前言為響應國家政策及集團租賃戰略，長租公寓--團隊已經如火如荼的開展業務。為規范長租公寓的熱水供應系統，順應公共建筑節能設計規

前言

為響應國家政策及集團租賃戰略，長租公寓--團隊已經如火如荼的開展業務。為規范長租公寓的熱水供應系統，順應公共建筑節能設計規范的要求、節約能源、節省初投資、降低運行成本，特制定長租公寓集中熱水系統的設計指引與建設標準。

1設計要求

1.1除非有更好的熱源形式或屋面實在無空間布置太陽能板及相關設備的空間，長租公寓應采用太陽能+空氣源熱泵熱水機組聯合供應熱水的方式。

【釋義】目前集中熱水供應形式至少有如下方式：

1）太陽能熱水+空氣源熱泵聯合供熱；

2）燃氣鍋爐集中供熱（含99KW熱水器集中供熱）；

3）太陽能熱水+燃氣鍋爐集中供熱；

4）市政蒸汽+板換+熱水箱集中供熱；

5）空氣源熱泵單獨供熱；

6）地源熱泵空調（含土壤源、江水源、河水源、污水源）+熱回收供熱；

7）空氣源熱泵熱水機組空調+全熱回收集中供熱；

方式2）造價高，受空間限制方式；方式3）需要建設燃氣鍋爐（真空鍋爐或常壓鍋爐或商業燃氣熱水器）且需要申請燃氣，造價高，時間長；方式4）需要有市政熱源；方式5）、6）、7）適合高標準星級酒店及特殊空調熱源系統，且方式5）在合肥地區使用不節能。

而方式1）采用太陽能+空氣源熱泵的方式，屬于可再生能源利用的簡單形式，冬天太陽能不足部分采用空氣源熱泵補熱，整個系統全部采用電能方式供應，形式簡單；諸多太陽能設備公司及集成化公司愿意與XX簽署BOT合作協議，免費初投資，運營時銷售熱水，降低了長租公寓的初投資。因此，只要業務項目的屋面有可擺放太陽能板及其附屬設備的空間，應采用該方式提供24小時生活熱水。

1.2長租公寓的熱水定額為每人每日30-40L/d，每個房間按照1.5人考慮，使用時間為24小時。

【釋義】根據建筑給排水設計規范2009年版及09給排水技術措施，規定如下：

宿舍中的一類：博士研究生、教師和企業科技人員，每居室1人，有單獨衛生間；

宿舍中的二類：高等院校內的碩士研究生，每居室2人，有單獨衛生間；

宿舍中的三類：高等院校的本、專科學生，每居室3-4人，有相對集中的衛生間；

宿舍中的四類：中等院校的學生和工廠企業的職工，每居室6-8人，有相對集中衛生間。

羅列了所有24小時供應熱水的不同類型業態的熱水用量，長租公寓的熱水用水量類似于宿舍1-2類之間。實際選擇小于一二類宿舍的用量。經過大量的調研發現，規范上的熱水用量普遍偏大已經是不爭的事實。同時對插卡收費的公寓、公共浴室等進行長期數據調研，分析個人洗浴的習慣，發現熱水用量較小，普遍在25-30L之間。考慮到太陽能熱泵熱水的冬季供應溫度一般在55度左右，假定熱水用量為40L，折算為60度的熱水用量時，為：，綜合以上考慮，因此規定用量為30-40L/s。

1.3 冷、熱水系統按照上行下給的方式為每戶提供冷熱水，冷熱水分區保持一致，水壓差不應大于5m；應保證干管和立管中的熱水循環，配水點的水溫不低于45度。

【釋義】由于太陽能系統設置在屋面，供應必然從上往下供，為保持冷熱水的均衡，要求冷水也需采用上行下給方式，如發現某些已完成項目，已經實施了冷水管安裝，沒有采用上行下給的方式，需進行改造。上行下給的方式見下圖。

