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摘要：近年来，随着国民经济水平的不断提高，我国太阳能的集热器安装面积也在逐渐扩大，太阳能技术也日趋成熟，在各种类型的建筑中开始广泛地应用太阳能热水器，有效地降低了建筑的能耗，对建筑的节能有着非常重要的作用。本文就医院太阳能热水供应系统的设计进行探讨和分析。
关键词：医院；太阳能；热水供应系统；设计
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
医院太阳能热水供应系统的设计，由于使用人群较为特殊，医院热水使用的水温的稳定相对于普通建筑而言，其要求更高。在医院太阳能热水供应系统中，太阳能的利用率仍然存在着一定的局限性，如何确保太阳能热水系统的出水水温稳定，如何平衡生活冷水系统与太阳能热水系统之间的压力问题，促使太阳能热水系统正常的运转，是设计过程中必须要重视的几个问题。
一、明确太阳能热水系统的方案
常见的太阳能热水系统就是把太阳能加热以后的热水集中到一个储热水箱，通过泵加压或者重力的方式把热水直接地供应给用户，这种方法一般适用于由市政直接供水的系统，特别是在定时供水系统中，可得到比较恒定的热水水温。但是在医院若采用这种常规的做法，会出现以下几个问题：第一，在整个医院院区内，热水用水部门有病房、食堂、门诊、办公、洗衣房和中心供应等，热水的用水时间较为分散，而太阳能的蓄热容易受天气的影响，要想达到使用温度其必须要有一定的蓄热时间，然而这样就难以确保在任何的时间段内，热水的出水水温均能符合使用要求。第二，在设计医院冷水系统中，一般需要分区供水，其低区由市政给水管道来直接供给，中高区则是由泵加压的方式来供给，若各区热水都由储热水箱来加压供应，不仅不能实现热水系统与冷水系统的同源，同时还会导致各分区的冷热水系统压力不平衡。
由于在医院，热水的大部分使用者都是病人，相对于健康人群的使用要求而言，医院热水的使用要求要更高。因此，在设计医院太阳能热水供应系统时，必须要确保供水的安全以及水量与水温的稳定。太阳能热水系统主要由水箱、配件、集热器、管道系统、支架以及自动控制设备等所组成，由于人们对于太阳能热水系统的安全要求很高，因此，在选择材料的时候，必须要选择质量好的结构材料，采用全自动工艺流程，尽可能地减少投资成本，一般可选用知间接式的太阳能热水系统，即将传统的容积式换热器保留下来，不直接地使用太阳能热水，而是把太阳能热水作为一次热源，预热热水，待这些预热的热水进入到容积式热交换器后，若符合使用要求则可直接地供应给用户，若没有达到供水水温，则应该将预热的热水再次和蒸汽换热，使其满足供水温度后方能提供给用户，这样既能防止太阳能热水水温、水量不稳定给用户带来的不便，同时也解决了热水系统和冷水系统之间不同源所导致的系统压力不平衡等问题。通过容积式换热器的出水温度来控制蒸汽阀门的启闭，同时和锅炉的实际运行状况实现联动，以此达到节能的目的。
二、太阳能的集热系统设计
太阳能的集热系统一般设置在屋面，其设计的面积应结合系统日平均热水的用水温度与用水量，可以通过式一来进行计算和明确，（式一），其中为直接式系统加热器的面积，其单位为；Q为日平均热水的用水量，单位为；C为水的比热，℃）；是温度的升高值，是热水储水箱内的冷水温度与水的终止设计温度之间的差值；为水的密度，为1000kg/；为太阳能的保证率，其值在0.3—0.8范围以内，对全年所使用的太阳能热水系统可以取其中间值；J为当地的年平均日的太阳辐射量；为集热器年或者月的平均集热效率，在0.25—0.5范围以内；为管路以及储水箱的热损失率，其为0.2—0.3。在间接式的太阳能热水系统中，因太阳能的热水系统仅仅只作为热源使用，必然会损耗一定的热量，导致热效率下降，因此在获得同样水温的条件下，在实际间接式系统中需要布置更多的集热器。针对换热器的面积，在医院院区的屋面上可布置相应的太阳能集热器阵列。在实际工程工程中，由于屋面的面积比较有限，能利用的面积可能不能布置相应的太阳能集热器，因此在这种情况下，可针对能利用的面积来计算太阳能系统可提供的热水温度。
