公用設備工程師

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簡介： 結合工程實例，從給排水系統(tǒng)選擇、節(jié)能，小區(qū)智能化以及“四新”技術的應用等方面，介紹了“科技示范小區(qū)”的設計體會。

關鍵字：科技示范小區(qū) 可持續(xù)發(fā)展 BA系統(tǒng) 熱水系統(tǒng) 點滴式組合冷卻塔 蒸汽凝結水

隨著我國國民經濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，人民生活水平的提高，購買力的增加，居住小區(qū)的建設日新月異，我國《2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產業(yè)工程——城市示范小區(qū)規(guī)劃設計導則》的實施，對住宅小區(qū)的建設提出了具體的要求。就給排水專業(yè)而言，我們應堅持可持續(xù)發(fā)展的原則，以科技為先導，采用國家推廣和推薦的新工藝、新技術、新產品、新材料、認真貫徹執(zhí)行國家節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材的有關規(guī)定，同時住宅的設計要與物業(yè)管理及其服務方式相適應，要為現代物業(yè)管理提供必要的條件。上海市某科技示范小區(qū)的設計集中體現了節(jié)能性、超前性和先導性。

該小區(qū)位于上海市南市區(qū)繁華舊城區(qū)，交通、地理位置十分優(yōu)越，一、二期規(guī)劃用地5.3ha，一期總建筑面積18.5萬m2，包括8棟高層住宅、管理中心和能源中心；二期總建筑面積6.2萬m2，包括住宅、商場、辦公、餐飲、娛樂及大型地下停車庫。小區(qū)設計注重體現可持續(xù)發(fā)展思想，以人為核心，加大科技含量。合理的分配和使用各項資源，努力滿足現代都市人對精神物質質量提出的更高要求。它將建成一個配有區(qū)域網絡和區(qū)域性集中供冷、供熱、供生活熱水等系統(tǒng)，配套設施齊全的跨世紀生態(tài)型智能化住宅小區(qū)。下面就該小區(qū)的給排水設計作一介紹。

1 給水系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)設計

住宅單體采用：蓄水池→水泵→水箱→減壓閥→用水點供水方式。此為高層住宅供水較節(jié)地、節(jié)能、又便于管理的方案。它既能滿足市政基礎設施滯后于住宅建設快速發(fā)展帶來的弊端，避免對市政給水管網造成沖擊；又能解決《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中對消防前期貯水量的要求；同時分區(qū)減壓閥取代中間水箱，更是帶來許多不可替代的優(yōu)點。由于住宅產業(yè)的需要，單棟設供水系統(tǒng)，具有獨立、靈活、便于管理及利于銷售的優(yōu)勢。水箱供水的客觀存在是解決高層建筑給水系統(tǒng)節(jié)能問題的有效途徑之一。至于水質“二次污染”問題，筆者認為除設計中應考慮合理確定水箱容積，合理布置水箱位置，為物業(yè)管理、水箱清洗、維護創(chuàng)造必要的條件外，建立良好的維護、管理制度是避免水箱水質“ 二次污染”問題的重要保障。

1.2 水泵防振

《建筑給排水設計規(guī)范》第2.7.9條規(guī)定：“在有防振或有安靜要求的房間的上下和毗鄰的房間內，不得設置水泵。”這在高層住宅建筑，尤其是單體獨立設置加壓水泵時是很難做到的。在本小區(qū)設計中，每棟高層住宅地下室均設有加壓泵房，水泵選用低轉速DL型立式泵，優(yōu)點在于占地面積小、噪音低。在解決噪音干擾問題上采取了以下措施：水泵基座采用彈簧隔振器；水泵進、出水管均設可曲撓橡膠接頭，出水口設消音止回閥；管道沿墻、板敷設時采用彈性支、吊、托架；管道穿板、墻處洞口采用彈性填料填塞；在泵房處理上建筑采取隔聲、吸聲措施。

1.3 分區(qū)減壓閥采用異徑并聯(lián)方式

給水系統(tǒng)分區(qū)減壓閥一般采用并聯(lián)方式，1用1備。本小區(qū)中住宅數量多，高度大，豎向分區(qū)較多，減壓閥的設置數量很多。設計時采用可調式減壓閥異徑并聯(lián)，既保障了系統(tǒng)的安全性，節(jié)約了設備投資，又可避免小流量通過大口徑減壓閥時產生的噪音。小口徑減壓閥的口徑一般為大口徑閥的1/3，小口徑閥后壓力較大口徑閥后壓力高0.02MPa～0.035MPa。當流量很小時由于閥后壓力的不同，大口徑閥關閉，小口徑閥打開；當閥后流量增大，小口徑閥阻力增大，當水頭損失相當于0.02MPa～0.035MPa時，大口徑閥開啟，兩閥同時工作。

