7．2常见的节能措施

7．2　常见的节能措施

7．2．1　减少热水系统的无效冷水量

随着人们生活水平的提高和建筑功能的完善，建筑热水供应已逐渐成为建筑供水不可缺少的组成部分。据调查，各种热水供应系统，大多存在着严重的水量浪费现象，主要表现在开启热水配水装置后，往往要放掉不少冷水后才能正常使用。这部分流失的冷水，未产生使用效益，可称为无效冷水，也即浪费的水量。无效冷水的产生原因是多方面的，因此应从建筑热水系统的各个环节抓起，减少无效冷水的排放。

（1）新建建筑应选用支管或立管循环方式

目前我国现行的《建筑给水排水设计规范》中提出了3种热水循环方式：干管循环、立管循环、支管循环；同时，允许热水供应系统较小、使用要求不高的定时供应系统，如公共浴室等可不设循环管。热水系统的循环方式直接决定了无效冷水是否存在及冷水量的相对大小。支管循环方式虽然最节水，但其工程成本最高，投资回收期也最长；立管循环方式的节水量虽比支管循环少，但投资回收期短；干管循环方式虽然回水系统的工程成本较低。但节水效果较差，并且工程成本的回收期也不低。所以无论从节水的角度还是从工程成本回收的角度看，干管循环方式均无优势。可见，与干管循环相比，立管循环节水效果较好；与支管循环相比，立管循环具有较明显的经济优势。无循环系统产生大量的无效冷水量，不符合节水要求，同时也给人们的使用带来不便，应予以淘汰改造。

（2）对现有无循环定时热水供应系统应限期改造

目前我国绝大部分公共浴室采用的是无循环定时热水供应系统，每天洗澡前要排出大量无效冷水。由于无循环系统管线较简单，故改造工程投资少，收效快，较易施行。因此对现有无循环定时热水供应系统，应限期进行改造，增设热水回水管。

（3）减少局部热水供应系统管线的长度并进行管道保温

我国现有住宅大多采用局部热水供应系统，系统中不设回水管。当家用燃气热水器的设置点与卫生间相距较远时，每次洗浴都须放掉管内滞留的大量冷水。又由于热水管几乎都未采取保温措施，管中水流散热较快，因此在洗浴过程中，当关闭淋浴器后再次开启时，可能又要放掉一些低温水。热水管线越长，水量浪费越大。

（4）减少调温造成的水量浪费

建筑双管热水系统冷热水的混合方式大多采用混合龙头式和双阀门调节式，每次开启配水装置时，为获得适宜温度的水，都需反复调节。因此应逐步采用带恒温装置的冷热水混合龙头，以使用户能够快速得到符合温度要求的热水，减少由于调温时间过长造成的水量浪费。

7．2．2　合理选择出、回水温度

热水系统的供水温度和回水温度的确定，应从技术和经济两方面考虑。

热水系统出、回水温度对整个系统节能影响较大。对于公共建筑中设置公共浴室的建筑，由于供水管网短，热损失小，因而设定机组出水温度可降低，通常为45～50℃，即能满足用户要求。对于有独立卫生间的建筑，由于热水供水管网较长，机组出水温度应相对较高，不得低于50℃。

在生活热水系统中，热水回水是由回水管上温度控制传感器控制的。对于设有公共浴室的系统，由于设定的出水温度不高，因此供回水温差不应太大，控制在5℃内为宜。设有独立卫生间的系统中供回水温差可选择7℃左右为宜，既能满足洗浴要求，机组亦不会频繁启动。

对于系统的温度传感器应定时排查，以防出现因传感器损坏出现系统非正常运行情况。

7．2．3　合理设定供水量和机组运行时段

热水系统通常按照工程经验数据或规范上的参数进行设计，设计值一般偏大。在投入运行后可对其实际使用情况进行监控，得出不同季节最佳用水量设定值，重新设定能节省大量运行费用。

对于不同的供水方式，热泵热水机组运行时段的设定也不尽相同。夜间温度普遍很低，机组的能效比低，不利于节能；应尽量选择在气温较高的白天开启机组，只有在用水量很大，白天时段加热不满足要求时才在夜间时段运行。对于白天时段加热能满足要求的项目，应对机组设定运行时段，使其在白天工作。而对于加热时段较长的项目可选择由水箱水位来控制机组启停的方式，即当水位低于设定下限时，机组自动开启进行补水。

