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建筑给水排水设计标准GB50015-2019实施指南（OCR版）.pdf

流法的伸顶通气排水系统排刀

张哲1.2，张勤²，高彬1，杨鹏辉

（1.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆400030； 2.国家住宅与居住环境工程技术研究中心，北京100044)

摘要：在34层高度的试验塔上，采用瞬间流发生器排水，考察不同排水流量在各伸顶 通气排水系统中所产生的压力，探究压力与流量之间的关系，得出在瞬间流排水时系统相 应的排水能力GB50265-2022 泵站设计标准（书签+OCR）.pdf，并进行了多角度的分析比较。结果表明，各伸顶通气排水系统的瞬间流排 水能力均随排水流量和排水器具个数的增加而增加，且各伸顶通气排水系统瞬间流测试的 排水能力大小排序为：DN150>DN125>DN110斜三通>DN110>DN75。 关键词：伸顶通气排水系统：瞬间流：排水能力

伸顶通气排水系统因节省材料和所占空间较小，在我国多层及小高层建筑中广泛应 用。但是在高层及超高层建筑中，对其排水特性的研究不足。课题组在之前瞬间流量法汇 合流量测试研究的基础上，对5种不同的伸顶通气系统（DN75、DN110、DN110斜三 通、DN125、DN150伸顶通气系统）进行了一系列研究。参考《住宅排水系统排水能力 则试标准》（审批稿），以土300Pa为瞬间流量法的判定标准，确定了各个系统的通水能 力，并对比每个系统的优缺点，为今后的工程设计提供参考。

表58伸顶通气排水系统管件设置

专题8采用瞬间流法的伸顶通气排水系统排水能力测试续表58系统编号伸顶通气系统类别三通排水立管通气管排出管4DN125DN110XDN125顺水三通DN125DN125DN1255DN150DN110XDN150顺水三通DN150DN150DN150（2）试验装置及仪器试验时除排水层外，每层的排水横支管上均安装美国GEDruckPTX610（土10kPa，PTX）双向式压力传感器，测量范围为土10kPa，测量精度为士0.08%。设置在距立管中心500mm的排水横支管上部，压力传感器采样周期为00920ms，将数据采集并输送至服务器以检测压力波动。34层瞬间流排水时，由上至下每层安装1个瞬间流发生器排水，试验管道系统示意图见图112。000瞬间流发生器模拟市面上常用的虹吸式坐便器排水，品、瞬间流排水33层每次排水量为6L，排水流量峰值为1.8L/s，电控按压排水。瞬间流发生器内设置VEGACAL63型电位式液位计：量程为0mm~400mm，精度为土1mm32层试验采用量筒测量瞬间流汇合排水量，量筒直径为DMLO0.72m，由整流圆盘、压力传感器、投入式液位计等组成。0008汇合流量测试时，同样采用瞬间流排水方式，在排水L品、瞬间流排水31层层直下层安装测量筒。试验以压力法为主要测试法、水位法为辅助参考，两者相辅相成，完成排水立管中汇合流量000的测定。T瞬间流排水30层（3）测试系统及试验步骤自主设计了一套排水系统试验测试系统，可以在中控室全面控制试验的进行。通过中控室主控面控制瞬间流发，瞬间流排水29层生器自动排水。测试系统设置的试验采集时长为60s，采集周期为20ms。测试系统将服务器采集的数据进行整理、0008L品、瞬间流排水分析，绘制出各层的实时压力曲线图和整个系统的压力分28层布图。试验步骤：气密性检测→瞬间流排水→压力测试→汇500合流量测试→分析系统排水能力。·2层2.试验结果与分析000管堵（1）伸顶通气系统瞬间流测试1层分别对各伸项通气排水系统进行瞬间流排水下的系统DN110压力测试，各系统压力曲线见图113（挑选4个瞬间流发生器和4个洗手盆排水）。层由图113可以看出，瞬间流量排水时伸项通气系统内图112DN110伸顶通气系统最大正压和负压基本发生在系统排水层下层或中间层；相瞬间流排水测试系统示意图365

卡的自循环与双立管系统排水

赵军1，张永吉，高乃云，张哲

（1.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，长江水环境教育部 重点实验室，上海200092；2.国家住宅与居住环境工程技术研究中心， 北京100044）

摘要：在34层高度的试验塔上，采用瞬间流发生器排水，考察自循环排水系统和双立 管（主副通气十环形通气）排水系统中流量与压力的关系，从而得出各系统在瞬间流排水 时所对应的排水能力。结果表明，瞬间流排水时，对于自循环排水系统和双立管（主副通 气十环形通气）排水系统，系统内最大负压基本发生在系统顶层，最大正压基本出现在中 间层。管径布置方式相同时，各系统瞬间流测试的排水能力为：主副通气十环形通气>自 循环环形通气自循环专用通气，且均小于现行规范值；采用同一系统不同排水立管管径 时，排水能力为：DN110XDN110>DN125XDN110。 关键词：自循环排水系统：双立管排水系统；瞬间流；排水能力

考虑到单立管排水系统通气性能的局限性，而自循环和双立管系统大大改了原先 立管的通气性能，因而课题组研究了自循环排水系统和双立管（主副通气十环形通气） 水系统的通水能力，以期为工程设计应用提供参考。