1.4 給水系統(tǒng)管材

目前我國大多數住宅采用鍍鋅鋼管，其內壁易生銹、結垢、滋生細菌、微生物等有害雜質，使自來水在管道輸送途中造成“二次污染”，甚至出現水龍頭流“黃水”的現象。而新型的塑料管材內壁光滑、耐腐蝕、不結垢、無污染、安裝方便、耐久性、經濟性強，且可避免鍍鋅管道套絲方法連接易出現滲漏的現象，因此具有很高的推廣價值。上海市建設委員會已于去年發(fā)出通知：凡1998年5月1日起設計的施工圖和1998年10月1日起開工的多層住宅、多層公共建筑，禁止設計使用鍍鋅給水鋼管，而應推廣使用塑料給水管材，加快了民用建筑“以塑代鋼”的步伐，這也是必然趨勢。可用于給水系統(tǒng)的管材很多，如：低塑聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、交聯(lián)聚乙烯、聚丁烯、ABS、鋁塑復合管等。

1.5 給水系統(tǒng)的BA設計

小區(qū)內每棟單體均設有水池、水箱、水泵，數量多。如用傳統(tǒng)的管理方式務必造成人力、資源的浪費，給管理帶來很多不便，所以本小區(qū)設計中采用BA系統(tǒng)對各個水池、水箱、水泵的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)等進行監(jiān)視、控制。BA系統(tǒng)中的自動抄表系統(tǒng)解決了人工抄表帶來的諸多不便，更好地為住戶服務。給水系統(tǒng)的BA設計主要是通過液位、壓力、流量等訊號對加壓泵、水池、水箱運行狀態(tài)進行監(jiān)視、控制。具體控制方式如下：

（1） 分戶水表通過BA系統(tǒng)采用遠傳計量方式，按月集中計量、計費、打印收據通知單和報表，并為住戶提供適時咨詢。

（2） 屋頂水箱溢流、超高報警，水位過低報警。

（3） 生活加壓泵運行狀態(tài)監(jiān)視及故障報警。

（4） 地下水池、屋頂水箱定期開列清洗、保養(yǎng)清單。

（5） 生活加壓泵定期開列保養(yǎng)工作清單。

2 熱水系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)設計

為提高住宅的居住舒適性，該小區(qū)設有集中熱水供應系統(tǒng)，南市區(qū)熱電廠蒸汽的引入提供了充足、穩(wěn)定的熱源保證，且具有經濟性強、日常運行費用低的優(yōu)勢，設計中充分利用了這一在上海得天獨厚的條件展開設計。由于區(qū)域性集中熱水供應系統(tǒng)占地面積較大，熱水貯存容積過大，且易產生軍團菌，熱回水較難進行等。故設計中我們采用每棟單體自成系統(tǒng)，分棟設置熱交換器制備生活熱水的方式。另外，由于住宅高度較高，豎向分區(qū)較多，若分區(qū)設置熱交換器將會造成：分區(qū)橫干管較多，且在戶內穿行，影響居住質量，并給維護管理及住宅的銷售帶來很大的困難，這也是與公共建筑熱水系統(tǒng)的設計最顯著的不同點。為解決這些問題，我們設計中單體內熱水系統(tǒng)采用上行下給，豎向以減壓閥減壓分區(qū)。供水主干管采用機械循環(huán)方式，熱水系統(tǒng)分區(qū)與冷水系統(tǒng)相同。由于系統(tǒng)經過了減壓閥減壓，因此熱水循環(huán)泵的選取，除考慮克服管道阻力等因素外，還需考慮減壓閥所減去的水頭，故循環(huán)泵揚程要提高。

2.2 加熱設備的選擇

加熱設備是熱水供應系統(tǒng)的核心，由于熱源充足故采用了半即熱式汽水熱交換器。它具有體積小、占地小、自控精確、浮動盤管、自動除垢、自動過冷、熱水出水快、防止“軍團菌”產生等優(yōu)點，尤其是對于采用剪力墻結構的高層住宅更為適宜。

2.3 熱水系統(tǒng)的管材

熱水管材是熱水系統(tǒng)中僅次于加熱設備的重要組成部分，銅管在我國熱水管材中的應用是十分廣泛的，但隨著塑料管材的逐步推廣應用，使銅管這一昂貴的管材有了可替代產品。塑料管材除具備安裝方便、內壁光滑、耐腐蝕、不結垢、無污染、耐久性、經濟性強等優(yōu)點外，尚有其導熱系數小（導熱系數僅為金屬管材的百分之一），在熱水輸送過程中熱量散失慢，保溫性能好等優(yōu)點，更有如聚丁烯管還具有熱殺菌的功能，可用于熱水系統(tǒng)的管材有聚丙烯、聚丁烯、交聯(lián)聚乙烯等。

