導(dǎo)語(yǔ)：建筑給水排水本科教學(xué)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

根據(jù)合肥工業(yè)大學(xué)本科“給水排水科學(xué)與工程”專業(yè)新版培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)大綱要求，學(xué)生實(shí)踐能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)顯著加強(qiáng)，實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)數(shù)均有增加。一直以來(lái)，各有能力的高校為滿足創(chuàng)新和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的要求，不斷嘗試自制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本研究建立的建筑熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置平臺(tái)將輔助支持本專業(yè)教學(xué)，保證課程實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在該平臺(tái)裝置建設(shè)之初，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及相關(guān)教師采用文獻(xiàn)調(diào)研和親自到相關(guān)單位調(diào)研兩種方式，分析研究了當(dāng)前建筑給水排水實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)置現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)目前建筑熱水實(shí)驗(yàn)裝置尚無(wú)成套設(shè)備，僅有部分建筑給水排水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)熱水給水供應(yīng)，卻沒有實(shí)現(xiàn)建筑熱水系統(tǒng)循環(huán)方式的模擬，相關(guān)參數(shù)收集不全面，因此不能很好地形象地進(jìn)行本科實(shí)驗(yàn)和相關(guān)的技術(shù)參數(shù)研究。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)民生活水平的顯著提高，各種高層、超高層民用住宅、綜合寫字樓、高級(jí)酒店、賓館等大批涌現(xiàn)，專為高層建筑設(shè)計(jì)的給水排水技術(shù)也在逐步完善。熱水供應(yīng)系統(tǒng)是高層建筑給水排水系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的很多房地產(chǎn)開發(fā)商更是將其作為一個(gè)賣點(diǎn)進(jìn)行宣傳，在一些有地?zé)豳Y源的城市，開發(fā)商更是對(duì)業(yè)主承諾在家就能用上溫泉水?？梢姛崴?yīng)系統(tǒng)已然成為一個(gè)衡量建筑檔次的標(biāo)準(zhǔn)。在熱水供應(yīng)系統(tǒng)的普及之下，該系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)存在的一些問題也日益凸顯出來(lái)。比如，一些開發(fā)商對(duì)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的選擇不當(dāng)，導(dǎo)致其在供水安全性、穩(wěn)定性上存在問題和隱患，影響居民在使用熱水時(shí)的舒適度和安全性，等等。因此，必須加強(qiáng)對(duì)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)向著更高效、更節(jié)能、更智能的方向發(fā)展。建立建筑給水排水本科教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)———熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置可用于給水排水科學(xué)與工程本科專業(yè)必修課《建筑給水排水工程》等相關(guān)課程和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)，該裝置也可為本科生綜合創(chuàng)新實(shí)踐和其他課外創(chuàng)新活動(dòng)提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室建筑給水排水實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的現(xiàn)狀，該裝置面向給水排水科學(xué)與工程專業(yè)本科生和市政工程專業(yè)研究生，此平臺(tái)的搭建既可為教學(xué)環(huán)節(jié)開展綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，也可應(yīng)用到認(rèn)識(shí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)中，還可為相關(guān)老師、研究生開展熱水流量等研究提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)一步能夠解決諸如建筑熱水循環(huán)管網(wǎng)的流量分配計(jì)算或者分析高層建筑熱水供應(yīng)系統(tǒng)的故障根源等若干細(xì)節(jié)問題，為建筑熱水系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。

一、裝置的創(chuàng)新點(diǎn)

1.給水方式和循環(huán)方式切換。該裝置設(shè)置了52個(gè)電磁閥，通過控制相應(yīng)的電磁閥，可對(duì)上行下給和下行上給兩種供水方式進(jìn)行切換，回水管網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)干管循環(huán)和支管循環(huán)兩種不同循環(huán)方式間的切換。2.自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)。該裝置設(shè)置了2個(gè)電磁流量計(jì)、7個(gè)壓力傳感器和4個(gè)溫度傳感器，可對(duì)主要參數(shù)壓力、流量、溫度實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)監(jiān)測(cè)。3.模擬運(yùn)行與實(shí)際相接近。該裝置總長(zhǎng)20余米，高近7米，各配水點(diǎn)之間的距離與實(shí)際非常接近，很好地模擬了熱水系統(tǒng)工作狀況時(shí)的出流狀態(tài)。4.實(shí)驗(yàn)演示與科學(xué)研究相結(jié)合。該裝置既能模擬熱水的制備、貯存、輸送、循環(huán)使用等過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，還能對(duì)熱水系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)、計(jì)算公式等進(jìn)行科學(xué)研究。

