建筑熱水系統(tǒng)存在的問題及其優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑熱水系統(tǒng)存在的問題及其優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要：隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑熱水系統(tǒng)也在迅速發(fā)展，熱水系統(tǒng)已經(jīng)成為體現(xiàn)項(xiàng)目質(zhì)量和檔次的重要指標(biāo)。選擇合適的熱水系統(tǒng)形式并采取適當(dāng)措施，保證熱水供應(yīng)的充足、穩(wěn)定、可靠，并達(dá)到節(jié)水節(jié)能效果是設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)考慮的問題。關(guān)鍵詞：熱水系統(tǒng)；熱水管網(wǎng)；安全控制熱水系統(tǒng)是建筑給排水系統(tǒng)的重要組成部分。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不僅高層、超高層的高級(jí)賓館、飯店、住宅、綜合樓及公寓大量出現(xiàn)，住宅小區(qū)配建的會(huì)所社區(qū)中心、養(yǎng)老院等也越來越多，熱水系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)也在迅速發(fā)展。熱水系統(tǒng)已經(jīng)成為體現(xiàn)項(xiàng)目質(zhì)量和檔次的重要指標(biāo)，高效化、自動(dòng)化、節(jié)能化、安全可靠將是熱水系統(tǒng)今后的發(fā)展方向。采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，保證熱水供應(yīng)的充足、穩(wěn)定可靠，并達(dá)到節(jié)水節(jié)能效果是設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)考慮的問題。熱水系統(tǒng)管網(wǎng)布置熱水系統(tǒng)普遍存在浪費(fèi)冷水水量，即產(chǎn)生無(wú)效水量的問題。建筑熱水系統(tǒng)產(chǎn)生無(wú)效冷水的原因主要有以下幾個(gè)方面。熱水系統(tǒng)的循環(huán)不完善或循環(huán)形式選擇不當(dāng)（1）一些設(shè)置局部熱水系統(tǒng)的住宅，特別是面積較大的戶型或者有3個(gè)及以上衛(wèi)生間的平層、別墅類住宅，熱水用水點(diǎn)之間及用水點(diǎn)與熱源之間距離較遠(yuǎn)雖然《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置有相關(guān)規(guī)定，但一些開發(fā)商為了節(jié)省成本，住宅套內(nèi)未設(shè)置回水管及循環(huán)泵。此外，套內(nèi)熱源為即熱式熱水器的住宅，設(shè)置循環(huán)系統(tǒng)也有一定的困難。（2）某些公共浴室采用定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)，且供水管路為單管供水，若熱水管線較長(zhǎng)，使用前就要排出大量冷水。（3）建筑設(shè)置了干管循環(huán)，但不循環(huán)的支管過長(zhǎng)，同樣會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)效冷水。熱水管網(wǎng)設(shè)置不合理循環(huán)方式確定后，熱水管網(wǎng)設(shè)計(jì)是否合理直接決定系統(tǒng)是否節(jié)水。（1）設(shè)計(jì)時(shí)供水管及回水管未同程布置，在靠近加熱設(shè)備處循環(huán)流量出現(xiàn)短流，使距離加熱設(shè)備較遠(yuǎn)的各環(huán)路配水管中循環(huán)流量小或無(wú)循環(huán)。（2）熱水管網(wǎng)布置或分區(qū)不合理導(dǎo)致用水點(diǎn)處冷熱水壓差過大。若冷水壓力大，使用時(shí)往往要放出許多冷水；若冷熱水壓差超過閥門的調(diào)節(jié)能力，甚至?xí)霈F(xiàn)無(wú)法放出熱水或熱水溫度過高無(wú)法使用的情況。（3）循環(huán)水泵選擇不當(dāng)，無(wú)法達(dá)到循環(huán)保溫效果。溫控裝置和配水裝置的性能不穩(wěn)定有些溫控裝置不夠靈敏或不夠可靠，配水點(diǎn)水溫忽冷忽熱，難以滿足使用要求，從而造成水的浪費(fèi)。