引 言:正当我们的生活日益改善时,越来越多的热水需求也随之产生,我们也日益依赖于这些热水设备。从企业用的锅炉到家庭用的各种热水器,无不给我们的生产生活提供越来越多的便利。绝大多数的用户已从家用热水器便捷的使用中忘记了热水器也是锅炉,只是和大部分工业锅炉有着很大的差异。为什么家用热水器可以如此安全快捷的使用,而工业锅炉在中国就不行?为什么国外都可以使用无人操作的锅炉,我国为什么就不行?有没有象家用热水器一样便捷安全的大型商用热水设备?

  客观而言,我国的改革开放并没多少年,我们也并没有从细节中真正了解国外在锅炉领域的先进程度及管理体制。针对上面的问题,翅片式铜管热水锅炉做出了肯定的回答。翅片式铜管热水锅炉就是这一类专门的产品,虽然我国对此类产品了解不多,也没有相应的规范,但铜管商用锅炉高度安全性和便捷性,尤其是五十年代之后,电子工业的发展为锅炉的安全及可靠性奠定了坚实的基础,已使此类产品在欧美国家商用热水领域占绝对优势。

  美国RAYPAK公司是翅片式商用铜管锅炉的首创者,更是美国商用热水锅炉产品的中坚力量。以产品的质量、安全和可靠性闻名。经过五十多年的发展,总销量已超过一百万台。今天,几乎普及化的家用快速热水器就是将RAYPAK产品小型化得到的。

一、商用锅炉的定义及与传统锅炉的比较

  在殴美国家,商用锅炉明确定义为直接产生卫生热水或热媒水的锅炉。与国内传统锅炉相比必须做到:第一.直接使用市政管网的冷水不做额外水处理,保证设备长期正常使用。第二.直接使用城市煤气低压管网的各种煤气,保证在此压力下锅炉达到标称能力。第三.全自动无人操作系统,系统故障需人工干预时停机等候,确保设备安全可靠。与国内传统锅炉对比如下:

  从上表可以得出结论:商用锅炉重量轻,结构紧凑,采用了带翅片的铜管换热器,实现了直接供水或供热,同时采用低压燃气系统及燃烧器,多级冗余安全自控系统,这给用户带来了极大的便利。这不仅保证了水质,提高了换热效率,简化了系统,更使得系统总投资减少,与传统锅炉相比较,翅片式铜管商用锅炉在系统配套上更加优越。

二、商用锅炉的选型及系统配套设计

  由于此类翅片式铜管商用锅炉采用了高温直流式设计,一般都要求有保温承压水箱和炉前循环泵与之配套使用,关于锅炉负荷、水箱大小以及炉前泵型号三者之间的匹配问题是系统设计的关键,下面就RAYPAK商用锅炉与水箱、炉前泵配套选型原则说明如下:

  耗热量计算与锅炉选型:参考GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》。

  锅炉负荷和水箱大小之间的关系:翅片式铜管商用锅炉一般都要求与保温承压水箱配套使用,在保证负荷、水箱、锅炉匹配正常,传感器安装位置恰当时,可维持热水出水温度恒定。超负荷时不仅水箱内热水的平均温度下降,可引起热水出水温度下降。通常为另外保证运行的经济性和可靠性,在设计上考虑热水箱的容积应比较小(小于炉子在储水温度时复热率的50~100%);例如:PAYPAK商用锅炉配备热水箱时,规定水箱的容积最大不应超过储水温度时复热率的1倍。

  炉前循环泵的选择:翅片式铜管商用锅炉与水箱配套使用时,必然要选配合适型号的水箱加热炉前泵,其炉前泵循环流量除了与温差有关外,还跟水的硬度有关;因此选择炉前泵时必须考虑水的硬度、流量(温差)和系统压头损失,结合图纸并参考厂家提供的技术指标进行准确的水力计算,或者按厂家的指导推荐来选泵。

三、应用实例

  1、 项目概况

  ① 上海某宾馆,有150套标准客房;100KG/Hr商用洗衣机一台,其额定用水量为2m3/h,水温为60℃ ;配有职工淋浴龙头12个;餐厅直放热水龙头6个;24小时连续供水。

  ② 热水设备拟定选用翅片式铜管热水锅炉(与水箱配套),其加热设备包括水箱都安装在地下一层锅炉房,工程范围涉及锅炉房范围内的设备和管道系统设计、供货、安装和调试等。

  ③ 能源状况:12T天燃气。

  2、 设计思路

  采用商用燃气直流式热水锅炉,需合适的保温承压水箱和水泵与之配套,系统简单、节能,无需采用二次换热及水处理设备,与传统锅炉相比,突出翅片式铜管热水锅炉在系统整体配套上的优越。

