摘要：着医院设施的新建要求越来越严，医院热水供应系统的设计尤为重要，本文首先分析概述了热水供应系统的原理分类等，并由此分析热水供应系统的设计和计算，最后解决医院热水供应系统存在的问题，以便为医院的热水工程设计提供参考意义。
关键词：院热水热源设计，热水系统设计。
引言
作为公共建筑，医院可以利用自身的热水特点，将门诊，科室等用水点和用水时间分散，热水需求量相对减少；对于病房相对集中，热水使用时间和用水量相对集中，根据医院不同区域的用水特点，合理选择不同的供热系统供水系统可以更好地满足医院建筑物使用的要求。
一、热水供应系统概述
1.热水供应系统的组成
热水供应系统的主要组成部分是：（1）热源供应设备。热源供应设备主要是太阳能，辅助加热为热泵.在条件允许的情况下，工业热量，废热，地热也可用作热源。（2）热交换设备和热水储存设备。热交换设备通常指加热水箱和热交换器。他们用蒸汽或高温水将冷水加热成热水。热水储存设备用于储存热水，通常包括热水箱和热水罐。（3）管道系统。管道系统有冷水供应管道系统和热水供应管道系统。冷水供应管道系统的主要任务是向热交换设备和热水设备供应冷水，热水供应管道系统的主要任务是为热水设备（如洗手盆，水槽，浴缸，淋浴器等）提供热量。除管道外，管道系统还配备有阀门，补偿器，排气阀和排水接头。（4）其他设备。在全循环、半循环热水供应系统中，循环水管上安装循环水泵，为了控制供热水温度，在热交换装置的吸热管上安装温度自控装置，在蒸汽管的末端安装蒸汽疏水阀。
2.热水供应设备的选择
（1）热源。建筑物集中供热所需的热源可根据建筑物所在地区的工业废热，余热，地热，太阳能，电力供热提供。应该注意，在采用热源时应注重采用清洁热源，注重环保清洁，实现可持续发展。
热源采用太阳能热泵，与锅炉对比具体如下优点：热效率高：空气源热泵热水器热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效率不会超过80%；运行费用低：与燃油，燃气锅炉比，全年平均可节70%的能源，加上电价的走低和燃料价格的上涨，运行费用低的优点日益突出；环保：空气源热泵热水器无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂R404A，对臭氧层零污染，是较好的环保型产品；运行安全，无需值守：与燃料锅炉相比，运行绝对安全，而且全自动控制，无需人员值守，可节省人员成本；人性化设计：空气源热泵热水器采用多台机组并联的安装模式，当用户用水量增大时，可随时增添设备；安装方便，象空调室外机一样直接安装，无需锅炉房，与燃煤锅炉相比，无烟尘排放，无噪声污染。
（2）系统加热设备。集中供热系统的加热设备应根据热源，热介质和所使用的位置来选择。主要包括：电加热器，太阳能热水器，燃气热水器，苏打水加热器，容积式换热器，快速换热器，水箱盘管加热器等等；
（3）热水储蓄。储热水箱用于调节供暖供水与用水的不平衡，有两种类型的热水储存罐，开式和闭式。开式位于系统上部，闭式储罐位于系统的下部，属于低储罐，在高水箱的系统中，应提供冷水供应罐。供水管通常连接在热水回水管上。如果建筑物的高位水箱可以为系统提供冷水，则可能不会提供冷水供应水箱，当热水供应系统使用低位水箱时，应在加热器或热水箱上安装膨胀管，膨胀管应引导至冷水箱上部。
热水供应关乎人们的生存和生活，卫生是首要重要的问题，在选择热水储蓄时尤其应该注重卫生方面要求。
3.热水供应管道
（1）管道，配件和选择。热水管网应采用压力管和管件，一般为热镀锌钢管或塑料管，铝塑管，聚丁烯管，聚丙烯管，交联聚乙烯管，铜管和黄铜配件应用于酒店，高档公寓和办公楼。管网管材选择和安装要求还应该注重管材热胀冷缩，对从而规避热胀冷缩导致的管道破裂和管道变形问题。
（2）附件。掌握各种配件的安装要求。
（3）保温防冻措施。热水供应系统中的热水器，水箱，热水箱，配水管和回水管应保温，常用的保温材料有超细玻璃棉，玻璃棉，膨胀珍珠岩，石棉，石棉，聚氨酯泡沫，矿渣棉等。
（4）管道安装。热水管与供水管网相同，有两种方法：明装和暗装，一般建筑热水管网采用明装，只有在施工或生产过程有特殊要求时才会安装。热水管的安装顺序：水平管道，立式管道。
（5）水压试验。安装热水管后，应在管道反腐之前进行水压测试，试验压力应符合设计要求，未指明设计时，水压试验应为系统工作压力的1.5倍.