7．2．4　空气源热泵辅助太阳能热水系统

目前使用较为广泛的热水系统主要有太阳能热水系统、空气源热泵热水系统、地源热泵热水系统、湖水源热泵热水系统、电热水器和燃气热水器等。在实际工程中，单独使用某种能源并不一定能达到最好的效果，将各种能源进行优化配置，才是解决系统节能的重要途径。

空气源热泵辅助太阳能热水系统主要由太阳能集热单元、空气源热泵单元和供热单元组成。其中太阳能集热单元主要包括太阳能集热器阵、太阳能热水循环泵、制热水箱、阀件及其管道；空气源热泵单元主要包括压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、热泵循环泵、制热水箱；供热单元主要包括供热水箱、热水增压泵、补水泵、阀件及其管道。系统运行原理如图7．1所示。

在太阳能集热单元中，太阳能集热器吸收太阳辐射量产生热水，通过太阳能循环泵的间歇运转将热水循环至制热水箱，水箱内的冷水则被压回太阳能集热器进行加热。

空气源热泵单元中，制冷剂经过压缩机变为高温高压气体，进入冷凝器与制热水箱内的冷水进行热交换，产生热水，制冷剂被冷却冷凝，然后经过膨胀阀变为低压液体进入空气侧蒸发器，在蒸发器中吸收室外空气的热量变为低温低压气体后再进入压缩机，制冷剂如此反复循环。产生的热水进入制热水箱内供用户使用，温度偏低的热水回水被压回供热水箱和制热水箱中，与制热水箱内的冷水一起通过热泵循环泵被压回空气源热泵机组进行加热。

图7．1　空气源热泵辅助太阳能热水系统原理图

如图7．1所示，太阳能与空气源热泵热水系统在不同天气情况下，按太阳能、太阳能与空气双热源热泵、空气源热泵3种不同模式运行，既充分利用太阳能，提高热泵效率，同时在太阳辐射不足时，从空气中获取热量进行补充，有效提高了系统全年各种天气工况下的运行稳定性和可靠性。

（1）太阳能集热单元单独运行直接加热生活热水

在正常晴好天气，太阳辐射充足时（如夏季晴天），太阳能热水循环泵启动，太阳能集热单元将制热水箱的低温水加热到50℃后，太阳能热水循环泵停止工作，此时阀门F2，F3，F4，F6开启，阀门F1和F5关闭。此运行模式系统集热量全部来自太阳能，系统能耗最少。

（2）空气源热泵辅助太阳能集热单元加热生活热水

当太阳辐射强度不高时（如夏季多云天气或冬春秋季晴天），白天由太阳能集热单元先加热制热水箱的低温水，但太阳能集热单元不足以使制热水箱温度达到设计水温，启动空气源热泵热水机组加热。当水箱水温达到设定值时，空气源热泵热水机组自动关闭，其实质相当于用一套空气源热泵替代了传统的电加热器；当供热水箱经过下午和晚上的用水高峰，水位下降至最低水位时，水泵将制热水箱加热好的热水补入供热水箱供用户使用，同时制热水箱水位也下降，进水电磁阀自动打开将自来水补入，制热水箱水温降低，第二天继续通过太阳能循环集热，如此反复。此时阀门F1，F2，F3，F4，F6打开，F5关闭。此运行模式系统集热量来自太阳能和空气，是该系统主要的运行模式。

（3）空气源热泵机组直接加热生活热水

在连续阴雨天或夜间，无太阳辐射能可利用时，热水系统所需热量完全由空气源热泵机组提供。此时，热泵机组单独工作对水箱加热，阀门F1，F3，F4，F5，F6开启，阀门F2关闭。此运行模式得热量来自空气，系统能耗相对较大。此外，当定时供水可以满足系统要求，仅运行制热水箱能保障安全用水时，F1，F3，F4，F5打开，F2，F6关闭，可实现单水箱运行，由制热水箱直接供水。

太阳能集热系统的最大优势在于，在日照充足条件下，整个系统运行成本几乎为零。其缺点在于，当天气条件不利（如光照不足、夜间等情况）或者屋面可放置集热器面积有限时，只能依靠辅助热源进行加热。空气源热泵热水机组与太阳能集热系统相比，最大优势在于只要室外环境温度在机组运行范围内（－10～50℃）就可以全天候供应热水，弥补了太阳能系统本身存在的缺陷；同时在相同条件下，机组占地面积远小于太阳能集热板的占地面积。可见，将空气源热泵机组和太阳能集热系统两者有机组合，既可充分利用太阳能，又可节约辅助能源，保障了用水的安全，且最大限度降低了运行成本。