  3、 耗热量计算及选型

  对于宾馆而言,热水用途是比较全面的,需要考虑以下用途:

  客房性质,数量:如标准间(2人居住)或单人房间、多人房间。

  是否已按照标准配备洗衣房,所配备的商用洗衣机情况。

  餐厅规模及热水龙头数量。

  职工淋浴龙头数量。

  是否已按照宾馆等级配备健身房,游泳馆。

  其它特别需要。

  在了解以上情况后,选型计算如下:

  ① 可根据人数或床位数及其热水用量定额计算:

  150套标准房间的人数为m=300,此时的小时变化系数没有针对宾馆的,参考旅馆的数值为Kh=5.61,热水定额按GB50015-2003表5.1.1-1可得120~160 L/人.日(60℃),T=24,

  则所需的热量为:(8415~11220)×(60-5)=462825~617100 Kcal/hr

  说明:以上(60℃-5℃)表示热水计算温度为60℃,冬季最低冷水温度5℃(屋顶水箱)。

  也可根据卫生器具的用水量来计算:150套客房的淋浴龙头同时使用系数为29%,根据规范GB50015-2003表5.1.1-2针对宾馆的用水量表,小时热水量为250-300升(热带取小值,寒带取大值),则150个龙头耗热量为:150×29%×(250~300)×(40-5)=380625~456750Kcal/hr

  ② 宾馆每天每个标准间的干衣物量为3.6~5.5kg,150套标准间每天干衣物总量为150×(3.6~5.5)=540~825kg,若按照8小时洗涤,825/8=103kg/h,所以至少配备一台100kg/h商用洗衣机。热水定额按照GB50015-2003表5.1.1-1每公斤干衣物15~30 L (60℃)热水,每天洗衣用热水总量为(15~30)×(540~825)=8100~24750升(60℃)。8小时平均小时耗热水量为:

  若按照2000升/小时取,100KG商用洗衣机需热量:2000×(60-5)=110000 Kcal/hr

  ③ 12个职工淋浴龙头,同时使用系数100%,按GB50015-2003表5.1.1-2每个淋浴龙头小时水量为450-540升,热量为:12×540×(40-5)=226800 Kcal/hr

  ④ 餐厅对外营业,已配备6个直放龙头,与夜间客房相重叠。

  若已知餐厅面积为600平方米,每10个顾客需要20平方米计算,600/20=30*10=300人可按照GB50015-2003表5.1.1-1定额,每个顾客15~20升60℃的热水来计算:

  300×(15~20)=4500~6000升。若平均用餐时间为45分钟,则小时耗热水量为:

  需要的热量为:(6000~8000)×(60-5)=330000~440000kCal/hr。

  ⑤ 总热量

  (462825~617100)+110000+226800+(330000~440000)=1129625~1387900 Kcal/hr。

  ⑥ 锅炉配套选型

  参考RAYPAK商用锅炉技术参数(见后面),这里推荐选用2台WH-1826型RAYPAK锅炉,热水炉产热为2×37.72×104=754400 Kcal/hr,与要求热量的差为:

  (1129625~1387900)-754400=375225~633500 Kcal/hr,所需的水箱容量为:

  可取10M3不锈钢水箱。

  式中63℃为水箱贮水温度, 为热水箱容积利用率。

  值得注意的是,宾馆客房热水用水量往往只占整个热水用量的50%~60%,切不可只计算客房用水量而忽略其它用水量,以免造成锅炉配备严重不足。

  为保证运行的经济可靠性,热水箱的容积应比较小(小于炉子在储水温度时复热率的50~100%)。PAYPAK锅炉配备热水箱时,水箱的容积最大不应超过储水温度时复热率的1倍,如WH-1826型炉子在55℃时的复热率为377200/55=6858L,热水箱容积不应超过6000升。

  4、 炉前泵的选择

  翅片式铜管炉跟热水罐配套使用时,整个系统设计与水泵选型是至关重要的。通过查阅RAYPAK厂家提供的技术资料,WH-1826型炉子在通常的市政供水压力下选择GRUNDFOS UPS系列水泵中的UPS80-120B(丹麦格兰富铜泵)。

  5、 系统图

  6、结论

  本案例采用了RAYPAK翅片式铜管热水锅炉与热水罐配套,实现了热水直接供应,同时采用民用低压燃气系统及燃烧器,多级冗余安全自控系统,这给用户带来了极大的便利。这不仅保证了水质,提高了换热效率,简化了系统,更使得系统总投资减少,与传统锅炉相比较,RAYPAK翅片式铜管商用锅炉在系统配套上更加优越。