苗樹祥

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶 400039）

0 引言

空氣源熱泵熱水器，作為熱泵技術(shù)的一種，通過把空氣中的低溫?zé)崃课者M(jìn)來，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮埽源藖砑訜崴疁?，具有高效?jié)能、安全環(huán)保等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于學(xué)校、工廠車間宿舍、醫(yī)院等各種場所。對于空氣源熱泵熱水器中貯熱水箱（罐）貯熱水容積的計(jì)算，《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50015—2003，2009年版，以下簡稱“建水規(guī)”）[1]中分別列出了全日制及定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)貯熱水箱（罐）貯熱水容積的計(jì)算方法，但在工程實(shí)例中，會(huì)遇到全日制熱水供應(yīng)系統(tǒng)與定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)共用一套熱水供應(yīng)系統(tǒng)，此時(shí)，規(guī)范并沒有給出相應(yīng)貯熱水箱（罐）貯熱水容積的計(jì)算方法，故本文通過具體的工程實(shí)例，在滿足規(guī)范，同時(shí)滿足熱水使用要求的前提下，分析探索出一種具體的貯熱水箱（罐）貯熱水容積計(jì)算方法，供設(shè)計(jì)人員參考選用。

1 工程概況

某工程為某戒毒所內(nèi)一棟宿舍樓，熱水供應(yīng)樓層為1—4層，其中1、2層為監(jiān)舍，每層32人，每層設(shè)置有集中淋浴間，每個(gè)淋浴間內(nèi)設(shè)置8個(gè)淋浴噴頭，采用定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)，定時(shí)供應(yīng)時(shí)段為3h；3、4層為備勤室，每層56人，每個(gè)房間內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的衛(wèi)生間，采用全日制熱水供應(yīng)系統(tǒng)。定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)與全日制熱水供應(yīng)系統(tǒng)共用一套熱水供應(yīng)系統(tǒng)，為帶有電輔熱的空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)。

2 設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量

因該棟樓采用一套熱水系統(tǒng)供應(yīng)熱水，根據(jù)監(jiān)舍及備勤室采用不同的熱水供應(yīng)系統(tǒng)，故分別計(jì)算各自的設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量。

2.1備勤室設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量

備勤室采用全日制熱水供應(yīng)系統(tǒng)，根據(jù)衛(wèi)生間獨(dú)立使用情況，熱水定額取值可按Ⅱ類宿舍考慮，根據(jù)“建水規(guī)”5.3.1-1公式計(jì)算，得出設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量及小時(shí)熱水量，計(jì)算如表1所示。

表1 備勤室設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量及小時(shí)熱水量計(jì)算表

2.2監(jiān)舍設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量

監(jiān)舍采用定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)，定時(shí)供應(yīng)時(shí)間為3h，根據(jù)“建水規(guī)”5.3.1-2公式計(jì)算，得出設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量及小時(shí)熱水量，計(jì)算如表2所示。

3 空氣源熱泵熱水機(jī)組設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量

根據(jù)“建水規(guī)”5.4.2B-1公式，分別計(jì)算備勤室及監(jiān)舍各自的設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量，如表3、表4所示。根據(jù)兩種系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量選取設(shè)備，總設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量應(yīng)為207958.72kJ/h，即為57.77kW。

表2 監(jiān)舍設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量及小時(shí)熱水量計(jì)算表

表3 備勤室設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量

表4 監(jiān)舍設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量

4 貯熱水箱（罐）貯熱水容積計(jì)算

由于全日制熱水供應(yīng)系統(tǒng)與定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的供熱水方式不同，貯熱水箱（罐）貯熱水容積的計(jì)算方法也不相同。對于全日制系統(tǒng)，可根據(jù)“建水規(guī)”公式5.4.2B-2進(jìn)行計(jì)算，但是對于定時(shí)系統(tǒng)，“建水規(guī)”中明確為“定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的貯熱水箱（罐）的有效容積宜為定時(shí)供應(yīng)最大時(shí)段的全部熱水量”。此“定時(shí)供應(yīng)最大時(shí)段”應(yīng)為定時(shí)供應(yīng)熱水系統(tǒng)中，規(guī)定的供應(yīng)熱水時(shí)間。

