门诊室洗手池热水供应问题探讨

门诊室洗手池热水供应问题探讨

周莉莉

上海建工四建集团有限公司建筑设计研究院上海200051

摘要：本文通过医院建设项目中门诊室洗手池热水供应方式采用集中供热系统和单设电加热器供热所消耗的能量热值及费用的比较，来探讨门诊室洗手池热水采用单设电加热器的方式更为合理。

关键词：门诊热水供应；电加热器；集中热水供应；散热损耗；热值

青岛某大型综合性医院总建筑面积66071平米，半地下室及地上四层为门诊医技功能，东西方向长约320m，南北方向长约230m。门诊区被小天井、设备功能房间等分成多个相对独立的单元，又可通过医疗街沟通，各科室灵活布局。和住院部相比，门诊区的用水点数量多而分散，用水量小，用水时间不集中，如何供应门诊区的热水值得探讨。

本项目设有锅炉房，住院部卫生间生活热水采用集中热水供应系统，热媒为以天然气为能源的锅炉烧制的高温热水，那么门诊区热水是否由集中热水系统顺便供应呢？本文将通过门诊室洗手池热水采用集中供热和电加热器供热时消耗的能源费用的平衡计算来进行分析何种供热方式更经济适用。

两种供热方式最终比较的电和天然气所能供应的热量，电的热值为860kcal/kwh，天然气的热值根据天然气中甲烷含量、压力、温度等不同因素的影响热值会有所差异，此处采用青岛市供热办公室戴晓光所著《青岛市天然气供热规划探讨》一文中所提出的数据“天然气热值8500kcal/m³”。

本项目建筑平面柱距8.1X8.1m，按每个柱距内设1、2个洗手池，管道需从吊顶内向下敷设至洗手盆，则根据层高等粗率估算，每个柱距内热水供回水支管的总长约30m左右。集中供热系统按热水温度60℃、环境温度20℃、热水支管管径DN20考虑，参国家标准图集《管道和设备保温、防结露及电伴热》（03S401），在采用性能相对较好的保温材料条件下，管道的散热损耗约为9.4w/m。根据《建筑给水排水设计规范》第5章内容，医院洗手池热水使用温度为35℃，青岛地区冷水计算温度为4℃。以一个平面柱距内两种供热方式消耗的能源费用平衡进行计算。

1.尖峰时刻费用平衡计算

根据青岛市政府公布的2016年“青岛市现行水、电、气、热、公交等价格表”，电气专业收集的尖峰电价1.43元/kwh（青岛市政府指导电价为0.74元/kwh，尖峰时间为每年的6~8月，供水时间为每天的10：30—11：30，19：00—21：00，基础电价上浮70%，实际上在这个季节，对洗手的热水需求一般很小）、天然气价格按3.65元/m³计算，在同等转换能效、提供相同热量条件下，电和天然气的成本比值约为：

热值比较：

天然气热值8500kcal/m³，电的热值为860kcal/kwh得出1m³天然气=9.88kwh电

提供相同热量时，天然气与电的价格比：天然气/电=（1X3.65）/（9.88X1.43）≈1/3.87

在假定电加热设备与天然气加热设备能源转换效率相同时，热水用量费用平衡公式为：

1×（日散热损耗＋日热水用量）=3.87×日热水用量

（1）定时循环情况

每天门诊工作时间按8h，暂不考虑因定时供水非全日循环管道需要重新升温的热量损失，仅按8h定时供水时间的散热损耗计算。

每日8h定时供水期间散热损耗：热量=30（m）X9.4（w/m）X8（h）/1000=2.256kwh，散热损耗的热量转换为35℃热水的量=2.256（kwh）X860（kcal/kwh）/（35-4）℃=62.6（L）

则1×（日散热损耗＋日热水用量）=3.87×日热水用量

1×（62.6＋日热水用量）=3.87×日热水用量

日热水用量=22.5（L）

即一个柱距内诊室用水量达到22.5L时，电加热器的电费与定时集中供热的天然气费相当。

（2）全日循环情况

根据前文数据，全日循环时日散热损耗：热量=2.256kwhX3=6.768kwh，35℃热水量=62.6（L）X3=187.8（L）

则1×（日散热损耗＋日热水用量）=3.87×日热水用量

1×（187.8＋日热水用量）=3.87×日热水用量

日热水用量=65.4（L）

即一个柱距内诊室用水量达到65.4L时，电加热器的电费与全日集中供热的天然气费相当。

2.高峰时刻费用平衡计算

根据青岛市政府公布的2016年“青岛市现行水、电、气、热、公交等价格表”，电气专业收集的高峰电价1.26元/kwh（青岛市政府指导电价为0.74元/kwh，高峰时间为每年6~8月以外的月份，供水时间为8：30—11：30，16：00—21：00，基础电价上浮50%）、天然气价格按3.65元/m³计算，在同等转换能效、提供相同热量条件下，电和天然气的成本比值约为：

