陳寧
建設(shè)部建筑設(shè)計(jì)院

　　北師大國(guó)際學(xué)術(shù)交流中心位于北京新街口外大街與學(xué)院南路交叉口，北京師范大學(xué)校園東南角。占地面積約1.0公頃，建筑面積4.6萬(wàn)M²是一現(xiàn)代化的綜合樓。地下二層，地上十六層，建筑高度70.02M。十二～十六層為客房，八～十一層為公寓，設(shè)備層，四～七層為辦公，一～三層為廚房、餐廳、多功能廳、游泳池、桑拿等。地下一層為汽車(chē)庫(kù)，地下二層為人防，設(shè)備用房。
　　本工程設(shè)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，需要供給熱水的地方有：客房、公寓、廚房、餐廳、游泳池、桑拿、所有衛(wèi)生間等。
　　本工程需自備熱源。為了使該工程生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理、可靠、經(jīng)濟(jì)，我們對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)一些較先進(jìn)，推廣應(yīng)用較廣的相關(guān)設(shè)備的搭配進(jìn)行了比較。以下就這些內(nèi)容及熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概況作一簡(jiǎn)單介紹。

　　一、供熱機(jī)組的選擇

　　 國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)制備熱源的設(shè)備主要有溴化鋰直燃機(jī)組和燃油燃?xì)鉄崴畽C(jī)（即無(wú)壓熱水爐）。
　　1、溴化鋰直燃機(jī)組
　　溴化鋰直燃機(jī)組全稱(chēng)為“直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組”是暖通專(zhuān)業(yè)用于制冷采暖的一種兩用設(shè)備。這種設(shè)備是以油（輕油、重油）和氣（石油氣、煤氣等）為能源泉直接燃燒經(jīng)過(guò)換熱來(lái)達(dá)到制冷和產(chǎn)熱的目的。近年來(lái)，一些廠家將該設(shè)備在空調(diào)制冷的基礎(chǔ)上又附加了制備生活熱水的功能。即將空調(diào)的制冷、產(chǎn)熱與提供生活熱水三種功能集為一體，意在簡(jiǎn)化設(shè)備，節(jié)省機(jī)房占地面積，這對(duì)于不少建設(shè)單位和用戶(hù)是具有誘惑力的。
　　對(duì)此，我們請(qǐng)教了我院的專(zhuān)家，拜讀了“專(zhuān)業(yè)雜志”上對(duì)溴化鋰直燃機(jī)組兼供生活熱水利弊分析的文章。通過(guò)學(xué)習(xí)和分析，我們認(rèn)為溴化鋰直燃機(jī)組兼供生活熱水雖然設(shè)備簡(jiǎn)化了，占地省了，但存在如下較大的問(wèn)題：
　　⑴不經(jīng)濟(jì)
　　由于“機(jī)組”制備生活熱并不是利用制冷、產(chǎn)熱二個(gè)循環(huán)過(guò)程中的余熱，而且通過(guò)加大燃燒器和高壓發(fā)生器通過(guò)附加的生活熱水換熱來(lái)達(dá)到的。這樣“機(jī)組”的負(fù)荷要按二者迭加來(lái)考慮。本工程生活熱水耗熱量的36%以上，則“機(jī)組”的負(fù)荷要相應(yīng)增大36%以上。這樣機(jī)組的制造成本加大，一次投資加大。經(jīng)查設(shè)備費(fèi)用約增加150萬(wàn)。
　　另則，“機(jī)組”的運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，由于生活熱水是常年供熱而空調(diào)供冷、供熱是有季節(jié)性的。這樣，設(shè)備運(yùn)行效率很低，尤其是只供生活熱水時(shí)，因生活熱水供熱很不均勻，在低負(fù)荷時(shí)是典型的大馬拉小車(chē)。“機(jī)組”的低效更為突出，這樣，設(shè)備的經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)將明顯提高。
　　⑵不合理
　　生活熱水的供熱工況和空調(diào)制冷產(chǎn)熱工況是截然不同的。前者是全年供熱的，而每天的供熱量又是極不均勻的。后者是有季節(jié)性的，供熱制冷是基本均勻的；前者是直流供水，且水質(zhì)一般不經(jīng)軟化處理，而后者為循環(huán)系統(tǒng)，其循環(huán)水為軟化水。因此把這三者拼在一起顯然是不合理的，燃燒器的能力與空調(diào)負(fù)荷及生活熱水負(fù)荷均不匹配，難以實(shí)現(xiàn)有效穩(wěn)定的自動(dòng)控制。
　　⑶存在不安全的隱患
　　由于“溴化鋰直燃機(jī)組”的燃燒器示按供生活熱水的設(shè)計(jì)秒流量的供熱量（當(dāng)無(wú)調(diào)節(jié)設(shè)施時(shí)）＋空調(diào)負(fù)荷來(lái)選擇的。因此，當(dāng)只供生活熱水用熱時(shí)，燃燒器顯然偏大。尤其是生活熱水為低負(fù)荷時(shí)，燃燒器的工作可能會(huì)突開(kāi)突關(guān)，控制系統(tǒng)一旦失靈會(huì)導(dǎo)致生活熱水快速升溫超過(guò)規(guī)定溫度，這樣不僅可能燙傷人的事故，且會(huì)使高壓發(fā)生器內(nèi)壓升高，破壞其真空狀態(tài)。給整個(gè)“機(jī)組”運(yùn)行帶來(lái)不安全的隱患。