为了确保太阳能系统的正常、合理运行，必须要正确地选用循环水泵以及太阳能储热水箱等设备。第一，明确储热水箱的容积。太阳能系统的主要作用是集热、换热和储热，水箱作为储热的主要设备，能够稳定水温，便于平稳进行换热。若水箱的容积过大，水箱水温加热至达到使用要求的时间就会相应的延长，不便于热量的及时转换与利用；若水箱的容积过小，循环泵启动就会过于频繁，同时在太阳辐射热量较高的季节中，还容易出现水温加热到沸腾的现象。因此，在工程中，可利用相关的模拟软件来分析热性能，根据工程的实际需求来选用设备。第二，太阳能循环水泵的选用。针对太阳能的集热系统流量选择相应的太阳能循环水泵。
三、太阳能的换热系统设计
将收集到储热水箱中的热水作为热源，经过快速换热器及时地把热量传递给冷水。在一些较大型的热水供应系统中，可选择传热效率比较高的板式换热器，以此提高系统传热效率，为了使被加热水出水温度升高，在选用热水循环泵时，可以考虑采用流量低的一次性热源循环泵。为了确保换热充分，可将板式换热器加热以后的水存储在热水压力罐中，并和板式换热器进行不断地换热以此进一步地提高其水温，这样既能促使换热后的水温稳定，同時还能有效地调节热水量。此外，热水循环泵与一次热源循环泵可用温控阀来自动控制。
四、太阳能热水系统防冻防结垢设计
由于系统集热器的部分与一些管路均设置在室外，容易受到天气的影响，导致设备受到损害，影响热水系统的安全、正常运行。因此在设计太阳能热水系统时，还要进行防冻防结垢的设计，一般可采用两种方法：第一，利用防冻剂来作为循环介质，具有不结垢和不结冻等特点，但是其成本较高；第二，循环防冻，在实际工程中，在一些不会频繁发生结冻现象的地区，可使用循环防冻的方法，即在集热器较冷端安装一个温度传感器，若检测到冷端的温度小于5℃时，可将太阳能循环水泵启动，促使集热器与水箱中的水循环正常运行；若温度大于10℃时，可利用微电脑控制器将循环泵关闭，停止循环。
此外，太阳能辐射热存在着较大的差异，在设计中采用较多的参数值为太阳辐射热的一年平均值，并且通过年最大的辐射值来进行校核和计算，而在实际运行过程中，如何确保整个系统处于一种最佳的运行状况，真正实现节能，还需要在日后的实际运行过程中，对其长期进行跟踪监控，结合实际情况来调整自控运行所设定的参数，从而促使其设计更加满足实际需求。
五、结束语
综上所述，在设计医院太阳能热水供应系统时，为了确保在任何用水时段内均能提供安全、可靠的生活热水，确保系统的正常运行，必须要根据工程的实际情况，不能盲目地进行设计，通过必要的经济技术分析，采用合理的设计方法，以此确保整个太阳能热水系统满足使用要求，减少在使用过程中对环境的污染，真正达到节能的目的。
参考文献：
[1] 罗琳,陈郁.太阳能集中热水供应系统在医院中的应用[J].给水排水,2007,33(6):75-78.
[2] 王辉,于长亮,李晓东等.小议太阳能热水供应系统设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,(15).
[3] 黄少英,杜伟刚,王辉等.医院应用太阳能热水系统集热设备的体会[J].中国医院建筑与装备,2007,8(6):18-21.
[4] 刘阳.太阳能＋空气热泵中央热水系统在医院热水供应使用的探讨[J].科技创新与应用,2012,(9):108-109.
