在做学校热水项目时，如何解决短时、集中、水量大的问题就成为项目成功与否的关键。尤其是在短时且集中的问题上，虽然学校洗浴时间一般是采用14小时供应制，但是学生们普遍洗浴都是集中在19:30-22:30之间，因此如何解决用水“晚高峰”就成为核心。日前，湖北某学院因学校扩招，且原热水设备老化严重，制热效果已经不能满足当前学生用水需求，亟需热水系统的全面改造。湖北某学院热水工程总计需要热水320吨，涉及16栋学生公寓宿舍楼的楼层淋浴间，洗浴热水供应到每层的小集中浴室。学生公寓楼设计在原每层公共淋浴间改造，采用热水淋浴供给系统设计，管网系统采用恒压变频供水一拖多技术，淋浴头出水量不低于8升/min。项目为BOT模式，学校只提供场地、水源、电源及施工配合，校方不作任何投资，对使用的水电按照目前学校电费、自来水费居民收费的价格核算，其余所有内容全部由投资运营单位负责，包括项目融资、工程设计、工程建设、设备及附属设施安装（包括设备采购、设备安装施工与维护、水、电表及热水管道工程等系统的设计、制作、安装和调试等的施工安装与水源、电源连接等附属设施、运营养护事宜等。依据《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2010第五章第一节<热水用水定额、水温和水质> 中的热水用水定额国家标准,我方设计学生日用热水量为40L/人。供水具体时间为：10:00～24:00，总共供水时间为14小时。学生洗澡时间均是不统一的且用水时间按14小时计, 另外学生的用水时间在19：30到22：30出现一个高峰，结合热泵热水机组出水的特点，学校热水系统应配置较大容积的保温水箱以储备足够的热水保证学生用热水高峰时段的热水负荷需求。根据入住学生的人数及实际使用情况，本项目按以下数据设计和配置：注：因为水箱有实际利用容积率，所以水箱配置要比计算用水量大。依据空气能热水机寿命等因素，工作时间应≤14小时。综合考虑空气能热水机年均运行的经济性及系统的安全性和保障终端供水水温的原则，对今后学生使用过程中的水温保障等综合考虑下，对供热系统设计为：湖北某学院系统选用海尔天浴循环式热泵热水机组KF1660-X制取生活热水，额定制热量为：75kW；产水量1660L/h。学生宿舍1#热水区域用水量200吨。由每升水温度升高一度所需能量4.2kJ可得：（换算单位说明：1kWh=3600 kJ）。根据前面中确定的参数，机组选型按照环境温度按最不利天气条件下-4℃计算；自来水温度按冬季自来水温度5℃，热水出水温度按50℃计算。则热水系统每天需要的需热量为：= 4.2kJ/kg*℃×200T×1000kg/T×(50-5)℃在冬天每天工作低于13小时即能满足整天的热水需求根据“海尔”工作曲线在冬天热效为70%可得：75kW×70%=52.5kW。选用单台制热量75kW的空气能热水机，则所需空气能热水机为10500kW·h÷52.5kW÷13h=15.4。因此选用16台KF1660-X热泵热水机组制取生活热水。学生宿舍2#热水区域用水量120吨。由每升水温度升高一度所需能量4.2kJ可得：（换算单位说明：1 kW·h=3600 kJ）。根据前面中确定的参数，机组选型按照环境温度按最不利天气条件下-4℃计算；自来水温度按冬季自来水温度5℃，热水出水温度按50℃计算。则热水系统每天需要的需热量为：= 4.2kJ/kg*℃×120T×1000kg/T×(50-5)℃在冬天每天工作低于13小时即能满足整天的热水需求根据“海尔”工作曲线在冬天热效为70%可得：75kW×70%=52.5kKW。选用单台制热量75kW的空气能热水机，则所需空气能热水机为6300kW·h÷52.5kW÷13h=9.2因此选用10台KF1660-X热泵热水机组制取生活热水。注：热泵热水机组KF1660-X在学生使用时也可补充50℃热水，确保在水时间段最大限度的满足学生的热水使用需求。1#热水系统16台20P主机=320P/200=1.6＞1.5，满足招标文件要求；2#热水系统10台20P主机=200P/120=1.67＞1.5，满足招标文件要求。保温水箱的内胆和外壳采用进口SUS304-2B食品级不锈钢制成，内胆顶部厚度1.2mm；底部厚度2.5mm；侧面厚度，2.0mm。外壳304厚度0.8mm。保温层：中间为聚氨酯发泡保温，厚度80mm。水箱焊缝用氩弧焊焊接，焊接处经过钝化处理。1#热水系统机组加热循环泵的选用。根据空气源热泵机组的循环水流量，单台KF1660-X型机组的循环水流量为13m³/h，水侧压力损失为60kPa。4台主机共用一台循环泵。13×4=52 m³/h，扬程不低于15m。据上述数据，循环水泵采用额定流量50m³/h，额定扬程18m。