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1、太 阳 能 热 水 系 统 在 医 院 建 筑 的 应 用郭飞（江苏省建筑设计研究院有限公司，南京 ）摘要 以高淳县人民医院病房综合楼太阳能热水系统工程为例，介绍了集中太阳能热水系统方 案的选择，并对如何实现恒温、恒压供应生活热水进行了分析，做到既充分利用太阳能，又满足用户对热水的高品质要求。 关键词 医院建筑 集中供热 太阳能热水系统 恒温供水 热交换器引言 太阳能作为一种可再生的清洁能源，近 年 来 在 建筑中的利用日益受到关注。 江苏省建设厅苏建科 号文规定自 年 月 日起，全省城 镇区域内新建 层及以下住宅和新建、改建和扩建 的宾馆、酒店、商住楼等有热水需求的公共建筑，应 统一设计和安
2、装太阳能热水系统。 医院作为用热水 大户，太阳能热水系统在医院广泛应用可带来可观 的经济和环境 效 益。 但 医 院 用 热 水 有 以 下 几 个 特 点：用水量大；用水点分散；既有定时供水又有全日 制供水；科室独立核算对计量提出要求；医院作为一 个医疗综合体，建筑物较多，屋面面积较多但分散； 用户均为体质较弱或非健康状态，对生活热水品质 要求较高。 因此在设计医院太阳能热水系统时需综 合考虑医院规模、医院管理要求、热源工况等各种因 素。 本文以江苏省高淳县人民医院病房综合楼太阳能热水系统工程为例，讨论系统的设计思路，与同行 交流。工程概况 本病房综合 楼 由 妇 产 儿 童 楼 及 内 科
3、 病 房 楼 组 成，总建筑面积为 。 妇产儿童楼共 层， 层为妇产科及儿科， 层 为 普 通 病 房。 内 科病房楼地上 层，地 下 层 为 设 备 房，、 层 为 手术室， 层 为 设 备 管 道 层， 层 为 内 科 病 房。 本建筑总计 张 病 床，设 集 中 热 水 供 应 系 统，其 中， 层病房均定时供应热水（ ： ： ）， 手术室、妇 儿 中 心 全 日 制 供 应 热 水。 考 虑 利 用 建 筑屋 面 设 集 中 太 阳 能 热 水 系 统，辅 助 热 源 采 用 蒸汽。主要参数的确定设计日用热水量 定时供应部分按淋浴器数的 计算：檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
4、檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 装置构造简 单，更 易 管 理 维 护，可 起 到 同 样 的 杀 菌 效果。推荐的消毒方法 为了长时间防止军团菌污染给水和热水供应系 统，根据国外经验，建议使用 系 统 消 毒 方 式。 铜银 （或银）离子消毒装置已经被证明能有效杀死给水和 热水系统的军团菌，还能在整个系统中 提供生物保 护，不会腐蚀管道，费用相而言较低，安装和维修简 便，消毒剂毒性指标一直保持在卫生标准限值以下。 此外，用这种方法可以杀死军团菌和其他细菌，长期 与人体直接接触无危害作用，而其他方法仅能起到 抑制军团菌的作用，不能排除其重新繁殖的可能性。美国和德国提
5、倡采用铜银离子消毒方法，日本推荐采用单一银离子消毒，理由是单一银离子消毒结论 （）重 视 热 水 系 统 的 水 质 污 染 问 题。 为 了 达 到我国卫生部对公 共 场 所 卫 生 指 标 不 允 许 检 出 军 团菌的限 制 要 求，建 议 对 大 中 型 宾 馆 饭 店 和 医 院 的给水和热 水 系 统 加 强 监 管，定 期 进 行 水 质 检 验。 热水供应系统应采取有效控制方法，防止军团菌病 的暴发流行。 （）消毒方式宜采用系统消毒。 氯是一种强氧 化剂，但用在建筑内热水系统消毒不理想，建议采用 维护管理方便、简单易行的金属离子消毒装置。 （） （ 热水） （ 热水） （） 全
6、日制供应部分妇儿中心总计 床位，手术部 分 个淋浴器、 个洗手盆龙头： （ 床） （）手术部按器具计算： （） （ 热水） （ 热水） （一天考虑） 其中 为设计小时热水量， 为最大日热水量。热 水 箱 容 积 按 集 热 面 积 确 定，定 时 部 分 取 ，尺寸为 ，有效储水容积为 ；全日制部分取 ，尺寸 为 ，有效储水容 积为 。系统形式的选择因为本工程市政水压较低，因此冷 水 直 供 层 及 层以下没有热水需求的供水点，其余均由变频 水泵供给。 考虑冷、热水水压平衡及屋面集热 面 积 的限制，内 科 病 房 楼 屋 顶 设 热 水 箱、 集热板及太阳能循环 泵 等 组 成 定 时 供