集中热水供应系统循环效果的保证措施

刘振印 高 峰 王 睿 李建

国建筑设计院有限公司，北京100044）

摘要：集中热水供应系统的循环系统涉及用水水质、水温安全及节能、节水等原则性问 题，是建筑给排水设计的难点和重点之一。针对目前循环系统存在的理念不清、措施不 当、使用效果不好等弊病，通过模拟系统实测、分析、总结研究，提出了可供设计正确合 理选用保证循环效果的具体措施，并将各种循环措施梳理、归纳、提升，首次提出温控调 节平衡法与阻力平衡流量分配法的循环理论和循环流量可根据不同循环方式合理选择的 原理。 关键词：集中热水供应系统；循环系统；循环流量；温控调节平衡法；阻力平衡流量分 配法

1.保证循环效果是集中热水供应系统需要研究解决的重要课题

集中热水供应系统循环效果的保证措施

中热水供应系统循环效果

低于45℃的时间，对于住宅不得大于15s，医院和旅馆等公共建筑不得大于10s。《建筑 给水排水设计规范》GB50015一2003（2009年版）更是对循环系统的设计作出了具体规 定：“热水供应系统应保证干管和立管中的热水循环”；“要求随时取得不低于规定温度的 热水的建筑物，应保证支管中的热水循环，或有保证支管中热水温度的措施”。通过以上 的分析可以看出，保证循环效果对循环系统设计的重要性。 （2）国内目前工程设计及使用的循环系统现况 1）循环系统的作用 生活热水循环系统的作用与采暖循环系统不同，后者是通过热水循环均匀提供散热器 的放热量保证采暖要求，前者是通过热水循环，弥补不用水或少用水时管道的热损失以保 证用水时能及时放出符合使用温度的热水。由于人们用水的极不均匀性，系统处于动态、 静态的无规律变化，因此，生活热水循环系统要比采暖循环系统更为复杂。 2）循环系统的种类 ①按管道循环划分： a.干管循环：即只保证热水供水干管中的热水循环；b.立管循环（干、立管循环系 统）：保证热水供水干管、立管中的热水循环；C.支管循环（干、立、支管循环系统）： 保证热水供水干管、立管、支管中的热水循环。 ②按时间循环划分： a.全日循环：一关24h间断循环，保证热水不间断供应；b.定时循环：一关定时循 环，定时供应热水。 根据《建筑给水排水设计规范》的要求，绝大多数工程均采用立管循环的全日循环或 定时循环系统。 3）保证循环效果的方式 ①循环管道同程布置。同程布置的含义是相对于每个配水点供回管总长相等或近似 相等。 ②循环管道异程布置。为解决因至配水点处供、回水管总长不同产生循环短路的间 题，少数工程采取了如下措施： a.采用导流三通为循环元件；b.采用温控循环阀、流量平衡阀为循环元件；c.小区 或多栋建筑共用循环系统，单栋建筑回水干管加小循环泵，总回水干管加大循环泵作循环 元件。 4）循环系统存在的问题 ①干管、立管循环系统存在的问题 a.同一系统供给不同使用性质的用户，循环系统均采用单一的同程布管方式，整个 系统并不同程。由于设循环系统的工程，大多有多个不同性质的用户，如宾馆有客人、员 工、餐饮等，循环管道的布置最多只能做到单一用户的同程，而各用户回水分干管与系统 回水干管连接处未采取任何保证循环平衡的措施。 b.居住建筑等单一性质用户的同程循环系统，存在各组立管长度相差大，供、回水 干管分段多次变径的问题，没有理解同程布置的实质是要保证循环水流经各回水立管的阻 力近似相等。还有的形状不规则建筑的同程布管系统，为使个别配水点同程，把回水干管 布置得很长很复杂。这样不仅循环效果不一定得到保证，而且布管、维修困难，还增加了

第3篇专题研究系统的无用能耗。c.少数工程循环系统采用异程布管方式，有的未采取任何保证循环效果的措施；有的采取了温控循环阀、流量平衡阀，但对这些阀件应如何选用，应用效果是否能保证不置可否，只把它推给阀门供应商。有的小区共用循环系统选用了小循环泵加大循环泵的方式，但小泵流量扬程不一，且要求大小泵联动控制。②支管循环系统存在的问题设支管循环系统的工程虽然较少，但仅从以往设支管循环系统设计和工程使用效果来看，它主要存在计量误差问题及管道更难布置、循环效果更难保证、能耗更大、运营成本更高等问题。综上所述，循环系统对供水水质、供水安全、节能节水均有很大影响，而目前其现有系统又存在诸多问题，因此对循环系统循环效果的保证已成为建筑热水需要研究解决的重要课题。2.立项研究及测试系统搭建（1）课题来源及立项研究2013年《建筑给水排水设计规范》立项启动全面修编，根据上述循环系统的重要性及存在问题，将其确定为“热水”章节全面修编需解决的重要课题之一，同年得到中国建筑设计院有限公司批准立项。2014年上半年组建了课题研究小组，主要工作是对异程布管系统各种阀件、管件作为循环元件的效果及其合理的循环流量进行测试、分析及研究。由于将多种元件放到实际工程的循环系统进行测试很难实现，课题组决定自行搭建小型测试平台，系统测试的循环元件为温控平衡阀、静态流量平衡阀，导流三通和大阻力短管，整个测试系统的布置及现场照片见图124。(a)图124测试系统（α）测试系统；（6）现场试验照片（2）测试系统搭建上行下给等长立管布置见图125，上行下给不等长立管布置见图126，下行上给等长立管布置见图127，系统总高度距地6.6m，主要组成包括5组供、回水立管，5组（共计15根）回水支管，小循环泵1台，温控循环阀、流量平衡阀、导流三通、大阻力短管各5组，水嘴25个，闸阀、截止阀（DN20～DN50）78个，流量计、压力表（精度0.4级）22个。在每根回水立管末端平行设置了3根回水支管（见图128），支管上分别安装温控循376

