如何做好別墅大宅熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一般公寓的客戶(hù)通常只有一個(gè)淋浴室，設(shè)計(jì)熱水時(shí)只需滿(mǎn)足淋浴需求即可，一臺(tái)普通壁掛爐綽綽有余。但對(duì)于別墅客戶(hù)來(lái)說(shuō)，不但可能出現(xiàn)多個(gè)淋浴同時(shí)使用的情況，而且還會(huì)有大浴缸的用水需求，因而熱源的選擇需要經(jīng)過(guò)仔細(xì)地分析計(jì)算才行。

熱水使用的特點(diǎn)是總用量不大但使用集中，這意味著系統(tǒng)需要在短時(shí)間里，提供岀能滿(mǎn)足客戶(hù)需要的水量，一般設(shè)計(jì)時(shí)按每分鐘需要的最大熱水量計(jì)算加熱功率。

首先，我們需要知道每個(gè)未端用水點(diǎn)需要的大概流量。一般而言，常見(jiàn)淋浴花灑每分鐘流量在9L，節(jié)水型花灑流量5L/min~7L/min，大流量花灑流量在13L/min~14L/min;一個(gè)水龍頭的大概流量在10L/min左右;浴缸一般所需的水量在200L~300L，大型雙人浴缸能到500L~600L。對(duì)于客戶(hù)來(lái)說(shuō)，能夠在20分鐘左右將浴缸的熱水放滿(mǎn)，都是能夠接受的，對(duì)應(yīng)需要的即時(shí)流量就是10L/min~15L/min，或者選用25L/min~30L/min。

圖1 別墅大宅熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

知道上述數(shù)據(jù)后就可以根據(jù)客戶(hù)需要，計(jì)算出所需的最大熱水即時(shí)流量，然后計(jì)算出加熱功率。例如一個(gè)四層別墅，建筑面積500m2，使用400L的浴缸，有五個(gè)衛(wèi)生間和一間廚房需要用熱水，客戶(hù)要求能夠滿(mǎn)足兩個(gè)淋浴同時(shí)使用，或在一個(gè)浴缸注水時(shí)不影響另個(gè)淋浴使用。假設(shè)淋浴采用大流量花灑為每分鐘14L，我們可以進(jìn)行流量計(jì)算:兩個(gè)淋浴同時(shí)使用需要的流量為14L/min+14L/min=28L/min;保證400L的浴缸在二十分鐘放滿(mǎn)熱水需要20L/min的流量，花灑需要14L/min。因此，同時(shí)使用浴缸和淋浴室需要的流量為34L/min，按流量大的數(shù)值取值為34L/min。

熱水的熱源分兩種:一是壁掛爐或者燃?xì)鉄崴髦?lèi)的即熱式熱源;二是容積式落地爐或者壁掛爐加水箱方式，先加熱好一箱水，在用水的時(shí)候放出熱水即可。即熱式占地面積小不用水箱，但需要的功率較大，后者相反。

我們先考慮用即熱式熱源，計(jì)算需要的壁掛爐功率:熱源功率要按照冬季的工況計(jì)算，冬季如果自來(lái)水是地表水，溫度按5℃計(jì)算，地下水則按15℃計(jì)算，我們這里選擇地表水的5℃作為冷水溫度，洗浴用水溫度40℃左右，所以需要溫升35℃。

一般而言，1L水升高1℃需要1.163Wh的熱量，那么，每分鐘將34L水升溫至35℃需要熱量為34×35×1.163=1384Wh=1.384kWh。因?yàn)檫@是一分鐘需要的熱量，換算到壁掛爐按小時(shí)計(jì)算的輸出功率:1.384×60=83kW。國(guó)內(nèi)壁掛爐按輸入功率標(biāo)注，效率90%左右，因此，需要選擇的壁掛爐功率為83/0.9=92.3kW，按實(shí)際型號(hào)選擇99kW壁掛爐即可。

在進(jìn)行熱源選型核驗(yàn)前，我們需要進(jìn)一步思考這種方式是否可行。

前文是按照客戶(hù)要求的最大應(yīng)用情況選擇熱源，如果夏天只使用一個(gè)淋浴，需要的加熱功率則需要另算。假設(shè)自來(lái)水溫度30℃加熱到40℃，溫升為10℃，當(dāng)一個(gè)人淋浴時(shí)需要的功率14×10×1.163×60/1000=977kW/h。而常規(guī)爐最小功率大概是額定功率的30%~40%，冷凝爐是10%~20%。顯然，如果選用的是常規(guī)鍋爐，最小功率在30kW-40kW，夏季洗浴時(shí)無(wú)法穩(wěn)定工作并提供穩(wěn)定的熱水供應(yīng);如果選擇的是冷凝爐，也要最小穩(wěn)定輸出功率能達(dá)到10%的才能穩(wěn)定工作。

由于客戶(hù)家里樓層多并有多個(gè)衛(wèi)生間，熱水管道很長(zhǎng)，冬季用水的時(shí)候需要放掉大量冷水，因此我們需要給客戶(hù)配置熱水循環(huán)裝置，當(dāng)循環(huán)裝置流量較低的時(shí)候大功率的壁掛爐也不能穩(wěn)定工作。

