建筑循環熱水系統節水節能措施研究

辛萍中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司

建筑循環熱水系統節水節能措施研究

辛萍
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傳統的建筑中供水管道只供應冷水，長時間的使用冷水會引發各種疾病，嚴重危害人的身體健康。隨著人們生活水平的提高，人們對居住環境的要求也日益嚴苛，所以許多建筑安裝了循環熱水系統。本文將論述如何在建筑循環熱水系統中，采取科學有效的技術措施，以降低經濟成本，實現節水節能的目的。

循環熱水系統；節水；節能；措施

一、循環熱水系統循環管網的節水節能

1、循環熱水系統節水節能的原理

循環熱水系統是為了讓建筑用戶能夠一直使用到熱水，而在建筑內部建立的循環系統。熱水循環供應系統包括加熱器、水泵和循環管網，一般在建筑的地下設置設備間，其中置有加熱器和水泵，并在整個建筑鋪設循環管網，以便24小時不間斷的循環提供熱水，而不會產生過大的損耗。由于熱水和周圍環境存在溫度差，使得熱水在流動中會不斷產生熱量損耗，給用戶帶來了很大的經濟損失。而循環熱水系統可以很好的解決這個問題，循環管網能夠利用循環流量來彌補部分的熱量損失，同時，水泵將機械能轉化為熱能，使熱水保持循環流動。通過科學的計算確定循環流量、水泵的流量、揚程，使水泵按照循環流量的標準工作，能起到良好的節水節能效果。

2、循環流量的確定

循環熱水系統的熱損失包括供水管管網和回水管管網的熱損失，為了保持溫度不變，就需要在供水管道中補充熱水量，也就是循環流量。計算循環流量能夠確定加熱水的準確時間和具體的加入量，不會因為延遲了加水時間而使水溫降低，也不會因為隨意加水而使水溫的變化過大，從而將加入熱水的過程進行了嚴格的控制，達到良好的節水節能目的。一般來說，回水管管網的熱損失較小，如果列入考慮，不僅增加了循環流量計算的難度，還會提高投入成本，所以只把供水管管網的熱損失算作循環熱水系統的循環流量。

計算供水管管網的熱損失有以下三種方法：

（1）用管道的長度與溫降的比來計算供水管管道兩端的溫度。這種方法是模擬理想的環境，把各個管道看做同一規格進行求解。不僅計算過程復雜，而且由于現實中管道的規格是不一樣的，使得計算結果出現了較大的偏差。

（2）用管道的面積與溫降的比來計算供水管管道兩端的溫度。這種方法是將管網分成了不同的管段，各個管段中損失的熱量與對應管段的面積按照正比例進行計算，然后將所得的數值相加，就是整個管網損失的熱量。這種方法是針對各個管段而言的，雖然計算量較大，但是數值較小，只需要代入公式即可，而且計算結果更為精確。

（3）根據導致管道產生溫降的因素來確定供水管管道兩端的溫度。管網中的各個管段的溫降是由整體與各個管段的溫降按照一定比例估算加以確定。此法較為科學，而且不需要反復驗證。

3、循環水泵的選取

確定了循環水量之后，要根據具體的數值選擇符合要求的循環水泵，以保證資源的最大利用。由于用戶使用熱水的時間和用水量的不同，導致了循環水量的持續變化。在使用熱水的高峰時間，加熱器會不斷工作增加熱水量以保持水溫恒定，此時即使循環水泵不工作，也能保證熱水的供應，而且溫度不會發生變化；在其余時間段就應當考慮用循環水泵來增加循環流量，以保證熱水的持續供應，同時還能節約成本。為了科學、合理的使用循環水泵，應選擇變流量、變揚程的循環水泵，并在終端供水點安裝水流指示器或者感溫裝置，與水泵相連接。當熱水量過小或者是水溫達不到標準要求時，水泵能夠接收到指示信號自動運行，而且會自行調整運行參數，以避免資源的浪費。

二、循環熱水系統設計的節水節能

1、循環熱水系統的選擇

傳統的熱水供應系統是分散加熱，將加熱器分散到各個供水區間，當用戶使用時需要先放掉部分冷水，才能使用到熱水，不僅造成了水資源的浪費，而且提高了用電費用。集中循環熱水系統是將加熱器、循環水泵和控制裝置安裝到一起，以便集中管理。這種供水系統中的循環管道中始終存在熱水，保證了熱水的循環流通，而且不需要另設加熱裝置，用戶就可以隨時隨地的使用熱水。當熱水量不足或者是水溫降低時，加熱器和循環水泵能夠立即工作，減少了加熱時間，提高了加熱效率，而且集中儲存的熱水量要大大少于分散供應時的熱水量，節約了水資源和電、熱能源。另外，在安裝集中循環熱水系統時要合理設計循環管網，在管網上安裝保溫電纜，保持管網內熱水的溫度，以便用戶能夠隨時用到熱水。

2、運用太陽能熱水器系統

太陽能作為一種清潔的、可再生的自然能源，在建筑循環熱水系統中的應用具有很大的利用潛力，而且隨著科技的進步，太陽能熱水系統與建筑一體化正在積極的發展中。所謂太陽能熱水系統與建筑一體化，就是太陽能熱水裝置與建筑有機的結合起來。在建筑設計的初期階段將太陽能熱水器系統納入建筑設計的內容中，成為建筑不可分割的組成部分，這樣可以使太陽能熱水器的應用更能適應不同建筑的要求，不再對建筑外觀形象形成破壞。目前，太陽能熱水系統與建筑一體化已經開始在我國許多地區的工程項目中得到實際應用。

太陽能熱水器系統按其運行方式的不同，主要分為自然循環式（整體式）、強制循環式（分體式）和非循環式（直落式）三類系統。在我國，家用太陽能熱水器和小型太陽能熱水器多用自然循環式，而大中型太陽能熱水器系多用強制循環式或非循環式。在以往多層建筑中被廣泛使用的傳統太陽能熱水器，由于其只能在屋頂安裝，對建筑立面破壞嚴重，而且在住宅中，這種一戶一套的局部太陽能熱水系統往往管線較多，布置得雜亂無章，對建筑空間的占用較大，同時影響城市建筑美觀等，在高層建筑中對底層用戶的使用也很不利。因此，在建筑循環熱水系統中可以引入太陽能熱水系統與建筑一體化的設計理念，達到與建筑外墻一體化、與建筑屋面一體化、與建筑陽臺一體以及與空調位置一體化的良好效果。所以對于不同的建筑應采用不同的循環熱水系統，以達到系統與建筑的完美結合，實現系統的靈活應用。

小結

循環熱水系統能夠向用戶集中供應熱水，減少了資源的浪費，提高了能源的使用率，而且太陽能熱水器充分利用了太陽能清潔、環保的特性，在增加用戶生活舒適度的同時，也實現了對環境的保護。

[1]黨舉,李富貞,劉萬兵.太陽能-空氣源熱泵熱水系統應用[J].設備管理與維修.2015(S1)