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住宅小區(qū)熱水系統(tǒng)設計探討
摘要: 隨著住宅建設向精品化、高檔化 發(fā)展 ,即使在南方地區(qū),越來越多的住宅小區(qū)要求全日制供應熱水,由于小區(qū)由多棟單體住宅組成,不同于獨棟建筑,對設計及調試均有一定的難度,筆者結合某住宅小區(qū)熱水系統(tǒng)設計中遇到的一些 問題 ,談一點體會,和同行們共同探討。該小區(qū)位于佛山,不在城市熱力管網(wǎng)供應范圍內,只能采用燃油熱水爐。
關鍵詞: 住宅小區(qū) 熱水系統(tǒng) 隨著住宅建設向精品化、高檔化發(fā)展,即使在南方地區(qū),越來越多的住宅小區(qū)要求全日制供應熱水,由于小區(qū)由多棟單體住宅組成,不同于獨棟建筑,對設計及調試均有一定的難度,筆者結合某住宅小區(qū)熱水系統(tǒng)設計中遇到的一些問題,談一點體會,和同行們共同探討。該小區(qū)位于佛山順德,不在城市熱力管網(wǎng)供應范圍內,只能采用燃油熱水爐。?1 加熱貯熱方式及其比較? 據(jù)調查, 目前 市場上有兩種不同構造的燃油熱水機組,均符合環(huán)保要求,可在常壓下使用,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱水爐加 熱交換器 方式。但廠家為推銷產(chǎn)品,任意夸大其產(chǎn)品的優(yōu)點及使用范圍,而對其局限性往往避而不談或一筆帶過,誤導了一部分設計人員,使產(chǎn)品或達不到設計要求,或縮短正常使用年限,鑒于此,有必要深入 分析 機組的工作原理,了解其優(yōu)缺點及適用范圍,使設計更 經(jīng)濟 合理。?(1)直接加熱式中央熱水機組該機組通過直接加熱方式產(chǎn)生熱水,它的優(yōu)點:機組本體為開式結構,在常壓下工作,消除了壓力鍋爐爆炸的危險因素,可不受勞動部門監(jiān)察;設備系統(tǒng)簡單,投資省,熱效率高,運轉安全可靠。但在實際 應用 中也存在一些問題:由于是低壓運行(<0.1MPa),并需設高位水箱增壓穩(wěn)壓,不能采用閉式熱水系統(tǒng),因此多為機組上置式的上行下給式熱水供應方式;生活熱水不同于空調循環(huán)水,其熱水是有去無回,隨著冷水的不斷加入,機組本體結垢會日益嚴重;當熱水用水量大時,水溫波動大,一般需設熱水儲罐,因此較適合于定時用水或用水均勻、耗熱量較小的用戶。該型機組如湖南宗大的CWNS型、廣州迪寶的DBJ型。 ?(2)間接加熱式中央熱水機組(圖2)。該機組采用間接加熱方式,即在直接加熱機組基礎上,增加了一臺內置式水-水 熱交換器 ,由直接加熱高溫熱媒水通過內置的 熱交換器 加熱生活熱水。該機組同樣在常壓下工作,但由于其內置的 熱交換器 可承壓,克服了直接加熱式 熱交換器 不能承壓的缺點,可置于建筑物內的任何位置,給設計和管理帶來方便。通過間接方式加熱后,生活熱水與熱媒水各自獨立,保證了生活熱水的清潔,避免了機組本體的結垢。但該機組同樣具有一些問題:與單獨的 熱交換器 相反,內置的 熱交換器 生活熱水走管程,管內不可避免地會結垢而嚴重 影響 熱水供應和熱交換效率;熱水水頭損失大,在用水點冷熱水壓力平衡會很困難;?雖機組內設有熱媒水循環(huán)泵,但熱媒水對流循環(huán)仍不充分,熱交換效率不會很高;內置的 熱交換器 相當于快速 熱交換器 ,需另設一相當容量的熱水儲罐,才能保證水溫波動不大。