學(xué)校建筑集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)是該類(lèi)型建筑給排水設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。從熱源型式的選擇、鍋爐房及熱水機(jī)房位置的確定、熱水系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、室外熱水管網(wǎng)的敷設(shè)及各種常見(jiàn)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)等方面，詳細(xì)進(jìn)行了分析、對(duì)比和探討。

學(xué)校建筑； 熱源型式； 熱水機(jī)房位置； 熱水循環(huán)方式； 室外熱水管道的敷設(shè)

TU822+.1 A

［定稿日期］2022-05-18

［作者簡(jiǎn)介］楊槐（1975—），男，本科，高級(jí)工程師，從事建筑給排水設(shè)計(jì)及技術(shù)管理工作。

學(xué)校建筑的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)是該類(lèi)型建筑給排水設(shè)計(jì)中難度最大的部分。不同的熱源型式、不同的機(jī)房位置、開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的選擇、不同的系統(tǒng)管網(wǎng)循環(huán)方式等方面都有很大的研究?jī)r(jià)值，會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行、造價(jià)、綠建節(jié)能等方面帶來(lái)很大的影響。本文從這幾個(gè)角度進(jìn)行了詳細(xì)分析對(duì)比，并得出了相關(guān)關(guān)鍵性結(jié)論。

1 學(xué)校建筑熱水供應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）各用水點(diǎn)熱水用時(shí)特點(diǎn)不同，浴室、學(xué)生宿舍、體育館及游泳館、風(fēng)雨操場(chǎng)等屬于定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)，用水集中，應(yīng)根據(jù)定時(shí)集中熱水衛(wèi)生器具數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)熱負(fù)荷;教師宿舍和食堂屬于24 h熱水供水，可按熱水小時(shí)變化系數(shù)法計(jì)算熱負(fù)荷。

（2）由于供熱樓棟及部位分散，供熱距離較遠(yuǎn)，會(huì)面臨多棟建筑集中熱水系統(tǒng)的統(tǒng)一設(shè)置及熱水循環(huán)問(wèn)題。

（3）室外熱水管道的敷設(shè)問(wèn)題需要特別關(guān)注。

（4）太陽(yáng)能、空氣源熱泵、燃油燃?xì)鉄崴仩t、電加熱等多熱源的綜合利用及綠色節(jié)能要求的配合設(shè)計(jì)導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)雜。

（5） 由于學(xué)校建筑熱水需要量大，儲(chǔ)水量較大，使用開(kāi)式系統(tǒng)、屋頂設(shè)置開(kāi)式熱水箱的情況較多，往往需要考慮重力供水和加壓供水區(qū)域，增加了供水系統(tǒng)的復(fù)雜性。

（6）熱水循環(huán)系統(tǒng)較多，包括熱媒循環(huán)系統(tǒng)、加熱循環(huán)系統(tǒng)、供熱循環(huán)系統(tǒng)等。

