郑州市儿童医院给水和热水系统设计简介

　　摘要:介绍了郑州市儿童医院（郑东新区）生活给水和热水系统设计。结合医院建筑的多功能性和专业设备的特殊要求，在充分利用现有资源的前提下，本着合理、安全、可靠、节能、环保的设计原则，生活给水系统分为两个区。低区采用市政压力供水，高区采用箱泵一体化设备供水。热水系统采用太阳能供热，电辅助和直燃机组辅助加热。热水系统分区和给水系统相同。阐述了冷水、热水流量计算和敷设要求。
　　关键词：医院，热水，冷水，箱泵一体化，太阳能，节能
　　本项目位于郑州市郑东新区，北侧为龙湖外环，南侧为祭城路，西侧为农业东路。本项目分别从祭城路和农业东路各引入一条DN200的供水管道，在小区内成环状供水。市政引入管上设低阻力倒流防止器。本项目包括一栋7层的病房楼、一栋5层的门诊楼和一栋4层的医技楼。病房楼和医技楼主楼带一层地下室，门诊楼带两层地下室，负一层地下室为设备夹层区，负二层为人防区（平时为地下车库）和设备区。消防水池、消防水泵房、热水泵房等设在地下车库非人防区。给水泵房设在病房楼地下室。太阳能热水器分别设置在病房楼屋面和门诊楼屋面。医院工程的设计特点是复杂而且专业性极强。本项目几乎包括了给排水专业设计的所有内容：给水系统、排水系统、热水系统、冷却循环系统、太阳能热水系统、消火栓给水系统、自动喷水灭火系统及建筑灭火器的配备。下边我们仅就给水系统和热水系统进行一下总结。
　　一、给水工程：本项目市政提供水压力为0.3MPa。按一层10米，二层12米，三层以上每层加4米估算，此压力可供至6层，即0.28MPa。根据郑东新区历年来新的楼盘反应的问题，在供水高峰期，某些地方不能达到0.30MPa。为安全起见，我们把低区控制在5层及其以下楼层。病房楼考虑和热水分区相匹配，低区控制在4层及其以下楼层。这样，整个项目的给水分区如下：门诊楼、医技楼及病房楼四层及其以下为低区，由市政管网直接供水。病房楼五层及其以上由设在病房楼地下室的箱泵一体化供水设备供水。病房楼供水要求安全、可靠、稳定。箱泵一体化供水设备有节能、环保、节省空间等特点。水泵和泵室放置在水箱中且固定在一体化泵站专用的模块上。通常情况下只占用0.5-1.5m3的水箱容积。移动、拆装方便、使用寿命长；由于采用装配式不锈钢水箱，改变了以往的焊接方法采用螺丝装配，适用性强，安装方便，无需专用设备；智能型箱泵一体化泵站利用了自来水管网原有压力进行叠加，充分做到节能；为防止生活用水在水箱中停留时间过长、变质等，水箱泵站还可配备定时、定量、定压补水功能，和定时、定量、定压抽水功能，采用高智化的控制系统，不做无用功。医院采用此类设备供水较安全可靠。本项目总冷水用水量和箱泵一体化泵站水箱容积计算如下：
　　各用水项目用水量汇总表
　　序
　　号 用水项目
　　名称 使用人数或单位数 单位 用水量
　　标准(L) 小时变化
　　系数(K) 使用时间(h) 用水量(m³) 备注
　　       平均时(m³/h) 最大时(m³/h) 最高日(m³/d) 
　　1 门诊 4000人 每人每天 15 1.50 12 5 7.5 60 
　　2 住院 1500床 每床每天 250 2.50 24 15.6 39.1 375.0 
　　3 陪护 1500人 每人每天 160 2.50 24 10.0 25.0 240.0 
　　4 医务人员 1700人 每人每天 150 2.00 8 31.9 63.75 255 
　　5 其它人员 350人 每人每天 60 2.00 12 1.8 3.5 21.0 
　　6 食堂 5000人 每人每天 25 1.50 16 7.8 11.7 125.0 
　　7 洗衣 3750kg 每床每天 60 1.50 8 28.1 42.2 225.0 
　　8 绿化 76895m2 每m2每次 2 1.0 6 25.6 25.6 153.8 1次/日
　　9 车库地面冲洗 10883m2 每m2每次 2 1.0 4 5.4 5.4 21.8 1次/日
　　10 空调补水 24 22.41 56 537.84 
　　11 小计  153.61
　　279.75
　　2014.44
　　
　　12 未预见水量 按本表1至10项之和的10%计 15.4 28 201.4 
　　 合计  169.01 307.75 2215.84 
　　病房楼高区供水的箱泵一体化水箱计算如下：
　　序
　　号 用水项目
　　名称 使用人数或单位数 单位 用水量
　　标准(L) 小时变化
　　系数(K) 使用时间(h) 用水量(m³) 备注
　　       平均时(m³/h) 最大时(m³/h) 最高日(m³/d) 
　　1 住院 720床 每床每天 250 2.50 24  18.75 180 
　　2 陪护 720人 每人每天 160 2.50 24  12 115.2 
　　3 医务人员 250人 每人每班 150 2.00 8  18.75 75 
　　α4 合计       49.5
　　370.2
　　
　　箱泵一体化供水设备低位生活水箱有效容积V=370.2×25%=92.55m3，去整数93T。经计算，泵采用Q=25m3/hH=70mN=7.5kw，气压罐容积18L，压力1.0MPa。
