刘次福
桂林市机电职业技术学校 桂林 七星 541000
摘要：现如今，我国所面临的能源短缺问题十分严重，对此，各地也分别出台并落实了相关节能减排规定，我国政府也针对节能减排工作的开展制定了具体规划战略，尤其在建筑热水供应系统方面提出了相关的节能设计要求。本文针对学生宿舍热水节能改造进行分析，结合具体案例探讨了宿舍热水节能改造的具体过程，并分析了其取得的成果，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。
关键词：学生宿舍；热水；节能改造
传统热水制备主要依靠燃气锅炉和电热水器等设备，但此类设备在具体运行过程中，不仅会产生较大的能耗，而且还会造成严重的污染问题，因此与我国所提出的节能减排规定不符，需要进一步实现节能改造目标。学生宿舍是十分奠定的集中热水系统工程项目，目前部分宿舍建筑在热水系统热源供给方面主要采用燃气、电、蒸汽等化石或者二次能源，不仅存在能源浪费问题，而且还具有较高的运行成本，对周围环境也产生了相应的污染，对此需要采用热泵技术对生活热水进行制取，从而提升节能效果。
一、工程概况
本文以某高校为例进行分析，该高校有一6层的多层学生宿舍，其主要为单人间，一共为459床，而且在该学生宿舍一层还设有食堂，平均每天约有1000人次就餐。学生宿舍房建的热水保持二十四小时不间断供应形势，而食堂热水则为定时供应。在最初对宿舍建筑进行建设时，主要将热水机房在地下室进行设立，而宿舍各方间主要通过两台热交换器进行制备，其规格为换热面积20平方米卧式容积式，有效容积为8T。而用于宿舍食堂热水供应的容积式热交换器换热面积为2.58平方米，有效容积为3T。在校区内有集中锅炉房，可以有效提供管网高温蒸汽，从而为学生提供稳定热源[1]。后期，在校区的锅炉房停用之后，这对其热交换器进行了更换，现今主要采用四台承压容积式电热水器，其额定最大输入功率可以达到90千瓦，容积则为495L，可以有效制备热水。在将此电热水器正式投入使用后，学生宿舍建筑的热水制备需要耗费大量电能，而且效率相对较低，这与绿色节能理念不符，因此需要对其热水系统开展节能改造工作。在具体的节能改造过程中，热水系统的主热源主要为空气源热泵机组，并在学生宿舍屋顶设置相关的制热和储热设备。保留了学生宿舍原地下室热水机房当中的电锅炉，可以将其作为备用热源，在极其恶劣天气时进行使用。本次改造后的空气源热泵机组具体包括300L容积式电热水器两台、热水罐等，需要在热水罐的出水端和两台电热水器进行串联，这样一来，当出水温度不满足要求可以有效进行补足，而电热水器的最大额定功率为54千瓦[2]。
二、学生宿舍热水节能改造设计方案
随着我国经济的快速发展，人们的生活水平也得到了显著提升，与此同时我国所面临的的能源压力也在不断增大，对此需要有效落实节能减排的发展战略，从而缓解我国的能源消耗问题，促进我国的可持续发展。在总体能耗当中，建筑能耗占比较大，对此需要对相关建筑实现节能改造，以此来有效降低建筑能耗水平。空气源热泵热水系统具有较高的能效比，且能够保持稳定运行，而且在节能改造方面对环境、占地等条件的要求相对较低，因此可以在学生宿舍建筑的热水系统改造过程中进行有效应用。具体需要对多机组多水罐进行设置，并要结合系统的使用情况对运行参数进行调整，从而全面提升运行效果。
结合本文案例工程进行分析，该学生宿舍建筑楼共有459床，食堂的就餐人数则达到了1000人，根据相关建筑给排谁的设计规范内容进行计算，可以得到该学生宿舍建筑楼的日热水用水量，具体如下图所示。
表1 学生宿舍建筑楼热水系统用水量计算表
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在节能改造设计过程中，需要对宿舍和食堂的热水集中制备进行考虑，具体需要采用分水器和集水器进行分区供水。针对学生宿舍建筑楼的最高日热水用水量按照51.3m3/d进行计算，其在最大时热水量为7.68m3/d。在节能改造过程中，需要对空气源热泵热水机组进行使用，该机组需要按照冬季最不利工况下进行设计，与此同时还需要对机组在冬季最不利工况下COP的全天平均值进行考虑，经过具体计算为2.5.系统中的冷水设计为5℃，在冬季日用水量最高时机组的工作时间需要保持在12个小时以内。而在该空气源热泵机组当中需要对6台热泵热水机组进行采用，每一台机组的额定功率需要达到21.5千瓦，而且还应保持最大电流为50A，这样一来，在标准工况下机组的制热量可以达到53.75千瓦[3]。
对于空气源热泵系统的贮热设备应按照有效容积，将热泵机组高峰用水时段的产水量在最高日总用水量当中扣去，然后进行具体的计算。从该学生宿舍建筑物的实际使用情况进行分析，可能会出现学生在集体活动后同时段回到宿舍集中用水的现象，进而产生用水高峰，因此需要在热水系统当中对70%的平均日热水用水量进行储存。结合宿舍楼的平均日热水用水量进行计算，得到结果为39.1m3/d，由此可以得到出热水罐的容积大小。
在空气源热泵机组的具体运行过程中，需要确保室外具有良好的通风条件，并对建筑楼的周围环境进行充分考虑，在楼梯间屋顶合理设置机组。新热水系统主要对闭式系统进行采用，可从原建筑楼地下室的生活用水泵房引入冷水水源，并通过冷热水的供水点使其达到压力同源。而针对储热水罐的进出水管以及热泵机组的出水管，均需要对电动阀门进行设置，从而保证控制的精确性，使其能够按照具体制热量需求对设备进行启闭操作，使系统保持良好的运行状态[4]。
三、节能改造效果对比
该学生建筑楼的新热水系统在正式投入使用一年后，制热量不足现象并未出现，而且根据管理人员所记录的热水制备耗电量进行分析，可以发现在新热水系统投入使用后，耗电量对比前年同期具有明显的下降趋势，供热成本也得到了明显降低，取得了十分显著的效益。
结束语：
综上所述，在我国目前的发展过程中，需要有效渗透节能环保理念，以此来为我国的可持续发展提供保障。在人们日常生活当中，热水使用已是必不可少的一项重要需求，而相关供热系统不仅需要使人们自身的热水用水需求得到满足，同时还需要做好节能改造工作，有效降低热水制备、供应过程的能源消耗，从而实现绿色节能设计目标。目前部分集中热水系统项目所采用的热源仍为电热水器、锅炉等设备，这与节能环保的相关设计理念不符，也使使用方的自身利益受到了损耗，存在严重的能源消耗和环境污染问题。对此，相关企业需要结合自身情况，合理实现热水系统的节能改造目标，对适用于自身的热水系统进行设计和安装，从而有效提升能源利用效率，保证系统的安全稳定运行。
参考文献：
[1]陈丽霞.广东省某高校综合节能改造项目节能效果分析研究[J].科技经济导刊,2020,28(17):100.
[2]雍小龙,王靖华.高校学生宿舍热水节能改造的实践与探讨[J].绿色环保建材,2020,14(05):34-36.
[3]王家良,陈博,陈锐,梁东,王路,吴迪.电子科技大学学生宿舍空气源热水系统设计[J].四川建筑,2016,36(03):304-306.
[4]吴郑杰,吴凌涛,陈敏明.嘉兴市某高校生活热水系统节能改造调查[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2016,24(07):248.