2 學(xué)校建筑熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱源的選擇

2.1 燃油燃?xì)鉄崴仩t

燃油燃?xì)獬簾崴仩t是指鍋爐本體開(kāi)孔或者用聯(lián)通管與大氣相通，在任何情況下鍋爐本體頂部表壓為零的鍋爐，均為開(kāi)式鍋爐，分為直接式和間接式。直接式鍋爐是指直接加熱爐膛內(nèi)的水，直接利用爐膛內(nèi)的水作為熱媒水使用，熱媒水溫度可達(dá)70～95 ℃。直接式鍋爐不承壓，屬于開(kāi)式。間接式鍋爐在直接式鍋爐的基礎(chǔ)上加入換熱盤(pán)管，被加熱水通過(guò)換熱盤(pán)管與鍋爐爐膛內(nèi)的水進(jìn)行熱交換。間接式鍋爐盤(pán)管內(nèi)的水可以作為熱媒水，也可以作為生活熱水直接使用。作為生活熱水使用時(shí)，盤(pán)管內(nèi)的水溫度可達(dá)55～60 ℃。由于換熱盤(pán)管的存在，盤(pán)管可以承壓1.0 MPa、1.6 MPa、2.5 MPa，以適應(yīng)各種閉式熱水供應(yīng)系統(tǒng)的要求。由于存在熱交換，間接式鍋爐的熱效率略低于直接式鍋爐。一臺(tái)間接式燃油燃?xì)鉄崴仩t可以配置最多3組盤(pán)管，根據(jù)每組盤(pán)管的換熱面積來(lái)分配其各供熱分區(qū)需要的熱負(fù)荷。燃油燃?xì)鉄崴仩t需考慮排污降溫設(shè)施。真空鍋爐是間接式鍋爐的一種，利用真空環(huán)境下盤(pán)管外被加熱的水蒸氣凝結(jié)釋放潛熱來(lái)加熱盤(pán)管內(nèi)的水。由于真空環(huán)境下水的沸點(diǎn)低于100 ℃，故真空鍋爐盤(pán)管內(nèi)的水溫度會(huì)比較低，一般最多可達(dá)80～90 ℃。真空鍋爐隨著使用時(shí)間的增加，真空度可能降低，導(dǎo)致熱效率降低。真空鍋爐無(wú)須考慮排污問(wèn)題，不用考慮降溫設(shè)施。燃?xì)鈨r(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)性好，使用普遍。燃?xì)忮仩t的缺點(diǎn)是需要考慮泄爆問(wèn)題。燃油或燃?xì)忮仩t不應(yīng)布置在人員密集場(chǎng)所的上一層、下一層或貼鄰; 燃油或燃?xì)忮仩t房應(yīng)設(shè)置在首層或地下1層的靠外墻部位，但常（負(fù)）壓燃油或燃?xì)忮仩t可設(shè)置在地下2層或屋頂上。設(shè)置在屋頂上的常（負(fù)）壓燃?xì)忮仩t，距離通向屋面的安全出口不應(yīng)小于6 m。采用相對(duì)密度（與空氣密度的比值）不小于0.75的可燃?xì)怏w為燃料的鍋爐，不得設(shè)置在地下或半地下。鍋爐房的疏散門(mén)均應(yīng)直通室外或安全出口。鍋爐房不能設(shè)置在主要通道、疏散口的兩旁。住宅建筑物內(nèi)，不宜設(shè)置鍋爐房。鍋爐房的外墻、樓地面或屋面應(yīng)有相應(yīng)的防爆措施，并應(yīng)有相當(dāng)于鍋爐間占地面積10%的泄壓面積，泄壓方向不得朝向人員聚集的場(chǎng)所、房間和人行通道，泄壓處也不得與這些地方相鄰。地下鍋爐房采用豎井泄爆方式時(shí)，豎井的凈橫斷面積應(yīng)滿足泄壓面積的要求。鍋爐應(yīng)考慮排煙使用的煙管及煙道問(wèn)題。

一般情況下不選用燃油鍋爐，采用燃?xì)鉄崴仩t，燃?xì)忮仩t房不選擇設(shè)置在屋頂。

2.2 容積式燃?xì)鉄崴畽C(jī)組

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《生活熱水加熱機(jī)組》20S121中，單臺(tái)功率小于100 kW，最大水容積小于500 L的不認(rèn)為是鍋爐。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 18111-2021《燃?xì)馊莘e式熱水器》適用于額定熱負(fù)荷小于100 kW，額定容積小于500 L的容積式燃?xì)鉄崴鳌?/p>

容積式燃?xì)鉄崴畽C(jī)組又稱燃?xì)馊莘e式熱水器、大炮彈。由于其不屬于鍋爐，在設(shè)備機(jī)房的選擇上具有更大的靈活性，無(wú)須考慮泄爆口，但是需考慮排煙問(wèn)題。

2.3 空氣源熱泵

空氣源熱泵分常溫型、低溫型（-15 ℃）和超低溫型（-30 ℃），低溫型和超低溫型價(jià)格更高，但是后者在環(huán)境溫度較低時(shí)，COP值比常溫型高。循環(huán)式熱水機(jī)是一套先將自來(lái)水注入保溫水箱，再經(jīng)過(guò)機(jī)組將水箱中的水循環(huán)加熱至設(shè)定溫度的系統(tǒng)。一般空氣源熱泵出熱水的溫度最高為55 ℃，如果不能滿足末端水溫要求，需增加電加熱器。

