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別墅工程熱水系統

作者:網站管理員 來源:本站原創 日期:2013-4-25 10:33:50 點擊:2351 屬于:公司新聞
寧波地源熱泵

跟著房地產市場的細化,市場對定位高真個別墅工程品質追求在不斷進步。而高端別墅產品的消費者更是注重棲身環境的美觀、恬靜和個性化。


 

市場的需求帶來別墅工程在功能布局上的多樣化,僅從給排水專業的角度來看,泛起了別墅工程中廚房及衛生間等用水功能房間多而分散,且各層在豎向位置上錯位的特點。


 

別墅消費者對別墅的使用一般分為兩種,一種是用來自己常常棲身,另一種是把別墅作為私家會所。


 

近年來因地面輻射供暖系統的恬靜性,其在別墅工程中已普通采用。


 

以上種種給別墅工程的設計帶來很多新的思路,寧波地暖根據介入的幾個別墅工程給排水設計,對別墅工程的熱水系統設計談一些想法主意。


 

1 熱源的選擇


 

別墅工程的熱水系統應屬于局部集中熱水供給系統,依據《建筑給水排水設計規范》的有關條文和經濟合用的原則,其熱源宜采用太陽能、電能、燃氣及蒸汽。


 

使用太陽能時,應有輔助熱源,在太陽能充足的地區太陽能可作為主熱源,在太陽能欠缺的地區太陽能可作為次要熱源;使用電能時,在經濟公道的情況下使用空氣源熱泵設備;使用燃氣熱源時,應留意安全用氣的要求;有集中蒸汽供給的前提時可以使用蒸汽熱源。


 

2 管路系統的設置


 

別墅工程的熱水系統因為用水點分散,熱水供給的線路較長,熱水設備距最遠用水點一般在15~30m,故管路系統應設計成閉合輪回系統,可盡量做到即出即熱即用,節約用水。


 

對于別墅的閉合輪回管路,冷、熱水應設計成同程式系統,習慣上較優的有以下兩種輪回方式:


 


 

             圖1 立管輪回方式系統


 

第一種立管輪回方式(如圖1)可盡量減少水平布管。此布管方式僅部門熱水回水管為水平管,其管外徑為25mm,易于敷設于樓地面找平層內,而立管可隱蔽于管井內。但假如別墅衛生間多而分散,且上下衛生間不便利用相同的管井,此種方式便失去其長處。


 

第二種方式(如圖2)為大輪回管路系統,冷、熱水管道同程走過每個用水房間,克服了管路壓力平衡題目,管線使用維護簡樸。但泛起了水平布管增加,特別是有的水平管為供水干管,干管外徑為40mm,其敷設或是局部降板處理,或是從板下敷設。降板處理時,可與地板輻射采暖敷管綜合考慮;板下敷設時,為了盡量減少對房間美觀的影響,可穿梁敷設,但穿梁位置會受結構前提的限制,并需正確預埋套管,增加了施工難度。再者是最遠熱水用水點與熱水設備間隔增加,最大時為60-70m,管路需加強保溫,并選擇絕熱前提好的復合管材。


 


 

            圖2 大輪回方式系統


 

3 熱負荷的計算


 

3.1 別墅工程熱水使用情況分析


 

別墅消費者對別墅的使用如前所述,有一部門消費者是用來自己常常棲身,也有相稱一部門消費者把別墅作為私家會所來使用。假如別墅作為家庭使用,其熱水使用情況比較好分析和設定,但假如是用作私家會所使用,其熱水使用情況就比較復雜。

寧波地源熱泵的想法主意是別墅的熱水系統按日常棲身使用來考慮,再適當放大計算系數,以適應作為私家會所使用性質,假如在使用中仍不能合用,業主可更換熱水設備,或再并聯一臺熱水設備,以增大熱水器功率。


 

作為日常棲身,熱水主要用于洗浴,且熱水的使用較為集中在晚上1~1.5h內使用。


 

3.2 計算方法的選取


 

3.2.1 規范中熱水負荷計算


 

《建筑給水排水設計規范》(GB 50015—2003,以下簡稱“規范”)中關于熱水負荷計算有如下公式:


 

(1)全日制集中熱水系統小時耗熱量公式:


 

       (1)


 

式中Qh——設計小時耗熱量,w;


 

Kh——小時變化系數;


 

m——用水單位數;


 

qr——熱水用水定額,L/(人?d)或L/(床?d),按“規范”劃定采用;


 

C——水的比熱,取C=4187 J/(kg?℃);


 

tr——熱水溫度,取tr=60℃;