二、實(shí)驗(yàn)裝置的研制方案

建筑熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置主要由貯水設(shè)備、增壓設(shè)備、加熱設(shè)備、配水管網(wǎng)、回水管網(wǎng)、控制系統(tǒng)和閥門附件等組成，如圖一所示。圖一建筑熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)原理示意圖（一）貯水設(shè)備。水箱是最常用的貯水設(shè)備，該裝置設(shè)置了一個(gè)長(zhǎng)、寬、高分別為1.2m的、不銹鋼板焊接而成的貯水箱，該水箱可用來(lái)貯存冷水和回收熱水，熱水從水龍頭放出后經(jīng)排水管道收集回該水箱中。水箱設(shè)置進(jìn)水管、出水管和泄水管。（二）增壓設(shè)備。給水系統(tǒng)中常用的增壓設(shè)備有水泵和氣壓罐。其中水泵是最常用的增壓設(shè)備。且熱水系統(tǒng)中需要設(shè)置循環(huán)水泵來(lái)促進(jìn)熱水在管道中的循環(huán)流動(dòng)，循環(huán)水泵常采用管道離心泵。該裝置設(shè)置水泵為增壓設(shè)備，根據(jù)壓力及水頭損失計(jì)算，最終給水水泵選取某型號(hào)變頻水泵，流量為5.6m3/h，揚(yáng)程為16m，功率為0.75kW。循環(huán)水泵選取某型號(hào)管道泵，流量4m3/h，揚(yáng)程15m，功率0.55KW。（三）加熱設(shè)備。局部熱水系統(tǒng)有燃?xì)鉄崴?、電熱水器、太?yáng)能熱水器等加熱設(shè)備，對(duì)于集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，常見的加熱設(shè)備是熱水鍋爐、水加熱器、加熱水箱等。該裝置中的加熱設(shè)備選用某品牌儲(chǔ)水式電熱水器，三臺(tái)并聯(lián)使用。該熱水器由電腦智能控制，可儲(chǔ)水80L，同時(shí)可用遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，熱水器設(shè)有半膽加熱、整膽加熱、全速增容等工作方式，半膽加熱功率為1000W，溫度升高1℃所需時(shí)間約為4.8min；整膽加熱功率為2000W，溫度升高1℃需要的時(shí)間約為2.4min；全速增容功率為3000W，溫度升高1℃需要的時(shí)間約為1.6min。（四）配水管網(wǎng)。配水管網(wǎng)是將被加熱到一定溫度的熱水從水加熱器配送至各個(gè)配水點(diǎn)，按水平干管的敷設(shè)位置可分為：上行下給、中分式以及下行上給三種形式。本裝置中，可通過對(duì)電磁閥的控制，自由切換上行下給和下行上給兩種不同的供水方式。干管設(shè)在頂層天花板下、吊頂內(nèi)或技術(shù)夾層中的上行下給式適用于設(shè)置高位水箱的居住與公共建筑和地下管線較多的工業(yè)廠房。干管埋地、設(shè)在底層或地下室中的下行上給式適用于利用室外給水管網(wǎng)水壓直接供水的工業(yè)與民用建筑。（五）回水管網(wǎng)。為了保證各用水點(diǎn)隨時(shí)都能放出指定溫度的熱水，在立管、水平干管甚至支管設(shè)置回水管，熱水經(jīng)過回水管網(wǎng)流回至加熱器，此設(shè)置可以補(bǔ)充管網(wǎng)所散失的熱量。按照設(shè)置回水管網(wǎng)的方式不同，可分為全循環(huán)、半循環(huán)和無(wú)循環(huán)三種方式。由于該裝置的配水管網(wǎng)采用的是上行下給和下行上給這兩種不同供水方式間進(jìn)行切換，回水管網(wǎng)也必須通過對(duì)電磁閥的控制實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的變換，故對(duì)于下行上給方式，回水管采用全循環(huán)方式，對(duì)于上行下給方式，回水管采用立管循環(huán)方式，且本裝置采用的是機(jī)械循環(huán)方式，在回水干管上設(shè)置一個(gè)管道循環(huán)泵。（六）閥門、儀表、附件。1.閥門。建筑熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置體積較大，裝置中所需閥門較多，為了提高實(shí)驗(yàn)的可操作性，該實(shí)驗(yàn)裝置中共安裝了52個(gè)電磁閥來(lái)控制相應(yīng)閥門的開關(guān)。冷水加熱后會(huì)產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣聚集在管內(nèi)則會(huì)影響裝置的使用，針對(duì)此現(xiàn)象，裝置在最頂端設(shè)置了2個(gè)DN25的自動(dòng)排氣閥，用來(lái)排除管內(nèi)水蒸氣。同時(shí)在裝置的最低端設(shè)置了一個(gè)泄空閥以便在試驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)排空裝置中的水，以免對(duì)裝置的使用壽命造成影響。2.儀表。該實(shí)驗(yàn)裝置中設(shè)置了4個(gè)溫度傳感器、2臺(tái)電磁流量計(jì)和7個(gè)壓力傳感器用來(lái)測(cè)量和記錄水溫、水頭損失、配水流量及循環(huán)流量等相關(guān)物理量。溫度傳感器的量程為0—80℃，用來(lái)監(jiān)測(cè)熱水水箱出水、最不利點(diǎn)及回水溫度。電磁流量計(jì)設(shè)置于配水干管和回水干管上，用來(lái)測(cè)量配水流量和循環(huán)流量，流量計(jì)量-程為0—5L/s，適用溫度為0—80℃。壓力傳感器用來(lái)測(cè)量水泵出口、各立管最高處、最不利點(diǎn)處和循環(huán)水泵進(jìn)水管處的壓力，計(jì)算水頭損失，量程為0—0.6MPa，適用溫度為0—80℃。3.附件。裝置中在熱水箱的出水口處設(shè)置了管道過濾器，用來(lái)過濾水中的雜質(zhì)，以免影響電磁閥的使用效果；在水泵的進(jìn)水和出水管上均設(shè)置了橡膠可曲柔性接頭，以防止水泵運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)管道及裝置造成不利影響；在裝置的回水管道上設(shè)置了膨脹水罐，以免出現(xiàn)安全隱患。（七）控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和記錄，裝置中共設(shè)置了4個(gè)控制箱和1個(gè)控制柜，用來(lái)控制電磁閥、水泵等設(shè)備的開閉，記錄并保存溫度、流量、壓力等物理量，可以實(shí)時(shí)顯示該系統(tǒng)的壓力，溫度，流量等信息。