由于冬季空氣源熱泵機(jī)組COP值降低，為減少初期設(shè)備臺(tái)數(shù)，可以適當(dāng)輔助電加熱系統(tǒng)，但是應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理性比較?？諝庠礋岜?輔助電加熱系統(tǒng)滿足GB 50189-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第5.3.1條規(guī)定：集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源，宜利用余熱、廢熱、可再生能源或空氣源熱泵作為熱水供應(yīng)熱源。當(dāng)最高日生活熱水量大于5 m3時(shí)，除電力管理鼓勵(lì)用電，且利用谷電加熱的情況外，不應(yīng)采用直接電加熱熱源作為集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源。

空氣源熱泵的COP值跟環(huán)境溫度、進(jìn)水溫度、出水溫度有關(guān)系。環(huán)境溫度越高、進(jìn)水溫度越低、出水溫度越低均可以導(dǎo)致COP值增加。采用空氣源熱泵系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮最冷月冬季平均氣溫并結(jié)合空氣源熱泵的COP值綜合考慮設(shè)備選型，必要時(shí)應(yīng)選用低溫型和超低溫型空氣源熱泵機(jī)組。

從綠色建筑方面，空氣源熱泵與太陽(yáng)能經(jīng)常搭配使用，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。為節(jié)約初期投資，可以考慮在春、夏、秋季采用空氣源熱泵系統(tǒng)，在冬季輔以電加熱。承壓型空氣源熱泵機(jī)組一般可承壓1.0 MPa。

2.4 太陽(yáng)能

太陽(yáng)能集熱器分為真空管型太陽(yáng)能集熱器和平板型太陽(yáng)能集熱器。真空管型太陽(yáng)能集熱器分為全玻璃真空管型、玻璃-金屬結(jié)構(gòu)真空管型和熱管式真空管型太陽(yáng)能集熱器，全玻璃真空管型太陽(yáng)能集熱器工作壓力為0.05 MPa，平板型太陽(yáng)能集熱器和玻璃-金屬結(jié)構(gòu)真空管型太陽(yáng)能集熱器工作壓力為0.6 MPa。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)分為直接系統(tǒng)和間接系統(tǒng)， 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)選用及安裝》15S128。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以跟電熱水機(jī)組、空氣源熱泵合并設(shè)置系統(tǒng)。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)采用防凍、防結(jié)露、防過(guò)熱、防電擊、防雷、抗雹、抗風(fēng)、抗震等技術(shù)措施。

2.5 電鍋爐及電熱水機(jī)組

電鍋爐及電熱水機(jī)組不得單獨(dú)作為集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱源，但是可以與空氣源熱泵或太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)聯(lián)合供熱，不違反GB 50189-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第5.3.1條的規(guī)定。

3 學(xué)校建筑熱水供應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算問(wèn)題

3.1 熱水循環(huán)泵的計(jì)算

3.1.1 熱水鍋爐與供熱閉式熱水罐、供熱開(kāi)式熱水箱之間的循環(huán)

循環(huán)泵流量按最大小時(shí)耗熱量的1.5～2.0倍設(shè)計(jì)（折算成供水溫度機(jī)組熱水產(chǎn)水量）。

3.1.2 熱水回水管網(wǎng)的循環(huán)

全日集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱水循環(huán)流量一般控制為最大小時(shí)熱水供水量的0.10～0.15。定時(shí)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的熱水循環(huán)流量可按循環(huán)管網(wǎng)總水容積的2～4倍計(jì)算。循環(huán)管網(wǎng)總水容積包括配水管、回水管的總?cè)莘e，不包括不循環(huán)管網(wǎng)、水加熱器或貯熱水設(shè)施的容積。全日集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的循環(huán)水泵在泵前回水總管上應(yīng)設(shè)溫度傳感器，由溫度控制開(kāi)停。定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的循環(huán)水泵宜手動(dòng)控制，或定時(shí)自動(dòng)控制。

3.1.3 熱水熱媒循環(huán)系統(tǒng)