當(dāng)然，對(duì)于500m2采暖來(lái)說(shuō)這個(gè)功率相對(duì)較大，特別是當(dāng)客戶(hù)冬季只開(kāi)啟部分區(qū)域采暖時(shí)，需要的實(shí)際功率低于壁掛爐的最小穩(wěn)定工作功率。

根據(jù)上述分析，雖然我們計(jì)算出客戶(hù)需要的最大熱水功率為92.3kW，但不能簡(jiǎn)單的選擇用一個(gè)鍋爐接上水管來(lái)解決問(wèn)題。

我們可以換一種思路考慮一

1、用一個(gè)緩沖水箱，在空閑時(shí)將水加熱備用，這樣可以以小功率較長(zhǎng)時(shí)間地加熱熱水，集中用水時(shí)由水箱提供，熱源不需要配置很大，滿(mǎn)足采暖需求并有適當(dāng)余量即可，同時(shí)采用緩沖水箱后熱水循環(huán)工作時(shí)不需要壁掛爐介入，客戶(hù)體驗(yàn)會(huì)更好。

這種方法的主要問(wèn)題在于，當(dāng)客戶(hù)用水量較大時(shí)需要配置一個(gè)足夠容量的水箱，如此一來(lái)一方面很占空間，另一方面好的保溫水箱價(jià)格也很貴。

如果選擇這種方式，本例可以選擇一個(gè)300L的水箱，水箱中保持65℃的水溫，實(shí)際使用時(shí)可利用水箱80%的容量釋放240L65℃的熱水，與5℃的冷水能夠混合出410L40℃的熱水，足夠滿(mǎn)足浴缸與淋浴的霱求，這時(shí)壁掛爐根據(jù)采暖需求適當(dāng)放大選擇，32kW就足夠了。當(dāng)然，在大量用水的時(shí)候壁掛爐可以切換到熱水供應(yīng)模式，持續(xù)提供補(bǔ)充熱水供應(yīng)。

2、用多臺(tái)熱源，根據(jù)需要進(jìn)行切換和組合，這種方案的好處在于，低功率或者采暖時(shí)系統(tǒng)更容易平衡，容易將整體系統(tǒng)穩(wěn)定性做好，并且不需要單獨(dú)配置水箱，這也是我比較推薦的方案。

為了提供更好的熱水體驗(yàn)，推薦釆用一臺(tái)壁掛爐加一臺(tái)容積爐的方式(如果放得下的話)，好處是容積爐自帶水箱，水溫穩(wěn)定且可以非常方便的配置熱水循環(huán)、恒溫控制等方案，兩者組合具有很好的體驗(yàn)。

圖2 壁掛爐+容積爐方式

如上圖所示，容積爐作為正常情況下的熱水供應(yīng)設(shè)施，壁掛爐作為采暖熱源，容積爐上可以方便地配置熱水循環(huán)等裝置，水溫穩(wěn)定并不會(huì)因?yàn)闊崴h(huán)的工作而頻繁啟停，同時(shí)可以給客戶(hù)提供良好的使用體驗(yàn)。壁掛爐平時(shí)只負(fù)責(zé)采暖系統(tǒng)供給，當(dāng)客戶(hù)需要給浴缸注水時(shí)，壁掛爐切換到熱水工作模式，與容積爐同時(shí)向浴缸注水;可以滿(mǎn)足更快的注水需求。這時(shí)侯如果客戶(hù)只開(kāi)啟一個(gè)淋浴裝置，容積爐會(huì)優(yōu)先給淋浴供水，當(dāng)熱水管道較粗的時(shí)候也不影響浴缸的注水工作。需要注意的是，兩個(gè)熱水管道上的止回閥必須安裝，否則在使用生活熱水的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)壁掛爐也同時(shí)啟動(dòng)熱水模式，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

為解決客戶(hù)冬季打開(kāi)熱水龍頭卻需要放半天冷水的問(wèn)題，現(xiàn)在越來(lái)越多的暖通公司給客戶(hù)推薦熱水循環(huán)裝置，但在實(shí)際應(yīng)用中卻發(fā)現(xiàn)很多熱水循環(huán)裝置并沒(méi)有達(dá)到想要的效果，反而造成不必要的麻煩。

龍頭一開(kāi)，熱水就來(lái)

采用熱水循環(huán)裝置時(shí)要注意下面幾個(gè)問(wèn)題

1、熱水循環(huán)在工作的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致壁掛爐或熱水啟動(dòng)工作，因此如果是即熱式熱水器不適合用在恒溫模式下，定時(shí)模式也不宜工作較長(zhǎng)時(shí)間，建議采用水流觸發(fā)模式更好。

2、推薦采用容積式鍋爐配熱水循環(huán)裝置，或設(shè)置熱水緩沖水箱，這樣熱水循環(huán)工作更穩(wěn)定可靠。

3、熱水循環(huán)盡可能選擇單獨(dú)回水管的連接方式。因?yàn)闊o(wú)回水管道的方式很難穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)論是時(shí)間控制方式還是溫度控制方式，客戶(hù)使用時(shí)都有可能使熱水進(jìn)入冷水管道，當(dāng)客戶(hù)開(kāi)始使用熱水時(shí)冷/熱水管道都是熱水，然后隨著冷水管熱水放完后溫度快速降低，不但不安全而且影響使用體驗(yàn)。

