作者：张佳，沈威
第一作者单位：深圳市燃气集团股份有限公司
摘自《煤气与热力》2024年1月刊
张佳，沈威. 燃气中央热水供应系统的设计计算和应用［J］. 煤气与热力，2024，44（1）：A24-A28.随着智慧城市建设的推进和智能型商业综合体的兴起，燃气中央热水供应系统已逐渐成为生活中必不可少的一部分。与分布式小型快速热水器相比，燃气中央热水供应系统具有节约能源的优势，是更加智能、安全、节能且能全天候供应热水的中央热水供应系统（简称中央热水系统）［1］。如今用户对热水的要求越来越高，在水温、水压、水流量、安全性能、节能环保等方面都需要满足最佳的用水体验，这给燃气中央热水系统的发展提供了更多空间。燃气中央热水系统应用场景丰富，有酒店、医院、学校、公寓等多种应用场景，根据项目规模，可以通过多机并联的形式满足热水需求。目前，研究较多的是太阳能中央热水系统［2-4］以及空气源热泵中央热水系统［5］，而燃气中央热水系统少有文献报道。本文考察了5家相似酒店的平均热水流量，进行分段拟合，得出一天内的热水流量曲线，结合积分关系，计算了目标酒店设计小时热水量，据此设计了适用于目标酒店的储水式燃气中央热水系统。2 燃气中央热水系统
燃气中央热水系统有3种形式：即热式、储水式、复合式。即热式燃气中央热水系统适用于用水总量不大且用水范围较集中或安装场地较小甚至无法安装贮热水箱的场景。储水式燃气中央热水系统适用于用水总量较大、用水范围较分散、可以安装贮热水箱的场景。复合式燃气中央热水系统中，燃气可与多种能源组合使用。即热式燃气中央热水系统见图1，储水式燃气中央热水系统见图2，复合式燃气中央热水系统见图3。![]()
本文主要分析储水式燃气中央热水系统，该系统不仅节能，而且能够满足热水用量大、热水用量随时间波动性强的情况。储水式燃气中央热水系统是由燃气热水器、内循环泵、贮热水箱、外循环泵、管道等组成。储水式燃气中央热水系统三维模型见图4。工作原理为：贮热水箱内的温度传感器时刻测量热水的温度，当热水温度低于60 ℃时，内循环泵启动，同时燃气热水器启动，回水经燃气热水器加热至设定温度输送至贮热水箱，直至贮热水箱内的水温达到60 ℃，停止加热。贮热水箱的水从热水总管流出，流经用户端的热水分管供给用户或者循环。热水分管内热水一直保持在一定温度（例如45 ℃），当热水分管的水温低于40 ℃时，系统自动开启外循环泵，回水输送回贮热水箱。当回水温度传感器测得的回水温度高于45 ℃时，外循环泵自动关闭。当贮热水箱水位低于设定值时，补水电磁阀自动开启，冷水从冷水总管进入燃气热水器进行加热后进入贮热水箱，达到贮热水箱设定水位后停止补水。相较于太阳能系统受光照以及场地影响、空气源热泵系统受环境温度影响，燃气中央热水系统几乎不受任何环境因素的干扰。燃气中央热水系统可以应对用水高峰期、冬季、雨季、夜间热水供应不足的问题，以及等待热水时间较长而水温、水量、水压不稳定的问题，避免了热源设备的热效率逐年递减的问题，同时可以降低投资和运维成本。供热热源设备采用燃气热水器，出水温度可在40~85 ℃范围内调节。![]()
4 项目方案设计
深圳市某酒店有客房150间，满员入住容纳300人，建筑高8层。根据GB 50015—2019《建筑给水排水设计标准》，热水用水定额qr为120~160 L/（人·d），本文取120 L/（人·d），m取300 人。根据式（2）计算得出目标酒店设计日热水量为36 000 L/d。为了分析该目标酒店一天内热水流量随时间变化的关系，考察并实测了5家相似酒店的热水流量，这5家酒店平均热水流量见图5，考察酒店平均热水流量曲线呈M形，早晚是用水高峰，白天为谷，夜晚到凌晨用水最少。常规设计中，认为每小时内热水流量恒定，即一天有24个热水流量。本文考虑到实际情况，每小时内热水流量是变化的，即一天内有许多个热水流量。![]()
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热水供应系统见图10，包括3台燃气热水器、1台容积为2 m3的贮热水箱以及电控系统、温感系统。①考察5家相似酒店的平均热水流量，早晚是用水高峰，白天为谷，夜晚到凌晨热水流量最小。进行分段拟合，得到了目标酒店热水流量曲线呈M形。②考虑到设计小时热水量不一定发生在整小时内，根据热水流量曲线，结合积分关系，得到设计小时热水量，其涉及的时间范围可能跨整小时，提高了热水供应系统的保障能力。③根据计算得出的设计小时热水量对目标酒店的热水供应系统进行了设计，证明储水式燃气中央热水系统在商业领域具有一定的推广应用价值。［1］王亚运. 基于服务设计理念的家庭中央热水系统创新设计研究（硕士学位论文）［D］. 上海：华东理工大学，2016：17-21.［2］秦永熙，李汪彪，卢宇，等. 太阳能中央热水系统节能控制算法的设计与实现［J］. 福建师范大学学报（自然科学版），2013（3）：53-58.［3］卢宇，陈锦莹，管立伟，等. 基于可信分析的太阳能中央热水系统的热水储量控制算法［J］. 计算机系统应用，2016（8）：189-194.［4］孙国林，李奇贺. 小高层学生公寓太阳能中央热水系统方案分析［J］. 能源与节能，2011（6）：11-12.［5］周展浩. 对空气源热泵中央热水系统的若干技术研究［J］. 浙江科技学院学报，2011（4）：303-309.维普免费下载《煤气与热力》论文（现刊和过刊均可）
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