循環(huán)泵流量按最大小時(shí)耗熱量的1.5～2.0倍設(shè)計(jì)（熱媒的供回水溫差為20 ℃計(jì)算熱媒循環(huán)熱水量）。

3.1.4 熱水循環(huán)及管網(wǎng)布置的其他相關(guān)問(wèn)題

（1）集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)為減少分區(qū)數(shù)量，市政水壓直供高度范圍內(nèi)的熱水供水范圍也可以采用跟冷水合用的閉式變頻供水，其余非集中熱水供水范圍內(nèi)的冷水區(qū)采用市政直供，不屬于市政水壓未充分利用的界定情況。

（2）開(kāi)式系統(tǒng)的熱水加熱循環(huán)泵、熱水供熱管網(wǎng)循環(huán)泵、熱水供水泵應(yīng)分開(kāi)設(shè)置。如果三泵合一， 在熱水供水過(guò)程中，熱水加熱循環(huán)、熱水供熱管網(wǎng)循環(huán)同時(shí)運(yùn)行的話，會(huì)導(dǎo)致供水泵壓力下降，不能滿足用水點(diǎn)壓力的情況。故這3種泵在熱水開(kāi)式系統(tǒng)中要分開(kāi)設(shè)置，不能合用，以免影響供水壓力。

（3）為保證循環(huán)效果，減少運(yùn)行調(diào)試?yán)щy，減少檢修影響范圍，不建議采用區(qū)域統(tǒng)一的熱水供水管網(wǎng)和熱水回水循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)。建議每棟宿舍樓單獨(dú)設(shè)置供熱管網(wǎng)及循環(huán)管網(wǎng)，單獨(dú)設(shè)置加熱循環(huán)泵及供熱管網(wǎng)循環(huán)泵。

3.2 電加熱器數(shù)量及功率的計(jì)算

3.2.1 電加熱與太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)合用時(shí)

電加熱器的功率應(yīng)滿足沒(méi)有太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)情況下所需要的熱負(fù)荷要求。電加熱器應(yīng)對(duì)供熱水箱中的水進(jìn)行循環(huán)加熱。電加熱器數(shù)量建議不少于2臺(tái)。

3.2.2 電加熱器與空氣源熱泵熱水系統(tǒng)合用時(shí)

電加熱器的功率應(yīng)滿足空氣源熱泵系統(tǒng)供熱不足部分所需要的熱負(fù)荷要求。電加熱器對(duì)供熱水箱中的水進(jìn)行循環(huán)加熱。一般可以考慮僅在冬季采用輔助電加熱，春、夏、秋季只運(yùn)行空氣源熱泵，以節(jié)約空氣源熱泵的數(shù)量和初期投資。輔助電加熱的功率及空氣源熱泵的臺(tái)數(shù)及功率的確定應(yīng)根據(jù)冬季室外溫度及產(chǎn)品的COP參數(shù)值綜合確定，應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)及長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用綜合比較確定。電輔助加熱功率越大，空氣源熱泵的臺(tái)數(shù)及功率越少，初期投資越低，但是長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用越高。相反，電輔助加熱功率越小，空氣源熱泵的臺(tái)數(shù)及功率越大，初期投資越高，但是長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用越低。電加熱器數(shù)量建議不少于2臺(tái)。

3.3 熱水鍋爐、熱水機(jī)組（單臺(tái)功率小于100 kW）數(shù)量及型號(hào)的計(jì)算

燃油燃?xì)鉄崴仩t一般根據(jù)樓棟運(yùn)行組合搭配情況考慮多工況的運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)而考慮鍋爐的選型搭配使用，以提高熱效率。一般至少選用2臺(tái)，單臺(tái)不小于整個(gè)熱負(fù)荷的70%，以便檢修鍋爐時(shí)不過(guò)多影響使用。熱水機(jī)組（單臺(tái)功率小于100 kW）的選型應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷和儲(chǔ)水容積綜合考慮，一般考慮多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行使用，備用最大一臺(tái)熱水機(jī)組，以便檢修時(shí)不影響正常運(yùn)行。熱水機(jī)組（單臺(tái)功率小于100 kW）的選型應(yīng)考慮儲(chǔ)水總?cè)莘e是否滿足儲(chǔ)水要求，如果不滿足，應(yīng)另外單獨(dú)配置儲(chǔ)水罐。

