1、1建筑集中热水供应系统优化设计探究摘 要：文章系统地论述了高层建筑热水供应的各种系统型式。在这些供水方式中，由于装置和设施因其工作机理不同，优点与不足共存。热水系统应向高效化、自动化、节能化等方向发展，因此加强热水供应系统优化设计研究是十分必要的。 关键词：建筑；供暖；设计；探究 1 我国热水供应的热源概况 1.1 热水能耗现状 我国建筑能耗占全国总能耗近 30%，并继续增加。城市民用建筑仅洗澡热水用能就接近 20%，而各类商业建筑热水能耗为其总能耗10%40%。根据 2000 年商业建筑能耗调查统计，商业建筑每年的能耗总费用已高达 225 亿元人民币，能耗费用已成为主要经营成本之一，其中热水
2、能耗是其重要部分。调查表明，各类商业建筑能耗中，热水能耗比例为：写字楼 2.7%，商场 10.7%，饭店 31%，医院 41.8%。国外有调查研究认为，对于 42的热水，74%的家庭人均耗量小于 40L/d，64%的家庭人均耗量小于 35L/d，人均耗量为 2535L/d，4 人家庭人均耗量最大。考虑地区、季节等差异，自来水初始温度按 12计算，常规热水器效率按 90%计算，我国每年仅城市居民卫生热水能耗折算为电力消耗为1.7510112.451011kW?h。 1.2 建筑热水节能主要途径 21.2.1 太阳能的利用。我国大型太阳能热水系统报道不多，集热面积一般不超过 500?O，试验性工程
3、主要是一些宾馆、办公建筑，近年来，在商品住宅楼工程中，也有集中型太阳能热水系统的尝试。 1.2.2 热泵热水器的利用。热泵生产热水是以消耗一定的电能为代价，吸取环境中的能源，提升品位后，加热自来水。通常将大型热泵热水供应系统称之为中央（热泵）热水系统，将户用型热泵热水装置称之为热泵热水器。国内的实验研究表明，在大部分气候条件下出水温度一般不超过 50，这也是推广受到限制的原因之一。可以考虑辅助热源或串级热泵的形式，将水温进一步提升到 4060，满足生活用水的温度要求。 1.2.3 太阳能辅助热泵热水器。国外对太阳能辅助热泵热水器的研究开展得比较早，近年国内也有研究。这种系统在阴雨天则以空气源热
4、泵模式运行，因而能全天候供应热水。 2 高层建筑常用热水供应系统 2.1 下行上给式热水供应系统 下行上给的热水供应系统在加热设备为下置情况时使用较多，回水一般为倒拉式，这种系统的优点是单立管系统简单，运行安全可靠，阻力小。当配回水干管要求集中布置时，系统需为双立管式，这样能保证各用水点的配水温度，但工程造价较高。当加热设备设置在分区供热水系统之上，热水横干管设于本区系统的最下部，而回水干管则设在本区系统的上部，系统为单立管式热水系统，一般多用于管井周围为卫生间的高层旅馆建筑中，具有循环回水立管的热水系统，即为双立管式热水3系统，一般用于对配水水温要求较高的高层建筑中。 2.2 上行下给式热水
5、供应系统 当加热设备设置在本区热水系统之下时，即系统加热设备为下置式，热水横干管设在管网的上部，回水横干管设在管网的下部，即热水流经系统上部横干管并向下对各立管配水。这种系统广泛应用于高层宾馆建筑，医院及高级公寓中，该系统构造简单，阻力小，节省材料，但配水干管与回水干管分散布置，增加了建筑对管道的装饰要求，适用于热水立管较多的建筑。当加热设备为上置式时，回水为倒拉式，若因建筑结构和室内装饰要求，加热设备与配、回水横干管必须集中布置时，由于系统为上行下给式，而回水横干管又在系统上部，故采用双立管式热水系统。 3 高层建筑热水供应方式优化选择 随着高层建筑热水供应技术的不断发展，可供选择的供水方式
6、也日趋多样化：高位水箱供水、气压罐供水以及变频调速供水等。在这些供水方式中，由于装置和设施因其工作机理不同，优点与不足共存。因此，供水方式的选择是一个值得研究的问题。由于建筑热水供水方式不仅受到经济因素的影响，而且还有很多不确定因素的影响，例如技术因素，社会环境效益，安全可靠性，维护管理方便程度以及开发商的要求等，因此在进行热水供应方式优化选择时，工程造价最低并不一定意味着该方案最优。另外由于在这些不确定因素上，对它们的评价往往带有模糊性，因此，评判因素集的确定。因素集是指评判指标的集合。在选择高层建筑热水供应方式时，影响方案确定的因素很多，必须全面地进行考4虑，不能有所遗漏。 4 某实际工程
7、设计应用 4.1 工程概况及特点 某酒店总建筑面积 29398m2，其中地下室建筑面积 2 511m2，地上总建筑面积 26 887m2，包括酒店建筑面积 20 573m2，办公建筑面积 6 314m2。该酒店地下共三层，地上共 26 层。地下室-3 层。接管处水压力为 0.5MPa。从酒店旁边长安华都住宅小区和酒店南侧道路上各引入 DN200 供水干管一条，在酒店周围形成环状管网。 4.2 热水管网系统供热分区及方式设计 根据热水用户的性质和特点以及为了保证用水安全，将用水对象主要分成两个部分，即酒店客房用水和非酒店客房用水。非酒店客房用水为低区，即 8 层及 8 层以下。酒店客房部分分为两
8、个分区，即中区和高区，9-16 层为中区，17-26 位高区。三个分区均供应热水。建立可能的各种热水供水方式 V 总结国内外高层建筑热水供水方式工程实例，并结合该工程实际情况，经过筛选，确定六种供水方式作为评判对象，根据评判结果，该工程热水供水方式选用变速泵减压阀供水。 4.3 热水管网供水优化选择和系统布置 建设方对热水供应的要求较高，为了满足客人不同时间需要，热水系统采用干管循环系统，任何时刻都能达到设计水温。热水系统采用闭式热水供应方式，冷水直接进入热水机组加热，并且在负二层泵房内设置闭式膨胀水箱。酒店客房部分通过减压阀分为两个区。高区系统热水干管设在 17 层吊顶内，回水干管设在 26
9、 层吊顶；中区系统热水干管设5在 8 层吊顶内，回水干管设在 17 层吊顶。高、中区回水管在负二层经减压阀后接至热水机组。 5 结语 本文从热水系统型式的优化选择、热源的合理选择以及对现行规范的探讨和建议等几方面对高层建筑热水供应系统进行了优化研究。在对不同的热水供应方式进行选择时，运用模糊综合评判和多目标规划方法是比较合理的。由于太阳能、地热能和空气能为非商品能源，所以仅对油、气、电三种热源进行经济比较。比较的结论是使用电力的能耗费用最高，其次是轻柴油，能耗最低的是天然气。会取得一定的社会和经济效益。并通过酒店热水供应设计进行了论证。 参考文献 1 李文平.建筑热水系统优化设计研究J.现代家电，2014（6）. 2 陈和平.我国节能规划思路J.热电技术，2010（2）.