专题10集中热水供应系统循环效果的保证措施M水R技A技总水机配铁水件家冷水图125上行下给等长立管布置换热水机机车图126上行下给不等长立管布置换热不机货水R图127下行上给等长立管布置377

第3篇专题研·究环阀（静态流量平衡阀）、导流三通、大阻力短管（见图129）。导流三通大阻力短管择微环泵图128回水支管图129温控循环阀、静态流量平衡阀、导流三通3.测试组织（1）测试内容上述中试试验系统可通过不同管段阀门的控制，模拟实现上行下给、下行下给、等长立管、不等长立管、静态、动态、不同循环流量等8种大工况，约100种循环测试工况；通过控制回水支管前后端的截止阀来控制循环阀件（温控循环阀、静态流量平衡阀）、导流三通、大阻力短管在以上热水模拟循环系统中分别运行，同时通过对循环泵前阀门开启度的控制改变回水管循环流量，以此来实现测试每种阀件、管件在模拟的不同类型热水系统中，对系统循环效果的影响以及在满足循环效果的前提下每种管件、阀件在不同类型热水系统中最合理的循环流量。（2）工况组织1）温控循环阀、静态流量平衡阀运行时灵敏度测试①对温控循环阀，原计划分别模拟管道上行下给、下行上给、等长立管、不等长立管及动态、静态的不同组合工况，按预调温度测试其温控灵敏度。经分析研究将其简化为只在一种工况下测试其灵敏度，因为只要该阀能在设定温度下开关，即说明其满足使用要求。测试关断泄流量为零的温控循环阀时以阀在支管温度达到设定温度后进行阀门前、后温度测试对比。测试关断时仍有一定泄流量的温控循环阀时，监测支管水温达设定温度的泄流量。②对静态流量平衡阀，拟分别模拟管道各种组合工况，按预调流量测试其灵敏度，即在系统回水支管采用该阀后，通过监测阀门前后水温确定能保证循环效果的最小循环流量。2）导流三通循环效果测试对导流三通拟分别模拟各种组合工况，调节循环流量，监测立管末端的回水温度，得出不同工况下的循环效果以及在能保证循环效果时合理的循环流量。3）大阻力短管循环效果测试同3.2.2节调试运行工况及循环流量，得出在大阻力短管作为系统的循环管件时不同工况下的循环效果以及在能保证循环效果时合理的循环流量。（3）实测工况及测试结果378

集中热水供应系统循环效果的保证措施

1）温控循环阀灵敏度测试 本次试验测试了阀门关断时泄流量为0（q=0）和阀门关断后有泄流量（q≠0）2 种温控循环阀。 ①Qs=0温控循环阀的测试选择下行上给等长立管动态系统为实测工况，温控循环阀 设定温度为38℃，回水支管温度达到阀门设定温度后温控循环阀全自动关闭，测试阀前、 阀后温度，测试4次，每次5根回水管阀后温度基本一致，测试结果见表63。

4.=0温控循环阀灵敏度测试结果

②q手0温控循坏阅的测试 a.单阀达到设定温度后的泄流量。选择下行上给等长立管动态系统最不利处的回 立管为实测工况，温控循环阀设定温度为50℃，在回水支管阀后温度为25～50℃时，3 别测回水干管的循环流量，测试结果见表64。

.0温控循环阀最小泄流量测试结果

b.单阀热力消毒的流量。该阀具有定时热力消毒功能，热力消毒时的流量测试结 见表65，

0.0型温控循环阀热力消毒流量测试结果

c.不同循环流量时的循环测试。该阀在循环流量为0.245m/h、0.172m7 0.12m3/h的循环效果见表66。

0去0温控循环闷在不同循环流量的循环效果

注：测试系统先滋满冷水，然后开启循环泵将5055℃的热水循环运行10min后测客回水立管阀后的 表面温度）。

第3篇专题研究表66分别表示循环流量为0.245m²/h、0.172m²/h、0.12m/h即分别相当于Q0.2Qh、0.15Qh、0.10Q（Q.为系统循环流量；Qn为系统设计小时用水量）时该温控循环阀的效果。表中数据显示，在Q≥0.15Qh时，5根下行上给系统回水立管的阀后温度均基本相同，说明循环效果很好，在Q0.1Q时，5根立管阀后温度明显不同，说明循环效果变差。因此此次测试结果可以判定，对于9、≠0的温控循环阀适用循环流量的范围为Q≥0.15Qh。2）导流三通变工况测试导流三通作为回水支管循环阀件时，按不同组合工况，循环泵循环流量为Q二0.177m²/h~15%Qh；循环5～10min后，测回水立管外侧温度，测试结果见表67。导流三通测试结果表 67回水立管温度（℃）工况循环流量（m²/h)供水温度（℃）LiLzLsLi上行下给不等长0. 177514235424137立管静态上行下给不等长0.167514241.434243立管动态下行上给等长立0. 1764841404242.40管静态下行上给等长立0.176484140394043管动态3）大阻力短管变工况测试大阻力短管作为回水支管循环阀件时，按不同组合工况，循环泵循环流量分别为Q=0.18m²/h~15%Q：和Qs=0.37m*/h~30%Q；循环5~10min和10~20min后测回水立管外侧温度，测试结果见表6。4）静态流量平衡阀测试静态流量平衡阀因阀体最小通过流量大于单立管测试能供给的最大循环流量，因此未予以测试。4.测试结果分析（1）温控循环阀此次测试的温控循环阀由意大利“CALEFFI（卡莱菲)”公司和德国“OVENTROP（欧文托普）”2家公司提供，卡莱菲公司的温控循环阀共实测了3次，前2次测试因阀件安装、调节故障，测试失效。第3次在阀体安装调节到位后，5组温控循环阀经4次测试都达到了设定温度下全关闭（即Q=0）的要求，在水加热器供水温度为51℃时，出水处温度均为37～40℃，与设定关闭温度38℃误差很小，说明只要各回水立管上装了温控循环阀，380