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1.4太陽能熱水系統采用襯塑復合鋼管、熱水干管采用襯塑復合鋼管，支管采用PPR管。所有外露管材采用保溫形式，采用橡塑保溫，室外管道需增設保護層。

【釋義】基于成本考慮，及保證熱水系統的可靠性，設置本條。

1.5 采用真空集熱管的太陽能板集熱方式，集熱板直接擺放在屋面上，設土建基礎。

【釋義】基于成本考慮，及考慮到直接換熱的可靠性，設置本條。

1.6系統分別設置集熱水箱和供熱水箱。

【釋義】為確保熱水供應水量及水溫的可靠性、穩定性，分別設置太陽能集熱水箱及供熱水箱。考慮到熱泵對水箱內水加熱不如燃氣熱源加熱的迅速和快捷，同時考慮合用水箱的溫度分層現象，水溫不夠穩定，考慮將集熱水箱和供熱水箱分開設置。

1.7屋面太陽能系統設備和管路的布置應綜合考慮屋頂其他設備的擺放。

【釋義】考慮到一般項目的屋面設有正壓送風風機等設備，如某長租公寓為幕墻結構體系，采用了VRV空調方式，存在大量VRV外機，因此在布置好屋面太陽能系統設備后，應與屋面其他設備排布綜合疊圖，以保證屋面所有設備的擺放的合理、整潔、有序、美觀。

1.8應對太陽能熱水系統的補水、用電實施計量。

【釋義】要求對BOT(Build -Operate-Transfer,建設、運營、管理)采用的太陽能系統進行水電監測，是長租公寓商業運營的內在要求，本身需要對熱水系統的使用量進行檢查與核實，也可以約束BOT合作商在設計和實施過程中采用合理的設計、合理的施工手段，采用先進的自控系統和設備，以最大限度地發揮該系統的效能。

1.9長租公寓太陽能熱水系統的典型系統原理圖。

【釋義】給出長租公寓的太陽能熱水系統圖，為長租公寓太陽能熱水系統標準化服務。見圖2。設有真空集熱管集熱器（不帶背板）；集熱水箱、集熱循環泵、循環管路、供熱水泵、補熱水泵、空氣源熱泵熱水機組、供熱水箱、供熱循環泵、配電柜、自動控制系統等。

1.10長租公寓空氣源熱泵的選型應考慮極端天氣下，空氣源熱泵的除霜修正與溫度修正。

【釋義】除霜修正考慮系數為η1=0.8；合肥地區溫度修正按照-10度情況下的熱泵溫度修正系數進行修正η2。如熱泵不能滿足極端天氣下的正常供熱要求，應設置電加熱器。