鑒于以上原因,曾考察了進口和合資廠的產(chǎn)品,未發(fā)現(xiàn)有該種形式的 熱交換器 ,這不能沒有一定的道理,選用時宜慎重。該型機組如湖南宗大的CWNSD型、廣州迪寶的DBZ型。?(3)傳統(tǒng)熱水爐加 熱交換器 方式(圖3)。該種方式由熱水爐提供95℃高溫熱水作熱媒,通過另設的水-水 熱交換器 ,提供生活熱水。這種傳統(tǒng)的儲熱加熱 方法 ,供水穩(wěn)定安全,噪聲低,適合大型賓館、飯店、 醫(yī)院 、辦公樓等。由于生活熱水溫度由設在高溫熱媒水管上的溫控 閥控制,當生活熱水用量很小或沒有用熱水的情況下,應切斷熱媒水,但這將危及熱水爐的安全運行,因此,需設置傍通管,其上設閥門,與溫控閥相關運行,使熱媒水得以超越熱交 換器回到熱水爐。? 以上前兩種方式與最后一種方式相比,具有結構緊湊、熱損失少、投資省、控制方便等優(yōu)點 ,適用于沒有采暖或不采用熱水采暖的場所以及耗熱量小于92×10?4kJ/h的用戶。2 本小區(qū)熱水系統(tǒng)設計 ?2.1 熱水系統(tǒng)選擇?本小區(qū)分高低兩區(qū)供應熱水,供熱量分別為130×10 4 kJ/h和200×10 4 kJ/h,為保證用水點壓力平衡,分別由對應的高低區(qū)冷水變頻機組供給。經(jīng)過技術 經(jīng)濟 比較及與建設方協(xié)商,該小區(qū)采用熱水爐加 熱交換器 方式。原因如下:由于用水點分散,不宜在屋頂設置熱水機組;?有專業(yè)物業(yè)管理公司管理,維護、管理能力較好;住戶對水溫、水壓 有較高的要求;比其他方式,一次性投資增加不多,但使用壽命長,維護管理費用低。?根據(jù)本小區(qū)特點,在小區(qū)中心位置地下室內設置了小區(qū)集中熱水供應系統(tǒng)。其優(yōu)點是:加熱和其他設備集中設置,便于集中維護管理;一般設備熱效率高,熱水成本較低;?衛(wèi)生設備的同時使用率低,設備總容量較?。粏蝹€住宅不必設置加熱裝置,占用建筑面積較少 。通過比較,熱水供應系統(tǒng)采用全日制供應體制,閉式下行上給式機械循環(huán)方式。此系統(tǒng)的最大 問題 是室外管網(wǎng)布置要采取措施防止管網(wǎng)循環(huán)短路,使各回路的循環(huán)水頭損失相均衡。解決這個問題的措施是:將距離加熱器較遠的各 立管 管徑適當放大;將回水管逆向布置;在每根回水 立管 上設調節(jié)閥或節(jié)流孔板。?2.2 管材的選擇?(1)室內熱水管?!督ㄖo排水設計規(guī)范(GBJ 15-88)》規(guī)定,熱水供回水管可以采用鍍鋅鋼管,賓館、高檔住宅、別墅等建筑宜采用銅管、鋁塑復合管、聚丁烯管等塑料管材。隨著人們對水質要求的提高,鍍鋅鋼管越來越被其他的管材所取代,而銅管、薄壁不銹鋼管雖為熱 水系統(tǒng)的理想管材,但其價格較貴,且保溫后所占空間較大,在住宅小區(qū)內使用不易被開發(fā)商接受。而各種塑料管材的推廣使用正好填補了這個空白。根據(jù)塑料管的長期耐溫性能,熱水用鋁塑復合管(XPAP)、交聯(lián)聚乙烯管(PEX)和聚丙烯管(PPR),均可在建筑熱水 供應系統(tǒng)中 應用 。下面就聚丙烯管談點看法。?①管道公稱壓力的選擇:聚丙烯管的選擇應根據(jù)連續(xù)工作水溫、工作壓力和使用年限來確定 。