　　(4)不利于系統(tǒng)冷熱水壓力的平衡
　　“溴化鋰直燃機(jī)組”的生活熱水供熱部分為一塊速加熱器的結(jié)構(gòu)，被加熱的生活熱水流速高，阻力大（一般2-5m）。阻力隨著生活用水負(fù)荷的變化也很大。因此，在系統(tǒng)使用中將引起熱水墳力不夠，壓力不穩(wěn)定。費(fèi)水耗能，用水不舒適。
　　由于“溴化鋰直燃機(jī)組”用于生活熱水供熱存在的問(wèn)題較多，因此，我們?cè)诒竟こ淘O(shè)計(jì)時(shí)，放棄了與暖通共用“機(jī)組”的方案。
　　2、燃油燃?xì)鉄崴畽C(jī)組
　　“燃油燃?xì)鉄崴畽C(jī)組”是近年來(lái)發(fā)展快，推廣應(yīng)較廣的一種供生活熱水或兼供采暖熱水的無(wú)壓鍋爐。
　　目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這種“燃油燃?xì)鉄崴畽C(jī)組”的廠家很多，“機(jī)組”的類(lèi)型也較多，按其供熱的方式來(lái)分為直接供熱型和間接供熱型。
　　直接供熱型機(jī)組：即為冷水直接進(jìn)入爐體，被加熱成熱水后直接作為生活熱水供給系統(tǒng)使用。這種供水方式，一般是將“機(jī)組”配置—熱水貯水箱放在屋頂上，重力流供水，且要求冷水硬度較低，以減少“機(jī)組”的經(jīng)常維修工作，延長(zhǎng)“機(jī)組”的使用壽命。
　　間接供熱型機(jī)組：這種“機(jī)組”內(nèi)的熱水（或其它介質(zhì)）不直接使用，只作熱媒用。其供熱是通過(guò)內(nèi)置換熱器或外置換熱器來(lái)進(jìn)行的。內(nèi)置換熱器也有多種型式，較普遍的是用U型盤(pán)管靜置在爐體腔內(nèi)，U型盤(pán)內(nèi)走被加熱水外為爐體熱水（或其它介質(zhì)）。這種“機(jī)組”的優(yōu)點(diǎn)是“機(jī)組”靈活，占地少，可放在地下室，可利用冷水壓力直接供水，系統(tǒng)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)是：換熱效果差，U型盤(pán)管靜置在水腔內(nèi)，傳熱系數(shù)K值低，未經(jīng)軟化處理的被加熱水走在U型管內(nèi)，當(dāng)水質(zhì)較硬時(shí)，將易結(jié)垢 不便維修；且阻力大，阻力變化大，不利于系統(tǒng)的冷熱壓力平衡。
　　外置換熱器的機(jī)組，則是將機(jī)組與換熱器分開(kāi)，機(jī)組提供熱媒，經(jīng)換熱器換熱后提供熱水，這種供熱方式的缺點(diǎn)是相對(duì)直接供熱效率低一點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備可放在地下室，被加熱水走在換熱器的殼程，阻力小，有利于整個(gè)系統(tǒng)冷熱水壓力的平衡，且方便清除水垢和維修。
　　本工程位于“北京”，冷水水質(zhì)較硬，且屋頂沒(méi)有設(shè)置機(jī)組加大熱水箱的地方，因此我們選擇了外配換熱器的間接供熱型熱水機(jī)組的型式。
　　供熱的方式選定后，下一步就是選擇哪一種“機(jī)組”和哪一種換熱器的問(wèn)題。對(duì)此，我們也作了一些調(diào)研分析，最后選擇了燃?xì)庑徒M環(huán)式熱水機(jī)組和DFHRV導(dǎo)流浮動(dòng)盤(pán)管型半窖式換熱器聯(lián)合供給生活熱水的方式。
　　⑴組環(huán)式熱水機(jī)組
　　組環(huán)式熱水機(jī)組是一種無(wú)受火管無(wú)筒的新型水加熱設(shè)備，完全自由組合式，爐內(nèi)各部件可以相對(duì)自由熱脹冷縮，其結(jié)構(gòu)充分利用了輻射換熱的傳熱方式，通過(guò)逐漸變窄的煙道增強(qiáng)了單位換熱面積的對(duì)流換熱量。所需的換熱面積減少和何種的縮小，鋼材耗量也相應(yīng)降低，尤其是換熱構(gòu)件不需管材，節(jié)省材料，與同型其他熱水機(jī)組相比具有體積小，重量輕，占地少的優(yōu)點(diǎn)。
　　⑵DFHRV浮動(dòng)盤(pán)管半容積換熱器
　　DFHRV浮動(dòng)盤(pán)管半管窖換熱器檢修維護(hù)方便，盤(pán)管可以罐內(nèi)抽出檢修更換。國(guó)內(nèi)許多浮動(dòng)盤(pán)管容積式半窖換熱器存在不能檢修或檢修困難優(yōu)于U型管換熱器，但受水質(zhì)、使用條件、熱媒工況等的影響仍有結(jié)垢 的可能，容器內(nèi)壁，換熱盤(pán)管的腐蝕也需要檢修更換。
　　DFHRV浮動(dòng)盤(pán)管半窖換熱器采用多行程螺旋的浮動(dòng)管組，熱媒頒布均勻，流程長(zhǎng)消除了短路換熱現(xiàn)象，換熱管束底部已接近罐底加上導(dǎo)流裝置罐內(nèi)基本上消除了冷水滯水區(qū)，容積利用率可達(dá)95%以上，它具有一定的調(diào)節(jié)容積保證供水的可靠性。它的被加熱水頭損失很小△h≦1M保證冷、熱水壓力平衡。