4、一定要對(duì)熱水管道進(jìn)行保溫，否則一方面管道降溫較快會(huì)導(dǎo)致循環(huán)裝置頻繁工作，另一方面使用熱水的時(shí)候溫降較大，易導(dǎo)致熱水水溫不穩(wěn)定。

5、由于使用熱水時(shí)出水端是直接對(duì)大氣排放，系統(tǒng)壓差大，因此流量會(huì)比較大。但是由于熱水循環(huán)裝置工作的時(shí)候是閉環(huán)狀態(tài)，循環(huán)動(dòng)力由水泵的壓差提供，當(dāng)管道較長(zhǎng)的時(shí)候流量可能較低，不能觸發(fā)熱水模式工作或者循環(huán)很慢，客戶(hù)需要等待較長(zhǎng)時(shí)間。因此配置熱水循環(huán)時(shí)要注意管道口徑不能太小，同時(shí)避免長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，或者增加循環(huán)泵的揚(yáng)程。

6、有些客戶(hù)發(fā)現(xiàn)熱水循環(huán)冬天使用還行，夏天的時(shí)候好像不怎么好用。原因在于夏天水溫本就較高;熱水循環(huán)流量不夠的時(shí)候，會(huì)岀現(xiàn)壁掛爐點(diǎn)火后熱量不能及時(shí)被帶走的情況，導(dǎo)致很快超溫熄火，使得系統(tǒng)不能持續(xù)提供熱水給熱水管道，而當(dāng)打開(kāi)花灑的時(shí)候流量較大能夠滿(mǎn)足壁掛爐工作需求，這種情況需要通過(guò)增加流量的方式來(lái)解決。

前面我們探討了熱源選擇配置的問(wèn)題，可以給客戶(hù)提供充足的熱水量，還有通過(guò)熱水循環(huán)裝置解決使用熱水的等待問(wèn)題和放水浪費(fèi)問(wèn)題，但是這些措施并不能保證客戶(hù)使用溫度的穩(wěn)定。

雖然現(xiàn)在壁掛爐熱水穩(wěn)定性越來(lái)越好，但當(dāng)壁掛爐距用水點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)水溫會(huì)有降低。同時(shí)，對(duì)別墅客戶(hù)來(lái)說(shuō)，不同的用水點(diǎn)降溫幅度不同，冬天和復(fù)天降溫幅度也不同，而在洗浴過(guò)程中有時(shí)候不需要持續(xù)放水，停止用水后水溫會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，所以很難通過(guò)壁掛爐本身的溫度來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)使用溫度穩(wěn)定的要求，這就需要設(shè)定壁掛爐較高的出水溫度，然后通過(guò)末端進(jìn)行混水控溫，這也是目前大家普遍采用的方式。

然而，目前末端混水控溫一般用手動(dòng)混水的方式，這種方式有時(shí)候會(huì)讓人抓狂，特別是當(dāng)熱水溫度本身也不穩(wěn)定的時(shí)候，問(wèn)題更加嚴(yán)重，顯然是無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)水溫穩(wěn)定、舒適、安全的需求的。

恒溫龍頭的選擇

為解決這個(gè)問(wèn)題，市場(chǎng)上有很多人用恒溫混水閥方式，一般是石蠟感溫包的混水閥，單獨(dú)使用或者集成在混水閥上，使用比較方便，能夠很好地提升客戶(hù)使用體驗(yàn)。石蠟溫包的控制方式為自力式控制，成本較低，短時(shí)間工作比較穩(wěn)定，主要問(wèn)題在于當(dāng)水垢比較嚴(yán)重時(shí)容易卡澀，使用一段時(shí)間后會(huì)失去恒溫控制作用，另外對(duì)水溫穩(wěn)定的速度也相對(duì)較慢，也是這個(gè)原因?qū)е逻@種產(chǎn)品應(yīng)用不夠廣泛。

另外一種恒溫混水方式是電控方式，特別是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的混水方式，具有控溫精準(zhǔn)，反應(yīng)速度更快的優(yōu)勢(shì)，也不容易結(jié)垢卡澀，應(yīng)該是以后恒溫控制的發(fā)展方向。

總結(jié)

本章內(nèi)容對(duì)別墅熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，當(dāng)然，除了文中所述的這些方式外，還有熱泵、熱水器、太陽(yáng)能熱水器、電熱水器等方式，但相對(duì)而言，燃?xì)忮仩t是可以短時(shí)間為客戶(hù)提供大量熱水的首選方式，在穩(wěn)定性、可靠性方面有突出優(yōu)勢(shì)，特別是在同時(shí)為客戶(hù)提供采暖和熱水方面，該方案應(yīng)該是首選方案。希望通過(guò)本講內(nèi)容幫助大家為客戶(hù)提供一個(gè)更舒適、更穩(wěn)定的熱水方案。

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