住宅集中熱水供應系統(tǒng)的循環(huán)與節(jié)水

王永強

集中熱水供應系統(tǒng)的優(yōu)點是供水方便,使用舒適、安全、衛(wèi)生,設備集中,便于管理;然而大多數(shù)集中熱水供應存在嚴重的浪費問題,主要體現(xiàn)在開啟熱水配水裝置后,不能及時滿足用戶使用熱水的溫度,而是要放掉部分冷水(無效冷水)之后才能正常使用。這種水量浪費現(xiàn)象是由設計、施工、管理等多方面原因造成的。如在設計中未考慮熱水循環(huán)系統(tǒng)多環(huán)路阻力的平衡;熱水管網(wǎng)布置或計算不合理,致使混合配水裝置冷熱水的進水壓力相差懸殊。在施工方面,如管道保溫質(zhì)量差;橫管敷設不合理,循環(huán)流量不能保持正常循環(huán),系統(tǒng)熱損失得不到及時補償。在管理方面,如管道保溫層脫落、系統(tǒng)溫控或排氣裝置失靈而沒有及時維護、檢修等,將直接影響熱水系統(tǒng)設計水溫的保持。

集中熱水供應系統(tǒng)的無效冷水量可通過嚴格執(zhí)行設計、施工規(guī)范和建立、健全管理制度,從而在一定程度上得到控制。然而,要從根本上減小或消除無效冷水量,必須從系統(tǒng)內(nèi)部挖掘原因和尋找改善措施。

1 理論無效冷水量及節(jié)水量計算

《建筑給水排水設計手冊》(第 2版)中熱水供應系統(tǒng)按熱水管網(wǎng)循環(huán)分為四類:不循環(huán)熱水供應系統(tǒng),干管循環(huán)熱水供應系統(tǒng),干、立管循環(huán)熱水供應系統(tǒng)(立管循環(huán)),干、立、支管循環(huán)熱水供應系統(tǒng)(支管循環(huán))。

同一座建筑的熱水供應系統(tǒng),選用不同的循環(huán),其無效冷水的出流量是不同的。以山水鑒園 27號樓為例,該建筑共 18層,總建筑面積為14640.60m2,總高度55.6m。地下層為儲藏室,1層～18層為住宅,總戶數(shù) 108戶。熱水系統(tǒng)為集中熱水供應系統(tǒng),熱水供應系統(tǒng)分為兩個區(qū)(與冷水系統(tǒng)相同),1層 ～6層為低區(qū),7層 ～18層為高區(qū)(7層 ～12層均在水表前安裝可調(diào)式減壓閥,閥后壓力0.30MPa),每區(qū)有兩根(供、回水)立管,每根立管擔負各層兩戶的熱水供應。

根據(jù)現(xiàn)有熱水配水管線的布置,不考慮施工、管理缺陷,分別計算不同循環(huán)及無循環(huán)的一次理論無效冷水量(以無對應回水管的熱水配水管道長度計)見表 1。

表1 理論無效冷水管道長度

采用表 1的長度并以 1次/d計,采用支管、立管、干管循環(huán)和無循環(huán)時,該建筑的無效冷水量見表 2。

表2 理論無效冷水量與節(jié)水量計算

由表 2可見,采用支管循環(huán)理論上不產(chǎn)生無效冷水量,而無循環(huán)的理論無效冷水量最大,約為采用立管循環(huán)的 1.9倍;而采用干管循環(huán)的理論無效冷水量次之,約為立管循環(huán)的 1.7倍。

通過各循環(huán)的理論無效冷水量與無循環(huán)的比較可知,無循環(huán)沒有節(jié)水量,支管、立管、干管循環(huán)的年節(jié)水量分別為 353.32m3, 173.37m3和 54.75m3,即三種循環(huán)的年節(jié)水量之比分別為6.5∶3.2∶1。

2 回水系統(tǒng)工程成本計算

回水系統(tǒng)主要由回水管道、附件及設備組成。以山水鑒園 27號樓為例,該工程熱水系統(tǒng)采用立管循環(huán),參照現(xiàn)有回水系統(tǒng)的布置,計算各循環(huán)的回水系統(tǒng),即回水管道起點管徑與相應的配水管道管徑相同或小一檔,回水管道長度與相應配水管道相同。這樣采用不同循環(huán)時,回水系統(tǒng)所需的管道長度見表 3,回水管道設置相應的水表、閥門等設施的規(guī)格和水量見表4。各循環(huán)系統(tǒng)均需設置循環(huán)泵、加熱設備及熱媒系統(tǒng),因而在成本計算中不予考慮。

