高层建筑热水系统内循环节水节能技术
一、前言
随着经济的发展，一批建筑规模庞大，集酒店、公寓、写字楼、购物中心、娱乐、餐饮、会议中心等多种功能于一身的综合性建筑物在许多城市雨后春笋般地兴建起来，并成为城市标志性建筑物。随之而来的是全社会的节水、节能和环境保护问题相对突出。作为有相当经验的建筑安装单位，我们在保质保量完成工程施工任务的同时，应该创造性的采取先进的施工技术为创建节约环保型的社会做出贡献。
二、工程概况
本项目部承建的XX工程是一座五星级酒店，位于XX市XX广场旁，集商业、娱乐、办公、住宿于一体的综合性智能大厦。建筑分为主楼和裙房两部分。主楼地上共50层，地下2层。裙房地上5层，地下2层。裙房地下2层车库，平时为汽车库，战时为二等人员掩蔽所。主楼总高度195.55米，屋面高度174.30米。建筑用地面积12146平方米，地上总建筑面积109662平方米，地下建筑面积19005平方米。总建筑面积128667平方米。是该城市迄今规模最大、档次最高，功能最齐全，设备最先进的建筑。大型多功能建筑给水排水工程在所有建筑给水排水工程中，系统最复杂、设施标准最高，因而对设计、施工及材料设备等方面均提出了很高的要求。
随着人民生活水平的提高和综合性建筑功能的完善，建筑热水循环系统的质量已逐渐变得越来越重要了。据调查，各种热水供应系统，大多存在着严重的水量浪费现象，主要体现在开启热水装置后，往往要放掉不少冷水后才能正常使用。这部分流失的冷水，未产生使用效益，可称为无效冷水，也就是浪费的水量。无效冷水的产生原因是多方面的，这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡，循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流，使远离加热设备的环路中水温下降；热水管网布置或计算不合理，致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊，若冷水的压力比热水大，使用配水装置时往往要出流很多冷水，之后才能将温度调至正常，所以应想办法从建筑热水系统的各个环节抓起，减少无效冷水的排放。
三、工程特点
由于我们施工的工程是高层公寓式酒店，高层建筑热水管网布置形式一般均采用立管循环方式，因为高层建筑的给水立管长，供水到用户配水点需要一段时间，热损失大且需循环流量与末端配水量接近，如果不采取措施必然水量浪费惊人，我们在充分满足用户用水的要求时，我们也考虑了对水资源的节约的问题。我们在查阅了大量的相关资料后发现同一建筑采用各种循环方式的节水效果，其优劣依次为支管循环、立管循环、干管循环，而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。修订后的《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003第5.2.10条提出了两种循环方式，即立管、干管循环和支管、立管、干管循环.取消了干管循环，强调了循环系统均应保证立管和支管中热水的循环，对节水、节能有着重要的作用。因此，新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本，根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式，尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。但是目前国内尚无彻底解决高层建筑办公生活用无效冷水释放的有效措施。
