建筑热水系统节能分析

建筑热水系统节能分析建筑热水系统节能分析 柯庆全 给水排水工程 06 1 摘要摘要 建筑热水系统是给水排水设计的重要环节 在现代能源资源缺乏的形式下 如 何能够尽可能的使热水系统更可靠更节能是我们设计的目标 本文主要简单介绍热水系统 的设计和一些该注意的节能措施 关键词关键词 建筑 热水供应系统 节能 目前热水能耗在建筑能耗中所占的比例越来越大 建筑热水系统节能日益受到大家的 重视 本文分析建筑热水能耗的现状 从热水系统 供水方式 系统的设计 加热设备的 选择 管材附件选用以及管道的敷设与保温这几方面提出一点节能措施 一 热水系统的选择一 热水系统的选择 建筑内部热水供应系统可分为 局部热水供应系统 集中热水供水系统 区域热水供 应系统 局部热水供应系统采用小型燃气热水器 电热水器 太阳能热水器等小型加热器 在用水场所 就地加热 供配水点使用热水的系统 局部热水供应系统中热水输送管道短 热损小 设备廉价 维护管理方便 但是小型加热器热效率低 制水成本高 高层建筑热 水供应系统一般采用集中热水供应系统 它在锅炉房将水加热后通过热水管网输送到整栋 建筑 加热设备集中 便于维护管理 加热设备效率高 热水成本较低 但设备系统复杂 投资很大 管网较长 热损失较大 区域热水供应系统跟集中热水供应系统很相似 不过 它通过市政热力管网输送到整个建筑群 正确的选用热水供应系统不仅仅节省成本费用 管理方便 更能有效地节省能源和水源 二 供水方式选择二 供水方式选择 热水的供水方式根据不同条件可分许多种 按加热方式的不同 有直接加热和间接加 热之分 按热水管网的压力的工况 有开式闭式之分 按热水管网设置循环管网的方式不 同 有全循环 半循环和无循环之分 按热水配水管网水平干管的位置 有上行下给和下 行上给之分等 但是无论何种热水供应方式都存在严重的水量浪费现象 主要表现在开启 热水配水装置后 不能及时获得满足使用温度的热水 往往要放掉不少冷水后才能正常使 用 要尽量减少这部分无效冷水的量 热水系统的循环方式直接决定了无效冷水是否存在 及冷水量的相对大小 目前我国现行的 建筑给水排水设计规范 中提出了三种热水循环 方式 干管循环 立管循环 支管循环 同时 允许热水供应系统较小 使用要求不高的 定时供应系统 如公共浴室等可不设循环管 有调查表明 支管循环方式最节水 立管循 环方式的节水量虽比支管循环少但投资回收期较短 具有较明显的经济优势 而干管循环 方式无论从节水的角度还是从工程成本回收的角度看均无优势 无循环系统会产生大量的 无效冷水量 不符合节水要求 同时也给人们的使用带来不便 综合上述分析并结合我国 国情 新建建筑热水系统不应再采用干管循环和无循环方式 而应根据建筑物的具体情况 选用支管循环或立管循环方式 而对局部热水供应系统在设计住宅厨房和卫生间位置时除 考虑建筑功能和建筑布局外 应尽量减少其热水管线的长度 并进行管道保温 选择热水 供应方式应根据建筑物的用途 热源的供给情况 热水量和卫生器具的布置情况进行技术 经济比较后 本着节能与节约的原则确定 在实际应用中 常常将上述几种方式根据具体 情况进行组合应用 3 3 热水系统的设计 热水系统的设计 热水用水定额 供水水温 水质 耗水量 耗热量等热水系统的基本设计参数对热水 系统的合理运行 能耗等有巨大影响 因此 在实际工程中 应根据实际情况合理的选择 这些参数 热水用水定额应根据建筑的使用性质 热水水温 卫生器具完善程度 热水供应时间 和地区条件按 建筑给水排水设计规范 GB 50015 2003 的规定选择 据资料介绍 在 对多项设有集中热水供应系统的居住小区进行实测调查 结果显示居民热水用水定额均低 于 规范 热水用水定额的下限值 因此 建议除水资源丰富的炎热地区外居住建筑的热水 定额取 规范 热水用水定额的下限值 热水供水水温对节能的影响主要是热水管道的热损失 因此 在满足配水点处最低温 度要求的条件下 根据热水供水管线长短 管道保温情况等适当采用低的供水温度 以缩 小管内外温差 减少热量的损失 节约能源 热水的供水水质对节能的影响主要是冷水的硬度 硬度大 易在设备及供水管道内形 成水垢 大大降低热交换效果 导致热能损失 