专题10集中热水供应系统循环效果的保证措施就能保证各立管的循环效果。卡莱菲公司的温控循环阀的关断泄流量为0，欧文托普的温控循环阀在关断时还有个小的泄流量通过。表64所示为设定阀体关闭温度为50℃时，通过水温在25～50℃的工况下，其通过流量为1.5～0.12m/h，即50℃水温的流量通过时该阀关断后仍有泄流量通过。表65为带消毒功能的温控循环阀的测试数据，表示阀体在不用水阶段进行高温消毒杀菌时，通过流量为0.176m°/h，约合0.05L/s。表64的测试结果表明，回水立管阀后的水温能依据设定温差关断，关断后的最小泄流量为≥8%全开启流量通过，其泄流量分6档，可依工况调节。大阻力短管变工况测试结果表 68回水立管温度（℃）工况循环流量（m²/h）供水温度（℃)LiL2 LsLIs上行下0. 1831/3729/3529/3623/3326/30给不等长4541400. 374041立管静态上行下给不等长0.167514241434243立管动态下行上给等长立0. 176484140424240管静态下行上给等长立0. 17648 4140394043管动态注：表中31/37等分别表示系统循环5~10min和10~20min后的立管温度。这两种温控阀均带有定时高温热力消毒的功能，表65的测试数据可供个别需采用高温热力消毒的系统参考。（2）导流三通测试用导流三通为市面建材市场销售的产品。通过实测，其测试结果如表67所示，当系统水加热器供水温度为48～51℃，循环流量为0.167～0.177m²/h（Q～~0.15Q），在等长立管下行上给静、动态和等长、不等长立管上行下给动、静态4种工况下，5根回水立管导流三通后的测试水温均为37～43℃，说明导流三通在该测试系统中适用于各种工况。（3）大阻力短管测试用大阻力短管是在每组DN20回水立管与回水于管连接处安装了一段约为1m长DN15短管。表68的测试数据显示：在循环流量Q=0.18m²/h（Q～0.15Q）时，4种测试工况下，循环效果都不好，在Q=0.37m3/h（Q～0.3Q）时，上行下给等长立管、下行上给等长立管系统均基本满足要求，但前者运行10min后的数据优于后者，说明大阻力短管用在上行下给系统更好。5.保证循环效果的建议措施（1）干、立管循环系统381

干、立管循环是集中热水供应系统的主要循环方式。2009年版《建筑给水排水设计 规范》规定“热水供应系统应保证干管和立管中的热水循环”。 通过上述试验热水循环系统的测试、分析研究，结合多年的设计运行实践概括起来保 证热水干、立管循环效果有温控调节平衡法与阻力平衡流量分配法两类做法，本文对其具 体措施提出如下建议。 ： 1）温控调节平衡法 温控调节平衡法的作用原理，是通过设在热水回水干、立管的温度控制阀、小循环泵 等由温度控制其开关或启、停以实现各回水干、立管内热水的顺序有效循环。 ①温控循环阀。温控循环阀（如图129所示）是一种内设感温敏感元件利用热胀冷 缩原理直接控制阀板开关的阀件。如前所述，它有关断时泄流量为零，和关断时有一定泄 流量2种型式。通过实测，2种阀件均可用于循环系统中，但无泄流量阀，因为只有一个 设定控制温度，即到此温度停，未到此温度开，由于热水回水立管管径小，散热快，则阀 体会频繁启闭，影响其工作寿命。 另外采用无泄流量的温控循环阀时，应注意总回水管上设置控制循环泵启闭的温度传 感器的设定温度应与温控循环阀的设定温度相适应，即前者的停泵温度应等于或略低于后 者，否则各回水立管下的温控循环阀关断后，循环泵运行时将为零流量空转而烧坏水泵。 ②温度传感器加电磁阀。目前，温控循环阀均来自德国、意大利及美国，国内尚无 自主产品，因而阀件价格较贵。采用温度传感器配电磁阀亦可达到控温循环自的，为减少 电磁阀的频繁启闭，可设启、闭2档温度。这种做法的缺点是电磁阀不能直接作用，需经 二次控制，其注意点是必须选用质量好的电磁阀。 ③温度传感器加小循环泵。温控循环阀目前均只有DN15、DN20、DN25三种规格 的阀门，因此对于回水干管管径较大的系统无合适的温控循环阀件，解决小区或多栋建筑 共用集中热水系统中每栋建筑回水干管的循环问题，可用温度传感器加小循环泵。 在回水立、干管上设循环用小泵早在20世纪80年代英美等国家设计的集中热水系统 中应用。其设置方法类同总循环回水干管上循环泵的设置及设计计算，可以根据系统大 小，系统要求设1台或2台泵，值得注意的是各回水干管的循环泵宜选用同一型号的泵， 以防止泵同时运行时大泵压小泵，另外各组小泵可独立运行，不必和总循环泵联动。 ④系统单一采用温控循环平衡法时可以用计算循环系统的配水干、立管实际散热量 来计算循环泵流量，能较大减少循环泵运行能耗。 《建筑给水排水设计规范》规定循环流量9.（L/h）按下式计算：

