陕西省现代建筑设计研究院 陕西西安 710021
摘要：为使热水供应更为便利、安全且节能，应重视建筑热水系统设计。本文首先指出热水系统管网布置问题，介绍了节能型热水系统，并从热源、管网及用水点入手，就如何保障热水系统安全提出相应措施，以作借鉴。
关键词：建筑；热水系统；问题；优化
在不同需求场景下，热水系统设计也有较大差异，如高层住宅、宾馆、公共浴室、养老院等，要想提升其质量、档次，自动节能、安全可靠的热水系统是必须的，但在当前，热水系统冷水浪费与安全风险依然存在，更需提高重视，深化其节能、安全设计，提高热水系统使用效能，下面将就此展开详述。
一、热水系统管网布置问题
冷水浪费问题较为普遍，也是系统设计的主要诟病，较多无效冷水水量的产生，会加剧热水系统浪费，而其根源主要在于：
（一）循环方式选择不当
对于部分建筑，所采取的是局部热水系统，尤其是对于套内面积较大的情况，如别墅、大平层等，用水点距离较远，热源分布也不均衡，尽管有关标准明确要求热循环设计，然而在建设初期，因成本考虑，循环泵、回水管等往往被忽略。而且，在以即热式热水器为热源的系统中，往往也难以构建循环系统。同时，因使用需要，有的系统设计为定时热水供应，如公共浴池，往往也不会设计热循环系统，无用冷水排放是必然的。此外，还有的采取干管循环，然而由于部分支管不支持热水循环，也将带来较多冷水浪费。
（二）管网设置不够合理
具体问题有：首先是未采取同程布置，导致较远水管中无法保障足够流量，而在系统加热临近水管，则会发生短流问题。其次是用水点设计不合理，带来热水水压差问题，以至于出现无用冷水或者是超温或低温水。最后是未合理选用循环水泵，与热水管网并不匹配。
（三）温控及配水装置性能不佳
部分温控装置在使用过程，其灵敏性不够稳定，很难控制水温，消耗过量水资源。在进行热水系统设计时，通常是从循环系统、热水管网布置和循环形式这几个方面入手。针对局部热水系统而言，需要布置回水管和循环泵来处理不循环管道（不低于7m），在选择热源时优先考虑使用半容积式或者容积式热水器，起到一定的循环作用。根据相关规范，热水循环应当存在于立管和干管中，同时还需要保证建筑温度超过指定热水温度。在使用支管循环时应当考虑计量问题，尽管回水管等位置已经存在水表，但是其仍然存在一定的计量误差，例如未使用热水时会出现读数异常情况；同时循环管道连接形式也会影响支管循环，此时应当考虑放弃回水管，使用自控电伴热带来实现支管水温的稳定性。
当涉及到集中热水供应系统管网时，一般选择同程布置的形式，有利于实现阻力平衡，提高循环的稳定性。当同程布置难度较大时，应当选择安放限流阀和温控阀等设备来提高循环效率。在采用分区供水，选择减压阀分区的情况下，一定要合理布置减压阀位置，避免打破回水点压力平衡，进而影响支管循环。当需要安放循环泵时，优先考虑机械循环方法，实现热水和冷水的同源供应，维持用水点的压力平衡，改善热水循环效率。
二、热水系统的节能
通常情况下，在排除维护、管网设计、产品性能等因素后，热水系统节能是由热源本身决定的，常用节能热源有：
（一）热泵热水系统
该系统低温热源主要有以下几种：地下水、空气和地表水，所使用的传热媒介为水，当需要加热热水供应系统时，一般通过汽压缩热泵技术来实现，此时会造成电能损耗。热泵本质上属于制热装置，具有高效节能性，制热效率极高，甚至超过了400%，与传统电热效率相比较，节能效果得到明显改善（4倍左右），当涉及到冬季气温不太低的区域，一般选择使用该系统。
该系统在使用过程中也存在不足之处，相关内容如下：当所需热水温度需要超过55℃时，通常很难实现。普遍性出水温度一般低于50℃。
