空气源热泵热水器贮热水箱（罐）贮热水容积计算方法的探讨

苗树祥

（中机中联工程有限公司，重庆 400039）

0 引言

空气源热泵热水器，作为热泵技术的一种，通过把空气中的低温热量吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，以此来加热水温，具有高效节能、安全环保等特点，被广泛运用于学校、工厂车间宿舍、医院等各种场所。对于空气源热泵热水器中贮热水箱（罐）贮热水容积的计算，《建筑给水排水设计规范》（GB 50015—2003，2009年版，以下简称“建水规”）[1]中分别列出了全日制及定时热水供应系统贮热水箱（罐）贮热水容积的计算方法，但在工程实例中，会遇到全日制热水供应系统与定时热水供应系统共用一套热水供应系统，此时，规范并没有给出相应贮热水箱（罐）贮热水容积的计算方法，故本文通过具体的工程实例，在满足规范，同时满足热水使用要求的前提下，分析探索出一种具体的贮热水箱（罐）贮热水容积计算方法，供设计人员参考选用。

1 工程概况

某工程为某戒毒所内一栋宿舍楼，热水供应楼层为1—4层，其中1、2层为监舍，每层32人，每层设置有集中淋浴间，每个淋浴间内设置8个淋浴喷头，采用定时热水供应系统，定时供应时段为3h；3、4层为备勤室，每层56人，每个房间内设置独立的卫生间，采用全日制热水供应系统。定时热水供应系统与全日制热水供应系统共用一套热水供应系统，为带有电辅热的空气源热泵热水器系统。

2 设计小时耗热量

因该栋楼采用一套热水系统供应热水，根据监舍及备勤室采用不同的热水供应系统，故分别计算各自的设计小时耗热量。

2.1备勤室设计小时耗热量

备勤室采用全日制热水供应系统，根据卫生间独立使用情况，热水定额取值可按Ⅱ类宿舍考虑，根据“建水规”5.3.1-1公式计算，得出设计小时耗热量及小时热水量，计算如表1所示。

表1 备勤室设计小时耗热量及小时热水量计算表

2.2监舍设计小时耗热量

监舍采用定时热水供应系统，定时供应时间为3h，根据“建水规”5.3.1-2公式计算，得出设计小时耗热量及小时热水量，计算如表2所示。

3 空气源热泵热水机组设计小时供热量

根据“建水规”5.4.2B-1公式，分别计算备勤室及监舍各自的设计小时供热量，如表3、表4所示。根据两种系统的总设计小时供热量选取设备，总设计小时供热量应为207958.72kJ/h，即为57.77kW。

表2 监舍设计小时耗热量及小时热水量计算表

表3 备勤室设计小时供热量

表4 监舍设计小时供热量

4 贮热水箱（罐）贮热水容积计算

由于全日制热水供应系统与定时热水供应系统的供热水方式不同，贮热水箱（罐）贮热水容积的计算方法也不相同。对于全日制系统，可根据“建水规”公式5.4.2B-2进行计算，但是对于定时系统，“建水规”中明确为“定时热水供应系统的贮热水箱（罐）的有效容积宜为定时供应最大时段的全部热水量”。此“定时供应最大时段”应为定时供应热水系统中，规定的供应热水时间。

由于空气源热泵热水器机组一次投资费用较高，故系统一般都会设置贮热水箱（罐），即设置储存调节容积，适当增大储存调节容积，可选用较小机型的空气源热泵机组。故所选用的空气源热泵热水器机组的设计小时供热量可小于系统设计的小时耗热量，在最不利情况下，即在用水高峰时段，由贮热水箱（罐）中的贮热量来弥补空气源热泵机组与设计小时耗热量之间的差值，在这段用水高峰时段内，设计小时热水量由空气源热泵机组即时制备的热水量与贮热水箱中已贮备的热水量两者联合供给。

根据“建水规”中公式5.4.2B-2中各式的含义（即公式1）可知，一般高峰期用水持续时间为2～4h。

式中：Vr为贮热水箱（罐）总容积（L）；k2为安全系数，取1.10；Qh为设计小时耗热量（kJ/h）；Qg为设计小时供热量（kJ/h）；T为设计小时耗热量持续时间（h）；η为有效贮热容积系数，取0.80；C为水的比热，C=4.187（kJ/kg·℃）；tr为热水温度，tr=60（℃）；t1为冷水温度，t1=7（℃）；ρr为热水密度（kg/L）。