　　二、给水系统敷设形式：医院建筑功能复杂，各楼层功能差别较大、建筑格局变化较大，用水点较多、分布不均匀。根据此类建筑特点，给水采用竖向和横向管道布置相结合。由一根主立管和各楼层横向供水主管供水，管道敷设在下层吊顶内，从而解决不同楼层功能不同导致的管道转弯太多，也方便了医院后期的管理和维护。洁净手术部内的给水应有两路进水，管道均应安装，并采取防结露措施，管道穿墙壁、楼板是要加套管。除病房内卫生间的洗手盆以外，其它洗手盆均采用红外感应龙头。
　　三、热水系统和太阳能热水系统：根据郑州市建设委员会关于在全市民用建筑工程中推广应用太阳能的通知，“十二层（含十二层）以下住宅、宾馆和酒店等建筑工程、实施集中供应热水的医院、学校、游泳池、公共浴室等公共建筑，必须采用太阳能热水系统与建筑一体化，做到同步设计、同步施工，同步进行竣工验收。”病房楼设集中热水系统，故考虑太阳能供热。若全部采用太阳能供热，一是太阳能集热器需要安装面积不能满足，二是病房楼热水集中且量大。故热水系统以太阳能供热为主，电辅助加热和直然机组加热辅助的模式。病房楼的热水系统和冷水系统相匹配，分为两个区，四层及其以下为低区，五层及其以上为高区。四层及其以下由由太阳能热水系统直接供给，直燃机组辅助加热，太阳能集热板设在门诊楼屋面，热水机房设在门诊楼地下室。五层及其以上由太阳能热水系统直接供给，电辅助加热,太阳能集热板和供热水设备设在病房楼屋面。24小时供应热水，热水温度60℃。
　　门诊楼、医技楼、病房楼的办公部分均考虑电热水器供水。各用水点预留电源。污洗室、手术室部位、洗婴池采用恒温供水方式，其它部位采用上行下给立管循环供水的方式。
　　门诊楼、医技楼、病房楼均考虑电开水器分散供应开水。
　　四、热水耗热量计算设计小时耗热量：本项目住院部按全日供应热水系统计算（本项目设计按《建筑给排水设计规范》GB500-2003，未修订版，故设计参数和单位均按原规范设计）
　　mqrC(tr-tl)ρr
　　Qh=Kh-------------，各项参数见规范。
　　T
　　序
　　号 用水项目
　　名称 使用人数或单位数m 单位 用水量
　　标准qr(L) 小时变化系数(K) 使用时间(h) 用水量(m³) 备注
　　       设计小时耗热量(w) 最大时(m³/h) 
　　2 住院 883床 每床每天 200 2.23 24 1049657.16 16409.9 
　　3 陪护 883人 每人每天 160 2.23 24 839725.43 13127.9 
　　5 合计      1889382.59
　　29537.8
　　
　　最大时耗热量经计算为1889382.59W，按照RV-03系列热交换器计算。
　　产热水量计算,被加热水初温5°，终温60°。
　　Q=Qg/1.163(tz-tc)=1889.4/1.163(60-5)=29.54m³/h
　　本次设计选用两个20m³的储热罐及两个8m³的RV-03系列加热罐。
　　五、太阳能热水系统计算：
　　1计算公式
　　Ac=qrd×c×ρr×(te-tl)×f/[Jt×η×(1-ηl)×1000]各项参数见规范。
　　2病房楼四层及其以下太阳能计算:太阳能集热器总采光面积查技术措施附录F-2，郑州倾斜面年平均日太阳能辐射量为14.301（kJ/m2•d）
　　Ac=qrd×c×ρr×(te-tl)×f/[Jt×η×(1-ηl)×1000]
　　=97130×4.187×（60-5）×40%/[14.301×50%×(1-0.30)×1000]
　　=97130×92.12/5005.35
　　=1787.61m2取整数1800m2
　　按照规范要求，每平方米集热面积储水容积40~70L,则储水容积应为72~126m³。根据计算结果，选用三个20m³的储热罐及两个8m³的RV-03系列加热罐。
　　太阳能系统循环泵计算：流量（0.015~0.02）×1800=27~36L/S,扬程按15~20m..选用KDSB150-125-250F,34.3L/S,17m.,11KW.
　　设计小时供热量计算：
　　Qg=Qh-1.163×0.85×76000×(60-5)/4=856349w
　　热媒采用90°热水，热媒初温按88°，热媒终温按62°，换热系数K取550，经计算热媒与被加热水的平均温差为：（88+62-60-5）/2=42.5
　　传热面积计算：
　　F=1.15X856349/(0.8X550X42.5)=52.66㎡，两台RV-03系列8立方米换热器的单台换热面积为27.7㎡，可以满足要求。
　　热媒耗量计算G=1.1X550X857/(88-62)=19942kg/h.
　　热媒循环泵选择按40m³/时，扬程按15~20米。选用KDSB150-125-250F,34.3L/S,17m.,11KW.
　　热水回水泵选用选用KDSB150-125-250FA,31.7L/S,14.5m.,7.5KW.
　　随着现代医学的迅速发展，新技术、新医疗设备也层出不穷。医院建筑也面临着新的设理念。对医院建筑的物的功能、环境、设备等要求越来越高。作为给排水专业的设计不仅要满足各种使用功能和设备的要求，也必须安全可靠节能。
　　
　　参考文献：《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（旧版）
　　《综合医院建筑设计规范》（征求稿）
　　《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》（2009年版）
　　《太阳能热水系统与建筑一体化设计施工技术规程》（DBJ53-18-2007）