上海浦东建筑设计研究院有限公司 201204
摘要：本文以朱家角人民医院迁建工程，通过工程中采用的太阳能集中热水系统的设计方案，介绍系统中热水量、集热器、贮热水箱、辅助热源的计算以及系统控制的原理。
关键词：医院建筑；集中供热；太阳能热水系统；系统设计；系统控制
2005年2月28日经全国人大审议通过的《中华人民共和国可再生能源法》中明确指出：“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统......”。根据2010年6月12日颁布的《上海市建筑节能条例草案》规定，上海市鼓励开展太阳能等可再生能源在建筑中的应用研究和示范，新建六层以下住宅或者有热水需求的公共建筑，建设单位应统一安装相关标准的太阳能热水系统。本工程朱家角人民医院迁建工程太阳能集中热水系统设计，就是在此前提下展开的。
1.工程概况
本工程是一新建医院，包括门急诊楼（三层）、医技楼（四层）、住院楼（六层），各楼层间由连廊相互连通；门急诊楼、医技楼、住院楼下有地下一层，地下一层为下沉式设计。
医院总建筑面积21600m2，设计病床位200床，门诊量600人•次/天，医务人员数量按350人计，餐厅就餐人数1200人•次/天。建筑类别为一类，火灾危险等级：中危险Ⅰ级。
2.系统简介
2.1 给水系统
根据市政资料，本工程室外管网压力大于0.20MPa，因此门急诊楼除四层外、医技楼除食堂、中心供应、三层手术室区域外，均采用市政直接供水，其余部位均采用变频供水。
2.2热水系统
医院病房、手术室、厨房、中心供应均采用集中热水供应。热水分三个区域供给：手术室为一个区域，食堂和中心供应为一个区域，病房热水为一个区域。
3.太阳能集中热水系统
3.1系统简介
本工程热水采用定时供应，医院病房、手术室、厨房、中心供应均设集中供应热水系统，分区同给水系统。医院热水制备采用太阳能+半容积式热交换器串联的供水方式，在门诊楼屋顶设置1000㎡太阳能集热器，在门诊楼地下室设备机房内设置开式贮热水箱一座，有效容积50m³，病房楼、手术室、厨房中心供应分别各设2台无滞水区半容积式汽水热交换器制备热水，热媒为蒸汽；每区设热水循环泵2台（1用1备），热水供水温度60℃，回水温度55℃，每个区热水系统分别设膨胀罐，热交换器及热水循环泵均设于门诊楼地下室设备机房，热水采用上行下给机械循环供水方式。
本工程热水供应方式为：冷水变频泵组供水→太阳能集热器→贮热水箱→热水变频泵组→半容积式热交换器→用水点。当太阳能集热器的热水制备，无法满足使用要求时，采用冷水变频泵组供水→半容积式热交换器→用水点供水方式。为保证冷热水系统压力的平衡，热水变频泵组扬程同冷水变频泵组。
采用上述方式供应热水主要是有以下两方面考虑。①太阳能制备热水易受环境条件影响，且本工程采用定时供应热水的方式，热水使用时间和用水量相对集中，因此考虑热水必须经过半容积式热交换器后供给，这样能充分保障用水高峰时段的热水供应。②医院主要为病人服务，由于病人大多免疫力较低，容易受到细菌感染，热水中的军团菌在接近人体35℃-36℃时极易繁殖，50℃以上时不繁殖或者死亡，70℃时迅速死亡，由于热水在水箱内的分层性，若存在适宜军团菌生长的滞水区，将严重威胁到病人的健康，因此设计采用无滞水区半容积式热交换器对出水加热，保证热水温度始终不低于60℃，从而消灭军团菌在热水中年的生存繁殖。
3.2系统计算
3.2.1设计小时热水量的计算
本工程热水采用定时供应的方式，根据《建筑给水排水设计规范》 GB50015-2003（2009年版）的规定，定时供应的医院集中热水供应系统的设计小时耗热量按照下式计算：
3.2.4热交换器的计算
本工程采用无滞水区半容积式热交换器作为辅助热源，在每个热水分区分别设置半容积式热交换器2台，热交换器设置于地下一层热水机房内，根据《建筑给水排水设计规范》 GB50015-2003（2009年版）的规定，热交换器的加热面积按照下式计算：
本工程太阳能集中热水系统采用自动控制系统，原理图仅以病房区域系统为例介绍太阳能热水系统的工作原理，其余系统参考此系统的工作原理。当太阳能热水温度≥60℃时，电动阀1打开向热水箱内供水，此时电动阀2处于关闭状态，用水时段内热水变频泵根据热水箱内水位控制启停进行供水。当太阳能热水系统供水发生故障，导致贮热水箱水位到达最低停泵水位时，热水变频泵停止运行，电动阀2打开，由生活变频泵经热交换器制备热水，当贮热水箱内水位重新到达热水变频泵启泵水位时，电动阀2关闭。
5.结语
本工程采用定时供应热水，其具有在某一时段内热水用量大，对供热要求高的特点，因此设计采用太阳能集中热水系统中串联辅助加热的方式，这种方式解决了太阳能热水系统，易受环境因素影响的特点，保证定时供应热水的稳定性，同时能消灭热水中军团菌的生存繁殖，减少对病人的感染。太阳能热水系统的形式复杂多样，且医院对热水的供应的要求相对较高，因此合理的系统设计至关重要，这就要求设计人员在设计初期就和业主沟通，充分了解业主需求，结合项目的实际情况，通过对设计方案的比选，选用最佳的设计方案。
参考文献：
[1]建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）2009年版
[2]民用建筑太阳能热水系统应用技术规范（GB50364-2005）
[3]郭飞.太阳能热水系统在医院建筑中的应用 给水排水，3011，37（7）：60~63
论文作者:朱俭
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/14
标签：热水论文; 热交换器论文; 系统论文; 太阳能论文; 容积论文; 工程论文; 医院论文; 《基层建设》2017年第29期论文;