四台主机共用循环泵。循环泵一用一备。四组主机共需8台循环泵。2#热水系统机组加热循环泵的选用。根据空气源热泵机组的循环水流量，单台KF1660-X型机组的循环水流量为13m³/h，水侧压力损失为60kPa。5台主机共用一台循环泵。13×5=65m³/h，扬程不低于15m。据上述数据，循环水泵采用额定流量80m³/h，额定扬程17m。五台主机共用循环泵。循环泵一用一备。二组主机共需4台循环泵满足需求。水泵的流量应为额定流量的1.1～1.2倍(单台取1.1，两台并联取1.2)。按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程计算公式(mH2O)：Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)。△P1为水压降。△P2为该环中并联的各末端装置的水压损失最大的水压降。L为该最不利环路的管长，K为最不利环路中局部阻力当量长度总和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～0.3，最不利环路较短时K值取0.4～0.6。其中最远端管道约200米，楼高6层，总高19.8米。Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)=19.8+10+0.05×200×1.3=42.8m1#系统：增压泵的扬程计算，约为42.8m。流量为高峰用水时系统水流量的1.3倍，结合《建筑给排水设计规范》GB50015-2010中的高峰水流量计算公式，得到最大流量约为140m³/h。采用CDM32-40流量32m³/h，额定扬程53m，四台并联。通过恒压控制器，根据用水量的大小自动切换投入水泵的多少。2#系统：类同1#系统。扬程为42.8m，系统计算最大流量为96m³/h。热水增压泵采用南方水泵CDM32-40，流量32m³/h，额定扬程53m。选择三台泵通过恒压控制器，根据用水量的大小自动切换投入水泵的多少。充分满足学生浴室六层同时使用，热水水压不低于0.10MPa供水需求。空气源热泵热水受环境影响比较明显，温度比较高的夏秋季节能效比高，而冬天环境温度低的时候能效比则相对要低。所以以春季、夏秋季、冬季三个时间段分开进行计算，最后再把数据汇总。以加热320吨50℃的热水为例，数据以湖北武汉气候条件进行测算。春季热水负荷：Q1=CM（T1-T2）×90天=1×320×1000×（50-15）×90=100800万千卡；夏秋季热水负荷：Q2=CM（T1-T2）×180天=1×320×1000×（50-20）×180=172800万千卡；冬季热水负荷：Q3=CM（T1-T2）×90天=1×320×1000×（50-5）×90=129600万千卡；总热水负荷Q=Q1+Q2+Q3=403200万千卡。由于空气源热泵不同季节的效率是不一样的，所以分开计算。春季：每度电产生的热量=860千卡×3.5=3010千卡，则春季用电量=1008000000÷3010≈334883.72度。所需费用=334883.72度×0.6元/度=20.09万元。（空气源热泵春季在武汉的能效在3.0～3.8之间，计算取3.5。）夏秋季：每度电产生的热量=860千卡×4=3440千卡，则夏秋季用电量=1728000000÷3870≈446511.63度。所需费用=446511.63度×0.6元/度=26.79万元。（武汉地区夏秋季空气源热泵能效在4.0～4.5之间，计算取4。）冬季：每度电产生的热量=860千卡×2.5=2150千卡，则冬季用电量=1296000000÷2150≈602790.7度。所需费用=602790.7度×0.6元/度=36.17万元。（武汉地区冬季空气源热泵能效在2.2～3.0之间，计算取2.5。）综合：则全年总费用=20.09万+26.79万+36.17万=83.05万元。海尔空气能热泵天浴系列拥有智能回水技术，可设置10段定时回水，实时水温监测，真正做到即开即热，再也无需漫长等待。产品采用专用热泵压缩机、知名品牌电子膨胀阀，在保证高效制热的同时可比普通的制热方式节能78%，每吨水的制热成本与燃煤锅炉相当，高效节能二者兼具，在提供更多热水的同时缩减支出。此次学校项目的用水供给，需要多台设备同时运作才能满足用水需求，如何统一操控就成了令人头疼的问题。而海尔天浴循环式热泵配备了一机多联的功能，采用先进微电脑技术，自由多联的同时还可集中控制管理。
版权：感谢武汉宽泛能源科技有限公司尹总接受本微记者的采访，并提供项目的信息和图片！
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