住宅小区热水系统设计探讨.docx

住宅小区热水系统设计探讨

　　摘要　　随着住宅建设向精品化、高档化发展，即使在南方地区，越来越多的住宅小区要求全日制供应热水，由于小区由多栋单体住宅组成，不同于独栋建筑，对设计及调试均有一定的难度，笔者结合某住宅小区热水系统设计中遇到的一些问题，谈一点体会，和同行们共同探讨。该小区位于佛山，不在城市热力管网供应范围内，只能采用燃油热水炉。

关键词住宅小区 热水系统
　　随着住宅建设向精品化、高档化发展，即使在南方地区，越来越多的住宅小区要求全日制供应热水，由于小区由多栋单体住宅组成，不同于独栋建筑，对设计及调试均有一定的难度，笔者结合某住宅小区热水系统设计中遇到的一些问题，谈一点体会，和同行们共同探讨。该小区位于佛山顺德，不在城市热力管网供应范围内，只能采用燃油热水炉。
　　1 加热贮热方式及其比较
　　据调查，目前市场上有两种不同构造的燃油热水机组，均符合环保要求，可在常压下使用，代替传统的热水炉加热交换器方式。但厂家为推销产品，任意夸大其产品的优点及使用范围，而对其局限性往往避而不谈或一笔带过，误导了一部分设计人员，使产品或达不到设计要求，或缩短正常使用年限，鉴于此，有必要深入分析机组的工作原理，了解其优缺点及适用范围，使设计更经济合理。
　　(1)直接加热式中央热水机组　　
　　该机组通过直接加热方式产生热水，它的优点：机组本体为开式结构，在常压下工作，消除了压力锅炉爆炸的危险因素，可不受劳动部门监察；设备系统简单，投资省，热效率高，运转安全可靠。但在实际应用中也存在一些问题：由于是低压运行(＜)，并需设高位水箱增压稳压，不能采用闭式热水系统，因此多为机组上置式的上行下给式热水供应方式；生活热水不同于空调循环水，其热水是有去无回，随着冷水的不断加入，机组本体结垢会日益严重；当热水用水量大时，水温波动大，一般需设热水储罐，因此较适合于定时用水或用水均匀、耗热量较小的用户。该型机组如湖南宗大的CWNS型、广州迪宝的DBJ型。 
　　(2)间接加热式中央热水机组(图2)。　　
　　该机组采用间接加热方式，即在直接加热机组基础上，增加了一台内置式水-水热交换器，由直接加热高温热媒水通过内置的热交换器加热生活热水。该机组同样在常压下工作，但由于其内置的热交换器可承压，克服了直接加热式热交换器不能承压的缺点，可置于建筑物内的任何位置，给设计和管理带来方便。通过间接方式加热后，生活热水与热媒水各自独立，保证了生活热水的清洁，避免了机组本体的结垢。但该机组同样具有一些问题：与单独的热交换器相反，内置的热交换器生活热水走管程，管内不可避免地会结垢而严重影响热水供应和热交换效率；热水水头损失大，在用水点冷热水压力平衡会很困难；虽机组内设有热媒水循环泵，但热媒水对流循环仍不充分，热交换效率不会很高；内置的热交换器相当于快速热交换器，需另设一相当容量的热水储罐，才能保证水温波动不大。鉴于以上原因，曾考察了进口和合资厂的产品，未发现有该种形式的热交换器，这不能没有一定的道理，选用时宜慎重。该型机组如湖南宗大的CWNSD型、广州迪宝的DBZ型。
　　(3)传统热水炉加热交换器方式(图3)。　　
　　该种方式由热水炉提供95℃高温热水作热媒，通过另设的水-水热交换器，提供生活热水。这种传统的储热加热方法，供水稳定安全，噪声低，适合大型宾馆、饭店、医院、办公楼等。由于生活热水温度由设在高温热媒水管上的温控 阀控制，当生活热水用量很小或没有用热水的情况下，应切断热媒水，但这将危及热水炉的安全运行，因此，需设置傍通管，其上设阀门，与温控阀相关运行，使热媒水得以超越热交 换器回到热水炉。
　　以上前两种方式与最后一种方式相比，具有结构紧凑、热损失少、投资省、控制方便等优点 ，适用于没有采暖或不采用热水采暖的场所以及耗热量小于92×10４kJ/h的用户。
　　2 本小区热水系统设计
　　热水系统选择
　　本小区分高低两区供应热水，供热量分别为130×10４kJ/h和200×104kJ/h，为保证用水点压力平衡，分别由对应的高低区冷水变频机组供给。经过技术经济比较及与建设方协商，该小区采用热水炉加热交换器方式。原因由于用水点分散，不宜在屋顶设置热水机组；有专业物业管理公司管理，维护、管理能力较好；住户对水温、水压 有较高的要求；比其他方式，一次性投资增加不多，但使用寿命长，维护管理费用低。