4 學(xué)校建筑集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)典型方案

4.1 方案一：區(qū)域集中閉式熱水系統(tǒng)

熱水鍋爐采用間接式燃?xì)鉄崴仩t，熱水鍋爐及開(kāi)式熱水箱均集中位于地下室，冷熱水均采用變頻給水系統(tǒng)供水，冷熱水變頻泵出口壓力設(shè)定值相等，熱水管網(wǎng)為閉式系統(tǒng)，設(shè)置管網(wǎng)末端循環(huán)泵，循環(huán)泵出口設(shè)置閉式膨脹罐。各樓棟供水管網(wǎng)及管網(wǎng)末端熱水循環(huán)泵均獨(dú)立設(shè)置。開(kāi)式熱水箱跟燃?xì)鉄崴仩t之間設(shè)置熱水循環(huán)泵。生活熱水通過(guò)鍋爐中的盤(pán)管間接加熱，盤(pán)管熱水出水溫度60 ℃；熱媒水直接使用爐膛內(nèi)的水，溫度90 ℃。為避免相互影響，定時(shí)熱水供應(yīng)部分的熱水變頻供水機(jī)組應(yīng)單獨(dú)設(shè)置。

該方案特點(diǎn)：屬于閉式系統(tǒng)，初期投資造價(jià)低，設(shè)備機(jī)房集中，機(jī)房面積小，熱水供水管網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，室外需敷設(shè)熱水管道，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。熱水供水泵、供水管網(wǎng)、熱水管網(wǎng)末端循環(huán)泵分樓棟設(shè)置，易調(diào)試，運(yùn)行可靠。鍋爐應(yīng)有備用，鍋爐房位于地下室，需考慮泄爆口位置，鍋爐需考慮排煙問(wèn)題。該方案適用于地下室有面積設(shè)置燃?xì)鉄崴仩t房、開(kāi)式儲(chǔ)熱水箱及熱水循環(huán)泵且供熱半徑不是很大的情況。

4.2 方案二：集中制熱分散儲(chǔ)熱開(kāi)式熱水供應(yīng)系統(tǒng)

熱水鍋爐采用間接式燃?xì)鉄崴仩t，熱水鍋爐集中位于地下室，開(kāi)式熱水箱位于各樓棟屋頂。開(kāi)式熱水箱跟燃?xì)鉄崴仩t之間設(shè)置熱水循環(huán)泵。生活熱水通過(guò)鍋爐中的盤(pán)管間接加熱，盤(pán)管熱水出水溫度60 ℃，一臺(tái)鍋爐可設(shè)置最多3套盤(pán)管，每套盤(pán)管對(duì)應(yīng)一棟宿舍，每套盤(pán)管的換熱面積對(duì)應(yīng)其所需熱負(fù)荷。該系統(tǒng)也可以采用板換外置的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，多套板換可對(duì)應(yīng)多棟宿舍，板換與鍋爐間需設(shè)置熱媒水循環(huán)水泵。冷水給水系統(tǒng)在屋頂設(shè)置與熱水箱同標(biāo)高的冷水箱，冷水箱的有效容積按0.5 h最大時(shí)冷水用水量計(jì)算。對(duì)于水壓能滿足要求的樓層采用重力流供水，其余樓層采用變頻給水系統(tǒng)，冷熱水分別設(shè)置變頻給水泵組。冷水及熱水系統(tǒng)的供水方式及管網(wǎng)布置完全一致。需單獨(dú)設(shè)置鍋爐與開(kāi)式熱水箱之間的循環(huán)泵及熱水供水管網(wǎng)的循環(huán)泵，每棟樓的循環(huán)泵均獨(dú)立設(shè)置。