也可适当降低循环流量，推荐Q=（0.15～0.2）Qh。 c.大阻力短管。在DN20回水立管末端设置一段L～1.0mDN15的短管，我们称之 为大阻力短管，是一种新的尝试，意在使循环系统在保证循环效果的同时更简单、实用 其设想工作原理类同上述对静态流量平衡阀的分析，即通过增大局阻力来调整分配流量。 从前述大阻力短管的测试结果及分析来看，大阻力短管在循环时起到了预期的作用 因此建议对循环系统较小，立管等长的上行下给式系统可以采用大阻力短管作为保证循环 效果的管件。其循环流量宜为Q=（0.25～0.3)Q。 ③增大循环泵流量。本文前述大阻力短管在等长立管的上行下给和下行上给2种系统 布置测试时，循环流量Q=0.15Q.时循环效果差，当Q=0.3Q.时，各立管循环均达到了 要求。说明增大循环流量，即增大了回水立管及管件的阻力，有利于流量的再分配，保证各 立管均有循环流量通过。实际工程有的循环不好的系统，改造时，选用了Q～0.7Q的循环 泵，系统循环效果有所改进。 关于循环泵流量的计算，1997年版及以往版本《建筑给水排水设计规范》规定：“水 泵的出水量，应为循环流量与循环附加流量之和”其附加流量为设计小时用水量的15% 对此条文解释为增加附加流量是为保证大量用水时，配水点的水温不低于规定温度。对于 循环泵流量是否应加附加流量，当时的热水研讨会曾专题研讨过几次，但研讨结论均未涉 及增加附加流量有利于循环流量均匀分配的实质，此后，根据大多数专家的否定意见 2003年版，2009年版规范删除了循环泵流量加附加流量的内容。通过此次测试及分析 说明对有的集中热水供应系统增大一点循环泵流量是有利于改善循环效果的，但对高峰用 水时保证配水点水温似无作用。 然而增大循环泵流量将带来系统能耗增大，且不利于系统冷热水压力的平衡。因此 采用增大循环泵流量来保证循环效果的措施正好与前述用温控平衡阀等自控系统可减少循 环流量、节能明显背道而驰。因此该方法只限用于循环管道异程布置又未设循环阀件、导 流三通等设施的原有系统改造，并且循环流量的增加宜控制在Q0.35Q：之内。 （2）干、立、支管循环系统（简称支管循环系统） 1）尽量不设支管循环系统 建议尽量不设支管循环系统主要有如下理由： ①耗材、耗能。采用支管循环需将增加管材，阀门等材料器材，显而易见。耗能则 更为突出，因支管管径小散热快且支管总计管长一般要比干、立管长得多，而且又不便作 保温层，因而其无效散热量很大，同时为弥补这部分散热损失，循环泵的流量、扬程均应 曾大，即运行电耗增加，这样能耗叠加，支管循环系统能耗可能比干、立管循环系统要成 倍的增加。 ②布管、安装、维修困难。需设支管循环者主要是供水支管太长的系统，这种系统 一般回水支管与供水支管近似等长，这些管道大都要暗装在室内垫层吊预或嵌墙敷设，布 管、安装都很困难，而且使用时漏损概率增大，造成维修困难。 ③循环效果难以保证。本文前面所述内容都是围绕解决多年来存在的于、立管循环 系统所存在的疑难问题而进行的测试分析与研究。相对于干、立管循环，支管循环要复杂 得多。前者只需在几个到几十个循环回水于、立管交汇点采取合理措施，而后者有干、 立、支管3个连环循环，交汇点是几十个到数百个，因此要保证支管的循环效果，难度