　　根据本小区特点，在小区中心位置地下室内设置了小区集中热水供应系统。其优点是：加热和其他设备集中设置，便于集中维护管理；一般设备热效率高，热水成本较低；卫生设备的同时使用率低，设备总容量较小；单个住宅不必设置加热装置，占用建筑面积较少 。通过比较，热水供应系统采用全日制供应体制，闭式下行上给式机械循环方式。此系统的最大问题是室外管网布置要采取措施防止管网循环短路，使各回路的循环水头损失相均衡。解决这个问题的措施是：将距离加热器较远的各立管管径适当放大；将回水管逆向布置；在每根回水立管上设调节阀或节流孔板。
　　管材的选择
　　(1)室内热水管。《建筑给排水设计规范(GBJ 15-88)》规定，热水供回水管可以采用镀锌钢管，宾馆、高档住宅、别墅等建筑宜采用铜管、铝塑复合管、聚丁烯管等塑料管材。随着人们对水质要求的提高，镀锌钢管越来越被其他的管材所取代，而铜管、薄壁不锈钢管虽为热 水系统的理想管材，但其价格较贵，且保温后所占空间较大，在住宅小区内使用不易被开发商接受。而各种塑料管材的推广使用正好填补了这个空白。根据塑料管的长期耐温性能，热水用铝塑复合管、交联聚乙烯管(PEX)和聚丙烯管(PPR)，均可在建筑热水 供应系统中应用。下面就聚丙烯管谈点看法。
　　①管道公称压力的选择：聚丙烯管的选择应根据连续工作水温、工作压力和使用年限来确定 。管道的承压由于随着输水温度的上升，其允许压力急剧下降，而且随着承压时间的增长，其允许压力则明显下降，因此在管道使用水温从20℃上升到60℃时，其压力等级会下降50% ，从长期使用寿命考虑，热水经常使用温度则不宜超过60℃。与此同时，所选用的管材压力 等级必须满足寿命期内的承压能力。
　　②胀缩：聚丙烯管的线胀系数是铜管的10倍，且热水系统温差大，其热胀性更加突出。因此 ，对明设和暗敷管道，直线距离较长时，可采用折角自然补偿或用U形管补偿。对于住宅内 热水立管，管径较大(大于DN50)，且每户均接出支管，直线距离较长又不能采用折角自由臂 补偿，使用U型、L型、Z型弯曲补偿须占用较大空间，不利于住户装修，因而急需开发一种 类似于排水UPVC管伸缩节的伸缩器。对于嵌墙敷设的管道，由于墙槽最后是用水泥砂浆嵌实 ，管道受到水泥砂浆摩擦力，其良好的蠕变性，得以使轴向力伸缩转化成径向变化。虽塑料管的胀缩率较大，但其胀缩力却较小，其胀缩绝不会使嵌实并固化的水泥砂浆崩裂。
　　③管的保温：聚丙烯管的导热系数很小，约为钢的1/100，铜的1/1000，因此室内热水系统除较大管径管道及立管须保温外，每户进户给水支管及以后管道嵌墙敷设一般不必保温。立 管的保温材料可采用玻璃纤维双合管、PVC/NBR闭孔型橡塑海绵、高发泡聚乙烯闭孔型保温等。
　　(2)室外热水供回水管。
　　由于聚丙烯等塑料热水管不宜作室外暴露管，如室外热水供回水管要采用塑料热水管，则管 道必须做保温层、保护层后方可敷设在管沟内，管沟应有与管道相同的坡度和防水排水措施。为了便于安装和检修，管沟内管道尽量作单层布置，这样会占用较宽的平面尺寸，影响其他管 线的布置，且管沟会破坏路面，影响交通，此时可采用预制保温管道直埋。预制保温管道由三层组成，从里到外分别为金属管、聚氨酯保温层、高密度聚乙烯外套管。最初该管道用于 城市热网中输送高温热水，由于高温热水经过软化处理，管道不会产生结垢，且水质要求也不高，但如用于生活热水系统，钢管会影响水质，且容易结垢，所以金属内管最好采用铜管。
　　热水系统计算
　　本小区多为二卫一厨标准较高的住宅。据有关部门统计，该种标准住宅平均每户人，设计取人。当量N按厨房洗涤盆为、洗脸盆为×2、浴缸为、淋浴器为计算 得当量总数Ng＝。再根据设计秒流量计算公式Qg＝α(Ng)^(1/2)＋kNg，其中取α＝１.1、k＝和Ng＝代入得Qg＝/s。。分析日常住户用水情况，在目前居住人口不增加的前提下，即使卫生器具设置很多，最大用水量也多发生在两卫生间同时淋浴，厨房洗涤盆同时用水组合上，据设计规范Qmax＝＋＋＝/s。两值基本相同，说明计算方法合理。
　　存在问题
　　(1)如户内热水用水点离热水立管很远，由于户内不设回流管，使用前需先放去户内管系中冷水，浪费水量，等待热水时间长，使用不便。
　　(2)开发商为降低成本，计量均采用热水表，只计量用水量，不考虑每户热水供应温度的差异，这对系统末端用户是不公平的。同时使用前先放去户内管系中冷水也计量在热水用水量内，使住户用水成本增加。