圖二 長租公寓集中熱水標準圖

2 計算方法

2.1 太陽能集熱系統集熱面積Ajz的選型計算

其中，

Ajz--真空集熱管太陽能板的總集熱面積；

Qr--設計日用熱水量；

M---用水單位數；

Tr--熱水水溫，按照60度；

T1--冷水溫度，按照5度；

Jt--集熱器采光面上年平均日太陽輻射量（KJ/m2d），合肥取13.24；

f---太陽能保證率，取50-55%；

ηj--年平均集熱效率；

η1--儲水箱和管路的熱損失率，取15-30%。

2.2集熱水箱的選型計算

Vrx=Qrjd×Ajz

其中，

Vrx------循環泵流量L；

Qrjd------集熱器單位采光面積平均每日產熱水量，按照60-70L/m2×d；

Ajz------集熱器總面積。

2.3集熱系統循環泵的選型計算

循環泵的流量

qX=1.1×qgz×Ajz

qx----集熱系統循環流量；

qgz---單位采光面積集熱器對應的工質流量L/s，取0.015-0.02L/（s×m2）。

循環泵的揚程

Hx=hp+hj+hz+hf

Hx----循環水泵揚程（Kpa）；

hp----循環管道沿程與局部阻力（Kpa）；

hj----集熱器的阻力（Kpa）；

hz----集熱器與儲熱水箱之間的高差（Kpa）；

hf----附加壓力（Kpa）；取20-50Kpa。

2.4小時耗熱量的計算

長租公寓設計小時耗熱量Qh為：

其中，

Qh--設計小時耗熱量KJ/h；

M---用水計算單位數；

Qr--熱水用水定額；

ρr-熱水密度Kg/L；

Tr--熱水溫度，取60度；

T1--冷水溫度，取5度；T=24h；

Kh--小時變化系數，長租公寓取2.5。

2.5 供熱水箱的供熱量及有效容積計算

供熱水箱的取值，根據日用熱水小時變化變化曲線、自動控制裝置、熱泵的工作制度與供熱能力計算確定。長租公寓取45min×Qh來計算。

Qgr=0.75×Kh×M×C×Qr×（Tr-T1）×ρr/24

供熱水箱的有效容積：

Vgr=0.75×Kh×M/1000

其中，

Vgr--供熱水箱的有效容積；

M---用水單位數；

2.6補熱用熱泵機組的選型計算

按照水源熱泵機組相同的公式進行計算，考慮空氣源熱泵的修正系數。

2.7熱水循環泵的選型

長租公寓熱水循環流量

Qx--全熱供應熱水的循環流量，L/h；

Qs--配水管道的熱損失，按照5%Qh；

TX-Ty--配水管道的溫度差；按照5-10度選取；

熱水循環泵的揚程，一般不超過20m，該水泵的選項由設計院負責校核。

Hb=hp+hx

Hb--循環水泵的揚程（Kpa）；

hp--循環水量通過配水管網的水頭損失（Kpa）；

hx--循環水量通過供水管網的水頭損失（Kpa）。

3 自控系統

W1--太陽能集熱器水箱水位傳感器（壓力式）包含T2；

T1--集熱器頂部溫度傳感器；

T3--防凍循環溫度傳感器（安裝于集熱循環管路最低溫度點）；

T5--水管道溫度傳感器（安裝于用水循環管路最低溫度點）；

P1--集熱管路循環泵，亦作為防凍循環泵；

P2--用水管路循環泵（亦可用電磁閥+自動增加泵形式）；

P4--恒溫水箱溫差循環泵；

W2--恒溫水箱水位傳感器（壓力式），包含P4；

T2--太陽能集熱水箱溫度傳感器與水位W2一體；

T6--集熱和恒溫水箱之間管道溫度；

P3--恒溫水箱定溫進水泵，亦是恒溫水箱溫差循環泵；

DCF1--上水電磁閥（自來水進集熱水箱補水）；

DCF2--定溫上水電磁閥（自來水進恒溫水箱補水）；

集熱系統控制柜實現的主要功能：

1.定溫循環：在設定的三個時間段內，當管道循環溫度T5小于管道循環溫度定值（默認36度），且恒溫水箱溫度高于設定值5度，啟動管道循環。當T5高于設定值3度或T4小于設定值或T4小于設定值或T4低于T5溫度3度時停止。

2.溫差循環：當集熱器頂部溫度與集熱器水箱溫度之差T1-T2大于等于溫差循環起始溫度（默認7度），水泵P1打開，進行集熱循環，當T1-T2小于等于3度，集熱循環停止；

3.定溫出水

（1）集熱器水箱自動補水：當集熱水箱水位小于水位設定下限時，啟動電磁閥DCF1，當集熱水箱水位大于水位設定上限時，電磁閥DCF1關閉。

（2）集熱器定溫出水：當集熱水箱水溫T2大于恒溫水箱溫度設定值上限+2度時，且循環泵P3未啟動時，啟動電磁閥DCF1。當集熱水箱溫度T2小于恒溫水箱溫度設定上限，關閉電磁閥DCF2。

