2019年版《托儿所幼儿园建筑设计规范（JGJ 39—2016）》6.1.5条的分析与解读

2021-04-28金进

浙江建筑 2021年2期

关键词：托儿所水阀源热泵

金进

（浙江工业大学工程设计集团有限公司，浙江杭州310014）

随着国家政策的修订，我国新生人口不断增加，相关教育建筑项目也在不断增多。笔者关注到现阶段的学校，尤其是幼儿园施工图设计的占比有所提高。

1 问题讨论

1.1 规范条文及解释

《托儿所幼儿园建筑设计规范（JGJ 39—2016）》（2019年版）6.1.5条提到，托儿所、幼儿园建筑宜设置集中热水供应系统，也可采用分散制备热水或预留安装热水供应设施的条件。当设置集中热水供应系统时，应采用混合水箱单管供应定温热水系统。当采用太阳能、空气源热泵等制备热水时，热水温度低于60℃的系统应设置辅助加热设施。条文解释：婴幼儿洗手或洗浴需要热水。托儿所、幼儿园宜优先采用集中热水制备的热水供应系统。当无条件采用集中热水制备时，也可采用分散热水制备或预留安装热水供应设施的条件。气候适宜地区应优先采用太阳能热水器或空气源热泵制备热水。按照国家要求托儿所、幼儿园建筑都应该是绿色建筑，绿色建筑应按照被动措施优先的原则设计。因此，采用太阳能热水器或空气源热泵制备热水的托儿所、幼儿园建筑设计将越来越多，又考虑到各地气候特点的差异性，在一些地区将存在利用太阳能热水器或空气源热泵制备热水时热水温度可能低于60℃，所以强调采用上述制备热水达不到60℃的系统需要设置辅助加热设施，以保障婴幼儿的用水需求［1］。

2 个人理解

2.1 分析

幼儿园给排水设计，均需要设计热水。现在新设计的幼儿园容纳的人数较多，班级较多，热水设计一般都采用集中式热水供应方式。而规范要求“当设置集中热水供应系统时，应采用混合水箱单管供应定温热水系统”［1］。

而幼儿园的热水供应水温，不同的洁具有不同的要求。《建筑给水排水设计标准（GB 50015—2019）》中表6.2.1-2对托儿所、幼儿园的使用水温给予明确规定：浴盆、淋浴器35℃；盥洗槽水嘴30℃；洗涤盆50℃［2］。

集中式热水供应方式，热水出水水温是固定在一个区间范围内的，基本上是个定值，而末端用水点需要的水温是不同的。而冷水的设计水温是定值。这就要求，在末端用水点通过冷水流量及热水流量不同配比来调节出水温度，达到用水点使用要求。从使用水温的角度而言，采用混合水箱单管供应定温热水可以满足要求。由于不同卫生洁具不同的水温要求，相应地就要求一个末端用水点就应该配一套混合水箱装置。

2.2 混合水箱特性

《建筑给水排水设计标准（GB 50015—2019）》中表3.2.12，对各个卫生洁具的工作压力给出明确的要求：浴盆0.1 MPa、淋浴器0.1～0.2 MPa、盥洗槽水嘴洗涤盆0.1 MPa［2］。如果采用开式混合水箱单管供应定温热水系统，为了满足规范的工作压力，卫生间的层高必须10 m以上，这样的建筑是不可行的。采用闭式混合水箱单管供应定温热水系统，为了满足使用要求，需要在混合水箱出水口设置温包（感应出水温度），冷水热水进水管及混合水箱出水管上均设置控制阀门，相应产品联动控制由弱电控制专业完成，出水水温控制由温包及混合水箱冷水热水进口流量联动控制实现。

在设计过程中，笔者体会到混合水箱的缺点，特梳理如下：混合水箱占用空间较大，在有限托儿所幼儿园卫生间使用空间中，安装较为突兀；在环境温度较低时，当混合水箱使用间隔较长时，储存在混合水箱内的热水水温已经不满足规范规定的使用要求（由于热水循环一般是干管、立管循环）；混合水箱及自动控制装置为组装式产品，缺少系统调试检测，缺少混合水箱图集及相关国家检测标准；水箱容积大小等技术参数未明确。见图1。