 

tl——冷水溫度,按“規范”劃定采用,℃;


 

pr——熱水密度,一般取1kg/L。


 

式(1)合用的是全日制集中熱水系統,對局部系統來說熱水用水時間集中,若采用該式計算結果必定偏低,與實際熱負荷不吻合。


 

(2)定時供給集中熱水系統小時耗熱量公式:


 

             (2)


 

式中qh——衛生用具熱水用水定額,L/h,按“規范”劃定采用;


 

tr——熱水溫度,取tr=40℃;


 

No——同類型衛生用具數目;


 

b——衛生用具同使用百分數,別墅工程多個衛生間時,按假設的使用情況確定用具數目,衛生間內只計浴盆或淋浴器,其他用具不計。


 

式(2)適合計算別墅工程熱水系統小時耗熱量。


 

(3)別墅的熱水使用時間較為集中,但同時由于使用要求恬靜性,保證隨時有熱水供水,固采用容積式水加熱器進行換熱和儲熱。容積式水加熱器小時供熱量公式為:


 

         (3)
   式中Qg——容積式水加熱器的設計小時供熱量,W;


 

η——有效儲熱容積系數,容積式水加熱器取=0.75;


 

Vr——總儲熱容積,L;


 

T——設計小時耗熱量持續時間,取T=2~4 h;    


 

tr——容積式水加熱器設計出水或儲水溫度,取tr=60℃。


 

由“規范”中衛生用具的一次和小時熱水用水定額的關系可以推出,每個用具的一次用水時間為0.5h,假如取2h,同類衛生用具會使用4次,顯然對別墅工程來說,的取值不是很符合實際使用情況,計算出的設計小時供熱量偏大。


 

用“規范”的公式和計算方法,必需進行接近實際使用情況的數據假定才可公道進行別墅工程熱水負荷計算,但假定取值過程比較麻煩,且不易理解。


 

3.2.2 尺度圖集中容積式燃氣熱水器的選型計算


 

在國家建筑尺度設計圖集《住宅熱水器選用與安裝》(01SSl26)中給出了容積式燃氣熱水器的選型計算。


 

容積式燃氣熱水器除在使用前預熱外,在使用過程中還可以繼承加熱。


 

(1)確定全天最大使用時段T1的熱水用水量Q(L),按浴盆或淋浴器計算:
                          (4)


 

式中q——設定儲水溫度下,衛生用具的一次熱水用量,L/次;


 

m——統一種衛生用具同時使用個數;


 

n——每種衛生用具連續使用次數。


 

計算時應將用具使用的40℃水溫的水量換算成熱水器供給的60℃水溫的水量。


 

(2)計算熱水器的設計容積V設計(L),并按50%~85%的用水量Q計算熱水器的有效容積V有效(L),燃氣熱水器宜取下限值。


 

V有效=(50%~85%)Q


 

 V設計=(1.3~1.4)V實際                             (5)


 

式中1.3~1.4—容積系數。


 

(3)計算熱水器的熱負荷Φ設計(MJ/h):


 

             (6)


 

式中T1——全天最大使用熱水時間,可直接假定為1.5h;


 

q1——使用溫度下,衛生用具的一次用水量,L/次;


 

qh——衛生用具小時用水量,L/h;


 

1.1~1.2——熱損系數;


 

η——熱水器的效率,≥0.75,可取0.9;


 

C——水的比熱,取=4.19kJ/(kg?℃)。


 

(4)根據V設計和選產品額定V實際和。


 

(5)校核預熱時間:


 


 

3.2.3 別墅熱負荷計算方法選用


 

用《住宅用熱水器選用與安裝》給定的熱水系統計算方法,寧波中央空調假定了洗浴用具的使用情況和使用人數如下:


 

(1)對于面積在500m2以下的別墅,寧波地暖假定的情況是2個浴盆同時使用,每個浴盆連續2人使用,熱水使用時間持續1.5h。浴盆每次熱水用量取150L,淋浴器每次使用的用水量取100L,假定2個浴盆在一定程度上放大了使用前提,故此假定是能知足6口之家的熱水使用的。計算得V設計=260L,Φ設計=38MJ/h,T2設計=1.9h,可選A.O.Smith EMGP(O)-75C型家用燃氣熱水器,V實際=285L,Φ實際=71.2 MJ/h,T2設計=1.2h。


 

