＜η＜1，所以0＜（η－1）2＜1，故有0＜1－（η－1）2＜1，也就是說，0＜V’/V＜1。從這里我們可以看出：按照規(guī)范規(guī)定的計(jì)算方法計(jì)算出來的容積式水加熱器的總貯熱容積，要比按照數(shù)學(xué)理論的精確計(jì)算方法計(jì)算出來的容積小一些。因此，筆者以為，從嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)方面來講，在容積式水加熱器總貯熱容積的計(jì)算問題上，我國現(xiàn)行的《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）存在些許小問題有待進(jìn)一步完善。
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