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1、工程实例中看热水系统问题摘要：某小区热水系统在运行的过程中出现了一些问题，如热水不热、管路脱节等。本文是基于此小区的热水系统问题，分析其产生的原因及提供解决此问题的一些意见。涉及到管道 伸缩量的计算、管材性能的了解、循环泵的设置、管道热损失的计算等一系列问题，以求解决这些问题的方法。关键词：热损失、热水系统、保温材料、循环水泵、管道伸缩量、管道脱节The problem of hot water supply system in actual engineeringAbstract: They are some problems appeared in the process of circu
2、late of the hot water system, such as the hot water isnt hot, the tube is disjointed etc. Some analyses are to be given in this text about the hot water system of Community, analyze the reason what it is produced and some opinions of resolving these problems are given. The problems involve the pipe
3、flexible is to be calculated, the tube material is to be known, circulation pump to be set, heat lose of pipe to be calculated etc., in order to get the method to resolve these problems.Key-word: heat loss、hot water supply system、heat insulating material、water circulating pump pipe dilation、disjunct
4、ion of pipe 1 引言 随着国民经济的发展，人们开始追求生活的舒适性，现在一般高档宾馆、高级写字楼、高档社区都设计有热水系统。然而由于中国的热水系统的设计刚起步，因而还存在很多的问题。例如设计中热量的计算、循环泵的选择、管网的布置、冷热水压的平衡等都存在着问题。本文就是基于此，结合工程实例，分析存在的问题、产生问题的原因及解决之道。2 工程介绍 此工程是北京市某住宅小区的热水系统，此小区为高档小区。一共有四幢楼，设有集中供热设备。如下图1所示： 图1 某小区热水供应示意图由此图可以看出一幢楼离热源比较近，而二、三、四幢依次远离。设计时采用的热水量为190 m3/d，实际中只有10 m
5、3/d的热水使用量，设计出水的温度为65，循环泵为2次/天。楼内的设计如下图2左侧所示，采用将热水从外管网先打到屋顶的热水箱中，然后再向下供应，采用立管循环。选用管材为：室外及主管和干管采用镀锌钢管，室内接户的横支管为PP-R管。 图2 建筑内部热水系统示意图3 存在的问题现在此小区的热水在使用过程中存在很多问题，其中比较突出的有两个：（1）使用中的热水不热的问题，有些立管的温度甚至只有29，完全达不到热水的效果。（2）使用中入户水表前的管接头脱节，如图2右侧所示的1部位。图1、2中所示的温度是实测的现场的温度。我们将1节点放大如下图3图3 节点大样图实际中坏的部位是3部位而不是4部位。4 分
6、析原因问题很显然，引起原因却比较多。我们先来看设计本身是否存在问题。4.1 规范中的一些规定 从建筑给水排水设计规范GB50015-2003（以下简称“建规”）表5.1.1-2；卫生器具的一次小时热水用水定额及水温得到，热水器的出水温度在60，热水在室内的出水温度一般在40左右，使用者适宜的水温在3740之间。热水须经软化处理，特别是北方城市，水的硬度比较大，不处理管网及热水锅炉会结垢，使用不安全及水质无法保证。假定出水是经过软化处理的，而实测出水温度为53，这和规范规定的60相差7。而一般热水设备的出水温度多在65。4.2 热源的设置 从图1中可以看出热源是独立设置在户外的，离一幢建筑较近，
7、离二、三、四幢建筑较远。这是应当尽量避免的，在全国民用建筑工程设计技术措施2003（给水排水）（以下简称“技规”）上谈到“干管不宜过长，由于过长造成阻力系数过大，用水点冷热水压力不平衡的问题。再者干管过长，热损失也较大。在“技规”上有这样一个计算公式： （1）从1式可以看出管段的长度和热损失量成正比，这就有可能产生热水不热的问题。也有人是采用如下公式计算管道的热损失： (2)此公式是管道作保温处理后如何计算热损失量。比（1）式更详细。此公式也很好的说明了管道热损失和保温材料及管道长度之间的关系。给我们研究上述两问题提供帮助。4.3循环水泵的问题 循环水泵每天只启动两次，怀疑是不是人工启动的，一