[5] 张青萍,雷鸣.太阳能联合空气源热泵热水系统在医院建筑的应用[J].工程建设与设计,2011,(11):99-102.
关键词：医院；太阳能；热水供应系统；设计
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
医院太阳能热水供应系统的设计，由于使用人群较为特殊，医院热水使用的水温的稳定相对于普通建筑而言，其要求更高。在医院太阳能热水供应系统中，太阳能的利用率仍然存在着一定的局限性，如何确保太阳能热水系统的出水水温稳定，如何平衡生活冷水系统与太阳能热水系统之间的压力问题，促使太阳能热水系统正常的运转，是设计过程中必须要重视的几个问题。
一、明确太阳能热水系统的方案
常见的太阳能热水系统就是把太阳能加热以后的热水集中到一个储热水箱，通过泵加压或者重力的方式把热水直接地供应给用户，这种方法一般适用于由市政直接供水的系统，特别是在定时供水系统中，可得到比较恒定的热水水温。但是在医院若采用这种常规的做法，会出现以下几个问题：第一，在整个医院院区内，热水用水部门有病房、食堂、门诊、办公、洗衣房和中心供应等，热水的用水时间较为分散，而太阳能的蓄热容易受天气的影响，要想达到使用温度其必须要有一定的蓄热时间，然而这样就难以确保在任何的时间段内，热水的出水水温均能符合使用要求。第二，在设计医院冷水系统中，一般需要分区供水，其低区由市政给水管道来直接供给，中高区则是由泵加压的方式来供给，若各区热水都由储热水箱来加压供应，不仅不能实现热水系统与冷水系统的同源，同时还会导致各分区的冷热水系统压力不平衡。
由于在医院，热水的大部分使用者都是病人，相对于健康人群的使用要求而言，医院热水的使用要求要更高。因此，在设计医院太阳能热水供应系统时，必须要确保供水的安全以及水量与水温的稳定。太阳能热水系统主要由水箱、配件、集热器、管道系统、支架以及自动控制设备等所组成，由于人们对于太阳能热水系统的安全要求很高，因此，在选择材料的时候，必须要选择质量好的结构材料，采用全自动工艺流程，尽可能地减少投资成本，一般可选用知间接式的太阳能热水系统，即将传统的容积式换热器保留下来，不直接地使用太阳能热水，而是把太阳能热水作为一次热源，预热热水，待这些预热的热水进入到容积式热交换器后，若符合使用要求则可直接地供应给用户，若没有达到供水水温，则应该将预热的热水再次和蒸汽换热，使其满足供水温度后方能提供给用户，这样既能防止太阳能热水水温、水量不稳定给用户带来的不便，同时也解决了热水系统和冷水系统之间不同源所导致的系统压力不平衡等问题。通过容积式换热器的出水温度来控制蒸汽阀门的启闭，同时和锅炉的实际运行状况实现联动，以此达到节能的目的。
二、太阳能的集热系统设计
太阳能的集热系统一般设置在屋面，其设计的面积应结合系统日平均热水的用水温度与用水量，可以通过式一来进行计算和明确，（式一），其中为直接式系统加热器的面积，其单位为；Q为日平均热水的用水量，单位为；C为水的比热，℃）；是温度的升高值，是热水储水箱内的冷水温度与水的终止设计温度之间的差值；为水的密度，为1000kg/；为太阳能的保证率，其值在0.3—0.8范围以内，对全年所使用的太阳能热水系统可以取其中间值；J为当地的年平均日的太阳辐射量；为集热器年或者月的平均集热效率，在0.25—0.5范围以内；为管路以及储水箱的热损失率，其为0.2—0.3。在间接式的太阳能热水系统中，因太阳能的热水系统仅仅只作为热源使用，必然会损耗一定的热量，导致热效率下降，因此在获得同样水温的条件下，在实际间接式系统中需要布置更多的集热器。针对换热器的面积，在医院院区的屋面上可布置相应的太阳能集热器阵列。在实际工程工程中，由于屋面的面积比较有限，能利用的面积可能不能布置相应的太阳能集热器，因此在这种情况下，可针对能利用的面积来计算太阳能系统可提供的热水温度。