表3 回水系統(tǒng)管道長度

表4 回水系統(tǒng)附件及設備統(tǒng)計

采用各種循環(huán),計算回水系統(tǒng)的工程成本,計算結(jié)果見表 5。

表5 回水系統(tǒng)工程成本 元

由表 5的預算結(jié)果可知,采用立管循環(huán)時,回水系統(tǒng)的工程成本約為干管循環(huán)的 2.2倍,而采用支管循環(huán)時成本最高,約為立管循環(huán)的 6倍、干管循環(huán)的 13.6倍,即采用支管、立管、干管循環(huán)的工程成本之比為 13.6∶2.2∶1。

3 綜合評價分析

根據(jù)各種循環(huán)的年節(jié)水量的計算結(jié)果,熱水收費單價以20.00元/m3計,則采用支管、立管、干管循環(huán)每年可節(jié)約熱水費分別為 7 066.4元、3 467.4元和 1 095元。照此計算,假設熱水的單價穩(wěn)定不變,采用不同循環(huán)時的熱水回水系統(tǒng)工程成本的回收期限分別為 20.69年、6.95年和 9.73年。

對各種循環(huán)節(jié)水效果和回水系統(tǒng)工程成本的綜合分析見表 6。

表6 理論節(jié)水效果與工程成本的綜合分析

由表6可知,采用支管循環(huán)的節(jié)水量可觀,為立管循環(huán)的2.0倍、干管循環(huán)的 6.5倍,而工程成本也最高,分別為立管、干管循環(huán)的6.0倍、13.6倍。采用立管循環(huán)的節(jié)水量是采用干管循環(huán)的 3.2倍,而工程成本也是采用干管循環(huán)的 2.3倍。

可見,與干管循環(huán)相比,立管循環(huán)的節(jié)水效果最佳;與支管循環(huán)相比,立管循環(huán)的經(jīng)濟優(yōu)勢顯著。干管循環(huán)的節(jié)水效果較差,雖然其回水系統(tǒng)的工程成本低,但工程成本的回收期限與立管循環(huán)基本相同,所以干管循環(huán)并無顯著的經(jīng)濟優(yōu)勢。

4 結(jié)語

通過對山水鑒園27號樓熱水供應系統(tǒng)采用各種不同循環(huán)的比較,對于同一建筑采用各種循環(huán)的節(jié)水效果,其優(yōu)劣依次為支管循環(huán)、立管循環(huán)、干管循環(huán),而按此順序各回水系統(tǒng)的工程成本是由高到低。因此,新建建筑的集中熱水供應系統(tǒng)在選擇循環(huán)時需要綜合考慮節(jié)水效果和工程成本。

新建建筑的集中熱水供應系統(tǒng)應根據(jù)建筑性質(zhì)、建筑標準、地區(qū)經(jīng)濟條件等具體情況選用支管循環(huán)或是立管循環(huán),避免采用無循環(huán)和干管循環(huán)。

對住宅建筑,住宅的分戶熱水水表設置于各層管道井內(nèi)。這使得住宅的熱水橫支管較長,尤其對于一戶多衛(wèi)的戶型,熱水橫支管很長,用戶在使用熱水時必須放掉管道內(nèi)的冷水,為保證用戶在使用龍頭時能及時得到所需溫度的熱水,采用的方法是在支管上設自調(diào)控恒溫伴熱電纜。熱水供應系統(tǒng)采用干、立管循環(huán),支管由伴熱電纜保持所需水溫。采用伴熱電纜的方式管道系統(tǒng)簡單,不需支管回水管及回水水表,維護量小,方便。由于僅在支管上采用恒溫伴熱電纜,一次性投資也不大。所以,住宅建筑集中熱水供應系統(tǒng)采用立管循環(huán),支管采用伴熱電纜保溫的供水方式最佳。

[1] 核工業(yè)第二研究設計院.給水排水設計手冊[M].第 2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[2] 中國建筑設計研究院.建筑給水排水設計手冊[M].第 2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

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