關于容積式水加熱器容積計算方法的探討
我國現行的《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003）5.3.3條中規定：容積式水加熱器的有效貯熱容積系數η＝0.75，導流型容積式水加熱器的有效貯熱容積系數η＝0.85。而在5.4.9條中則這樣規定：容積式水加熱器或加熱水箱的容積附加系數應符合下列規定：1、當冷水從下部進入、熱水從上部送出，其計算容積宜附加20%～25%。2、當采用導流型容積式水加熱器時，其計算容積應附加10%～15%。
對于這樣的規定，5.4.9條條文說明中做出了這樣的解釋：1、傳統的U型管式容積式水加熱器，由于設備本身構造要求，加熱U型盤管離容器底有相當一段高度。當冷水由下進、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，即計算水加熱器容積時應附加20%～25%的容積。2、帶導流裝置的U型管式容積式水加熱器，在U型盤管外有一組導流裝置，初始加熱時，冷水進入加熱器的導流筒內被加熱成熱水上升，繼而迫使加熱器上部的冷水返下形成自然循環，逐漸將加熱器內的水加熱。隨著升溫時間的延續，當加熱器上部充滿所需溫度的熱水時，自然循環即終止。此時，位于U型管下部的水雖然經循環已被加熱，但達不到所需要的溫度，按熱量計算，容器的有效貯熱容積約為85%～90%，即計算水加熱器容積時應附加10%～15%的容積。
筆者以為，上述計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。按照數學理論的計算公式應該是：由A＝V×η,得V＝A÷η。而按照上述規范規定的計算方法則是：V’＝A×［1＋(1－η)］。
如果上述兩種計算方法都是正確的，那么，從理論上講，V應該等于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，《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003）5.3.3條中已經講得很明確，由于其設備本身構造特點，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，因為0＜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：按照規范規定的計算方法計算出來的容積式水加熱器的總貯熱容積，要比按照數學理論的精確計算方法計算出來的容積小一些。因此，筆者以為，從嚴謹求實的治學方面來講，在容積式水加熱器總貯熱容積的計算問題上，我國現行的《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003）存在些許小問題有待進一步完善。
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