該方案特點(diǎn)：屬于開(kāi)式系統(tǒng)，系統(tǒng)較復(fù)雜，調(diào)試較困難，設(shè)備機(jī)房分散，機(jī)房總面積大，初期投資高。屋頂需設(shè)置冷水及熱水供水泵、供水管網(wǎng)熱水循環(huán)泵，產(chǎn)生振動(dòng)及噪音。所有水泵應(yīng)考慮防雨措施。熱水供水管網(wǎng)復(fù)雜，分為直供區(qū)和加壓區(qū)，循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，運(yùn)行不穩(wěn)定。室外需埋地敷設(shè)熱水循環(huán)管道，熱水循環(huán)管網(wǎng)長(zhǎng)，熱損失大，鍋爐需考慮備用。室外熱水循環(huán)管網(wǎng)檢修影響小，只會(huì)影響單棟宿舍，開(kāi)式水箱熱損失大。該方案適用于定時(shí)供水?dāng)?shù)量較大、水箱容積較大地下室無(wú)法設(shè)置熱水箱的情況。鍋爐房位于地下室，需考慮泄爆口，同時(shí)鍋爐需要考慮排煙問(wèn)題。

4.3 方案三：分散式太陽(yáng)能預(yù)熱加電輔熱熱水供水系統(tǒng)

在太陽(yáng)能豐富的地區(qū)，可以采用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，并設(shè)置電輔熱。每棟宿舍屋頂設(shè)置一套太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)及一個(gè)電熱水鍋爐房，在鍋爐房?jī)?nèi)部設(shè)置電熱水鍋爐。每個(gè)屋頂設(shè)置預(yù)熱開(kāi)式熱水箱或是預(yù)熱閉式熱水罐，構(gòu)成太陽(yáng)能預(yù)熱系統(tǒng)。每個(gè)屋頂設(shè)置開(kāi)式熱水供水箱或閉式熱水供水罐。電熱水鍋爐循環(huán)加熱開(kāi)式熱水供水箱或閉式熱水供水罐的熱水至需要的溫度。熱水系統(tǒng)的冷水補(bǔ)水直接進(jìn)入集熱水箱或集熱水罐。太陽(yáng)能集熱水箱或集熱水罐的容積、集熱板的數(shù)量、集熱系統(tǒng)的循環(huán)按照太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的要求計(jì)算。電熱水鍋爐與開(kāi)式熱水供水水箱或閉式熱水供水水罐之間設(shè)置熱水循環(huán)泵。鍋爐房下方不得是人員密集場(chǎng)所，宿舍屬于人員密集場(chǎng)所，故鍋爐房設(shè)置在屋頂時(shí)，必須考慮夾層，或是在其下層的房間必須是非人員密集場(chǎng)所。開(kāi)式系統(tǒng)屋頂冷、熱水箱及系統(tǒng)供水、循環(huán)設(shè)置要求同方案二。當(dāng)采用閉式系統(tǒng)時(shí)，屋頂無(wú)需設(shè)置冷水箱。采用開(kāi)式系統(tǒng)時(shí)，集熱系統(tǒng)及供熱系統(tǒng)均為開(kāi)式系統(tǒng)，設(shè)置開(kāi)式集熱水箱及開(kāi)式供熱水箱。采用閉式系統(tǒng)時(shí)，集熱系統(tǒng)及供熱系統(tǒng)均為閉式系統(tǒng)，設(shè)置閉式集熱水罐及閉式供熱水罐。

該方案特點(diǎn)：在太陽(yáng)能豐富的地區(qū)，政府會(huì)要求利用太陽(yáng)能來(lái)節(jié)約能源。供水系統(tǒng)可以選擇采用開(kāi)式或閉式系統(tǒng)。由于需考慮陰雨天的熱水供水問(wèn)題，電鍋爐的設(shè)計(jì)功率必須滿足沒(méi)有太陽(yáng)能的情況下的最大熱負(fù)荷，設(shè)計(jì)功率極大。由于每棟樓都分散設(shè)置太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、電鍋爐房、集熱開(kāi)式熱水箱或閉式熱水罐、供熱開(kāi)式熱水箱或閉式熱水罐，造成初期投資極高，設(shè)備機(jī)房分散，機(jī)房總面積大，屋頂太陽(yáng)能集熱板占用屋頂面積極大。屋頂需設(shè)置太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵、熱水供水泵及熱水管網(wǎng)循環(huán)泵，開(kāi)式系統(tǒng)還需要設(shè)置冷水供水泵，產(chǎn)生振動(dòng)及噪音，同時(shí)需考慮防雨措施。熱水管網(wǎng)分集熱管網(wǎng)和供熱管網(wǎng)，供熱管網(wǎng)分為直供區(qū)和加壓區(qū)，系統(tǒng)復(fù)雜。室外無(wú)需埋地敷設(shè)熱水管道，系統(tǒng)運(yùn)行管理復(fù)雜，工作量大。鍋爐檢修或室內(nèi)管網(wǎng)檢修，只會(huì)影響單棟宿舍。開(kāi)式水箱熱損失大。該方案適用于政府或甲方有要求的太陽(yáng)能豐富的地區(qū)，同時(shí)最高電負(fù)荷要求能得到滿足、沒(méi)有燃?xì)鉄嵩垂?yīng)的項(xiàng)目。