幾種常用的熱水系統(tǒng)管材與鍍鋅鋼管、銅管的機理性能比較見表1。表1 幾種管材的機理性能比較一方面，塑料管材線膨脹系數比金屬管大很多，設計施工必須采取必要的補償措施，來克服塑料管材因溫度引起的變形量大的特點，同時應正確地確定固定支架、吊架的位置。設計中采用水平干管與水平支管，立管與每層支管的連接盡量采用自然補償來避免立管和干管受伸縮的影響。立管在兩個固定點間設置伸縮器來補償。但是，塑料管材盡管膨脹系數很大，而其彈性模量卻很小，故隨溫度變化產生的膨脹力較小，一般情況下外徑小于32mm的柔性塑料管適合嵌墻暗裝，外徑小于20mm的塑料管可敷設在樓板找平層內。

另一方面需引起注意的是：管材的允許壓力與使用溫度、使用壽命的關系。管道所能承受的負荷壓力是隨介質使用溫度和使用壽命而變化的，一般可從相應的管材的“環(huán)應力～使用溫度～使用壽命”曲線圖上查得。如對PB管在20℃時，當使用壽命為50年，通用安全系數為1.5時，允許壓力為1.6MPa；而工作溫度70℃，和通用安全系數為1.5的條件，使用50年的允許壓力為1.0MPa，所以設計時應根據熱水系統(tǒng)的工作壓力、使用溫度、使用年限來確定管材的公稱壓力。

2.4 熱水系統(tǒng)的BA設計

熱水系統(tǒng)的BA設計主要是通過壓力、溫度訊號實現對熱交換器、熱水循環(huán)泵的啟停、故障、熱水溫度的監(jiān)視控制，具體實施如下：

（1） 分戶熱水表遠程計量，按月集中計度、計費、打印收據通知單和報表，并為住戶提供適時咨詢。

（2） 熱交換器出口溫度顯示及超溫報警。

（3） 熱水循環(huán)泵運行狀態(tài)監(jiān)視及故障報警。

（4） 熱交換器定期開列保養(yǎng)工作清單。

（5） 熱水循環(huán)泵定期開列保養(yǎng)工作清單。

（6） 蒸汽管道壓力顯示。

3 消火栓和自動噴淋系統(tǒng)

消防系統(tǒng)的安全、可靠是居民安居樂業(yè)的重要保障。在本小區(qū)的消防設計中經多方案比較，并會同消防主管部門的意見，消火栓、自動噴水滅火系統(tǒng)采用區(qū)域集中臨時高壓消防給水系統(tǒng)，選擇較適中的位置集中設置消防水泵房，每棟分設消防水箱，并采取措施，以避免由于水箱高度不同而引起的“串壓”問題。水箱高度均能滿足《高層民用建筑防火規(guī)范》中對靜水壓力的要求，每棟單體內消火栓均設按鈕，火災時及時啟動消火栓泵，噴淋系統(tǒng)設監(jiān)控閥、水流指示器及濕式報警閥，采用區(qū)域集中臨時高壓消防給水系統(tǒng)有如下優(yōu)點：（1） 節(jié)省住宅地下室占地面積；（2） 避免重復購置消火栓泵、噴淋泵、電控柜等消防設備，減少投資；（3） 避免消防加壓設備分散設置帶來的維護、管理不便，有利于消防設備自檢。

由于所選水泵流量和揚程是根據小區(qū)內同一時間失火次數為一次而考慮的，故水泵流量和揚程應根據最不利一幢建筑的消防用水量和最不利建筑最不利點所需壓力來確定。為防止由于建筑高度不同而造成的較低、較近建筑消防供水時壓力過高或減壓孔板設置過多，在消火栓及噴淋系統(tǒng)總干管入口處設可調式減壓閥。此閥閥后壓力不隨閥前壓力、流量的變化而改變，供水時閥后壓力穩(wěn)定，同時在減壓閥后管段上設DN32泄水閥，定期泄水，試運行。

消火栓、噴淋系統(tǒng)管材在本工程設計中采用鍍鋅鋼管，管徑小于100mm時采用絲扣連接，管徑大于100mm時采用法蘭連接，鍍鋅二次安裝。由于系統(tǒng)工作壓力較高，所以對絲扣連接的管件要求很高，對施工隊伍的技術素質要求更加嚴格。這種安裝方式也會帶來諸多弊端：鍍鋅二次安裝工程量大，工期長，絲扣連接若在試壓過程或使用過程中出現滲漏，需大面積拆除管道，更換管件，管道系統(tǒng)的安裝質量將會受到一定影響。消防給水管道的卡箍式連接工藝在一些實際工程中的應用，尤其是噴淋系統(tǒng)，國外已有較多應用，對管道的安裝質量是很好的保障。這種安裝工藝采用快速機械接頭代替?zhèn)鹘y(tǒng)的絲扣、法蘭連接方式，具有快速可靠、工藝簡單、免電焊的優(yōu)點，還可吸收管道噪音振動的傳播以及熱脹冷縮引起的變形，便于管道的維修，保養(yǎng)等優(yōu)點，但在實際工程中達到廣泛應用還有待于人們設計意識的提高、技術規(guī)范、施工技術、施工機械等方面的改進和完善。