（6）管道的卫生。管道严禁串水和回流污染，尤其在军团病高发区，采用非手动开关。如果在供水过程当中与污染水混为一起，则严重影响了供水的卫生和安全，管道的铺建路线和质量对供应管道的卫生极为重要。
二、热水供水的类别和分类
1.根据管网工况的特点，热水供应方式可分为开式和闭式。
在开式热水供应模式中，管网顶部一般设有水箱，管网与大气连通。系统中的水压只取决于水箱的高度，不受室外供水管网水压波动的影响。因此，当供水管道中的水压变化很大，并且用户需要稳定的水压时，应该采用开放的热水供应方法。在这种方法中，必须安装高冷水箱，膨胀管或敞开的加热水箱；在闭式热水供应模式下，管网不与大气连通，冷水直接进入热水器，需要设置安全阀、隔膜式压力膨胀罐或膨胀管确保系统的安全运行。封闭式热水供应方式具有管道简单，水质不易受外界污染的优点，然而，供水水压稳定性，安全性和可靠性差，适用于没有顶罐的热水供应系统。
2.根据热水的加热方法，有直接加热和间接加热。
直接加热也称为热交换，利用由燃气，燃料或煤燃烧的热水锅炉将冷水直接加热至所需温度，或者将蒸汽直接传递至冷水中以产生热水。直热式热水锅炉具有热效率高，节能省电的特点，直接蒸汽加热方式具有设备简单，热效率高，不需冷凝水管等优点，但噪声大，对蒸汽质量要求高。锅炉供水量很大，因为冷凝水不能回收，而且需要大量的补水用于水处理，所以运行成本高，该方法仅适用于具有合格蒸汽加热介质且对噪声要求不严格的公共浴室，洗衣房，工矿企业用户。
间接加热也称为二次传热，是将热水加热器的热量传递给冷水以加热冷水。在加热过程中，热媒不与热水直接接触。这种方法的优点是回收的冷凝液可以重复使用，只需要少量的补给水即可软化处理，运行成本低，加热时无噪音。蒸汽不污染热水，供水安全稳定，此方法适用于需要稳定安全供水和低噪声要求的宾馆，住宅，医院，办公楼和其他建筑物。
3.根据热水管网建立循环管网的方式，有全循环，半循环和非循环热水供应点。
全循环热水供应模式是指能够维持热水循环的热水总管，热水立管和热水支管。每个水龙头都可以随时打开，以提供符合设计水温要求的热水，高标准建筑物的特殊要求，如高级宾馆，饭店，高档住宅等；半圆形方式分为立管循环热水供应和干热水循环，立管循环热水供应意味着在热水和热水立管中均保持有热水。当水龙头打开时，热水支路中只有少量的水可以释放，以获得所需的水温，这种方法主要用于全天提供热水的建筑物和定期供应热水的高层建筑。干管循环热水供水意味着仅维持热水干管中的热水循环，并且其主要用于使用常规热水供应的建筑物中，在供应热水之前，循环水泵用于加热干燥管中的冷却水，当打开的龙头打开时，立管和支管中的冷水可排出，并且热水会议该要求可以解除；供水方式是指热水管网中没有循环管道，该方法可用于热水供应系统较小且使用要求不高的时间供应系统，如公共浴室和洗衣房。
4.根据热水循环系统使用的循环功率，有循环水泵的机械强制循环方法和无循环水泵的自然循环方法.
经过技术和经济比较后，应根据使用的热水供应方法、建筑物，热源的供应量，使用的热水量以及卫生设备的布局确定使用哪种热水供应方法。
5.根据供热时间分为定时供热与全天供热论述及优缺点
定时供热是指在特定的时间，如热水需求量大的前期对水箱进行供热，并且对于水箱保持热度进行定时供热，而全天供热则全天进行加热，相比起来，定时加热能够节约能源，而全天供热则能让水温保持稳定，对热水使用具有更为方便。
集中供热系统在锅炉房、热交换站或加热间将水集中加热后，通过热水管网输送到整幢或几幢建筑的热水系统称集中热水供应系统。优点是加热和其他设备集中设置，便于集中维护管理；加热 设备热效率较高，热水成本较低；各热水使用场所不必设置加热装置，占用总建筑面积较少；使用较为方便舒适。缺点是 设备、系统较复杂，建筑投资较大；需要有专门维护 管理人员；管网较长，热损失较大；一旦建成后，改建、扩建较困难。
三、医院热水系统设计
1 医院热水供应系统的选择
热水用水点为：病房卫生间的淋浴及洗手盆处，医护人员更衣室的淋浴及洗手盆处，业主要求的其它热水供应点位。本建筑热水用水点较多，因此采用集中热水供应系统。热水使用时间为24小时，因此热水系统采用全日供应的形式。热水系统一区中两个淋浴间和两个淋浴间各有一处用水点，其余区域均无热水用水点。考虑到引至这两处的循环管网过长，因此采用小型容积式电热水器提供热水。
2 热水系统的分区
根据《 建筑给水排水设计规范》的要求，本建筑的热水系统分区应与给水系统分区一致。本建筑给水的分区为：低区中区高区.