8、般的设计都是有自调控温系统的，系统检测到热水温度不符合要求时，循环水泵就会自动启动循环加热。如果是人工控制的，那就有可能造成热水不热的问题。热水的循环流量应根据“建规”公式5.5.5计算确定。循环流量不足，也可能导致热水不热现象的产生。4.4 设计中水压的平衡问题此小区的热水是在热水箱后再向用户供水的，探究实际的冷水系统，如果两者存在压力不平衡，冷水的压力比热水系统高就会导致热水不热的问题。还有就是水箱下来将热水分配到各立管的同程布置等问题。因为现在发现有些立管热水的温度较低，有些还是可以的。这很有可能是由于管路的损失造成。4.5 PP-R塑料管的问题PP-R塑料管一般是藏于墙体内，以避免阳光
9、的照射而老化，其导热系数=0.039 w/(m2.)。墙的导热系数较大，这就有可能由于保温没有做好，导致热损失较大。就有可能导致热水不热的问题。4.6 热水箱的问题（1）由图2看出，热水箱的进水温度为48，出水温度则为34。说明热损失较大。可以根据下式计算 （3） 从热水箱的计算，假设水箱的体积为10m3，温度从48到34的热损失为775 W。相当于水从48到4的2 132 W的36.4%，这是相当的大的。按现行的北京市电价0.48元/KWh，要将水从34加热到48，需要的电量及花费的钱是相当多的。（2）热水箱的保温是用什么样的材料？怎样做的？保温材料的厚度够不够？这直接关系到热水箱保温的问题
10、。如果保温没有做好，很可能导致目前热水箱的热损失较大。4.7 实际使用热水量和设计热水量差别的问题 设计热水量为190 m3/d，实际中只有10 m3/d的热水使用量，说明使用的人数较少。而循环水泵的使用还是用2次/d，这就有可能使热水在热水箱中停留时间过长，热损失较大，加上循环泵的间歇工作，热水无法在温度低于使用的要求时得到循环。这是管理上的问题及循环水泵的问题而导致热水不热的现象。4.8 固定支架的问题 一般PP-R管的固定支架间距采用3.0 m，太长会由于管道伸缩而使管道破坏。4.9 横支管的直线长度直线管的长度一般最长为20 m，大于此距离宜设置不锈钢波纹管或用多球橡胶软管等伸缩器来解
11、决管道伸缩量，这就有可能导致入户的水表前管接头脱节。4.10 管道伸缩长度的问题 根据“技规”上的规定，管道的伸缩量由下式计算： （4） （5）我们假设ts =2，tg =10，自由管段长度为1 m（按1 m计算是因为在水表的前后要有300 mm的直线段，再加上阀门等长度，可以取1 m，在“技规”的表6.10.1-1上规定PP-R管在弯管两侧的管段允许长度为1.5 m），查“技规”表6.10.1-3的值，钢管为0.012，PP-R管为0.16。计算管段伸缩量为：钢管为27.6 mm，PP-R管为367.9 mm。可见伸缩量是较钢管大，PP-R管是钢管的13.3倍。现场观察在错开的管道处，管道错
12、开15 mm，是不是就是由于管道的伸缩太大而造成的呢？5 解决之道5.1 热源的处理热源的出水温度不够，据调查是人为的将温度调低。由于设计的热水量较大，而实际使用的热水较少，因而调低了热水的出水温度，这种做法是错误的。应当将出水温度控制在6065之间。当然由于热源的位置不佳，不利于供应每幢楼的热水温度都一样。然而要是移动热源的话，投资较大，不可取。5.2 循环水泵的改造由于设计时采用的循环水量是实际使用的20倍左右，因而循环水泵的设计流量较大，没有必要。可以选择更换循环水泵。当然这可能涉及成本的问题。为了解决由于供水管路较长、热损失大，而造成热水不热的现象。可以在每幢楼设置一台循环水泵，再实时
13、监控热水的进户温度，自动起闭水泵以保持热水的温度如图4： 图4 循环水泵设置示意图当然这还是涉及到成本的问题，估计可行性不大。但效果较明显。这样做还可以取消屋顶的热水箱，解决由于热水箱的热损失问题。供水的保证性和自动控制性提高了，有利于用户。当然还可以增加原有循环水泵的循环次数，这是比较现实的做法，既不用增加很多的成本，又可以解决热水不热的问题。如果能让它实时监控，自动起闭水泵就更好了。当然这要上一套智能系统，估计可行性不大。 5.3 设计中水压平衡的验算要求设计人员根据“建规”对现有的管道及用水量重新核实一下热水的管路损失，以此来确定是不是由于冷热水压不平而造成热水不热的问题。 5.4 热水
14、箱的设置（1）根据上述5.2条关于循环水泵的改造，考虑取消热水箱。因为根据计算，热水箱的热损失较大，取消是较好。当然这可能造成一系列的问题，如冷热水的压力平衡的问题、循环水泵的改造问题等。需要设计人员重新设计核实。估计可行性不高。（2）检查热水箱的保温情况，保温是不是做到位了，用的是什么材料等。现在比较流行的有两种，一种是用聚苯乙烯拼装而成的，拼接处用聚氨脂发泡剂密封，外包铝板保护，厚度达3 cm；另一种是用8 cm厚的聚氨脂材料，外壳采用0.50.8 mm的铝皮。此种保温材料的导热系数比空气还低，=0.019 w/(m2.)，而空气的为=0.024 w/(m2.)。而且还有耐高压、高强度、使用期长、对人体无害、易加工等的特点。在取得相同的保温效果同时，使用第一种的温材料比使用第二种的要厚。（3）减少进水的体积。在充分调查的基础上，改变液位控制器的位置，以此来实现水箱体积的改变。增加循环的次数，保证热水的温度。作者认为这也是很好的解决实际使用中热水量和设计热水量的不同，而造成热水在热水箱中停留时间过长，热损失较大问题。 5.5 户支管脱节的问题此问题在上述的分析中主要由三方面造成。分别是固定支架、横支管的长度、管道的伸缩等，当然这是在排除施工问题的情况下得出
