住宅小區(qū)熱水系統(tǒng)設計探討

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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ㄖo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。