如何做好別墅大宅熱水系統(tǒng)設(shè)計

一般公寓的客戶通常只有一個淋浴室，設(shè)計熱水時只需滿足淋浴需求即可，一臺普通壁掛爐綽綽有余。但對于別墅客戶來說，不但可能出現(xiàn)多個淋浴同時使用的情況，而且還會有大浴缸的用水需求，因而熱源的選擇需要經(jīng)過仔細地分析計算才行。

熱水使用的特點是總用量不大但使用集中，這意味著系統(tǒng)需要在短時間里，提供岀能滿足客戶需要的水量，一般設(shè)計時按每分鐘需要的最大熱水量計算加熱功率。

首先，我們需要知道每個未端用水點需要的大概流量。一般而言，常見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。對于客戶來說，能夠在20分鐘左右將浴缸的熱水放滿，都是能夠接受的，對應(yīng)需要的即時流量就是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

知道上述數(shù)據(jù)后就可以根據(jù)客戶需要，計算出所需的最大熱水即時流量，然后計算出加熱功率。例如一個四層別墅，建筑面積500m2，使用400L的浴缸，有五個衛(wèi)生間和一間廚房需要用熱水，客戶要求能夠滿足兩個淋浴同時使用，或在一個浴缸注水時不影響另個淋浴使用。假設(shè)淋浴采用大流量花灑為每分鐘14L，我們可以進行流量計算:兩個淋浴同時使用需要的流量為14L/min+14L/min=28L/min;保證400L的浴缸在二十分鐘放滿熱水需要20L/min的流量，花灑需要14L/min。因此，同時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:一是壁掛爐或者燃氣熱水器之類的即熱式熱源;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，計算需要的壁掛爐功率:熱源功率要按照冬季的工況計算，冬季如果自來水是地表水，溫度按5℃計算，地下水則按15℃計算，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。因為這是一分鐘需要的熱量，換算到壁掛爐按小時計算的輸出功率:1.384×60=83kW。國內(nèi)壁掛爐按輸入功率標注，效率90%左右，因此，需要選擇的壁掛爐功率為83/0.9=92.3kW，按實際型號選擇99kW壁掛爐即可。

在進行熱源選型核驗前，我們需要進一步思考這種方式是否可行。

前文是按照客戶要求的最大應(yīng)用情況選擇熱源，如果夏天只使用一個淋浴，需要的加熱功率則需要另算。假設(shè)自來水溫度30℃加熱到40℃，溫升為10℃，當一個人淋浴時需要的功率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，夏季洗浴時無法穩(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)定輸出功率能達到10%的才能穩(wěn)定工作。

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

當然，對于500m2采暖來說這個功率相對較大，特別是當客戶冬季只開啟部分區(qū)域采暖時，需要的實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，雖然我們計算出客戶需要的最大熱水功率為92.3kW，但不能簡單的選擇用一個鍋爐接上水管來解決問題。

我們可以換一種思路考慮一

1、用一個緩沖水箱，在空閑時將水加熱備用，這樣可以以小功率較長時間地加熱熱水，集中用水時由水箱提供，熱源不需要配置很大，滿足采暖需求并有適當余量即可，同時采用緩沖水箱后熱水循環(huán)工作時不需要壁掛爐介入，客戶體驗會更好。

這種方法的主要問題在于，當客戶用水量較大時需要配置一個足夠容量的水箱，如此一來一方面很占空間，另一方面好的保溫水箱價格也很貴。

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

2、用多臺熱源，根據(jù)需要進行切換和組合，這種方案的好處在于，低功率或者采暖時系統(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，推薦釆用一臺壁掛爐加一臺容積爐的方式(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。

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)定并不會因為熱水循環(huán)的工作而頻繁啟停，同時可以給客戶提供良好的使用體驗。壁掛爐平時只負責采暖系統(tǒng)供給，當客戶需要給浴缸注水時，壁掛爐切換到熱水工作模式，與容積爐同時向浴缸注水;可以滿足更快的注水需求。這時侯如果客戶只開啟一個淋浴裝置，容積爐會優(yōu)先給淋浴供水，當熱水管道較粗的時候也不影響浴缸的注水工作。需要注意的是，兩個熱水管道上的止回閥必須安裝，否則在使用生活熱水的時候會出現(xiàn)壁掛爐也同時啟動熱水模式，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

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

龍頭一開，熱水就來

采用熱水循環(huán)裝置時要注意下面幾個問題

1、熱水循環(huán)在工作的時候會導(dǎo)致壁掛爐或熱水啟動工作，因此如果是即熱式熱水器不適合用在恒溫模式下，定時模式也不宜工作較長時間，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)盡可能選擇單獨回水管的連接方式。因為無回水管道的方式很難穩(wěn)定運行，無論是時間控制方式還是溫度控制方式，客戶使用時都有可能使熱水進入冷水管道，當客戶開始使用熱水時冷/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。

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

5、由于使用熱水時出水端是直接對大氣排放，系統(tǒng)壓差大，因此流量會比較大。但是由于熱水循環(huán)裝置工作的時候是閉環(huán)狀態(tài)，循環(huán)動力由水泵的壓差提供，當管道較長的時候流量可能較低，不能觸發(fā)熱水模式工作或者循環(huán)很慢，客戶需要等待較長時間。因此配置熱水循環(huán)時要注意管道口徑不能太小，同時避免長度過長，或者增加循環(huán)泵的揚程。

6、有些客戶發(fā)現(xiàn)熱水循環(huán)冬天使用還行，夏天的時候好像不怎么好用。原因在于夏天水溫本就較高;熱水循環(huán)流量不夠的時候，會岀現(xiàn)壁掛爐點火后熱量不能及時被帶走的情況，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，而當打開花灑的時候流量較大能夠滿足壁掛爐工作需求，這種情況需要通過增加流量的方式來解決。

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

雖然現(xiàn)在壁掛爐熱水穩(wěn)定性越來越好，但當壁掛爐距用水點較遠時水溫會有降低。同時，對別墅客戶來說，不同的用水點降溫幅度不同，冬天和復(fù)天降溫幅度也不同，而在洗浴過程中有時候不需要持續(xù)放水，停止用水后水溫會出現(xiàn)波動，所以很難通過壁掛爐本身的溫度來滿足客戶使用溫度穩(wěn)定的要求，這就需要設(shè)定壁掛爐較高的出水溫度，然后通過末端進行混水控溫，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混水的方式，這種方式有時候會讓人抓狂，特別是當熱水溫度本身也不穩(wěn)定的時候，問題更加嚴重，顯然是無法滿足客戶對水溫穩(wěn)定、舒適、安全的需求的。

恒溫龍頭的選擇

為解決這個問題，市場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使用體驗。石蠟溫包的控制方式為自力式控制，成本較低，短時間工作比較穩(wěn)定，主要問題在于當水垢比較嚴重時容易卡澀，使用一段時間后會失去恒溫控制作用，另外對水溫穩(wěn)定的速度也相對較慢，也是這個原因?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，特別是步進電機驅(qū)動的混水方式，具有控溫精準，反應(yīng)速度更快的優(yōu)勢，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)容對別墅熱水系統(tǒng)的設(shè)計進行了分析，當然，除了文中所述的這些方式外，還有熱泵、熱水器、太陽能熱水器、電熱水器等方式，但相對而言，燃氣鍋爐是可以短時間為客戶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，特別是在同時為客戶提供采暖和熱水方面，該方案應(yīng)該是首選方案。希望通過本講內(nèi)容幫助大家為客戶提供一個更舒適、更穩(wěn)定的熱水方案。

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