热值比较：

提供相同热量时，天然气与电的价格比：天然气/电=（1X3.65）/（9.88X1.26）≈1/3.41

在假定电加热设备与天然气加热设备能源转换效率相同时，热水用量费用平衡公式为：

1×（日散热损耗＋日热水用量）=3.41×日热水用量

（1）定时循环情况

根据前文数据，每日8h定时供水期间散热损耗：热量=2.256kwh，35℃热水量=62.6（L）

则1×（日散热损耗＋日热水用量）=3.41×日热水用量

1×（54＋日热水用量）=3.41日热水用量

日热水用量=26.0（L）

即一个柱距内诊室用水量达到26.0L时，电加热器的电费与定时集中供热的天然气费相当。

（2）全日循环情况

根据前文数据，全日循环时日散热损耗：热量=6.768kwh，35℃热水量=187.8L

则1×（日散热损耗＋日热水用量）=3.41日热水用量

1×（187.8＋日热水用量）=3.41×日热水用量

日热水用量=77.9（L）

即一个柱距内诊室用水量达到77.9L时，电加热器的电费与全日集中供热的天然气费相当。

以上数据是在假定电直接加热直接供热水与天然气加热循环供热水能源转换效率完全相同条件下比较的结果，而实际上二种能源的供热效率存在较大的差别。电加热器为用电直接加热形式，属于一次换热，能量转换效率高；而采用天然气为能源的集中供热系统，需要先由燃气锅炉制备高温热水，然后再通过热交换器用高温热水与冷水换热产生生活热水，天然气能源经过了二次热量的转换，每次转换都会存在能量损耗问题，转换效率低。基于换热效率的因素，集中供热系统与采用电加热器直接加热供水相比，实际成本将更大。

对于单个门诊办公室的洗手池，采用集中供热系统供应热水时，为了保证热水出水时间，即使不用热水，管道内的热水也需保持在一定水温，即通过机械循环方式维持管道末端热水温度，这就造成了每个洗手池每天支管的热损耗成本。根据前文计算数据，全日循环时一个柱距内的支管日散热量为6.768kwh。仍假定电加热设备与天然气加热设备能源转换效率相同，花费同样的能源费用时，此热量转换为电加热的35℃热水量为：6.768（kwh）×860（kcal/kwh）/（35-4）℃/3.41=55（L）。根据《建筑给水排水设计规范》表5.1.1-1，门诊部每人每日的用水定额为7~13L。一个平面柱距内仅支管维温的能量损耗就可提供电加热情况下5人次的热水量。如果考虑到热水干管及加热设备的热损耗、热水水质处理、冷水温度的季节性变化、热水循环泵耗电等因素，这方面无效能源损耗所折合的热水量还会大得多。在《西南医院门诊楼热水量变化分析》一文中，通过对门诊热水计量数据的统计分析，发现门诊的日回水量与日热水量的比值为10~20，用实测数据表明了门诊部因热水管路长、用水量小，造成管路热损失较大，不宜采用集中供热系统。而在夏季等对热水使用需求不高的时段，热水循环系统的日常散热损耗将更显浪费。

此外，对于集中供热系统，根据《建筑给水排水设计规范》，当每日用水量达到10m³、水质硬度超过一定要求时，需要对水质进行一定的软化处理，又增加使用及运维成本，而软化处理后的水还需考虑厨房等餐饮场所的水质是否适用的问题，势必造成供热设备及管路系统的复杂性。另外，当考虑采用定时供应热水系统时，应充分注意存在放掉冷水或需要将管道中冷水再加热的能耗。同时，在定时热水供应系统运行中，管道的冷、热变化引起的热胀冷缩现象对管道系统使用寿命、建筑装修、运维影响等带来的隐患也需予以考虑。

综上，对于大型综合性医院虽然设有集中供热系统，但门诊部等用水点分散、用水量小的区域采用分散的就地供应热水更为适宜。

参考文献：

[1]戴晓光，青岛市天然气供热规划探讨，建筑热能通风空调，2003年第2期

[2]赵颖，陈昕，陈永辉，程坤，西南医院门诊楼热水量变化分析，给水排水，2013，39（8）

[3]建筑给水排水设计规范GB50015-2003（2009年版）