3 热水系统的循环方式
根据《 建筑给水排水设计规范》的规定，集中热水供应系统应设热水循环管道，且宜采用同程布置的方式。各层的热水用水点每层基本一致，且上下对应，因此采用立管与干管循环的方式进行同程布置。
四、医院集中热水供应系统若干问题分析
1.用水器具冷热水混合阀关闭后冷热水管网串水
在理想状况下，当关闭用水器具出水龙头后，其阀芯的冷热水孔均应处于完全密封状态，但实际却存在着因水压、配件老化或者产品质量缺陷等问题使冷热水孔无法完全密封的情况。如果冷热水混合器前的配水支管上没有设置止回阀，当出水龙头关闭后可能会出现以下两种情况：一是当冷水压力高于热水时，冷水通过混合器进入热水管网使其配水温度降低，即使是在冷热水压力平衡的条件下，当循环回水系统运行时也可能会出现上述情况，严重时还会造成接纳循环回水的水箱溢流。二是当热水压力高于冷水时，热水通过混合器进入冷水管网使其产生热污染，同时也增加了热水的消耗量。虽然规范已明确要求混合器的冷热水供水支管上应设置止回阀，但是因部分品牌的用水器具自带止回装置，有些工程师在热水系统设计时会通过选用自带止回装置的用水器具来避免配水管网设置过多的止回阀。然而，卫生设备安装图集和市场上相关产品说明显示，仅有少数型式的感应式水嘴产品有明确自带止回装置，其余均未设置而需用户自备。从另一方面来讲，即使设计时明确选用自带止回装置的用水器具，但业主会采用何种品牌的产品仍存在变数。因此，集中热水供应系统仍应在冷热水支管始端设置止回阀，虽然管网造价有一定程度的增加，但对于方便日常使用以及节能节水却有很积极的作用。
2. 同一热水分区内循环回水系统效果不佳
以某综合医院集中热水供应系统为例，热水由屋面储热水箱重力供水，热水管网采用每层横干管配水和横干管末端回水的配回水方式。循环回水系统在每个热水供水分区的最末端设置一个电接点温度计，由电接点温度计控制循环回水泵的启停。当管网末端水温低于设定值 T1 时开启循环回水泵，当水温高于设定值 T2 时关闭循环回水泵，系统原理图如图 1所示。上述配回水方式在医院集中热水供应系统中有良好的适用性，然而在某些功能相对复杂的热水分区中也存在一定不足。 （1）gv——设计小时热水用水量，L／h kv——热水小时变化系数，按有关规范选 取m——用水人数或床位数qr——热水用水量定额，L／（人•d）或L／（床 •d）假设一层用水单元多、用水频繁且用水量大，则配水管道设计管径大，而三层用水单元稀少且用水量少，则配水管道设计管径小。根据式（1）可以看出，因三层的设计管径小，则配水管道热损失 Qs 计算值小，在热水温度差 Δt 不变的情况下，三层的循环流量 qx 计算值相应较小。而一层循环流量 qx 的计算结果正好相反。如果按照理论计算值确定各层的循环流量，有可能会导致循环回水泵前端的电接点温度计达到停泵温度 T2 时，三层的末端热水温度因循环流量小而无法达到热水供应所需的最低温度要求。使三层用水时末端放水过多，既不方便使用也浪费了水资源。在上述情况下，循环管网的理论计算流量 qx 难以真实反映实际使用中的循环回水需求。为了改善管网的循环效果，设计时应适当加大计算值较小的回水支管的循环流量并在循环回水支管上增设流量计，通过压力平衡阀、流量计等阀门配件合理调节本热水分区内各层的循环回水流量。对于某些用水差异性过大的区域，在条件适宜时还可以针对本区域单独增设循环回水泵，以达到热水管网有效循环的目的。
3.水箱溢流的问题
集中热水供应系统按水箱设置情况，可分为单水箱系统和双水箱系统两大类。在热水使用要求不高且屋面面积有限的建筑中，单水箱系统较为适用；而双水箱系统，对于供水温度稳定性要求高的建筑更为适宜。某综合医院集中热水供应系统使用的是空气源热泵联合电加热器的双水箱系统，其中空气源热泵为一次加热由加热水箱的电接点温度计控制，电加热器为二次加热由热水提升泵联动控制，原理图如图所示。与单水箱加热系统相比，双水箱系统的储热水箱水温受冷水补水的影响小，热水供水温度稳定，而且双水箱系统加热设备运行工况稳定、效率高、节能效果好。
六、结语
在医院建筑热水供应系统中应该根据建筑、当地环境和医院等的特点，选择合适的热水供应系统，从而建设出良好的医院环境。
参考文献：
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论文作者:高林慧
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/9/18
标签：热水论文; 系统论文; 水箱论文; 管网论文; 回水论文; 用水论文; 管道论文; 《基层建设》2018年第27期论文;