宋勤

【摘要】从事建筑给排水设计近三十年，一直恪守各种规范的总则第一条-“安全、卫生、适用、经济”，虽然规范每五年或十年都会有修订，各地也会不时颁布一些新政，但是上述原则不会变化。基于此，虽然不同项目中，我们面对的甲方包括政府部门、事业单位、房产开发商，他们的诉求会有所侧重，但是在设计当中，我会在满足规范和政策的前提下，尽量提供一个更适用的解决方案，来实现经济效益和社会效益的双丰收。以下，我以去年完成的山东某高级中学项目为例，与各位分享我的思路和浅见。

【关键词】原则；适用；太阳能利用

项目位于胶东某县级市，由当地政府出资，将位于市中心的某高中迁至市郊，扩建为一座90班3000人全日制寄宿制高级中学，项目占地31公顷，建筑面积11万平米，包括教学楼、行政办公楼、科研楼、艺术楼、学术报告厅、体育馆、食堂与宿舍等生活服务用房及体育活动区等。按照教育局和校方的要求，教工宿舍和学生宿舍及厨房、体育馆的淋浴间供应生活热水。

項目本身并不复杂，我谨将设计过程中遇到的一个比较棘手的问题――热源的选定-太阳能利用和建筑形象之间的矛盾及解决方案介绍给大家：

节约能源是我国的基本国策，设计时我们对基地附近进行调研，全面考虑热源的选择。首先考虑工业余热废热、地热和太阳能。本项目处于当地热电厂的废热供应范围内，但是市政热网供应的热源为55℃热水，无法直接制备60℃生活热水。若作为预热热源，合理的设计应为设置集中换热站，配置燃气锅炉作为补充热源（燃油价高，且供应管理复杂，故不考虑燃油锅炉），通过热水箱、循环泵和热水管网供应到各用水点。预估锅炉房和热水机房面积约200平米左右，出于安全性考虑，不宜布置在宿舍楼这类人员密集场所，宜单独设置或与食堂附建。但是受总平面及各单体建筑规模限定的影响（当地不允许报规方案中确定的单体形态和各项指标在扩初或施工图阶段有变化），故可选热源就局限在太阳能和空气源热泵或电力三种了，且供应方式也因此确定为分散制备。

本项目的宿舍楼、食堂和体育馆均考虑供应生活热水，并优先考虑太阳能或空气源热泵等节能供热方式。学校整体建筑风格为法式建筑，屋顶檐口为板岩高坡屋顶，食堂和体育馆由于本身的扁平形态，屋面面积足够布置太阳能热水器，并且集热器与檐口之间留有充分的距离来确保人视角度无法看到集热器，从而保证建筑立面的美观。

但是在设计宿舍楼热水系统时，我们遇到了问题：

按照每栋宿舍楼每层淋浴间设置淋浴龙头17个，盥洗水嘴28个，共计5层，每天早晚各集中一小时供应学生宿舍生活热水的管理方式，

每栋楼最大热水设计小时用量Qh=300*17*5*100%+80*28*5*100%=36700L/h（水温40℃，100%洁具同时使用系数）

换算每栋楼每天需要60℃的生活热水量=（80*28*5*100%+36700）*58%=27800 L/d（早上不考虑淋浴，仅计算盥洗龙头）

如采用直接加热供水系统，预估所需太阳能集热器面积A=27800/40=695 M2

而宿舍楼的可上人平顶屋顶面积仅有150M2，考虑集热板四周预留1M宽检修通道及上人孔等基本需求，可利用面积仅为70 M2。即如采用太阳能热水系统，仅能满足10%的热能需求，其余90%的热量需以电加热方式提供。按照国际惯例以及绿色建筑评价标准，即使作为预热系统，太阳能系统的供热量也应占全部耗热量的30%以上。在此情况下，硬性设置太阳能热水系统，除了增加系统的复杂性和维修难度，节能的意义非常有限并且无助于绿色建筑星级评价。

如采用空气源热泵，由于当地冬季平均温度为-6～-8℃，热泵工作效率较低，同样需要大功率的电辅助加热；按照上述计算，集中供热系统需要在屋面配置3～4台热泵机组（高度在2M左右）和有效容积21立方米的热水箱。

无论是太阳能集热板还是热泵机组置于屋顶，都无法有效遮挡，试想徜徉在校园，抬头一望，典雅的干挂石材和灰瓦法式建筑立面会被设备的材质和形态破坏殆尽。

我们也考虑过将太阳能集热板布置在各栋宿舍楼南侧的绿化中，但是这样会对校园景观造成不利影响，并且容易损坏。权衡之后，我们否定了这个方案。

本项目经我单位与国内多家知名设计公司竞标胜出后，对建筑方案又做过7轮的修改，建设方对于建筑的美观非常重视。因此我们在设计前，就不同热源的选择对项目的影响，向建筑师和建设方做了充分的说明和分析，并配合建设方与相关职能部门沟通。

经过多方商议和综合评估并征得电力公司同意，最终选用分层设电热水炉的方式，在每层的浴室旁设置一间6平米的热水机房，内置2台容积式商用电热水炉和一组循环泵，热水炉设计小时热水量为2720L/H˙台，设计小时耗热量为94KW。

这个方案同太阳能或空气源热泵系统相比，系统简洁高效，并满足校园整体的美观性。加热设备简单可靠；易管理（当地冬季降雪频繁，采用太阳能或空气源热泵系统需要加强保温和及时清理积雪）；循环管路相应缩短，管路热损失小；热水系统的水压与冷水系统一致，保证了系统内冷热水的压力平衡，达到了节水、节能和用水舒适的效果。而电力作为清洁能源也符合国家倡导环保的政策导向，不影响本项目作为绿色二星项目的报审。

众所周知，国家大力推广太阳能光热系统，在执行层面，各地有关部门往往会一刀切地要求采用太阳能热水系统。所以我们经常会看到近年来建造的高级住宅，立面设计精美，材质昂贵，屋顶却顶着一排和立面风格完全不搭的太阳能集热板。因此，我们借助《建筑给水排水设计规范》5.4.2A条的规定“太阳能集热器的设置应和建筑专业统一规划协调，并在满足水加热系统的同时不得影响结构安全和建筑美观”，与建设方和审图部门做了多次沟通。

该项目由当地政府代建，与审图中心或其他职能部门沟通有着天然的优势，只要将不同方案的利弊向建设方分析到位，建设方会积极主动出面协调。本设计现已通过了当地的审图中心审核，并作为市重点工程报送绿色二星建筑评审。

所以，虽然有这样那样的政策，我们设计师还是应该充分领会精神，并运用好国家规范赋予我们的权力，把握“适用”原则，合理选择系统，为客户提供最佳解决方案。