谈哈尔滨太平桥车辆段生活热水供应系统设计

2012-08-20胡哲睿

山西建筑 2012年31期

胡哲睿

(铁道第三勘察设计集团有限公司，天津 300251)

哈尔滨市太平桥车辆段承担哈尔滨轨道交通1号，3号线配属车辆的停放、运用、检查、整备以及全线配属车辆的月检、定临修、厂架修及车辆管理和救援工作，是全线固定设备、建筑设施的养护维修基地。全段定员1 000人，各专业技术人员较为集中，劳动强度较大加之哈尔滨四季自来水平均温度较低，为4℃左右，为满足段内工作人员日常生活中的洗涤和洗浴，提高员工生活质量和舒适程度，在综合维修中心与培训中心设置生活热水供应系统[1]。

1 系统热源比选

车辆段内锅炉房距培训中心、综合维修中心距离都较远，且锅炉房仅在车辆段冬季蒸汽清洗车辆时使用，其他季节不使用，故不考虑以锅炉房为热源。设计中对燃气热源和电加热热源进行了比较。以加热1 t热水为例对用电和用燃气加热的运营费用进行比较。

加热1 t水，从4℃加热到60℃，需热量为:

其中，C为水的比热容，4.2×103J;M为水的质量，1 000 kg;ΔT为加热的温度，56℃。

经计算得需热量为2.352×108J。

天然气(NG)的发热量为36 MJ/m3，对应燃烧器的效率约为90%～92%，取90%，用气量为7.26 m3，哈尔滨商业用天然气的价格为3元/m3，故加热1 t水的价格为21.78元。

电的发热量为3.6 MJ/kWh，电加热器的效率约为90%～92%，取92%，用电量为71 kWh，电的价格为0.936元/kWh，加热1 t水的价格为66.47元。

假如都按公益项目:天然气的价格为2元/m3，加热1 t水的价格为14.52元;电的价格为0.51元/kWh，加热1 t水的价格为36.21 元。

可见选择燃气热源运营费用更低。

2 热水供应方式选择

车辆段热水供应系统按热水供应范围不同可选择局部热水供应系统和集中热水供应系统。

局部热水供应系统在用水场地就地加热，供局部范围内一个或几个配水点。其特点是:热水输送管道短，热损失小;设备简单，造价低;安装及维护管理方便;小型加热器热效率低、制水成本较高;使用不如集中供热方便、舒适;每个用水场所均需设置加热装置;热媒系统设施投资较高，占用建筑总面积较大;在多个龙头调温情况下存在热水系统供应的使用寿命短，温度、压力不稳定及热水除垢等问题。

集中热水供应系统将水在加热间集中加热后，通过热水管网输送至整栋或几栋建筑。其优点是:加热设备与其他设备集中设置，便于集中维护和管理;加热设备热效率较高，热水成本较低;卫生器具的同时使用率较低，设备总容量较小，各热水场所无需设置加热装置，占用总建筑面积较少;使用较为方便舒适。缺点是:设备系统较复杂，建筑投资大;需有专门的维护管理人员;管网较长，热损较大;改扩建困难。适用于热水用量较大，用水点比较集中的建筑[2]。

培训中心与综合维修中心的距离较远，故采用每栋建筑单设集中热水供水系统。热水制备间分别设置在培训中心屋顶热水制备间和综合维修中心四层热水制备间，培训中心每天为100名办公人员和乘务人员提供生活热水，综合维修中心每天为100名维修人员提供生活热水。

3 热水供应系统设计

燃气热源热水供应系统包含燃气热水器、一次热水循环泵组、板式换热器、二次热水循环泵组、热水箱、热水循环及相应的控制设施等。

3.1 地铁车辆段用水的特点

车辆段热水用水的特点是时间较为集中，结合各地车辆段运营情况集中浴室采用定时供水，车辆段集中用热水主要有以下几个时段:培训中心集中浴室开放时间17:00～18:00，21:00～21:30(仅供乘务员和值班人员)，23:00～23:30(仅供乘务员和值班人员)，综合维修中心集中浴室开放时间17:00～18:00，每个时段供水1 h。

3.2 热水用水量计算

培训中心公共浴室设26个喷头(男21个，女5个)，4个洗脸盆，综合维修中心地下室公共浴室设25个喷头(男15个，女10个)，4个洗脸盆。

喷头按9 L/(min·个)，540 L/h，37℃～40℃热水用量为(540×26+105×4)×1/1 000=14.46 m3/h，供水温度60 ℃，热水份额=(40－4)/(60－4)=64%，使用60℃热水用量9.25 m3/h，按用水定额使用37℃～40℃热水用量为100×100/1 000=10 m3，折合60℃热水用量6.4 m3/h。按设计经验选择大值，取9.25 m3/h。

3.3 耗热量计算

按9 L/min的喷头进行设计。

设计小时耗热量Qh=9×60×26×(60℃ －4℃)×0.983×1×4.187+105×4×(60 ℃ －4 ℃)×0.983×1×4.187=3 332 837 kJ/h。

3.4 水箱贮热量计算

水箱贮热量应大于60 min的设计小时耗热量，取1 h 60℃热水用水量的1.05倍得水箱贮水容积为9.72 m3，水箱有效容积取10 m3，储存 3 500 000 kJ热量[3]。

3.5 热水制备方案比选

热水制备方案比选见表1。

3.6 热水器的选择

方案一:85 kW燃气热水器方案。

选择85 kW燃气热水器(落地炉)，总计加热时间12 h，每天每台加热7 h(一次)，需两台。

方案二:65 kW燃气热水器方案。

选择65 kW燃气热水器(壁挂炉)，总计加热时间15 h，每天每台加热8 h，需两台;设备选型和是否设置备用由建设单位根据资金情况确定。

方案三:36 kW燃气热水器方案。

选择36 kW燃气热水器(壁挂炉)，总计加热时间27 h，每天每台加热7 h，需四台。

方案四:85 kW容积式燃气热水器方案。

选择85 kW容积式燃气热水器方案，不设热水箱、热水泵等系统，直烧直供，需四台。

表1 热水制备方案设备价格表

3.7 一次循环泵、二次循环泵的选取

热水器进水温度60℃，出水温度80℃，一次侧进出水温度80℃/60℃，二次侧进出水温度4℃/62℃，一次侧选择的15 m3/h，扬程10 m，功率1.1 kW水泵，二次侧选择的30 m3/h，扬程10 m，功率1.5 kW水泵。当水箱内温度达62℃时停止供热。

3.8 热水供水泵(兼循环泵)的选取

热水供水泵(兼循环泵)在供水前5 min～10 min启动。培训中心热水泵 Q=7.5 m3/h ～13.8 m3/h，H=26 m，N=3 kW;综合维修中心热水泵 Q=7.5 m3/h～13.8 m3/h，H=36 m，N=3 kW。

3.9 板式换热器

板式换热器的换热效率取50%，板式换热器的功率为500 kW。方案一～方案三热水供应温度稳定，舒适性好，提前加热热水，热水供水稳定可靠，但系统较复杂，方案三热水器台数4台，使用时比较灵活，可靠度最高，价格最低。方案四系统简单，无须提前加热热水，价格较高，使用寿命短。故最终采用方案三进行热水制备[4]。