集中热水供应系统循环效果的保证措施

更人 ④运行费用高，系统难以维持。由于支管循环系统耗材一次投资大，能耗大，维 护费用高，这些摊到供水成本上，将使热水价格成倍上涨，使用户难以接受，使用者越来 越少，形成用水量减少水价攀升的恶性循环，进而使系统瘫痪。 ③住宅采用支管循环，计量易引发纠纷。居住建筑的支管循环需在供回水管上分设 水表，由于水表的计量误差，易引起用户与物业之间收费产生纠纷。针对上述理由，正在 新编的《建筑给水排水设计规范》已编入“居住建筑不宜设支管循环系统”的内容。 2）居住建筑如何保证集中热水供应系统的循环效果 宾馆、医院（除门诊科室外）等公共建筑一般热水支管不设水表，且立管布置在卫生 间内或靠近布置，热水支管长度可控制在10m之内，即可以保证满足前述标准规定的放 水10s后出热水的要求。即便有设支管循环的特殊要求，相对住宅要方便很多。但居住建 筑的支管循环系统呈现的上述大难点突出，为了保证满足居住建筑放水15s后出热水的国 家标准要求，我们提出如下建议： ①一户多卫生间时按卫生间设供、回水立管、卡式水表；变支管循环为干、立管循 环，以卡式水表计量取代分户计量总表计量。 ②支管采用定时自控电伴热，保证用热水时段支管内的热水水温，不用水时段关断 电伴热电源。 ③当热水管道布置上下一致，立管等长，且增布回水支管没有太大困难时，亦可采 用支管循环，但应选用计量误差的水表。支管与立管的循环宜采用同程布管，主管与干管 的循环则可用导流三通或温度控制阀、流量平衡阀为循环元件的异程布管。 （3）循环系统应尽量采用上行下给的管道布置 此次对q≠0的温控循环阀及大阻力短管对比上行下给与下行上给2种不同布管方式 的循环效果比较，前者优于后者。其原理显而易见，后者比前者多了1倍立管，即循环管 长增了1倍，不利于阻力平衡，因此单从保证循环效果来看，上行下给布管优点突出。此 外，上行下给还具有节材、节能、有利于供水压力分布、减少布管困难、减少维护工作量 等众多优点。故本文推荐设计采用上行下给布置的循环系统。

（1）保证循环效果是衡量集中热水供应系统设计成功与否的重要标志，但循环效果的 保证，应做到节水、节能统筹兼顾。 （2）应尽量采用上行下给布管的循环系统。下行上给系统的循环措施应提高一个档 次，并不宜采用大阻力短管作为循环元件。 （3）本文所述各项保证循环效果的措施，各有其优缺点，设计应根据使用要求，用户 维护管理条件，工程特点等因地制宜选用。一般居住建筑维护管理条件较差，可首选设导 流三通、同程布管、设大阻力短管（适用于水质较软的系统）等调试、维护管理工作量小 的循环方式；宾馆、医院等公共建筑，可首选设温控循环阀、流量平衡阀等可以调节，节 能效果较明显但相对调试维护管理工作量较大的循环方式。 （4）带有多个子系统或供给多栋建筑的共用循环系统，可采用上述多种循环元件或布 管方式组合的循环方式。即子系统可依据其供水管道布置条件，采用同程布管或设循环管

第3篇专题研究件、阀件、子系统连接母系统，可采用温控循环阀、流量平衡阀、小循环泵保证子、母系统的循环。（5).循环流量的选择：在满足本文所述条件下，循环流量可按下选择：1）采用g=0的温控平衡阀，建议Q=（0.1～0:15)Qh。2）采用同程布管、导流三通、的温控循环阀、静态流量平衡阀等时，建议Q：(0.15~0.2)Q。3）采用大阻力短管时建议Q=（0.25～0.3)Qn。4）·无措施的异程布管改造工程建议Q<(0.35～0.4)Q。5）子、母系统或多栋建筑共用系统循环流量的选择：①回水干管采用温控平衡阀、流量平衡阀时，其中循环流量按子系统采取循环方式对应以上条款选用，总回水管上的循环泵按其循环流量叠加选用；②回水干管采用小循环泵时，其循环流量均按子系统中循环流量最大者选用，总循环泵按总系统的循环流量选用。：（6）温控循环阀、流量平衡阀具有可调节、可减少循环流量节能的优点，但目前只有国外产品，价位较高。选用时应核对使用条件（如循环流量等），且应明确由供应商配合安装调试。（7）此次模拟热水循环系统的测试，由于其系统小、布管较简单，因此各种循环元件的测试与实际工程所用系统有一定差别，设计时不应照搬试验系统模式。致谢：本课题实施过程中，得到中国建筑学会建筑给水排水研究分会、全国建筑热水技术研发中心、河北保定太行集团有限责任公司、北京航天凯撒国际投资管理有限公司、欧文托普（中国）公司、意大利卡莱菲公司的大力协助，在此一并致谢。388

集贮热式无动力循环太阳能热水系统

刘振印王睿常文哲²武

（1中国建筑设计研究总院，北京100044；2河北工程大学，邯郸056038）

摘要：现有的太阳能集中热水系统在使用中存在系统复杂、集热效率低、实际运行节能 效果差、，建设成本高；.运行中集热器爆管、失效、冻裂、集热系统阀件损坏等事故频发； 综合运行、管理费用高等问题。提出了集贮热式无动力循环太阳能热水系统一改变传统 集热理念的一种全新系统，介绍了系统原理、特点、中试及工程应用，并与传统系统进行 了对比，新型系统具有系统简化、合理适用；集热效率明显提高，无运行能耗；有利于建 筑的一体化，降低建筑成本；妥善解决了传统系统运行中的难题等特点。 关键词：集购热式无动力循环太阳能热水系统传统太阳能系统集热效率运行能耗

