【图朴解决方案】别墅供暖及供生活热水系统设计

  别墅多建于郊区或偏远位置，环境良好，空气清新。别墅一般为3层及以上建筑，卫生间个数多，往往会有冲浪按摩浴缸，对家居环境和温度及生活热水有较高要求。

  别墅系统的设计不同于普通住宅，更强调居住的舒适性、美观性、节能性、智能性。对室内温度有很高要求，温度适宜，无噪声，无吹风感，无干燥感，生活热水即开即有。史密斯公司针对此类大户型用户，推出了冷凝式锅炉+热水水箱的形式来实现用户要求。众所周知，冷凝式锅炉是目前热效率最高的锅炉，其热效率可高达106%，再辅以科学合理的系统控制，节约能源的效果十分明显。下面以实际的案例阐述别墅供暖及供生活热水（以下简称供水）系统模块设计原理。

  别墅位于南京某郊区山脚下，地下1层，地上2层，建筑面积480 m2，6室4厅4卫，主卫有按摩冲浪浴缸，5人居住，其中有老人和儿童。

  客户要求冬季室温长期维持在20℃左右，无噪声，不干燥，即开即有热水，简单易操作，系统可靠智能。通过与客户沟通，明确客户拟采用的家装设计风格和地面材质，确定整栋别墅采用地面辐射供暖系统，分层联动控制，简单易操作。生活热水采用环路循环供应设计，自动控制生活热水出水温度。

  别墅供暖系统模块设计采用一次、二次系统（二次泵系统）方案，设置紧凑型三通进行系统分离，以保证系统的运行平稳可靠。紧凑型三通就是将系统中两个管道三通按照一定间距要求连接在一起。紧凑型三通见图1（图中红色圈内为紧凑型三通），供暖及供水系统模块设计原理见图2。

  ① 当二次环路所需流量q2=一次环路供应流量q1时，在紧凑型三通处近似无流体通过，环路流体运行示意图见图3。

  ② 当二次环路所需流量q2＞一次环路供应流量q1时，在紧凑型三通处有一部分二次环路回水与一次环路供水混合，作为二次环路供水，以满足二次环路的水力平衡，此时，环路流体运行示意图见图4。

  ③ 当二次环路所需流量q2＜一次环路供应流量q1时，有一部分一次环路供水直接通过紧凑型三通流入一次环路回水管，以满足一次环路的水力平衡，环路流体运行示意图见图5。

  ④ 当二次环路无热量需求时，一次循环泵驱动的流体只会在一次环路中循环，不影响二次环路的流体相对静止；反之，一次循环泵停止工作时，二次环路的流体循环工作也同样不影响一次环路的流体相对静止，能有很大效果预防热水被动迁移。

  ①A、B两个三通点需尽量靠近，要求A、B两点间距＜4倍管径（一次环路、二次环路管径不相同时，取较大值）,此时A、B两点之间的压差为0 Pa，以此来实现水力平衡自动调节、互不影响的效果。

  ② 紧凑型三通安装要求做成π形，建议紧凑型三通两边管长＞10倍管径为佳,避免做成H形。

  按照别墅房型不同和不同功能区需求的不同，设计时各层单独设置分集水器，每层设置联动控制器，分层独立控制。全部采用地面辐射供暖系统。

  别墅采用紧凑型三通将一次、二次系统分离，达到系统自动调节平衡，消除两侧水泵的相互干扰。该系统可实现的功能如下。

  ① 每层采用单独的分集水器和外置水泵，能根据日常使用习惯分层独立控制和设置不一样区域的温度。

  ② 采用可编程室温控制器，可根据居住者的使用习惯设置供暖系统上班时间及温度要求。

  ④ 带流量显示的分集水器便于系统调试和各回路流量平衡，防止局部区域不热或过热现象。

  ⑤ 每层设置独立的联动控制器，可根据室温需求智能运行，在所有楼层的房间超过设定温度一定值或不需要供暖时，锅炉自动停止运行。

  计算时，管道内径小于40 mm，流速建议取0.5～1 m/s。别墅总实铺加热管面积为315 m2，按每层实铺面积，各环路主管管径及每层支管管径计算见表1（别墅热负荷指标统一取130 W/m2，每层支管流速取0.7 m/s，一次环路、二次环路主管流速取1 m/s,一次环路的设计供、回水温度为60、40℃，二次环路的设计供回水温度为55、45℃，生活热水设计供、回水温度为80、60℃）。换热水箱供水管管径选用DN 25 mm，可满足2个淋浴器同时使用，水流量达到15 L/min。回水管管径为DN 15 mm。各环路主管管径及每层支管管径设计见表1。

  计算所得膨胀水箱体积为15 L，考虑20%的余量，取膨胀水箱容量为18～24 L。

  供暖及生活热水系统中，各循环泵运行时均选取最大档。二次循环泵选用UPS15-60型水泵，每层独立设置，扬程为5 m，流量为3.8 m3/h，功率为90 W；一次循环泵及热水循环泵选用UPS25-80型水泵，扬程为8 m，流量为7.5 m3/h，功率为165 W。冷凝式锅炉的热功率为55 kW，配备热水水箱容量为200 L，冷凝式锅炉的热效率为107%。

  别墅供暖及供水工作流程见图6（图中泵1为一次循环泵，泵2为二次循环泵，泵3为热水循环泵，泵4为水箱循环泵）。

  系统管路全部采用铜管，焊接连接，经久耐用。管路安装好打压验收后全部进行保温处理，设备房紧凑美观，见图7。系统特点如下。

  ① 紧凑型三通的运用，实现系统自动调节平衡，消除一次、二次循环泵的相互干扰。

  ④ 根据不同的功能区域配置室温温控器，灵活调节所需温度，比同等情况下不使用分室温控节能20%以上。