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谈福利院建筑老年人生活热水系统设计

摘要:通过项目实例,分别对老年福利院内不同机能状态老年人的生活习性进行比较,分析出各建筑热水用水量,用水时段以及用水峰值等特点。同时,针对其特点分别给出经济合理且高效的生活热水系统设计方案。

关键词:老年福利院,生活热水,机能状态,经济高效

1项目概况

本工程项目为杭州滨江区某养老福利中心,项目的建设将保障滨江区老年人生活、健康及参与社会发展的条件,实现老有所养、老有所医、老有所为、老有所学、老有所乐,同时为残疾人提供康复、疗养、教育和各类服务的设施。项目总建筑面积107987m2,残疾人康复床位为200张,老年公寓床位1800个。出于项目平屋面设计以及节能经济考虑,项目集中热水系统采用太阳能热水系统。根据规范,太阳能热水系统应有可靠的辅助能源[1]。设计采用空气源热泵系统作为第一辅热,在太阳能与空气源热泵均无法满足热水需求时,采用电加热作为最终辅热。

2不同机能状态老年人建筑生活热水系统设计

人到老年,精力、体力、脑力都有所下降,由于生活习惯不同,福利院老人有的生活还能自理,而有的不能自理[2]。福利院设计需要以新的观念来支持和研究老年人的生活需要,在一定经济的条件下,最大限度的为老人提供舒适生活[3]。园区内部建筑根据老年人不同机能状态分为自理老人区,护理老人区,残疾人康复中心三大类。考虑到不同机能老人用水需求和习惯的不同,项目的热水系统针对不同机能老人均进行了有针对性的设计,采用不同的热水系统和供水形式,让不同机能的老年人均得到舒适可靠的热水供应的同时,经济合理,安全节能。

2.1自理老人区

自理老人区一般为有一定自理能力的老人,建筑布局类似于公寓类宿舍。此类老人的生活较为个性化,个体差异较大。在生活热水方面,用水时间、时段、水量均有不同。根据这一特点,设计采用家用型承压式空气源热泵辅助电加热热水系统制备热水,每间一套系统。具体系统原理图见图1。此系统供热管网短且管道管径小,能有效的减少管网散热,降低能耗损失,用水时段灵活,用水温度平衡,舒适且经济。同时为了有效利用空间,系统水罐均设置于水管井内,上下叠放,见图2,避免老年人在卫生间因起身导致的碰头问题。此类系统需要注意的问题是水量计算。设计计算中,因为场地的局限性,水量按50L每人每天计算,储热水箱设置容量按100L设计。由于自理老人洗浴均独立完成,大多动作迟缓,洗浴时间较长,一次洗浴用水量会较一般宿舍大。现场实际情况在一人洗完澡后,水箱水量基本处于低水位,无法再次使用。由于自理老人生活习惯差异,洗澡用水时间可自行调整错开,不会出现同时需要洗浴而产生矛盾。然而在条件允许的情况下,计算储热水箱容积及日用水量的时候需要注意适当放大。

2.2护理老人区

护理老人区大多为没有自理能力,均由护理人员保证日常生活护理的老年人。此类老人生活状态一般以卧床,静养为主,生活起居均由经过专业培训的护理人员进行管理,所以在各个生活起居时间均有较为严格的控制,时间点相对集中。因此,生活热水用水时间会较为集中,且同时用水量较大。本项目由于护理老人区屋面为平屋面,有较好的太阳能集热板放置空间,设计热水系统时优先利用太阳能[4]。设计采用太阳能辅助空气源热泵系统制备热水。太阳能集热器采用直接加热定温(45℃~55℃)放水形式,热水箱储水温度设定为55℃,分两格并联设置。系统设置直热式空气源热泵作为辅助加热设备,用作阴雨天及冬天等太阳能集热器不能满足加热要求时辅助加热。并在空气源热泵内设置电加热装置,用于满足在冬季最不利工况下太阳能和空气源均不能满足热水用水要求时使用。考虑到较大规模用水量的经济合理性,供水系统采用开式定时系统,高位水箱重力供水,并设置冷水平衡水箱,保证各用水点冷热水平衡。具体系统原理图见图3。此系统采用高位水箱节省能源,且利用平衡水箱解决冷热水不同压问题。同时采用集中热水系统用于集中用水建筑,减少管网循环所损失的热量。节能经济,用水舒适。此类系统需要注意的是水箱需要有一定的设计高度,以保证最不利点用水压力,且系统需做好同层设置,以免集中用水时部分最不利点用水水压较小,或出流水量不足。

2.3残疾人康复中心

残疾人康复中心作为一个类似医疗机构建筑,设计参照医院建筑。其热水用水量较大,用水时段相对比较集中,且热水用水质量要求较高。项目设计采用以太阳能作为热媒一次加热,对冷水进行预热,以解决太阳能热水水温及水量的不稳定性[5]。空气源热泵作为辅助热源以及电加热作为保证热源形式系统制备热水。太阳能集热器采用承压闭式循环加热方式,热水罐储水温度设定为55℃,系统设置空气源热泵作为辅助加热设备,用作阴雨天及冬天等太阳能集热器不能满足加热要求时辅助加热;并在热水供水干管起始端设置电加热装置,电加热装置出水温度设定为58℃,确保管网热水温度能满足用水要求。由于用冷热水平衡要求较高,供水系统采用闭式系统,上行下给。具体系统原理图见图4。此系统采用闭式24h循环供水,满足了医疗建筑的特殊热水需求。基本能做到即用即热。

3结语

根据分析探讨,在以空气源热泵热水系统辅助太阳能作为节能的基础上,不同生活机能老年人的热水可分别采用不同方式供水。1)针对有独立生活能力的自理老人,可采用分散式系统来满足各个体的生活热水需求。需注意适当增大热水储热容积,以免出现老年人无法连续洗澡而产生矛盾。2)针对无独立生活能力,需要统一照顾的老人,可采用集中非承压式定时系统,保证老人较为集中的供水需求的同时减少管网损耗,节约能源。需要注意管网同层以及冷热水同压的问题。3)针对养老医疗建筑的热水需求,由于供热需求的特殊,可采用集中承压式系统,24h供水。项目竣工1年多,各系统基本满足项目各类单体的热水需求,业主反馈意见较好。

参考文献:

[1]DB—33/1034—2016,太阳能与空气源热泵热水系统应用技术规程[S].

[2]梅雅莉.以人为本———老年人居住建筑设计[J].林业科技情报,2009,41(1):52-53.

[3]陈佳.浅谈我国老年福利院设计[J].建筑科学,2010,25(81):74.

[4]王小红,王靖华.太阳能+空气源热泵热水系统在浙大紫金港餐饮中心的应用[J].给水排水,2013,7(35):65-68.

[5]罗琳,陈郁.太阳能集中热水供应系统在医院中的应用[J].给水排水,2007,6(21):75-78.

作者:邵煜然陈飞陈激单位:浙江大学建筑设计研究院有限公司

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