为了确保太阳能系统的正常、合理运行，必须要正确地选用循环水泵以及太阳能储热水箱等设备。第一，明确储热水箱的容积。太阳能系统的主要作用是集热、换热和储热，水箱作为储热的主要设备，能够稳定水温，便于平稳进行换热。若水箱的容积过大，水箱水温加热至达到使用要求的时间就会相应的延长，不便于热量的及时转换与利用；若水箱的容积过小，循环泵启动就会过于频繁，同时在太阳辐射热量较高的季节中，还容易出现水温加热到沸腾的现象。因此，在工程中，可利用相关的模拟软件来分析热性能，根据工程的实际需求来选用设备。第二，太阳能循环水泵的选用。针对太阳能的集热系统流量选择相应的太阳能循环水泵。
三、太阳能的换热系统设计
将收集到储热水箱中的热水作为热源，经过快速换热器及时地把热量传递给冷水。在一些较大型的热水供应系统中，可选择传热效率比较高的板式换热器，以此提高系统传热效率，为了使被加热水出水温度升高，在选用热水循环泵时，可以考虑采用流量低的一次性热源循环泵。为了确保换热充分，可将板式换热器加热以后的水存储在热水压力罐中，并和板式换热器进行不断地换热以此进一步地提高其水温，这样既能促使换热后的水温稳定，同時还能有效地调节热水量。此外，热水循环泵与一次热源循环泵可用温控阀来自动控制。
四、太阳能热水系统防冻防结垢设计
由于系统集热器的部分与一些管路均设置在室外，容易受到天气的影响，导致设备受到损害，影响热水系统的安全、正常运行。因此在设计太阳能热水系统时，还要进行防冻防结垢的设计，一般可采用两种方法：第一，利用防冻剂来作为循环介质，具有不结垢和不结冻等特点，但是其成本较高；第二，循环防冻，在实际工程中，在一些不会频繁发生结冻现象的地区，可使用循环防冻的方法，即在集热器较冷端安装一个温度传感器，若检测到冷端的温度小于5℃时，可将太阳能循环水泵启动，促使集热器与水箱中的水循环正常运行；若温度大于10℃时，可利用微电脑控制器将循环泵关闭，停止循环。
此外，太阳能辐射热存在着较大的差异，在设计中采用较多的参数值为太阳辐射热的一年平均值，并且通过年最大的辐射值来进行校核和计算，而在实际运行过程中，如何确保整个系统处于一种最佳的运行状况，真正实现节能，还需要在日后的实际运行过程中，对其长期进行跟踪监控，结合实际情况来调整自控运行所设定的参数，从而促使其设计更加满足实际需求。
五、结束语
综上所述，在设计医院太阳能热水供应系统时，为了确保在任何用水时段内均能提供安全、可靠的生活热水，确保系统的正常运行，必须要根据工程的实际情况，不能盲目地进行设计，通过必要的经济技术分析，采用合理的设计方法，以此确保整个太阳能热水系统满足使用要求，减少在使用过程中对环境的污染，真正达到节能的目的。
参考文献：
[1] 罗琳,陈郁.太阳能集中热水供应系统在医院中的应用[J].给水排水,2007,33(6):75-78.
[2] 王辉,于长亮,李晓东等.小议太阳能热水供应系统设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,(15).
[3] 黄少英,杜伟刚,王辉等.医院应用太阳能热水系统集热设备的体会[J].中国医院建筑与装备,2007,8(6):18-21.
[4] 刘阳.太阳能＋空气热泵中央热水系统在医院热水供应使用的探讨[J].科技创新与应用,2012,(9):108-109.
[5] 张青萍,雷鸣.太阳能联合空气源热泵热水系统在医院建筑的应用[J].工程建设与设计,2011,(11):99-102.