因此 对硬度大的冷水应根据实际情况采 取适当的水质软化或实质稳定措施 对热水系统设计时 耗水量 耗热量的计算应注意设计计算用水人数 单位数与卫生 器具数 卫生器具同时使用百分数应尽量准确 小时变化系数 Kh 值是影响设计小时耗热 量大小的关键参数 Kh 值的恰当选择对节能有特殊的意义 当前 热水的 Kh 偏大与给水 的 Kh 值不对应等是规范中热水部分的弊病 近年来许多专家在对一些工程集中供应热水 系统的用水逐时变化实测分析基础上 对 Kh 值进行了分析计算调整 其结果见下表 热水小时变化系数 Kh 值 类别 住宅 别 墅 旅馆幼儿园公共浴室餐饮业医院办公楼 Kh2 34 4 73 9 6 842 7 4 81 5 3 21 5 2 61 95 4 551 2 1 5 集中热水供应系统的设计小时耗热量 应根据设计小时热水量和冷 热水温差 系统 全日或定时供应热水 不同类型建筑 不同用水单位的最大用水时段等条件分别按规范中 关于设计小时耗热量的相关公式计算 不能盲目的将各个设计小时耗热量叠加作为系统的 设计小时耗热量计算 要加以分析与比较 供水压力的平衡问题是设计集中热水供应系统首先要考虑的问题 例如 高层建筑的 冷 热水系统分区要一致 各区的加热器 储水罐的进水均应由同区的给水系统专管供应 当不满足要求时 应采取合理设置减压阀等措施来满足冷 热水压力平衡 热水管网系统 应合理设置热水回水管道 保证循环效果 从而节能节水 一 二次泵的设立是热水系统 的关键 也与能耗 供水可靠性有关 首先要计算出用户的侧用水量和混合用水量 根据 其大小确定合理的方案 从而达到节能的目的 水泵搭配又是一个节能的措施 一个传统 的变频恒压泵只是降低水泵的总运行功率 对节能没有大的作用 因此 增设小容量值班 水泵对节能和延长大水泵运行寿命很有意义 市政给水管网水压满足不了高层建筑供水要 求 需要设置水泵升压供水 合理选择水泵 在需要的流量及扬程基础上 应尽可能选择 节能新产品 4 4 加热设备的选择 加热设备的选择 热水系统的加热设备应根据使用特点 耗热量 热源情况 燃料种类等因素进行考虑 从节能的角度来说 选择间接水加热设备时应考虑被加热水侧阻力损失小 所需循环泵扬 程低 能保证系统冷 热水压力平衡 选择热水循环泵时应根据管网大小 使用要求等确 定适当的控制循环泵起停的温度 这样能减少管道的热损失和循环泵的开启时间 选择燃 油类热水设备时应选用热效率高 燃料燃烧完全 无需消烟除尘的设备 5 5 管材和附件的选择 管材和附件的选择 热水管材应能满足工作压力与工作温度的设计指标 并能在各连接处的密封性能好 不影响水质 以免漏水耗能 由于塑料给水管的绝热性能较好 可以考虑不做管道保温 故建议在不做保温时用 PE X 管与铝塑复合管用于热水支管 在热水供应系统的水加热设备的热媒管道上应装设自动温度调节装置来控制出水温度 这样能实现节能节水 安全供水 减压阀是热水供水分区系统的关键产品 选择一个好的 减压阀不仅能减少该区的能耗 还能减小噪音 振动 以延长配水器材的使用寿命 减压 阀的减压比应符合 建筑给水减压阀应用设计规程 CECS 110 20003 或产品的要求 例如比例式减压阀的减压比 4 1 若大于此比例表明阀前压力大 能耗高 水龙头是热水 供应系统的终端配水器材 设计时应采用调节功能 密封性能好 耐久节水的产品 6 6 管网敷设与保温 管网敷设与保温 热水系统管网与设备的保温措施是否恰当对其能耗影响很大 就住宅集中热水系统而 言 其管路布置复杂 使用点多 支管多 这部分管道的热水不能进入系统进行热循环 又因暗设 不易保温 形成了部分的热损失 对这些管道应采用 PE X 管 热水供应系统 中的水加热设备 贮热水器 热水箱 热水供水干管和立管 机械循环的回水干 立管 有冰冻可能的自然循环回水干 立管 均应采取保温措施 其能减少介质传送过程中无效 的热损失 保温材料应符合导热系数小 机械强度大 重量轻 没有腐蚀性 防火性能好 易于施工成型等要求 结语 结语 随着国家节能建设工作的全面展开和重点领域等重点节能工程的启动 在国家政策支 持和国家财政扶持以及全社会资金积极参与下 国家节能建设迎来了难得的发展机