管道的承壓由于隨著輸水溫度的上升,其允許壓力急劇下降,而且隨著承壓時間的增長,其允許壓力則明顯下降,因此在管道使用水溫從20℃上升到60℃時,其壓力等級會下降50% ,從長期使用壽命考慮,熱水經(jīng)常使用溫度則不宜超過60℃。與此同時,所選用的管材壓力 等級必須滿足壽命期內的承壓能力。?②脹縮:聚丙烯管的線脹系數(shù)是銅管的10倍,且熱水系統(tǒng)溫差大,其熱脹性更加突出。因此 ,對明設和暗敷管道,直線距離較長時,可采用折角 自然 補償或用U形管補償。對于住宅內 熱水 立管 ,管徑較大(大于DN50),且每戶均接出支管,直線距離較長又不能采用折角自由臂 補償,使用U型、L型、Z型彎曲補償須占用較大空間,不利于住戶裝修,因而急需開發(fā)一種 類似于排水UPVC管伸縮節(jié)的伸縮器。對于嵌墻敷設的管道,由于墻槽最后是用水泥砂漿嵌實 ,管道受到水泥砂漿摩擦力,其良好的蠕變性,得以使軸向力伸縮轉化成徑向變化。雖塑料管的脹縮率較大,但其脹縮力卻較小,其脹縮絕不會使嵌實并固化的水泥砂漿崩裂。?③管的保溫:聚丙烯管的導熱系數(shù)很小,約為鋼的1/100,銅的1/1000,因此室內熱水系統(tǒng)除較大管徑管道及 立管 須保溫外,每戶進戶給水支管及以后管道嵌墻敷設一般不必保溫。立 管的保溫材料可采用玻璃纖維雙合管、PVC/NBR閉孔型橡塑海綿、高發(fā)泡聚乙烯閉孔型保溫等。?(2)室外熱水供回水管。由于聚丙烯等塑料熱水管不宜作室外暴露管,如室外熱水供回水管要采用塑料熱水管,則管 道必須做保溫層、保護層后方可敷設在管溝內,管溝應有與管道相同的坡度和防水排水措施。為了便于安裝和檢修,管溝內管道盡量作單層布置,這樣會占用較寬的平面尺寸, 影響 其他管 線的布置,且管溝會破壞路面,影響 交通 ,此時可采用預制保溫管道直埋。預制保溫管道由三層組成,從里到外分別為金屬管、聚氨酯保溫層、高密度聚乙烯外套管。最初該管道用于 城市熱網(wǎng)中輸送高溫熱水,由于高溫熱水經(jīng)過軟化處理,管道不會產(chǎn)生結垢,且水質要求也不高,但如用于生活熱水系統(tǒng),鋼管會影響水質,且容易結垢,所以金屬內管最好采用銅管。?2.3 熱水系統(tǒng) 計算 ?本小區(qū)多為二衛(wèi)一廚標準較高的住宅。據(jù)有關部門統(tǒng)計,該種標準住宅平均每戶3.2人,設計取3.5人。當量N按廚房洗滌盆為0.7、洗臉盆為0.8×2、浴缸為1.0、淋浴器為0.5計算 得當量總數(shù)Ng=3.8。再根據(jù)設計秒流量計算公式Qg=0.2α(Ng)^(1/2)+kNg,其中取α=1.1、k=0.005和Ng=3.8代入得Qg=0.45L/s。。 分析 日常住戶用水情況,在 目前 居住人口不增加的前提下,即使衛(wèi)生器具設置很多,最大用水量也多發(fā)生在兩衛(wèi)生間同時淋浴,廚房洗滌盆同時用水組合上,據(jù)設計規(guī)范Qmax=0.14+0.20+0.10=0.44L/s。兩值基本相同,說明計算 方法 合理。?2.4 存在問題?(1)如戶內熱水用水點離熱水 立管 很遠,由于戶內不設回流管,使用前需先放去戶內管系中冷水,浪費水量,等待熱水時間長,使用不便。?(2)開發(fā)商為降低成本,計量均采用熱 水表 ,只計量用水量,不考慮每戶熱水供應溫度的差異,這對系統(tǒng)末端用戶是不公平的。同時使用前先放去戶內管系中冷水也計量在熱水用水量內,使住戶用水成本增加。- 1中國園林構景方法
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