4.定時輔助加熱功能

（1）自動加熱：當恒溫水箱溫度T4小于溫度設定下限45度時，自動啟動輔助加熱，達到水溫設置上限后停止加熱。

（2）定時加熱：在定時加熱時間點，當水箱溫度T2低于恒溫水箱溫度設定上限時，啟動輔助加熱到溫度設定上限后停止加熱，可設定四個定時時間點。

（3）手動加熱：當恒溫水箱T4低于恒溫水箱溫度設定上限時，手動即時啟動輔助加熱，加熱到溫度設定上限后停止加熱。

5.防凍控制

（1）集熱管道防凍：當集熱器頂部溫度T1或集熱器底部溫度T3低于防凍溫度設定值，水泵P1啟動進行防凍循環，當T1和T3都大于等于防凍設定值時，防凍循環停止。

（2）用水管道防凍：當T5低于或等于用水管道設定值即啟動水泵P2，到T5達到或等于設定值后，停止啟動P2。

（3）集熱和恒溫水箱之間的防凍：當集熱和恒溫水箱之間的管道溫度T6低于設定值時，水泵P3和P4啟動，大于設定值時關閉水泵。

6.集熱器高溫保護：當集熱器溫度T2大于95度時，集熱器高溫保護啟動，電磁閥E1、E2和循環泵P1關閉。當集熱器溫度低于90度時，集熱器高溫保護關閉，恢復E1、E2、P1功能。

7.集熱水箱低水位保護：當集熱水箱水位低于集熱水位低水位設定數值時，低水位保護啟動，循環泵P1、P3關閉。當集熱水箱水位大于集熱水箱設定值時，水位保護關閉，恢復P1和P3循環泵運行。

8.恒溫水箱低水位保護：當恒溫水箱水位低于恒溫水箱水位設定值時，啟動低水位保護，循環泵P2、P4關閉。當恒溫水箱水位大于恒溫水箱設定值時，水位保護關閉，恢復P2和P4循環泵運行。

9.恒溫水箱低溫保護：當恒溫水箱水位低于恒溫水箱水溫設定值時，啟動低溫保護，循環泵P4關閉。當恒溫水箱水溫大于恒溫水箱溫度設定值時，低溫保護關閉，恢復P4循環泵運行。

10.恒溫水箱高溫保護：當恒溫水箱水位高于恒溫水箱水溫設定值時，啟動高溫保護，循環泵P3關閉。當恒溫水箱水溫低于恒溫水箱溫度設定值時，高溫保護關閉，恢復P4循環泵運行。

11.集熱水箱自動補水：當集熱水箱水位小于設定值時，啟動電磁閥DCF1，當集熱水箱水位大于設定值時，關閉DCF1。

12.集熱水箱定溫進水：當集熱水箱溫度T2大于恒溫水箱設定值上限，且循環泵P3未啟動，啟動電磁閥DCF1，當集熱水箱溫度T2小于恒溫水箱設定溫度設定值上限時，關閉電磁閥DCF1。

4 結語

編制長租公寓熱水技術標準，以期節省設計周期，節約運行能耗、節約社會成本，實現長租公寓建設與BOT太陽能熱水系統建設單位達到雙贏。

附錄算例

某長租公寓項目計算書

5.1集熱面積

Ajz=30×287×1.5×4.187×（60-5）×0.5/13.24×（1-0.15）×1000×0.5=264m2

5.2集熱水箱有效體積

Vrx=70×264=18.5m3

5.3集熱系統循環泵流量的選擇

Vrb=1.1×0.017×264=5L/s

5.4設計小時耗熱量

Qh=2.5×287×1.5×40×（60-5）×1×4.187/24=413073.7Kj/h，換算為114.7KW。

5.6供熱水箱有效容積

Vgr=2.5×287×1.5×40×0.75/1000=32.3m3

5.7熱泵的選擇

Qg=1.05×287×1.5×40×4.187×（60-5）×1/16=260236KJ/h=72.3KW。空氣源熱泵熱水機組在7度情況下的名義制熱量為Q7，Q7η1η2>72.3KW，才能滿足要求。

作者：撒世忠