三、實(shí)驗(yàn)裝置的特性

針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在建筑給水排水實(shí)驗(yàn)裝置不足的問題，開發(fā)研制建筑熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為學(xué)生提供了一套具有創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性和綜合性的實(shí)驗(yàn)裝置，為課程實(shí)踐、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和科研創(chuàng)新提供了先進(jìn)的硬件設(shè)施，為學(xué)生的課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。（一）實(shí)驗(yàn)裝置的靈活操作性。通過電磁閥的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)裝置較高的靈活性和綜合性。根據(jù)給水方式的不同，可對(duì)上行下給和下行上給兩種不同的供水方式進(jìn)行切換，同時(shí)回水管網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)干管循環(huán)和支管循環(huán)兩種循環(huán)方式的切換。另外，裝置配制自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)主要參數(shù)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)監(jiān)測(cè)。該實(shí)驗(yàn)裝置平臺(tái)合理并充分地利用了有限空間，同時(shí)綜合考慮其他因素，具備較高的靈活性和綜合性，可用于學(xué)生的創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)及師生科研工作，能較好地服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐和科研活動(dòng)。（二）實(shí)驗(yàn)裝置的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。在使用中可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的不同情況采用不同的控制條件，同時(shí)，自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)大大地提高了工作效率。此裝置所使用的配件方便可得，普通市場(chǎng)即可購(gòu)買齊全，所需成本較低。該裝置又很好地模擬了實(shí)際生活中建筑熱水系統(tǒng)的運(yùn)行過程，研究成果為學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)提供了有益的理論指導(dǎo)。如此一來(lái)，既滿足了實(shí)驗(yàn)需求，又為項(xiàng)目節(jié)省了資金，一舉兩得，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。（三）實(shí)驗(yàn)裝置的先進(jìn)性。該建筑熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)規(guī)模接近實(shí)際，不僅可實(shí)現(xiàn)兩種不同供水方式間的切換，回水管網(wǎng)還可實(shí)現(xiàn)兩種不同循環(huán)方式的切換。另外，裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)主要參數(shù)的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的壓力、溫度、流量等信息，可以用來(lái)模擬熱水的制備、貯存、輸送、循環(huán)使用等過程，還可以通過對(duì)水頭損失、循環(huán)流量、配水流量等參數(shù)的記錄進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，為建筑熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)，具有創(chuàng)新性和先進(jìn)性。（四）實(shí)驗(yàn)裝置的多功能性建筑熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置可用于建筑熱水系統(tǒng)運(yùn)行過程工藝參數(shù)確定及相關(guān)技術(shù)與理論研究等方面。不僅可用于“建筑給水排水工程”理論課程學(xué)習(xí)，同時(shí)適用于學(xué)生設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)，還可以作為校內(nèi)實(shí)習(xí)基地的一部分，用于學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，以及建筑給水排水系統(tǒng)相關(guān)的科學(xué)研究。

四、結(jié)束語(yǔ)

建筑熱水供應(yīng)系統(tǒng)作為當(dāng)今社會(huì)建筑給水排水的主要系統(tǒng)之一，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于酒店、賓館、高層住宅、公寓等場(chǎng)所，建筑熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置的研制可用于模擬熱水的制備、貯存、輸送、循環(huán)使用等過程，可對(duì)水頭損失、配水流量、循環(huán)流量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。通過控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有閥門的自動(dòng)控制，以及流量、壓力、溫度等物理參數(shù)的自動(dòng)記錄和保存，為相關(guān)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)和科學(xué)研究提供了有力支撐。

作者:王玉蘭 蘇饋?zhàn)?王文靜 董 方 徐瑋榕 胡真虎 徐得潛 單位:合肥工業(yè)大學(xué)

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