即对于全日制系统，贮热水箱中总贮水容积为在高峰期用水持续时间内，空气源热泵机组的供热量与系统设计小时耗热量的差值。

而规范中对于定时热水供应系统中贮热水箱容积为最大时段的全部热水量，是由于定时供应系统为集中的全天某个时间段内集中供水，此时，热水需求量较高，若此时热水量全部或大部分由空气源热泵机组供给，而其余非集中供热水时段，空气源热泵机组闲置，不经济节能，故规范要求，此时，贮热水箱需贮存最大时段的全部热水量，在集中供应时段，全部由贮热水箱来提供热水，非集中供水时段，则空气源热泵制备热水，提前储存在热水箱内。

故在该工程中，如需考虑全日制系统与定时系统共用同一系统供水，则必须根据实际数据，确定全日制供水系统中不同类型用水场所的设计小时耗热量持续时间，对比定时供应系统中供应时段，合理计算贮热水箱容积。

在该工程中，因备勤室与监舍为一个热水系统运行，而且考虑到备勤室为24h值班备勤制度，故在计算贮热水箱容积时，可这样考虑，在最不利情况下，定时供应热水时段时，恰好为全日制供应峰值时间段，此时，贮热水箱及空气源热泵需满足全部耗热量，还需保证定时系统中全部的热水量，故根据“建水规”中公式5.4.2B-2中：

贮热水箱容积计算公司中，Qh应为全日制系统耗热量，Qg为全日制系统选取机组供热量，T应为全日制供应峰值时间段（该工程定为3h），由此计算得出的水箱容积，再加上定时供应热水的最大时段的全部热水量，此时的水箱容积才能够同时满足全日制供应系统及定时供应系统的热水量要求。

故由此计算得出贮热水箱容积如表5所示。

表5 系统贮热水箱容积

监舍定时供应热水系统，其定时供应最大时段的全部热水量，应取小时耗热量的热水量乘以持续时间。根据表2，其小时热水量为7200L，则共需热水21600L，故系统选取贮热水箱容积应为6846L+26168.8L=33014.8L，即为33.0 m3。

5 结语

通过对该工程热水系统回访结果显示，在热水系统运营使用近一年的过程中，在定时供应时间段内，其热水量能够满足使用要求，在全日制供应时间段内，水压水量平稳充足，基本满足全部使用要求。

在设计空气源热泵热水器系统时，必须合理计算贮热水箱（罐）贮热水容积，在满足使用功能的前提下，使热水系统更加经济、节能。

集水坑是否应留置在基槽的边角

建筑工程基础施工时，施工单位为保证基槽不被积水浸泡，通常在建筑物四周挖排水沟。建筑物平面尺寸较小时，一般在基坑槽的四角留置集水坑；建筑物平面尺寸较大时，则根据需要在中间位置增加集水坑。虽然将集水坑留置在建筑物四周的做法便于收集基坑基槽内积水、易于控制坡度以及易于贯彻技术交底，但是经过一番推敲，不禁让人思考，把集水坑留置在基坑槽的四个边角是否妥当?

基坑槽开挖现场条件较好时，一般采取放坡开挖的方式；如基础较深，则根据地质勘探报告提供的数据在土层间分步开挖，也就是说开挖的集水坑位置通常土方是超挖的。建筑物的四角，即开挖边坡两方向的交点位置，同时也是基坑槽边坡土压力突变的位置，是最容易出现隐患的地方。由于集水坑坑内积水几乎始终存在，所以一些施工单位会将集水坑的四周用水泥砂浆进行加固，在底部浇筑垫层或铺设石子。但一些单位开挖集水坑后，任由阳光暴晒、雨水冲刷，在下雨时集水坑排水管处甚至会出现漏水现象，对边坡进行冲刷。

综合上述几种原因，将集水坑留置在基坑槽的四个边角位置有可能造成在集水坑上部位置出现两个方向的边坡相向塌方，造成严重事故。要从根本上解决这个问题，最简单的方法是改变集水坑留置位置。将集水坑留置在距边角不小于2m处的位置较为合适。这种设置方式避开了应力集中的位置，保证了边坡应力集中位置处土方的稳定性，且缩短了排水沟里水流输送的距离，将以前由一个集水坑完成的工作，增至两个集水坑共同担负，有利于尽快将坑内积水排放出去；同时由于集水坑距边坡边角约2m，为保证排水畅通，开挖排水沟时，边角位置的排水沟可以挖得很浅，减少了对边角土方的扰动，将安全隐患尽可能降低到最小。

这种做法虽增加了现场的劳动用工量，但是相对于土方边坡的安全性，这样的付出是十分值得的。

（摘自：《建筑工人》）