4.4 方案四：分散式空氣源熱泵加電輔熱熱水供水系統(tǒng)（開(kāi)式或閉式）

對(duì)于有綠建要求的項(xiàng)目可以采用空氣源熱泵系統(tǒng)，并設(shè)置電輔熱。每棟宿舍屋頂設(shè)置一套空氣源熱泵系統(tǒng)及一個(gè)電熱水鍋爐房，在鍋爐房?jī)?nèi)部設(shè)置電熱水鍋爐。為節(jié)約初期投資，可以考慮在春、夏、秋季采用空氣源熱泵系統(tǒng)，在冬季輔以電輔熱。由于空氣源熱泵的供水溫度偏低，如果要求較高的供水溫度，需要設(shè)置電輔熱。在每個(gè)屋頂設(shè)置開(kāi)式熱水供熱水箱或閉式熱水罐，同時(shí)進(jìn)行空氣源熱泵加熱循環(huán)和電熱水鍋爐加熱循環(huán)。熱水系統(tǒng)的冷水補(bǔ)水直接進(jìn)入供熱水箱或水罐?？諝庠礋岜玫臄?shù)量及型號(hào)按照春、夏、秋3季的最大熱負(fù)荷計(jì)算?？諝庠礋岜门c供熱水箱或供熱水罐間的循環(huán)按照空氣源熱泵系統(tǒng)的要求計(jì)算。鍋爐房及系統(tǒng)供水設(shè)置要求同方案三。

該方案特點(diǎn)：有綠建和節(jié)能要求的建筑，空氣源熱泵是個(gè)不錯(cuò)的選擇。供水系統(tǒng)可以采用開(kāi)式或閉式系統(tǒng)，電鍋爐的設(shè)計(jì)功率必須滿足冬季空氣源熱泵不能滿足的那部分熱負(fù)荷。由于每棟樓都分散設(shè)置空氣源熱泵系統(tǒng)、電鍋爐房、開(kāi)式熱水箱或閉式熱水罐，造成初期投資高，設(shè)備機(jī)房分散，機(jī)房總面積大。屋頂需設(shè)置空氣源熱泵系統(tǒng)循環(huán)泵、熱水供水變頻泵及熱水管網(wǎng)循環(huán)泵，開(kāi)式系統(tǒng)還可能設(shè)置冷水供水變頻泵，產(chǎn)生振動(dòng)及噪音，同時(shí)應(yīng)考慮防雨措施。供熱管網(wǎng)系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜。室外無(wú)需埋地敷設(shè)熱水管道，運(yùn)行管理復(fù)雜，工作量大。鍋爐檢修或室內(nèi)管網(wǎng)檢修，對(duì)系統(tǒng)影響小，只會(huì)影響單棟宿舍，供水安全性高。開(kāi)式水箱熱損失大。該方案適用于政府有綠建要求、對(duì)節(jié)能要求高、沒(méi)有燃?xì)鉄嵩垂?yīng)的建筑。

4.5 方案五：分散式閉式熱水機(jī)組供水系統(tǒng)

