深圳大学建筑设计研究院有限公司 广东深圳 518060
摘要：以深圳大学西丽校区南区宿舍为例，浅述高层宿舍热水供应系统设计、太阳能计算等。
关键词：高层宿舍；热水系统；太阳能计算
一、工程概况
本建筑工程位于深圳大学西丽校区南区，总建筑面积约72024.51㎡,其中规定建筑面积为66222.45㎡，一栋建筑总高度79.7m的宿舍，由A、B、C三部分拼接组成，其中A部分有24层（1~2层为学生食堂，3~4层为架空层，5~24层为学生宿舍），建筑高度为79.7m；B部分有9层（1~2层为架空层，3~9层为学生宿舍），建筑高度为31.65m ；C部分有18层(1~2层为架空层，3~18层为学生宿舍) ，建筑高度为60.5m。属于一类高层建筑。
二、集中生活热水供应系统简述
本工程应学校要求，淋浴设置全日制集中热水系统。宿舍部分分区设置集中太阳能热水供应系统，辅助热源为空气源热泵；因建筑专业将B区屋面作为学生活动屋面及消防连通屋顶，所以本工程仅在A区、C区屋面设置太阳能集热器；A区宿舍分高、低区设置独立的太阳热水供应系统，其水箱等均设置于A区宿舍屋面；C区宿舍高区设置独立的太阳能集中热水供应系统，C区低区及B区合用低区太阳能集中供应热水系统，其水箱等均设置于C区屋面。
1.室内生活热水给水系统竖向分区(热水分区与给水分区一致):
（1）A区宿舍：5~12层由设于A区屋面高区太阳能集中热水供应系统供给；
13~24层由设于A区屋面低区太阳能集中热水供应系统供给；
（2）B区宿舍：3~9层设于C区屋面低区太阳能集中热水供应系统供给；
（3）C区宿舍：3~11层由设于C区屋面高区太阳能集中热水供应系统供给；
12~8层由设于C区屋面低区太阳能集中热水供应系统供给；
2.太阳热水供应系统均采用上行下给、同程布置的供水方式；
3.各区生活用水最不利点水压不小于0.10Mpa，最低卫生器具处用水压力大于0.20Mpa时采用恒压式减压阀减压供水。
三、太阳能计算
（一）设计参数
1、设计日用热水定额：q=50L/人.日；
2、深圳地区最低水温取10℃；
3、热水温度55℃；
4、集热器采光面上年平均日太阳辐射量（Jt）：Jt=14700KJ/m2.d；
5、贮水箱和管路的热损失率（ηl）取ηl =0.20；
6、太阳能的保证率f，取f=0.5；
7、集热器的年平均集热效率（ηj）取ηj =0.47；
（二）集热器面积计算
水升温所需热量(热水密度取1.0)：Q w =Cw·M·△t
式中：C w—水的比热=4.187KJ/Kg·℃。
M—被加热水量（L）。
t—温升（℃）。
集热器面积计算公式：A c=Q w *f/（J t·ηj·(1-ηl)）
（三）太阳能系统计算（以“A区高区（13-24层）”为例）：
1.热水系统恒温水箱有效容积：
用水人数为1608人，则恒温水箱有效容积为：
V=1608*50=80400L=80.4m3
2.热水系统（热水量M=80400L/d）需要集热器面积：
Q w =Cw·M·△t=4.187×80400×(55－10)=15.149×106KJ
A c= Q w *f/（J t·ηj·(1-ηl)）
=15.149×106×0.5÷14700÷0.47÷(1-0.2)
=1370m2
3.热泵制热功率计算：
Q w =Cw·M·△t=4.187×80400×(55－10) ÷3600=4207.94KWH
热泵最长工作时间设计为12小时。
即热泵的制热功率为：N= k1×Q w÷T=1.05×4207.94÷12=368.2Kw
同理计算出：A区低区（5-12层）、C区高区（12-18层）、
C区低区（3-11层）+B区（3-9层）太阳能热水系统各设计参数。
（四）经计算系统各设备配置(详见表1)
其中 N——太阳能热水系统可供应楼层数；
Ara——屋顶可利用面积，m2，
Ara=Ar-A0-Ab；由于建筑造型或其他非必要功能占用屋顶及由于建筑体形和空间组合造成建筑自身对阳光的遮挡，本认定不予考虑；屋顶太阳能热水系统设计应与消防疏散需求统筹考虑；
Ar——屋顶面积，建筑面积最大层外墙中心线围成的面积；
A0——屋顶基本功能设施占用的面积，电梯间、楼梯间、通风口、烟囱、通信设备等屋顶基本功能设施占用的住宅建筑屋顶面积；
Ab——屋顶遮挡面积，由于住宅建筑屋顶基本功能设施和认定建筑南侧、东侧、西侧相邻建筑物等对认定建筑屋顶的遮挡而导致认定建筑屋顶在冬至日的日照时数小于4小时的面积（遮挡面积应通过专业的日照分析软件进行计算确定）；
1.5——倾角为纬度的1m2集热器占地1.5m2；
JT——深圳地区正南方向、倾角为纬度的平面全年日平均太阳辐照量，取1.47×104kJ/（m2·天）；
——集热器的年平均集热效率，47％；
——贮水箱和管路的热损失率，20％；
——平均每层居住层设计用水人数，居住层设计用水人数为建筑户数与建筑户型设计用水人数的乘积，住宅建筑户型设计用水人数确定原则见表1，其他类型建筑在建筑设计标准规定范围内取值；
50——全年平均每人每天热水用量；
Cw——水的定压比热容，4.1868kJ/（kg·℃）；
——水的密度，1kg/L；
——贮水箱内水的温升，45℃；
f——太阳能保证率，50%。
2. A区逆向供水楼层数计算：
N=1623.84÷1.5×14700×0.47×（1-0.2）÷（138×50）÷4.187÷1÷(55-10) ÷0.5 =9.2层；
3. (B+C)区逆向供水楼层数计算(“B+C”平均每人用水人数为132人)：
N=1219.92÷1.5×14700×0.47×（1-0.2）÷（132×50）÷4.187÷1÷(55-10) ÷0.5 =7.2层；
四、宿舍标准卫生间热水系统
本工程宿舍总体按对称布置，水管井依结构T柱而设，卫生间空间紧凑，两间宿舍共用一根冷、热水立管，热水采用IC卡远程抄表计量方式。卫生间管道布置详见下图一所示：
五、结束语
随着生活条件的提高，宿舍内配备生活热水已经成为现今大学城学生宿舍必备的基本生活设施。在集中热水系统设计上，主要考虑经济、便利、节能、环保这四者的平衡。本工程采用符合深圳本地区资源利用的“太阳能+空气源热泵辅助”集中热水供应系统，并结合工程具体情况，在热水系统设计上力求经济且保障用水的舒适性：
（1）结合建筑屋面花架构造敷设太阳能板，尽可能多利用太阳能。
（2）冷、热水供水分区一致，采用上行下给、立管循环的热水系统。
（3）A、B、C三部分的热水系统、回水系统相对对立，采用同程热水系统。
参考文献：
[1] 冯翠敏、付婉霞，集中热水供应系统用的循环方式与节水，中国给水排水，2001.
[2] 杨庆等，空气源热泵辅助建筑一体化太阳能热水系统的经济性分析，给水排水，2007.
[3] 袁少宁、赵庆波，建筑集中热水系统设计的几个问题，中国给水排水，2004.
论文作者:吴小玲
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/11
标签：热水论文; 系统论文; 太阳能论文; 建筑论文; 屋面论文; 宿舍论文; 屋顶论文; 《防护工程》2017年第10期论文;