熱水系統(tǒng)的循環(huán)不完善、循環(huán)形式選擇不當(dāng)及熱水管網(wǎng)設(shè)置不合理這三個(gè)問題是最急需解決的，這也是熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最主要內(nèi)容。局部熱水系統(tǒng)中，當(dāng)不循環(huán)的管段超過7m時(shí)，應(yīng)設(shè)置回水管及循環(huán)泵機(jī)械循環(huán)，局部熱水系統(tǒng)的熱源宜選擇有儲(chǔ)水容積的容積式或半容積式熱水器以保證循環(huán)效果?！督ㄖo水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)保證干管和立管中的熱水循環(huán)，要求隨時(shí)取得不低于規(guī)定溫度熱水的建筑，應(yīng)保證支管循環(huán)。保證支管循環(huán)在實(shí)際應(yīng)用中難度較大，一是計(jì)量問題，即使給水管和回水管上都設(shè)置水表，但由于水表本身的計(jì)量誤差，也會(huì)導(dǎo)致計(jì)量誤差較大，甚至出現(xiàn)不用熱水而計(jì)量讀數(shù)不為零的情況；二是循環(huán)管道的連接，在實(shí)際工程中，可以在較長(zhǎng)的支管上設(shè)置自控電伴熱帶保持支管水溫，以避免設(shè)置回水管。集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)管網(wǎng)采用同程布置，對(duì)于管網(wǎng)阻力平衡、防止系統(tǒng)熱水短路循環(huán)、保證循環(huán)效果有重要作用，因此，在建筑熱水系統(tǒng)管網(wǎng)的布置中應(yīng)盡可能采用同程布置。當(dāng)難以采用同程布置時(shí)，可在一定條件下采用設(shè)置溫控閥、限流閥、導(dǎo)流三通等方法來保證循環(huán)效果。當(dāng)高層建筑熱水系統(tǒng)分區(qū)供水，采用減壓閥分區(qū)時(shí)，對(duì)于減壓閥安裝的位置要特別注意，減壓閥的設(shè)置應(yīng)保證回水點(diǎn)處的壓力平衡，防止出現(xiàn)某些支管無(wú)法循環(huán)的情況。最后，設(shè)置循環(huán)泵應(yīng)采用機(jī)械循環(huán)，冷熱水同源供應(yīng)，也是用水點(diǎn)冷熱水壓力平衡、保證熱水循環(huán)效果的重要措施。熱水系統(tǒng)的節(jié)能在保證管網(wǎng)設(shè)計(jì)合理、選用產(chǎn)品可靠、管理維護(hù)到位的情況下，節(jié)能的主要途徑體現(xiàn)在熱源的選擇上。2.1熱泵熱水系統(tǒng)熱泵熱水系統(tǒng)是一種以空氣、地下水、地表水為低溫?zé)嵩?，以水為傳熱介質(zhì)采用蒸汽壓縮熱泵技術(shù)加熱生活熱水的熱水供應(yīng)系統(tǒng)，此過程需要消耗一定的電能。熱泵是一種高效節(jié)能的制熱裝置，制熱效率通?？梢赃_(dá)到400%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電熱效率的94%~98%，節(jié)能效果顯著，適應(yīng)在冬季氣溫不太低的地區(qū)推廣應(yīng)用。目前，熱泵熱水系統(tǒng)應(yīng)用的局限性主要體現(xiàn)在：①常規(guī)的熱泵熱水技術(shù)要提供55°C以上的熱水有一定的困難，國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究在大部分氣候條件下出水都不超過50°C。②熱泵熱水機(jī)組的熱媒不是蒸汽或者高溫水，冷水升溫較慢，需要反復(fù)循環(huán)加熱，產(chǎn)生熱水所需的加熱時(shí)間較長(zhǎng)，因此熱水的貯水容積要比傳統(tǒng)的換熱器大，否則用水高峰時(shí)熱水供應(yīng)可能不足。③熱泵熱水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性受到能源政策影響較大，就我國(guó)目前能源價(jià)格體系而言，熱泵系統(tǒng)的初期投資最大，但運(yùn)行費(fèi)用較電鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t經(jīng)濟(jì)；相較于燃煤鍋爐而言，其不具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，但環(huán)境效益、社會(huì)效益要明顯強(qiáng)于燃煤鍋爐。