4 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)

小區(qū)設有集中空調系統(tǒng)，冷水機組集中設于能源中心內，采用5臺蒸汽雙效溴化鋰機組，與之相應冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中采用5組高效節(jié)能點滴式組合冷卻塔。該冷卻塔填料由單元填料片、中心繩或不銹鋼中心桿、隔頂管和塔扣組成。每單元填料以2個或4個連續(xù)耳環(huán)作為迎接支管加以吊聯(lián)固定，組成交錯型立體塊狀體，整齊劃一，橫向空隙均等，形成多層次的等空隙網絡狀。每當上層水滴向下層填料滴落時，每單元的填料片都可以對水滴作一次重新切割分布，并在填料的孔洞中短時間預留凝滯形成空間水膜；同時水滴在填料表面靠液體本身的表面張力作橫向延流和倒角做圓周運動，延長了水滴在填料區(qū)的停留時間，強化了水氣接觸，提高了熱交換性能。當單元填料片上積聚一定的水量后，再向下滴落，水滴通過填料區(qū)多層次的重新切割分布，使通風阻力大大減小，氣流分布均勻，使水氣得到充分交換，冷卻效果很好。

BA系統(tǒng)的設計：小區(qū)中集中空調系統(tǒng)的耗能是十分巨大的。節(jié)能是首先要考慮的問題，因此采用BA系統(tǒng)對空調系統(tǒng)的設備進行監(jiān)測、控制，合理調整機組及冷卻設備的運行工況意義是相當巨大的。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)作為空調系統(tǒng)的一部分，其BA的設計主要是冷卻塔風機啟停臺數的控制，冷卻循環(huán)水泵與冷水機組的聯(lián)動控制，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)閥門的聯(lián)動以及旁濾設備的運行控制等，具體控制方式如下：

（1） 冷卻塔風機臺數由冷卻水出水溫度自動控制啟停。

（2） 冷卻塔風機運行狀態(tài)監(jiān)視、故障報警。

（3） 冷卻循環(huán)水泵與冷水機組聯(lián)動自動控制啟停。

（4） 冷卻循環(huán)水泵運行狀態(tài)監(jiān)視、故障報警。

（5） 冷水機組進出口溫度、壓力監(jiān)視。

（6） 旁濾設備進出口壓差監(jiān)視（測）。

（7） 冷水機組進水口過濾器兩端壓力監(jiān)測。

（8） 冷卻塔進出水管、機組進出口、冷卻循環(huán)水泵出口電動閥聯(lián)動控制。

（9） 冷卻水補水量遠程計量。

（10） 冷卻循環(huán)水泵、冷卻塔風機定期開列保養(yǎng)工作清單。

5 蒸汽凝結水的綜合利用

小區(qū)內蒸汽凝結水的來源主要有：夏季采用蒸汽溴化鋰機組制冷產生的85℃凝結水。冬季利用汽水熱交換器采暖產生的85℃凝結水和全年制備生活熱水所產生的凝結水。夏季高峰期凝結水量約為27m3/h，冬季約 23m3/h。由于熱電廠不回收凝結水，若將其直接排放，既不能滿足水溫不高于40℃的排放條件，又造成凝結水資源的巨大浪費。設計中首先采用水-水換熱的方式對每幢單體的生活熱水水源進行預熱，控制降溫后凝結水溫在40℃以下，這樣既降低了凝結水溫度，又提高了生活熱水水源水溫，節(jié)約了制備生活熱水的蒸汽耗量，減少日常運行費用，同時又為凝結水的再利用創(chuàng)造了條件。降溫后凝結水經統(tǒng)一收集后，一方面供給小區(qū)內大型洗衣房用水，另一方面作為小區(qū)溫水洗車、道路澆灑用水，夏季少量多余水量則通過溢流方式排入小區(qū)雨水管網。

以上是筆者在科技示范小區(qū)設計中的點滴體會，我們相信隨著科技的進一步發(fā)展，人們對居住功能、居住環(huán)境的要求的提高，在我國住宅產業(yè)各項規(guī)章制度日趨完善的保障下，通過大家的共同努力，我國住宅產業(yè)現代化進程將進一步加快，人們的居住生活質量將提升到一個新的高度。

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（責任編輯：中大編輯）

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