由于空氣源熱泵熱水器機(jī)組一次投資費(fèi)用較高，故系統(tǒng)一般都會(huì)設(shè)置貯熱水箱（罐），即設(shè)置儲(chǔ)存調(diào)節(jié)容積，適當(dāng)增大儲(chǔ)存調(diào)節(jié)容積，可選用較小機(jī)型的空氣源熱泵機(jī)組。故所選用的空氣源熱泵熱水器機(jī)組的設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量可小于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的小時(shí)耗熱量，在最不利情況下，即在用水高峰時(shí)段，由貯熱水箱（罐）中的貯熱量來彌補(bǔ)空氣源熱泵機(jī)組與設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量之間的差值，在這段用水高峰時(shí)段內(nèi)，設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量由空氣源熱泵機(jī)組即時(shí)制備的熱水量與貯熱水箱中已貯備的熱水量兩者聯(lián)合供給。

根據(jù)“建水規(guī)”中公式5.4.2B-2中各式的含義（即公式1）可知，一般高峰期用水持續(xù)時(shí)間為2～4h。

式中：Vr為貯熱水箱（罐）總?cè)莘e（L）；k2為安全系數(shù)，取1.10；Qh為設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量（kJ/h）；Qg為設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量（kJ/h）；T為設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量持續(xù)時(shí)間（h）；η為有效貯熱容積系數(shù)，取0.80；C為水的比熱，C=4.187（kJ/kg·℃）；tr為熱水溫度，tr=60（℃）；t1為冷水溫度，t1=7（℃）；ρr為熱水密度（kg/L）。

即對于全日制系統(tǒng)，貯熱水箱中總貯水容積為在高峰期用水持續(xù)時(shí)間內(nèi)，空氣源熱泵機(jī)組的供熱量與系統(tǒng)設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量的差值。

而規(guī)范中對于定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)中貯熱水箱容積為最大時(shí)段的全部熱水量，是由于定時(shí)供應(yīng)系統(tǒng)為集中的全天某個(gè)時(shí)間段內(nèi)集中供水，此時(shí)，熱水需求量較高，若此時(shí)熱水量全部或大部分由空氣源熱泵機(jī)組供給，而其余非集中供熱水時(shí)段，空氣源熱泵機(jī)組閑置，不經(jīng)濟(jì)節(jié)能，故規(guī)范要求，此時(shí)，貯熱水箱需貯存最大時(shí)段的全部熱水量，在集中供應(yīng)時(shí)段，全部由貯熱水箱來提供熱水，非集中供水時(shí)段，則空氣源熱泵制備熱水，提前儲(chǔ)存在熱水箱內(nèi)。

故在該工程中，如需考慮全日制系統(tǒng)與定時(shí)系統(tǒng)共用同一系統(tǒng)供水，則必須根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)，確定全日制供水系統(tǒng)中不同類型用水場所的設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量持續(xù)時(shí)間，對比定時(shí)供應(yīng)系統(tǒng)中供應(yīng)時(shí)段，合理計(jì)算貯熱水箱容積。

在該工程中，因備勤室與監(jiān)舍為一個(gè)熱水系統(tǒng)運(yùn)行，而且考慮到備勤室為24h值班備勤制度，故在計(jì)算貯熱水箱容積時(shí)，可這樣考慮，在最不利情況下，定時(shí)供應(yīng)熱水時(shí)段時(shí)，恰好為全日制供應(yīng)峰值時(shí)間段，此時(shí)，貯熱水箱及空氣源熱泵需滿足全部耗熱量，還需保證定時(shí)系統(tǒng)中全部的熱水量，故根據(jù)“建水規(guī)”中公式5.4.2B-2中：

貯熱水箱容積計(jì)算公司中，Qh應(yīng)為全日制系統(tǒng)耗熱量，Qg為全日制系統(tǒng)選取機(jī)組供熱量，T應(yīng)為全日制供應(yīng)峰值時(shí)間段（該工程定為3h），由此計(jì)算得出的水箱容積，再加上定時(shí)供應(yīng)熱水的最大時(shí)段的全部熱水量，此時(shí)的水箱容積才能夠同時(shí)滿足全日制供應(yīng)系統(tǒng)及定時(shí)供應(yīng)系統(tǒng)的熱水量要求。