2.2太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能并在必要時(shí)與輔助熱源（如電能、燃?xì)忮仩t等）配合使用來制備熱水的系統(tǒng)。目前，多個(gè)省市均有強(qiáng)制要求設(shè)置太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定，今后太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)還可進(jìn)一步擴(kuò)展使用范圍，如開發(fā)泳池池水直接循環(huán)加熱所需的低溫升大流量的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。熱水系統(tǒng)的安全3.1熱源的安全（1）換熱器超溫保護(hù)當(dāng)換熱器中溫控閥失效時(shí)，換熱器內(nèi)熱水溫度會(huì)驟增，換熱器內(nèi)水溫會(huì)高于設(shè)定值，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器嚴(yán)重結(jié)垢，還會(huì)因出水溫度過高而燙傷用戶。因此，可采用以下措施防止換熱器超溫：第一，設(shè)置超溫報(bào)警裝置，及時(shí)通知物業(yè)管理人員處理；第二，采用具有超溫保護(hù)功能的自作用式溫控閥。（2）太陽(yáng)能系統(tǒng)集熱器超溫保護(hù)太陽(yáng)能系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成可以經(jīng)受“悶曬”的狀態(tài)，即在高太陽(yáng)輻照量卻沒有熱量消耗的情況下，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)依然能保證安全。其可以采取以下防過熱措施：①設(shè)置警戒溫度，達(dá)到該溫度時(shí)，控制電磁閥打開，排除水箱內(nèi)部分過熱水，引入冷水。②通過保持足夠的壓力使集熱器內(nèi)的傳熱介質(zhì)不能沸騰。③在溫度過高時(shí)，使傳熱介質(zhì)全部排放到膨脹罐內(nèi)。3.2熱水用水點(diǎn)的安全熱水用水點(diǎn)的安全控制重點(diǎn)是防燙傷和防止細(xì)菌傳播。（1）防燙傷安全控制。設(shè)計(jì)時(shí)保證系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，防止系統(tǒng)壓力波動(dòng)，保證用水點(diǎn)處冷熱水壓力平衡，是防止出水忽冷忽熱、引發(fā)燙傷事故的重要措施。當(dāng)服務(wù)對(duì)象為老人、兒童及需要護(hù)理的病人時(shí)，可以采用恒溫龍頭。目前恒溫混水閥主要用于盥洗室及公共浴室，室內(nèi)衛(wèi)生間可設(shè)置淋浴恒溫混水龍頭及臺(tái)盆恒溫龍頭。（2）公共場(chǎng)所龍頭的防菌控制。腳踏式水龍頭或感應(yīng)式水龍頭既可省水又可防止病菌傳染，目前應(yīng)用較為廣泛。高檔建筑公共場(chǎng)所的水龍頭大多數(shù)是冷熱水混合型，因此，可采用光控冷熱水混合龍頭，在特定光輻射區(qū)域內(nèi)，一旦用手觸碰電磁閥即可出水。結(jié)論目前建筑熱水系統(tǒng)越來越普及，要提高熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要合理選擇系統(tǒng)循環(huán)方式，通過管網(wǎng)同程布置，設(shè)置平衡閥、限流閥、導(dǎo)流三通，采用機(jī)械循環(huán)保證熱水管網(wǎng)的循環(huán)效果，采用冷熱水同源供應(yīng)保證用水點(diǎn)冷熱水壓力平衡，采用熱泵、太陽(yáng)能、太陽(yáng)能熱泵等新型熱源達(dá)到節(jié)能目的。同時(shí)需對(duì)熱水制備系統(tǒng)、熱水輸配系統(tǒng)、熱水配水點(diǎn)進(jìn)行安全控制，防止某一產(chǎn)品因失效或系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而對(duì)人體產(chǎn)生危害。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)需要通過綜合采取以上技術(shù)措施，保證熱水系統(tǒng)的使用效果，提高建筑舒適度，進(jìn)而提升建筑的整體檔次。參考文獻(xiàn)[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局.建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50015-