教師宿舍、留學(xué)生宿舍等規(guī)模不大、床位數(shù)不多的集體宿舍，當(dāng)供水要求較高時(shí)，可以采用燃?xì)忾]式熱水機(jī)組，俗稱“大炮彈”，每臺(tái)機(jī)組功率小于100 kW，單臺(tái)最大水容積小于500 L，承壓1.0 MPa。每臺(tái)機(jī)組自帶儲(chǔ)熱水容積，可根據(jù)設(shè)備選型。每臺(tái)機(jī)組達(dá)到設(shè)定溫度才會(huì)出熱水。一般情況需多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，總?cè)莘e需達(dá)到系統(tǒng)所需的調(diào)節(jié)容積。由于機(jī)組的功率受限制，一般不適用于大規(guī)模定時(shí)熱水供水系統(tǒng)，以免造成初期投資過(guò)大。分散式閉式熱水機(jī)組供水系統(tǒng)，可以按樓棟將熱水機(jī)組統(tǒng)一設(shè)置在每個(gè)屋頂，采用集中熱水系統(tǒng)；也可以按樓層分散設(shè)置熱水機(jī)房，每層或每幾層設(shè)置一套集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)及一個(gè)熱水機(jī)房。由于熱水機(jī)組不屬于鍋爐，熱水機(jī)房的位置沒(méi)有特別要求，可以毗鄰學(xué)生宿舍，也可位于學(xué)生宿舍的上方，但是需考慮燃?xì)鉄崴畽C(jī)組排煙的問(wèn)題。熱水機(jī)組有室外型和室內(nèi)型2種，可以露天設(shè)置在室外或是設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)。熱水供水管網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)置在屋頂時(shí)，應(yīng)考慮防雨和抗振動(dòng)措施。熱水機(jī)組自帶部分儲(chǔ)水容積，當(dāng)多個(gè)熱水機(jī)組的儲(chǔ)水總?cè)莘e能滿足規(guī)范要求時(shí)，可以不再單獨(dú)配置儲(chǔ)水罐。否則，容積不夠部分應(yīng)加配儲(chǔ)水罐。該方案僅適用于個(gè)別樓棟或局部樓層高標(biāo)準(zhǔn)供熱、鍋爐房設(shè)置困難的局部場(chǎng)所或局部改造項(xiàng)目，例如：留學(xué)生宿舍、教師宿舍、食堂、浴室、體育館、風(fēng)雨操場(chǎng)等處，造價(jià)高。

5 室外熱水管線的敷設(shè)問(wèn)題

室外熱水管線的敷設(shè)分為熱力管溝和保溫管直埋2種方式。室外熱水管道采用熱力管溝的敷設(shè)方式對(duì)于熱損失來(lái)說(shuō)比直埋管小，不會(huì)出現(xiàn)埋地管保溫層接頭漏水進(jìn)去的問(wèn)題。但是熱力管溝造價(jià)較高，會(huì)增加初期投資。同時(shí)，熱力管溝會(huì)占用室外空間，需考慮管溝排水問(wèn)題，通?？紤]在室外集中設(shè)置幾處集水坑來(lái)提升排除溝內(nèi)集水，溝底找坡排水至集水坑。高密度聚乙烯外防護(hù)管聚氨酯發(fā)泡預(yù)制直埋保溫復(fù)合塑料管是由外防護(hù)管、保溫層、工作管組成。外防護(hù)管為高密度聚乙烯管材，保溫層為聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料，工作管為PERTII耐熱聚乙烯管道、聚丁烯PB管、氯化聚氯乙烯CPVC管、無(wú)規(guī)共聚聚丙烯PPR管等。參見(jiàn)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 480-2015《高密度聚乙烯外防護(hù)管聚氨酯發(fā)泡預(yù)制直埋保溫復(fù)合塑料管》。

6 結(jié)束語(yǔ)

學(xué)校建筑集中熱水系統(tǒng)方案遠(yuǎn)不止這幾種類(lèi)型，但是無(wú)論哪種類(lèi)型，均不能逃離熱源的選擇、機(jī)房位置的確定、開(kāi)式及閉式系統(tǒng)的選擇、管網(wǎng)系統(tǒng)不同的循環(huán)方式等幾個(gè)方面。只有在結(jié)合政府部門(mén)的綠建要求、當(dāng)?shù)乜色@取熱源的型式、建筑機(jī)房位置的可選擇性等幾個(gè)方面來(lái)對(duì)比分析，方可得出正確的結(jié)論。