热泵热水机组热媒一般不考虑高温水和蒸汽，加温冷水耗费时间较长，一般采取反复循环加热的方法，为了保证热水及时供应，克服高峰用水的弊端，需要选择贮存体积大的换热器。在当前能源结构下，热泵系统的经济性需与常规能源比对，在投资热泵系统的工程中，初期成本投入多，与传统的燃煤锅炉相比，经济性具有一定劣势，但在社会环境效益上，热泵系统性能更优。
（二）太阳能热水系统
在建筑热水系统中，该系统最为普及，而热水的制备并非以太阳能为单一能源，而是要配合燃气、电能等，以实现不间断热水供应。出于节能环保考量，在太阳能热水系统安装、使用上，均出台相应规定要求，对其发展与普及极为有利，而且太阳能热水系统适用范围也在逐渐扩展，例如可用于泳池加热，仍有较大发展空间。
三、热水系统的安全
出于系统安全考量，应从热源、管网及用水点等多个方面，落实好热水系统安全要求，具体如下：
（一）要保障热源安全
首先是针对换热器，尽管其中设有温控阀，但仍存在失效可能，此时会使换热器内部温度失控，严重超出水温范围，如此将造成结垢问题，并因超温水而造成用户烫伤。应有效预防超温问题，既可以选用特定温控阀，增设相应超温保护功能，还可单独安装超温报警装置，确保换热器使用安全。其次是针对集热器，其作为核心部件，直接关系太阳能热水系统性能及安全。在设计上应使其在“闷晒”下满足安全要求，为达到防过热要求，应在系统中合理设计警戒温度，然后以温度为变量控制电磁阀，通过排水、引水的方式，限制集热器温度。还应提高集热器内部压力，避免因高辐射热而出现沸腾，当温度超标，还可全部排出相应介质，确保集热器安全。最后是针对加热器，主要考虑的是生物安全，重点防控军团菌的产生，应当合理调整供回水温度，考虑军团菌生存环境特点，供回水温度始终维持在55~65℃范围，可基本杜绝军团菌问题。
（二）要确保管网安全
首先要抑制管道有害菌滋生，应当将热水管网温度控制在一个合理范围，原则上应当超过60℃，同时，还需要重视管材选用工作，优先考虑使用铜制热水器，能够起到良好的杀菌作用，然而铜管造价较高，会增加热水系统成本。因此应当首先考虑管网热水温度这一方面，避免出现细菌滋生现象，较多适用于养老院、医院等区域。其次，要避免出现水锤效应，考虑泵组和管网在水锤作用下都会遭到破坏，当出现供水泵突发停止情况时，很容易形成水力振荡，也被称为水锤，因此为了防止出现管道安全问题，需要选择专门的防水锤产品。水锤也经常出现在冷凝水管道和蒸汽管道，此时应当借助防水锤器和汽水分离器来缓解或者防范这种现象。
（三）确保热水用水点安全
当涉及到热水用水点安全控制时，主要是从杜绝细菌传播与防烫伤这两个方面做起：为了实现防烫伤安全控制，应当提高系统压力的稳定性，避免出现用水点冷热水压力不稳定情况，降低发生烫伤事故的概率。在为儿童和老年人提供服务时，应当考虑使用恒温龙头。其中在公共浴室一般选择恒温混水阀，而台盆恒温龙头一般适用于室内卫生间。为了实现防菌控制，优先选择脚踏式水龙头。高档公共场所一般选择冷热水混合型水龙头，在使用光控冷热水混合龙头时，受光辐射作用，当手碰电磁阀时，水就可以流出。
四、结束语
综上所述，在建筑热水系统应用中，用水安全、便利及节能要求，往往是系统设计的重点。管网循环的实现，主要借助各类阀门、三通等构造，而冷、热水压力要想维持平衡，通常需采用冷热水同源设计。在系统节能方面，则要善于应用新型热源，发挥好太阳能、热泵等优势。不仅如此，热水的制备、输配及其配水点均要重视安全，要以科学手段，确保热水系统本身及使用者安全。
参考文献：
[1]梅博轩，苏晞，邓福生，王晨旭，杜智洋.空气源热泵辅助太阳能热水系统在医院中的应用[J].中国医院建筑与装备，2020，21（12）：100-103.
[2]鲁建男.简析住宅建筑户内热水系统循环设置[J].绿色环保建材，2020（03）：195+197.
[3]张健.集中热水供应系统循环方式选择探讨[J].建材与装饰，2016（39）：106-107.