针对此问题，项目部成立了专门的课题小组。在没有任何可参照的技术资料情况下，创造性的解决这一难题，并得到业主、监理和设计单位的一致好评，在本工程中已全面应用此项技术。
四、办公、生活用热水节水内循环技术原理
本课题小组首先根据原设计原理图分析发现：出现无效冷水释放的原因是在支管内水咀不开启的情况下支管内热水不参与循环，随着时间的推移支管内热水温度不断下降，因为水咀是不锈钢材料且无法保温，支管内热水热量散失较快，尤其是在经过夜间数小时自然冷却后，支管内热水温度已接近于室温。所以，解决此项难题的关键是如何阻断支管内热水的散热途径或不断对支管内热水的热量进行补偿以达到使用效果。
经过深入研究和参阅大量的资料发现，阻断支管内热水散热途径的方法可以采用加厚支管保温材料加强保温效果和使用工程塑料水咀的方法。但此方法不能彻底解决支管内水温降低的问题，而且采用塑料水咀不符合高档次酒店的装潢要求，该方法被否定。
在此基础上课题小组决定采取对支管内热水进行温度补偿的方式。考虑到常规方法是在水咀前加装低功率热水装置的方式，经过计算该方法不但不符合高档酒店装潢的要求且需要增加大量的电气线路装置大大增加了施工难度和工程成本。经过小组成员集体研究后，决定采取给水铜热水支管内置管路强制循环进行热量补偿的方式。并对该方法进行了专门的试验以验证可行性。经过一个月的试验后发现使用效果良好完全达到试验要求，试验环境温度8℃，进水温度60℃，出水温度58℃，温差小于3℃，大大提高了人体用水的舒适感并可彻底解决无效冷水的释放问题。经过对试验装置的改进和完善,报业主、监理和设计单位审批直接用于工程实体。
在卫生间及厨房热水供水中，在原有的热水铜管供水支管的水表前和水表后开三通连接加穿一根小铜管连接至回水管。这样原大管路中的热水停止使用后，而管中的小管热水一直在循环流动，小管不经过水表，管中的水不计流量回到回水管，再通过热交换器和循环水泵进入给水管，通过小管内热水循环对支管内热水起到热量补偿的作用。当用户开启热水咀时，不会出现先放出一段冷水再流出热水的情况人体舒适感极佳。
五、施工方法
由于本工程使用的是薄壁紫铜管在加上内穿的是口径很小的铜管，钎焊接头的形成至关重要。由于薄壁铜管的连接，较难实施对接熔焊，较简易的连接方法是搭接钎焊，而铜管与其他金属管道相比，其钎焊的焊接性是最好的，既可实施低温的软焊接，又可实施高温的硬焊接，能选用的钎料种类很多，且钎焊工艺优良，操作简便。因此，钎焊连接方法成了薄壁铜管连接的主要手段。
薄壁铜管钎焊，虽有许多种钎料可供选用，但考虑到内穿小口径铜管，以及实际施工的操作简便，质量可靠、防止污染水质，采用无铅锡银钎料的锡软钎焊。采用锡钎焊，虽然锡钎料对铜具有较好的润湿性，但铜表面的氧化物会妨碍锡钎料的原子与铜直接接触，即对铜表面形成不润湿。因此，锡钎焊时，不仅焊前需将铜管及管件钎焊面的污垢及氧化物清除得非常干净，还必须添加钎剂来清除钎焊过程中产生的氧化物。锡钎焊与铜磷钎焊相比，最大的差异除了钎焊温度不同外，主要是锡钎料对铜表面的润湿以及与铜表面的结合，必须由钎剂来协同完成，就是必须有钎剂在前面流动去除钎焊面的氧化物，锡钎料在后面及时地与洁净的铜表面完成相互溶解和扩散的钎焊连接，否则，锡钎料与铜表面见会形成伪焊。因此，锡钎焊时，虽钎焊温度低，加热方便，但对钎焊面的清洁度要求更高，对操作人员的技能，即操作熟练程度与温度控制能力要求更严。
目前采用带有锡钎料环的特殊铜管件，该管件在生产时，于管件承口处内侧压制有一条环形凹槽，并在槽内浇铸好与管件内壁齐平的锡钎料，钎焊时，操作人员不需再添加钎料，只要对接处实施加热，待管件凹槽内钎料溶解后填入接头缝隙，形成钎焊接头。
六、铜管钎焊的操作程序
1、将铜管接头处的外表面及管件接头处的内表面的氧化膜清理干净。