(2)對于面積在500m2以上的別墅,寧波地源熱泵假定的情況是1個沖浪浴盆、1個浴盆和1個淋浴器同時使用,沖浪浴盆1次使用,普通浴盆和淋浴器連續2人使用,熱水使用時間持續1.5h。沖浪浴盆每次熱水用量取300L,浴盆每次熱水用量取150L,淋浴器每次使用的用水量取100L,此假定能知足8口之家的熱水使用。計算得V設計=350L,Φ設計=50MJ/h,T2設計=1.95h,同樣可選A.O.Smith EMGP(O)-75C型家用燃氣熱水器。


 

假如別墅作為私家會所使用可以選用A.O.Smith BTR(O)~154型商用燃氣熱水器V實際=306L,Φ實際=45.1kW,T2設計=0.53h,初始加熱時間短,可知足更多人同時使用。


 

4 輪回水量的計算和輪回泵的選取


 

別墅的熱水系統輪回流量本應按全日制供給系統計算,但因保溫材料、施工質量、夏季和冬季熱損不一致等因素的變化,配水管道的熱損不易確定,故可采用溫控輪回或定時定量輪回方式。


 

作為小型熱水系統,一般不設輪回備用泵,如采用溫控輪回,每小時泵的啟停可能會超過6次(間歇運行的水泵每小時啟停不應超過6次),故寧波中央空調以為采用定時定量輪回相對更公道。


 

以大輪回為例,熱水干管為DN32,總長以70m計,管道容積為56L,每小時定時輪回4次,每次水泵運行5min。


 

                 (8)


 

式中Qb—輪回水泵的流量,L/h;


 

V—熱水輪回管網系統的水容積,不包括無回水管的管段和加熱設備的容積,L。


 

輪回泵流量取0.675m3/h,選用GRUND FOS UPS25系列輪回泵,其高效運行知足要求,取流量1.0m3/h進行水力計算,S3.2系列PP—R管,流速0.45m/s,i=10.51mm/m,按70m管道計,沿程水頭損失為0.735m,管路局部水頭損失取30%,單向閥局部水頭損失取1m,熱水器局部水頭損失取1m,水泵的揚程為3m。選用UPS25-50輪回泵,功率為45W。


 

5 熱水設備的選擇


 

目前大多數地區主要熱源為自然氣,本文的闡述主要以燃氣設備進行,其他熱源的計算及數據選用類似。


 

(1)現在別墅工程中越來越多的采用地面輻射供暖系統。對于地板采暖系統的熱負荷應與暖通專業配合,按照國家有關節能尺度計算確定。


 

因為別墅的熱水使用是集中短時間的,而地板采暖有一定的熱惰性(溫升慢、散熱慢),可以中斷供暖,目前技術比較成熟的燃氣鍋爐和壁掛爐可以實現不同出水溫度的控制,有前提實現兩個系統共用熱水爐,但燃氣爐功率調節的范圍一般為30%~100%,故要熱水、采暖兩個系統共用設備二者所需功率必需匹配。熱水系統功率不能低于地暖系統的50%計算最大功率(熱水低負荷時),但熱水爐可以間歇運行,局部采用地暖系統時(只有部門房間使用地暖系統),最低采暖功率(采暖不全開)不能低于熱水系統的30%。否則兩個系統宜分別選用供熱設備。


 

熱水系統和地面輻射采暖系統共用設備時可選燃氣壁掛鍋爐或落地鍋爐,熱水系統需設置密閉換熱水箱。壁掛爐系統布置見圖3。壁掛爐一般自帶熱水膨脹罐和供暖輪回水泵,采用落地鍋爐時,應根據產品和系統情況設置熱水膨脹罐和供暖輪回水泵。


 

(2)熱水系統單獨選用熱水設備時可選用容積式熱水器,系統有一定的儲熱容積,可防止加熱器頻繁啟動,并且熱水設備的功率可以大大降低。特別是采用電熱水器時,可以大大減小小區變配電設備容量。


 

(3)太陽能熱水系統分為集中供熱系統和家用系統,就別墅工程來說筆者主張按集中供熱系統進行設計。


 


 

             圖3 壁掛爐系統


 

小 結


 

別墅工程的熱水系統設計應因地制宜,公道選擇熱源,有前提的地區宜選擇太陽能熱水系統。


 

對于系統的設計應本著管路簡樸、利便維護的原則進行布置。管路布置應盡量利便隱蔽,對于明裝冷水管道也應防結露保溫。


 

對于容積式熱水器,現在市場上家用系列和商用系列的功率差距較大,家用系列的功率有些偏小,而商用系列的功率又富余較多。但愿熱水器廠家能根據市場的需要出產介于家用和商用功率之間的產品。

寧波中央空調

 

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