贮热式无动力循环太阳

但价格较高。 另外，传统太阳能集热系统需要复杂的控制系统，以北京奥运项目为例，集中太阳能 集热系统主要控制功能包括：水箱定时上水功能、自动或定时启动辅助加热功能、集热器 温差强制循环功能、集热器定温出水功能、防冻循环功能、生活热水管路循环功能、电伴 热带防冻功能、防过热散热器启停功能等。上述功能实现的核心控制元素为温度控制，温 度采集的精确性对系统健康运行、提高效率至关重要；温度探测部分（一般为温包）设置 部位、构造形式、测温精度对太阳能系统的效率具有显著影响；目前温度计的精度一般为 土（1～3）℃，温差循环的设计温差为2～8℃，工程实测表明，在工程安装中温包的位置 和安装质量对温度精度影响显著。综上原因，目前集中太阳能集热系统自动控制功能远不 能满足正常运行的要求，故障频发，不得不依赖人工手动操作，造成维护管理成本较高， 系统难以正常运行。 7）维护管理烦琐 传统系统日常运行中需要妥善的维护管理，除集热器的清扫与维护外，还包括复杂的 集热循环系统、防爆管、防过热系统、防冻系统及其相应的自动控制器件的维护管理，工 作烦琐、成本昂贵，稍有疏忽，将严重影响系统的运行效果。

2.无动力循环太阳能集中热水系统

（1）课题的提出 1）.传统系统的实测与存在问题原因分析 我院从2008年开始，连续为广州亚运城、中央财经大学等多个大型项目设计了太阳能 集中热水系统，并对广州亚运城、中央财经大学等不同项目进行了工程系统运行实测；通过 实测数据和广泛的调查分析，发现并总结了传统系统存在的前述工程问题。在此基础上，进 行了深人的分析、对比、研究，找到了这些问题存在的主要根源是：传统系统采用集热与贮 热分离的方式，通过机械循环集贮热，使集热系统复杂化、集热器承压高温运行所致。 2）课题立项 针对传统系统存在的问题并对其原因分析研究，结合我院承担的国家科技部课题“太 阳能与热泵管网贮热技术集成与示范研究”，研制开发了集热、蓄热、换热为一体的无动 力循环集中太阳能热水系统，这种系统可不需要集热循环系统，集热温度不超过100℃。 该项科研成果取得了国家发明专利一项，实用新型7项。专利技术进行有偿转让并形 成一定的生产能力，在多个实际工程中得到应用。 3）试验基地的建立 我院为了配合国家科技部课题的研究，于2011年北京通州建立了太阳能试验基地， 针对陶瓷平板集热器、无动力循环集中太阳能热水器等设计安装了不同形式的太阳能热水 系统；并对系统进行了研究和测试，取得了一系列实测数据，并顺利完成科研课题。 （2）无动力循环太阳能热水系统研制与应用 1）系统原理及特点 无动力循环太阳能热水装置：将贮热箱体与集热元器件紧凑式连接，依靠自然循环集 热，将太阳能集热、贮热、换热集成一体的无动力循环太阳能热水装置；系统原理见 图141

第3篇专题研究集水器开式水闭式波纹管储热介质箱储热(一般为水)排气口分水器换热器换热取水真空管(每根真空管独立加热)图141无动力循环太阳能热水系统原理无动力循环太阳能热水系统，利用无动力循环太阳能热水装置，将生活水作为被加热水被太阳能工质加热的太阳能热水系统。系统化、集成化实现冷热水、输配水系统的统一性、完整性。集热依靠自然循环，将集取太阳能光热的热水贮存在集热器顶部开式箱体内作为热媒，管束内为被加热生活用水，闭式系统；集热器非承压运行。无动力循环太阳能热水系统特点：①最大化贮存全日集热量：集热元器件与贮水装置紧凑连接，每1m²集热轮廓采光面积按65L贮存量配置。②充分利用现有玻璃真空管和平板集热元器件的长处：利用水的温差实现自然循环，不需要集热循环泵，元器件成熟可靠；北方地区适宜采用真空管，南方地区适宜采用平板型集热器。，③利用波纹管束紊流振动强化传热，实现被加热水即时换热。④生活热水为闭式系统，水质不受污染。③不需要集中水箱和水箱间，大幅度减少对建筑、结构的影响，最大化实现建筑一体化的统一性、完整性。集热系统不超过100℃，不需要专门的过热保护措施。2）无动力循环太阳能热水系统中试结果①无动力循环太阳能热水系统的测试利用通州试验平台，2012年8月～2013年4月进行了2期的测试。一期测试。采用3组无动力循环太阳能集热器，并联布置。按开启1个淋浴喷头，2个淋浴喷头，2个淋浴喷头十1个热水龙头的三种工况，测试系统的最大供热能力、供热稳定性。2012年8月5日的测试结果见图142。3实测表明，在10min的供热水时段6710时间/min内，系统热水出水水温稳定。系统热水图142出水温度与箱体内热媒水的温差出水水温与贮热箱体内水温存在平稳的396