7、热 水 部 分 屋 面集热系 统，该 水 箱 热 水 出 水 管 接 至 地 下 室 设 备 房经热水 变 频 泵 增 压 达 到 与 冷 水 压 力 相 同，再 经 过 台 半 容 积 式 立 式 热 交 换 器 供 定 时 热 水 用 水 点；全日制供热水屋面集热系统包括 热水 箱、 集热板及太阳能循环泵等设于妇产儿 童楼屋面，其余部分同定时部分。 太阳能热水 系 统 原理见图，图中膨胀罐、除垢仪等配件未画。 图 中，首先充分利用屋面面积，两栋建筑屋面均满做太 阳能集热板；其 次 采 用 直 接 加 热，提 高 太 阳 能 利 用 率，并采用热水箱串联换热器，而不是循环加热，提 高热水利用
8、率；最后把两栋建筑和两种热水供应方 式集合起来，对能源充分利用。太阳能集热器面积 根据民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 （ ），本工程太阳能集热器面积 按 规范直接系统计算公式计算，定时部分 ，全日制供应部分 ，其中冷水 温度 取 ；热水温度 取 ；太阳能保证率 取 ；高 淳 县 平 均 日 太 阳 辐 照 量 为 ；集热器年平均集热效率 取；储 热水箱及管路热损失率 取。 经验计算 集热面积产热水量约为 。实际选用真空管外径 ，长 ， 管 块集热器，集热面积 。 一共 块集热器， 病房楼 块，集热面 积 ；妇 儿 楼 块，集 热面积 。太阳能的利用 根据对太阳能的利用方式可分为直接加热和间
9、 接加热两种方式。 直接加热指所用热水直接经过集 热器加热，而间接加热指通过介 质 换 热加 热 所 用热储热水箱容积确定檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 （）国内 已 引 进 了 铜银 和 银 金 属 离 子 消 毒 装 置和配套的铜、银和军团菌快速检测方法，主要用于 游泳池和热水浴池消毒。 为了消除军团菌的污 染， 建议国内开发研制适用于给水和热水系统的银离子 消毒装置。学， ， （） ： 钱城，赵锐，刘玉敏 年北京市宾馆饭店生活热水中嗜肺 军团菌污染现状研究见：第一届中国建筑学会建筑给水排水研究分 会第二次会员大会暨学术
10、交流会论文集杭州， 陶黎黎，胡必杰，周昭彦，等上海市所医院供水系统军团菌等污染 调查及危险因素分析医院感染学杂志， ， （ ） ： 公共场所卫生指标及限值要求（ ）送审稿 参考文献 ， 姜文源建筑给水排水技术 现 状 及 发 展 趋 向给 水 排 水， ， （） ： 通讯处： 北京车公庄大街 号 电话： （ ） ： 收稿日期： 日期空气调和 卫生工学会学术讲演会论文集（有关建筑中热水水质问题研究）日本， 高柳保，右畑腾则热水水质实际调查 木村兴造，前岛健热水水质存在问题和对策空气调和 卫生工给水排水 停泵，定时供热系统在设定工作时间外不启动，以节 约能量。辅助热源的选取 考虑到阴雨天及冬季太阳
11、能不能提供满足设计 需要的热量，因此辅助加热必不可少，常用辅 热 有： 电、蒸汽、燃油燃气锅炉、空气源或水源热泵加热等。 本工程有蒸汽供应，因此采用 蒸汽作为辅热。 医 院 发生军团病比较频繁，因军团菌在接近人体温（ ）时最易繁殖， 以下不能繁殖， 以上 不繁殖或死亡， 则迅速死亡，因而其主要菌 源 实际来自热水系统。 规范规定医院建筑不得采用有 滞水区的容积式水加热器，而太阳能系统储热水箱 储水较多，如果辅助加热直接对热水箱内热水进行 循环加热，很难对整个热水箱均匀加热，造成热水分 层，存在梯度，水箱内的水若存在 的适宜 细菌繁殖生长的滞水区，则将产生难以想象的后果。 因此本设计要求热水箱出
12、水必须经过热交换器，如 果温度达不到 ，蒸汽加热，保证热交换器中温 度始终不低于 ，系统回水接至热交换器前。 热 交换器选型同普通热水系统。图太阳能热水系统原理水，所用热水不经过集 热器。 通常在冷水硬度大 于 的冬季寒冷地区宜选用间接加热，间接加 热一次水与 二 次 水 不 接 触，冷、热 水 压 平 衡 较 易 处 理，但是该系统对太阳能利用效率低于直接加热系 统。 本工程为 层建筑，给水系统较为简单，均为变 频供水，没有分区，因此采用直接加热系统，结合两 种不同供水方式分成 套集热加热系统分别供给。控制原理 本系统实现自动控制，无需专人值守： （）温差循环：当温度传感器 （集热器温度） 与 （水箱水温）的温差 （温度可调节）时，太 阳能循环泵启动，把集热器的高温水送至热水箱，当 与 温差 时，太阳能循环泵停止工作。 （）定时 定 位 进 水：在 设 定 时 间 内 启 动 电 磁 阀 进水，直到 水位（见图） ；同时受热水箱内水位控制，当 水 位 低 于 水 位 时，启 动 电 磁 阀 进 水，直 到 水位。 因为本设计半容积式热交换器储热量满足 规范要求，因此水位可以低一些，可取 常水位， 尽量利用热水箱中储热。当 （水箱水温） ， 且水箱水位低于 水位时，启动电磁阀进水，直到设 定水位。 （）防干烧：当温度传感器 （集热器温度） 时，太阳能循环泵停止