故由此計(jì)算得出貯熱水箱容積如表5所示。

表5 系統(tǒng)貯熱水箱容積

監(jiān)舍定時(shí)供應(yīng)熱水系統(tǒng)，其定時(shí)供應(yīng)最大時(shí)段的全部熱水量，應(yīng)取小時(shí)耗熱量的熱水量乘以持續(xù)時(shí)間。根據(jù)表2，其小時(shí)熱水量為7200L，則共需熱水21600L，故系統(tǒng)選取貯熱水箱容積應(yīng)為6846L+26168.8L=33014.8L，即為33.0 m3。

5 結(jié)語

通過對該工程熱水系統(tǒng)回訪結(jié)果顯示，在熱水系統(tǒng)運(yùn)營使用近一年的過程中，在定時(shí)供應(yīng)時(shí)間段內(nèi)，其熱水量能夠滿足使用要求，在全日制供應(yīng)時(shí)間段內(nèi)，水壓水量平穩(wěn)充足，基本滿足全部使用要求。

在設(shè)計(jì)空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)時(shí)，必須合理計(jì)算貯熱水箱（罐）貯熱水容積，在滿足使用功能的前提下，使熱水系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)、節(jié)能。

集水坑是否應(yīng)留置在基槽的邊角

建筑工程基礎(chǔ)施工時(shí)，施工單位為保證基槽不被積水浸泡，通常在建筑物四周挖排水溝。建筑物平面尺寸較小時(shí)，一般在基坑槽的四角留置集水坑；建筑物平面尺寸較大時(shí)，則根據(jù)需要在中間位置增加集水坑。雖然將集水坑留置在建筑物四周的做法便于收集基坑基槽內(nèi)積水、易于控制坡度以及易于貫徹技術(shù)交底，但是經(jīng)過一番推敲，不禁讓人思考，把集水坑留置在基坑槽的四個(gè)邊角是否妥當(dāng)?

基坑槽開挖現(xiàn)場條件較好時(shí)，一般采取放坡開挖的方式；如基礎(chǔ)較深，則根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告提供的數(shù)據(jù)在土層間分步開挖，也就是說開挖的集水坑位置通常土方是超挖的。建筑物的四角，即開挖邊坡兩方向的交點(diǎn)位置，同時(shí)也是基坑槽邊坡土壓力突變的位置，是最容易出現(xiàn)隱患的地方。由于集水坑坑內(nèi)積水幾乎始終存在，所以一些施工單位會(huì)將集水坑的四周用水泥砂漿進(jìn)行加固，在底部澆筑墊層或鋪設(shè)石子。但一些單位開挖集水坑后，任由陽光暴曬、雨水沖刷，在下雨時(shí)集水坑排水管處甚至?xí)霈F(xiàn)漏水現(xiàn)象，對邊坡進(jìn)行沖刷。

綜合上述幾種原因，將集水坑留置在基坑槽的四個(gè)邊角位置有可能造成在集水坑上部位置出現(xiàn)兩個(gè)方向的邊坡相向塌方，造成嚴(yán)重事故。要從根本上解決這個(gè)問題，最簡單的方法是改變集水坑留置位置。將集水坑留置在距邊角不小于2m處的位置較為合適。這種設(shè)置方式避開了應(yīng)力集中的位置，保證了邊坡應(yīng)力集中位置處土方的穩(wěn)定性，且縮短了排水溝里水流輸送的距離，將以前由一個(gè)集水坑完成的工作，增至兩個(gè)集水坑共同擔(dān)負(fù)，有利于盡快將坑內(nèi)積水排放出去；同時(shí)由于集水坑距邊坡邊角約2m，為保證排水暢通，開挖排水溝時(shí)，邊角位置的排水溝可以挖得很淺，減少了對邊角土方的擾動(dòng)，將安全隱患盡可能降低到最小。

這種做法雖增加了現(xiàn)場的勞動(dòng)用工量，但是相對于土方邊坡的安全性，這樣的付出是十分值得的。

（摘自：《建筑工人》）