图1 混合水箱系统

2.3 恒温混水阀特性

恒温混水阀工作原理：在恒温混水阀的混合出水口处，装有一个热敏元件，利用感温原件的特性推动阀体内阀芯移动，封堵或者开启冷、热水的进水口。在封堵冷水的同时开启热水，当温度调节旋钮设定某一温度后，不论冷、热水进水温度及压力如何变化，进入出水口的冷、热水比例也随之变化，从而使出水温度始终保持恒定，调温旋钮可在产品规定温度范围内任意设定，恒温混水阀将自动维持出水温度。恒温混水阀内部构造图见图2。

图2 恒温混水阀示意

当恒温混水阀出口端停止用水时，两个进口端是连通的，当冷水、热水压力差较大时会出现倒流现象。因此，建议在冷热水进口端均设置止回阀。

恒温混水阀，体积小，占地小，国内产品有较多生产厂家，有行业检测标准，有不同型号适应不同的用水量要求。相比混合水箱，产品设计使用更可靠、安全。

2.4 对比结果

因此，笔者认为规范中采用的混合水箱单管供水的方式值得商榷，建议调整为采用恒温混水阀单管供水的方式。恒温混水阀能有效弥补混合水箱不足之处。

3 对“当采用太阳能、空气源热泵等制备热水时，热水温度低于60℃的系统应设置辅助加热设施。”的理解

3.1 分析

《托儿所幼儿园建筑设计规范（JGJ 39—2016）》（2019年版）6.1.5条提到，当采用太阳能、空气源热泵等制备热水时，热水温度低于60℃的系统应设置辅助加热设施。60℃是为了消灭水中的军团菌。管网中的热水含有军团菌，25℃～45℃适合军团菌生长，在50℃时，军团菌存活时间数小时，60℃时，存活时间降到数分钟。为了有效抑制细菌繁殖生长，保证使用水质的卫生要求，规定制备热水设备的出水温度不小于60℃［3］。而单从末端使用水温而言，只要制备热水设备出水温度大于末端用户使用温度，同时考虑管网的热量损失，即可。洗涤盆使用水温50℃，制备热水设备出水温度取54℃；浴盆、淋浴器使用水温35℃，制备热水设备出水温度取39℃；盥洗槽水嘴使用水温30℃，制备热水设备出水温度取34℃。对于制热设备，例如，空气源热泵，在环境温度不变时，出水温度越高，设备的性能系数越低。怎样在能保证热水水质的前提下，又能有效提高制热设备的性能系数呢？

3.2 系统设计

笔者认为，在进行托儿所、幼儿园热水设计时，既考虑制热设备的性能系数又考虑水质的卫生要求及使用水温规定，可做如下热水系统设计。热源采用两套：一套空气源热泵、冬季热水温度达不到60℃的补充电辅助加热设施；另一套采用电容积式热水器（分散设置于每个卫生间内、各自独立使用）。空气源热泵与浴盆、淋浴器、盥洗槽水嘴（使用水温接近且较低）组成一个系统；电容积式热水器与洗涤盆（使用水温较高）组成一个系统。冬季室外温度低，空气源热泵出水温度设置在39℃，这样有利于提高制热设备本身的性能系数（环境温度不变时，出水温度39℃时空气源热泵制热设备的性能系数约为出水温度60℃的1.4倍），同时与室外温差不至于过大，对于管道及设备保温节能相对有利。每日在幼儿园放学后，将空气源热泵出水温度调到60℃（若达不到要求时，开启电辅助加热设施，）对管网内的热水进行循环，时间10 min，消灭水中军团菌，保证次日用水水质安全。室内的电容积式热水器的出水温度设定为60℃。洗涤盆的热水管设有两个进水口，一个是电容积式热水器的出水管，另一个是与浴盆、淋浴器、盥洗槽水嘴相连接的热水管，在各自进水接口处设置止回阀及阀门。在冬季时，与浴盆、淋浴器、盥洗槽水嘴相连接热水管的检修阀关闭，电容积式热水器出水管的检修阀开启。夏季，室外环境温度较高，空气源热泵产热水的水温较高，性能系数相对较高，此时，关闭所有电容积式热水器出水管的检修阀，开启另一个是与浴盆、淋浴器、盥洗槽水嘴相连接热水管的检修阀，整个系统的能效比相对较高。见图3。