談福利院建筑老年人生活熱水系統設計
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摘要:通過項目實例，分別對老年福利院內不同機能狀態老年人的生活習性進行比較，分析出各建筑熱水用水量，用水時段以及用水峰值等特點。同時，針對其特點分別給出經濟合理且高效的生活熱水系統設計方案。
關鍵詞:老年福利院，生活熱水，機能狀態，經濟高效
1項目概況
本工程項目為杭州濱江區某養老福利中心，項目的建設將保障濱江區老年人生活、健康及參與社會發展的條件，實現老有所養、老有所醫、老有所為、老有所學、老有所樂，同時為殘疾人提供康復、療養、教育和各類服務的設施。項目總建筑面積107987m2，殘疾人康復床位為200張，老年公寓床位1800個。出于項目平屋面設計以及節能經濟考慮，項目集中熱水系統采用太陽能熱水系統。根據規范，太陽能熱水系統應有可靠的輔助能源［1］。設計采用空氣源熱泵系統作為第一輔熱，在太陽能與空氣源熱泵均無法滿足熱水需求時，采用電加熱作為最終輔熱。
人到老年，精力、體力、腦力都有所下降，由于生活習慣不同，福利院老人有的生活還能自理，而有的不能自理［2］。福利院設計需要以新的觀念來支持和研究老年人的生活需要，在一定經濟的條件下，最大限度的為老人提供舒適生活［3］。園區內部建筑根據老年人不同機能狀態分為自理老人區，護理老人區，殘疾人康復中心三大類。考慮到不同機能老人用水需求和習慣的不同，項目的熱水系統針對不同機能老人均進行了有針對性的設計，采用不同的熱水系統和供水形式，讓不同機能的老年人均得到舒適可靠的熱水供應的同時，經濟合理，安全節能。
2．1自理老人區
自理老人區一般為有一定自理能力的老人，建筑布局類似于公寓類宿舍。此類老人的生活較為個性化，個體差異較大。在生活熱水方面，用水時間、時段、水量均有不同。根據這一特點，設計采用家用型承壓式空氣源熱泵輔助電加熱熱水系統制備熱水，每間一套系統。具體系統原理圖見圖1。此系統供熱管網短且管道管徑小，能有效的減少管網散熱，降低能耗損失，用水時段靈活，用水溫度平衡，舒適且經濟。同時為了有效利用空間，系統水罐均設置于水管井內，上下疊放，見圖2，避免老年人在衛生間因起身導致的碰頭問題。此類系統需要注意的問題是水量計算。設計計算中，因為場地的局限性，水量按50L每人每天計算，儲熱水箱設置容量按100L設計。由于自理老人洗浴均獨立完成，大多動作遲緩，洗浴時間較長，一次洗浴用水量會較一般宿舍大。現場實際情況在一人洗完澡后，水箱水量基本處于低水位，無法再次使用。由于自理老人生活習慣差異，洗澡用水時間可自行調整錯開，不會出現同時需要洗浴而產生矛盾。然而在條件允許的情況下，計算儲熱水箱容積及日用水量的時候需要注意適當放大。
2．2護理老人區
護理老人區大多為沒有自理能力，均由護理人員保證日常生活護理的老年人。此類老人生活狀態一般以臥床，靜養為主，生活起居均由經過專業培訓的護理人員進行管理，所以在各個生活起居時間均有較為嚴格的控制，時間點相對集中。因此，生活熱水用水時間會較為集中，且同時用水量較大。本項目由于護理老人區屋面為平屋面，有較好的太陽能集熱板放置空間，設計熱水系統時優先利用太陽能［4］。設計采用太陽能輔助空氣源熱泵系統制備熱水。太陽能集熱器采用直接加熱定溫(45℃～55℃)放水形式，熱水箱儲水溫度設定為55℃，分兩格并聯設置。系統設置直熱式空氣源熱泵作為輔助加熱設備，用作陰雨天及冬天等太陽能集熱器不能滿足加熱要求時輔助加熱。并在空氣源熱泵內設置電加熱裝置，用于滿足在冬季最不利工況下太陽能和空氣源均不能滿足熱水用水要求時使用。考慮到較大規模用水量的經濟合理性，供水系統采用開式定時系統，高位水箱重力供水，并設置冷水平衡水箱，保證各用水點冷熱水平衡。具體系統原理圖見圖3。此系統采用高位水箱節省能源，且利用平衡水箱解決冷熱水不同壓問題。同時采用集中熱水系統用于集中用水建筑，減少管網循環所損失的熱量。節能經濟，用水舒適。此類系統需要注意的是水箱需要有一定的設計高度，以保證最不利點用水壓力，且系統需做好同層設置，以免集中用水時部分最不利點用水水壓較小，或出流水量不足。
2．3殘疾人康復中心
殘疾人康復中心作為一個類似醫療機構建筑，設計參照醫院建筑。其熱水用水量較大，用水時段相對比較集中，且熱水用水質量要求較高。項目設計采用以太陽能作為熱媒一次加熱，對冷水進行預熱，以解決太陽能熱水水溫及水量的不穩定性［5］。空氣源熱泵作為輔助熱源以及電加熱作為保證熱源形式系統制備熱水。太陽能集熱器采用承壓閉式循環加熱方式，熱水罐儲水溫度設定為55℃，系統設置空氣源熱泵作為輔助加熱設備，用作陰雨天及冬天等太陽能集熱器不能滿足加熱要求時輔助加熱;并在熱水供水干管起始端設置電加熱裝置，電加熱裝置出水溫度設定為58℃，確保管網熱水溫度能滿足用水要求。由于用冷熱水平衡要求較高，供水系統采用閉式系統，上行下給。具體系統原理圖見圖4。此系統采用閉式24h循環供水，滿足了醫療建筑的特殊熱水需求。基本能做到即用即熱。
3結語
根據分析探討，在以空氣源熱泵熱水系統輔助太陽能作為節能的基礎上，不同生活機能老年人的熱水可分別采用不同方式供水。1)針對有獨立生活能力的自理老人，可采用分散式系統來滿足各個體的生活熱水需求。需注意適當增大熱水儲熱容積，以免出現老年人無法連續洗澡而產生矛盾。2)針對無獨立生活能力，需要統一照顧的老人，可采用集中非承壓式定時系統，保證老人較為集中的供水需求的同時減少管網損耗，節約能源。需要注意管網同層以及冷熱水同壓的問題。3)針對養老醫療建筑的熱水需求，由于供熱需求的特殊，可采用集中承壓式系統，24h供水。項目竣工1年多，各系統基本滿足項目各類單體的熱水需求，業主反饋意見較好。
參考文獻:
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［2］梅雅莉．以人為本———老年人居住建筑設計［J］．林業科技情報，2009，41(1):52-53．
［3］陳佳．淺談我國老年福利院設計［J］．建筑科學，2010，25(81):74．
［4］王小紅，王靖華．太陽能+空氣源熱泵熱水系統在浙大紫金港餐飲中心的應用［J］．給水排水，2013，7(35):65-68．
［5］羅琳，陳郁．太陽能集中熱水供應系統在醫院中的應用［J］．給水排水，2007，6(21):75-78．
作者：邵煜然陳飛陳激單位：浙江大學建筑設計研究院有限公司