　　二、熱水供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

　　 ⑴系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　熱水供水分區(qū)同冷水系統(tǒng)，三層及三層以下為低區(qū)其供水系統(tǒng)為下行上給式，四層及四層以上為高區(qū)其供水系統(tǒng)為上行下給式，管道系統(tǒng)為等流程布置。
　　高區(qū)換熱器的冷水由屋頂水箱專(zhuān)用管道供給，十一層及十一層以下通過(guò)減壓閥減壓后供給熱交換器，低區(qū)熱交換器的冷水由市政管網(wǎng)直接供給。冷水進(jìn)入熱交換器前經(jīng)過(guò)電子水處理儀以防結(jié)垢。
　　經(jīng)高、低區(qū)熱交換器交換出的熱水經(jīng)分水器按使用功能的不同分別接熱水管供給各個(gè)用水點(diǎn)，保證不同功能的生活熱水互干干擾，相對(duì)獨(dú)立（詳見(jiàn)附圖）。
　　⑵系統(tǒng)循環(huán)
　　系統(tǒng)采用全日制機(jī)械循環(huán)供水，高、低區(qū)循環(huán)泵均設(shè)在熱交換間內(nèi)，由各區(qū)回水管路上設(shè)置的溫度控制器控制循環(huán)泵的開(kāi)啟，當(dāng)回水溫度低于50℃時(shí)循環(huán)泵停止工作。
　　⑶管材的選用
　　公寓，客房衛(wèi)生間支管選用鋁塑復(fù)合管，由于鋁塑復(fù)合管PEX-AL-PEX的特殊結(jié)構(gòu)它具備了金屬管和塑料管的優(yōu)點(diǎn)，重量輕，耐腐蝕，衛(wèi)生條件好，使用壽命長(zhǎng)，管容易穹曲定型，施工安裝方便。由于目前鋁塑復(fù)合管規(guī)格較小最大到DN32mm，因此，只能用于支管，采用卡壓式管件連接。
　　干管選用聚丁稀管，聚丁稀管管材是世界上先進(jìn)的熱水管材之一，而久抗老化性能強(qiáng)，導(dǎo)熱系數(shù)低（0.22w/mk）絕熱保溫性好，減少了保溫厚度，無(wú)毒無(wú)害，微生物不能滲透，貯存的水不會(huì)變質(zhì)，施工安裝方便。連接方式采用擠壓夾緊管件或熱溶合。