2、在清理干净的管子外表面及管件内表面处均匀涂刷糊状或液体钎剂，采用铜磷钎料或低银铜磷钎料钎焊铜管与紫铜管件时，可不涂钎剂。
3、将铜管插入管件中，插到底并适当旋转，以保持均匀的间隙，若涂有钎剂，应将挤出接缝的多余钎剂用清洁抹布抹去。
4、用气体火焰对接头处实施均匀加热，直至加热到钎焊温度，锡钎焊时，也可用电加热将接头处加热到钎焊温度。
5、用钎料接触被加热到高温的接头处，以判定接头处温度，若钎料不熔化，表示接头处温度尚未达到钎焊温度，需继续对接头进行加热，若钎料能迅速熔化，表示接头处温度已达到钎焊温度，即可边继续对接头加热，以保持接头处的温度在钎焊温度以上，边向接头的缝隙处添加钎料，利用接头处的热量将钎料熔入缝隙，直至将钎缝填满，切忌用火焰直接熔化钎料涂于缝隙表面。
6、移去热源，停止加热，使接头在静止状态下冷却结晶，防止熔化钎料冷却结晶时受到振动而影响钎焊质量。
7、将钎焊接头处的残渣清理干净，必需时可刷涂清漆保护。
七、质量要求
1．管子、部件、焊接材料的型号、规格、质量必须符合设计要求和规范规定。
2．焊缝表面不得有裂纹、烧穿、结瘤和严重的夹渣、气孔等缺陷。有特殊要求的焊口，必须符合规定。
3．内穿小口径铜管弯管时表面不得有裂纹、分层、凹坑和过烧等缺陷。
4．小口径铜管的随圆度，不应超过外径的允许偏差。管子端部应平整无毛刺。
5．每个焊口都应一次焊完，不得中断，如不得不中断时，应采取措施，使之缓慢冷却；再次继续焊接时，必须先进行焊口清理，应在原断弧处6~10mm开始引弧。如需预热者，必须重新预热。
6．钎焊后的管件，必须在进行清洗，除去残留的熔剂和熔渣。常用煮沸的含10%~15%的明矾水溶液涂刷接头处，然后用水冲洗擦干。
八、成品保护
1．中断施工时，管口一定要作好临时封闭工作；密封安装时，要注意检查小管内有无异物，防止堵塞。
2．管道在安装时，应防止管道表面被砂石或其它硬物划伤。
3．小管比较脆弱易折断，上部有施工时要注意对小铜管的保护。
九、经济效益分析
1．增加工程造价
本建筑共计50层1120间，按每个房间平均增加15米计算，共计增加φ8mm铜管16800米。 每米综合单价14元，共计235200元。
2．节约效益分析
本工程共计约2700只热水水咀，按每次节约2升热水，每只每天使用8次计算，约每年共计节约热水13000吨，同时减少污水排放量约13000吨。按五星级酒店热水及排污费用每立方米4.8元计算，每年可以节约62400元，按本建筑使用寿命50年计算，最终可节约312万元。
16800米铜管将来回收处理50％，可回收约11万元。每年节水13000吨，可节约水加热电能50万度，按0.8元/度计算每年可节约40万元，50年可节约2000万元。此项技术的社会效益、环保效益及经济效益是明显的。
十、结束语
通过本课题的研究提高了本企业的技术水平，也大大提高了用户的舒适感同时提高了酒店的档次。
最终，节水最关键的不是建筑节水技术，而是人们节水的意识，人们的用水习惯。据调查目前这种观念尚未真正有效树立。所以倡导人们将淡水资源当作一种珍稀资源，节制使用，呼吁全民节水势在必行，只要采取一项措施或几项措施兼用，其节水效果都将是显著的。“坚持开发与节约并举，把节约放在首位”，在遵循生态规律、经济规律、社会发展规律等的前提下，在水资源、水环境承载能力范围内，在需水管理理论指导下，在完善的法律体系框架内，以政府为主导，综合运用行政、法律、管理、经济、宣传教育及科技的手段和措施，统一管理，科学配置，不仅能取得显著的经济效益，而且能在一定程度上缓解城市用水供需矛盾，解决高峰期缺水问题，还能减少污水排放量，保护环境，取得较好的社会效益和环境效益，建立节约型的社会。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