集贮热式无动力循环太阳能热水系统

集贮热系统无运行能耗体现在集热系统和供热系统两个方面：一是集热系统省去了循 环系统集热，因此省去了循环泵的能耗；二是相对于以水箱集贮热的传统系统（见图7）， 集贮热系统中的供水系统不仅系统简单，能充分利用给水系统水压，而且无需另加供水 泵，节省了因增加供水泵而增加的系统能耗。 3）有利于建筑的一体化，降低建筑成本 集贮热系统省去了换热集热循环系统，也就省去了集热水箱（罐）及相应的循环泵： 没备机房，简化了集热供热管路，同时也省去了复杂的且容易出故障的自动控制系统；因 比它为解决设置集中太阳能系统与建筑一体化的难题提供了便利条件，尤其是屋面上不需 设水箱间等有碍建筑立面的问题不再存在。 集贮热系统对传统系统的简化，也使得设计太阳能热水系统的给排水专业、建筑专业 及其他相关专业的设计工作大大简化，为确保设计质量提供了保证。 集贮热系统的集热器单体，因其集贮热箱的增大和特殊换热构造，与传统的单体集热 器相比，自然要增加成本，但系统省去上述传统系统的大水箱（罐）、水泵、机房及控制 设施等，因此系统总体比较，建筑成本有所降低，详见本文第4节分析。 4）传统系统运行中的难题得到妥善解决 ①集热系统为开式系统，解决了传统系统的爆管和集热管失效的难题。前文已述及 传统系统中，由于集热系统温度最高可达约200℃，因此集热管易产生爆管及失效。集贮 热系统的集热部分为开式构造，运行中集热的最高温度≤100℃，而且集中热管与外箱不 承压，因此，它完全消除了因高温、承压而引发的集热管爆管和失效的事故。 ②消除了循环泵、集热自动控制系统的运行故障。集贮热系统用热传导集贮热，取 消了传统的循环换热集热系统，取消了循环泵，因此也消除了传统闭式系统因高温汽化系 统排气不畅形成气堵引起循环泵工况恶劣，甚而产生空转，烧坏电机的故障。另外，相应 的自动控制部分也被取消，因此，该系统也消除了集热自控部分的故障。 ③缓解了防冻问题。集贮热系统的单个集贮热箱体，要比传统系统的单个集热器的 水容量大得多，其介质热容量为传统系统单个集热器的50～100倍，因此相对耐冻的时间 要比传统系统长得多。集贮热箱体工厂内一次保温成型，保温效果远好于传统水箱现场保 温做法，基本上解决了箱体防冻问题，对于严寒地区，集热介质可添加防冻液防止集热管 冰冻，室外冷热水管可按常规做防冻保温处理。 ④运行管理费用低廉，适应用热负荷的变化。由于太阳能是一种低密度、不可控、 不稳定的热源，因此传统系统在实际工程中存在因用热负荷极大差异带来的运行管理费用 高昂的困境，这在住宅建筑中尤为明显。一般住宅建成后，住户的入住有一个很长的周 期。有人人住就得使用热水，当采用常规热源时，由于热源可控，可以根据系统用热量的 需求来调节供热量。但太阳能热水系统中太阳能不可控，无法调控，即使用热负荷很低 整个太阳能热水系统均需开启运行。除了集热循环泵运行耗能外，整个系统管网亦存在很 大热损失引起的能耗。另外，因太阳能集取的热量过多，对于闭式集热系统还需采用空气 冷却器等耗能的措施散热。 这些相应的运行能耗均分摊在刚人住的少数住户上，热水的价格将高达20～40元， m，甚至更高，引起住户的强烈不满。因而有的住户放弃使用太阳能热水，改用自备热 水器热水，这样的恶性循环其结果就是整个太阳能热水系统的瘫痪。

集贮热系统相当于一个冷水的预热系统。冷水经它无需任何附加能耗，该系统预热或 预热辅热后直接供热水，不会因此增加运行成本。即运行成本低廉且平稳，适应太阳能不 可控等特点，使太阳能热水系统成为一个真正的节能系统，适用于系统各种不同的使用 工况。

（1）工程实例及系统简介 北京某大学5层宿舍楼，采用太阳能集中热水供应系统，每层设集中淋浴房。辅热热 源为自备锅炉热水。 单栋宿舍楼的太阳能集热的面积为410m²，系统总集热面积为1382m²，以下比较采 用传统系统与集贮热系统的一次投资、维护费用、节能效果、回收年限等。总投资按一期 工程太阳能投资总额计算，总集热面积1382m²，太阳能保证率50%。 （2）系统对比及分析 1）单幢宿舍集热系统一次投资比较（见表72）

单幢宿舍集热系统一次投资比较

注：防过热措施包括空气冷却器或遮阳措施等，

年运行维护费用比较见表73。

集贮热式无动力循环太阳

主：管理人员工资40000元/（a·人）；电价0.7元/(kW·h)。根据工程现状，为方便比较，不考虑传统系统防过 热费用：如果考虑传统系统增加维护人员和其他维护成本，传统系统回收年限更长。

2）全系统年节能效果比较（见表74）

主GB-T34620 第一类溴化锂机组试验，按年平均太阳辅照面密度650Wm/m，有效日照时间6

注：①节约能源按电费计，电价按0.75元/（kW·h）； ②本工程为学校建筑，考虑到寒暑假放假，扣除60d，并考虑北京阴雨天的天数，实际有效运营天数按260d 计算，因此回收年限比一般工程要长一些； ③通过上述对比比较，在10～15a内，由于人工费用昂费，传统系统如果需要更多的人工维护和更换设备及 附配件，回收期限还会加长； ①随券能源价格大幅度提高，集贮热系统的经济效益将更为突出。

本文在针对现有太阳能集中热水系统存在问题进行部析的基础上，详细介绍了集贮 式无动力循环太阳能热水系统，该系统具有下列特点： （1）遵循太阳能为低密度热源的光热规律，采用热传导为主的集热方式代替传统系

3D3S 基本操作手册《生活热水水质相关研究总汇》

生活热水水质相关研究

建业，刘振印，沈晨，杨帆，傅文华，二次供水水质保障技术．深圳给排水委员会 术讲座. [29］赵锂，沈晨，厘杰等。生活热水水质调研报告[JJ.给水排水．2019年01期 [30］赵锂，沈晨，匡杰等。《生活热水水质标准》释义．建筑给水排水．2020年02期