某醫(yī)院太陽能熱水改造工程方案分析

袁佳麗

(濱州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院， 濱州 256600)

0 引言

我市年平均日照時(shí)數(shù)在2600小時(shí)以上，具有豐富的太陽能資源。推廣建筑利用太陽能技術(shù)具有得天獨(dú)厚的條件和廣闊的前景。因此在建筑領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用以太陽能熱水器為主的太陽能技術(shù)，有利于節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，對(duì)改變城鄉(xiāng)用能結(jié)構(gòu)和消費(fèi)模式，逐步減少或替代常規(guī)能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快發(fā)展具有十分重要的意義。

圖1 工程概況

1 工程簡(jiǎn)介

鑒于以上背景，考慮醫(yī)院自身需求，該醫(yī)院擬為已建成五層門診樓和二十二層病房樓加設(shè)太陽能熱水系統(tǒng)，滿足門診樓醫(yī)生及病房樓醫(yī)護(hù)人員熱水用水。如圖1所示，南側(cè)為22層病房樓，北側(cè)為五層門診樓，西北部原有15層病房樓屋頂設(shè)有屋頂太陽能水箱（未使用）。

2 主要問題

（1）五層門診樓幾乎全部被22層病房樓遮擋住，屋頂基本接收不到太陽敷設(shè)，無法設(shè)置太陽能集熱器；

（2）22層病房樓原設(shè)計(jì)中未考慮屋頂太陽能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也未考慮屋頂水箱荷載，兩棟樓熱水用量較大屋頂水箱不能完全設(shè)于22層病房樓屋頂；

（3）甲方希望優(yōu)先考慮原有15層綜合樓屋頂（已設(shè)計(jì)）但一直未使用的太陽能水箱，但是距離門診樓和病房樓較遠(yuǎn)，熱損失較大。

（4）高層建筑各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓不宜大于0.45Mpa,該工程有22層病房樓，必須面臨分區(qū)或設(shè)減壓閥供水。

3 初始方案選擇

3.1 方案一：原十五層病房樓屋頂設(shè)置一個(gè)供水水箱和一個(gè)回水水箱，熱水供水分兩個(gè)區(qū)，低區(qū)一～十層，高區(qū)十一～二十二層，高低區(qū)分別設(shè)置換熱器和泵組加壓，出水分別供應(yīng)低區(qū)和高區(qū)。

優(yōu)點(diǎn)：（1）熱水水量、溫度及壓力比較穩(wěn)定，（2）屋頂設(shè)置一個(gè)供水水箱和一個(gè)回水水箱。缺點(diǎn)：（1）建筑物內(nèi)熱水分兩個(gè)區(qū)，低層需要減壓閥減壓；（2）十五層余壓不能充分利用，加壓水泵揚(yáng)程較大，耗能多；（3）熱水直接加壓汽化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。（4）設(shè)置換熱器，系統(tǒng)對(duì)場(chǎng)地以及安裝維護(hù)要求較高。

3.2 為解決方案一余壓不能充分利用的缺點(diǎn)，取消換熱器，原十五層病房樓屋頂設(shè)置一個(gè)供水水箱和一個(gè)回水水箱，熱水供水分兩個(gè)區(qū)，低區(qū)一～十層，高區(qū)十一～二十二層，僅高區(qū)太陽能出水經(jīng)泵組加壓后直接供水。

優(yōu)點(diǎn)：（1）屋頂設(shè)置一個(gè)供水水箱和一個(gè)回水水箱；（2）十五層余壓得到充分利用，水泵揚(yáng)程較小，耗能少。(3)無需設(shè)置換熱器，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：（1）熱水水量、溫度及壓力較方案一不穩(wěn)定；（2）建筑物內(nèi)熱水分兩個(gè)區(qū)，低層需要減壓閥減壓；（3）熱水直接加壓汽化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

3.3 為解決方案二熱水水量、溫度較不穩(wěn)定和低層需設(shè)減壓閥兩個(gè)問題，提出方案三。原十五層病房樓屋頂設(shè)置一個(gè)供水水箱和一個(gè)回水水箱，熱水供水分四個(gè)區(qū)，一區(qū)一～三層，二區(qū)四～十層，三區(qū)十一～十七層，四區(qū)十八～二十二層，和給水分區(qū)相同，最大程度實(shí)現(xiàn)冷熱水水壓平衡。其中一二區(qū)太陽能出水直接供水，三四區(qū)分別經(jīng)過加壓后直接供水。

優(yōu)點(diǎn)：（1）十五層余壓得到充分利用，水泵揚(yáng)程較小，耗能少。(2)無需設(shè)置換熱器，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單。（3）熱水水量、溫度及壓力較方案二穩(wěn)定；（4）各區(qū)無需設(shè)置減壓閥。缺點(diǎn)：（1）需設(shè)置四個(gè)系統(tǒng)四臺(tái)泵，系統(tǒng)較復(fù)雜，管理運(yùn)行成本較高；（2）熱水直接加壓汽化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

4 最終方案

以上三個(gè)方案都存在熱水直接加壓汽化現(xiàn)象較為嚴(yán)重的問題，究其最終原因是水箱放在15層樓頂無法通過重力送達(dá)22層只能加壓。現(xiàn)考慮能否高區(qū)熱水水箱直接放置在22層樓頂。根據(jù)規(guī)范醫(yī)務(wù)人員用水定額每人每班70～130L,使用時(shí)間8小時(shí)，按公式Qh=KhmqrC(tr-tl)ρr/T計(jì)算得出僅為11～22層病房樓提供熱水時(shí)，屋頂水箱僅需18噸。經(jīng)過結(jié)構(gòu)專業(yè)驗(yàn)算，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)可以承受增加這部分荷載。

因此最終方案為，病房樓一～五層，門診樓一～十層通過原有十五層樓屋頂?shù)乃渲苯庸┧?，為防衛(wèi)生器具超壓一～三層用水點(diǎn)均設(shè)置減壓閥。十一至22層由22層屋頂水箱直接供水，為增加供水壓力穩(wěn)定性，分為兩個(gè)區(qū)，18～22層為高區(qū)，所有用水點(diǎn)直接供水，11～十七層為低區(qū)，11層用水點(diǎn)支管設(shè)置減壓閥。

該方案特點(diǎn)如下：

（1）充分利用原有建筑已建水箱，解決無法接受日照的五層門診樓和病房樓一～十層熱水供應(yīng)，余壓得到充分利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。（2）22層高區(qū)單獨(dú)設(shè)置水箱，高層熱水供水無需加壓，避免了汽化現(xiàn)象的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。(3)無需設(shè)置換熱器，太陽能直接供水，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。（4）分區(qū)供水，減小了各層干管的壓力差，增加了供水的穩(wěn)定性和平衡型；

5 結(jié)論

通過對(duì)已有建筑條件的綜合分析論證，最終找到了能夠使整個(gè)太陽能系統(tǒng)合理運(yùn)行的方案，由于原十五層病房樓水箱距離較遠(yuǎn)，管道保溫厚度加厚到40mm,系統(tǒng)循環(huán)溫度提高兩度，以此抵消遠(yuǎn)距離造成的過多熱量損耗。使整個(gè)熱水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了良好的運(yùn)行。

[1]《住宅建筑規(guī)范》（GB50368-2005）

[2]《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）、

[3]《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50364-2005）

[4]《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2014）