热水分配系统的温度控制由于误用管道科学来解决问题，复杂的热水回流系统存在问题。

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在过去的几年里，我经常谈到二阶思维。法南街媒体在最近的一篇博客文章（）中谈到了一阶和二阶思维;第一段引自霍华德·马克斯（Howard Marks）的《最重要的事情》（The Most Important Thing）：

“第一层次思维是简单和肤浅的，几乎每个人都能做到（对于任何涉及优越感的尝试来说，这是一个不好的迹象）。第一层次的思考者所需要的只是对未来的看法，比如，“公司的前景是有利的，这意味着股票会上涨。第二层次的思维是深刻、复杂和错综复杂的。

“二阶思维更加深思熟虑。它是从互动和时间的角度思考，理解尽管我们的意图，我们的干预往往会造成伤害。二阶思想家问自己一个问题，“然后呢？这意味着要考虑在饥饿时反复吃巧克力棒的后果，并用它来告知您的决定。如果你这样做，你更有可能吃健康的东西。

当我们今天评估管道系统时，我们可以发现许多二阶问题。最大和最容易被误解的二阶问题之一是热水再循环系统。

由于一阶思维，这些系统存在几个问题。澄清一下，热水再循环系统需要热水供应和热水回流。复杂的热水回流系统有两个或多个平行分支;模式是为问题提供解决方案。问题，解决方案。问题，解决方案。问题，解决方案。

但是，每个解决方案都有最初没有考虑的后果。真正开始显现的问题是在这些复杂的热水回流系统中，这是由于管道科学的误用。这包括热水系统不平衡或不平衡、热水回流系统严重过大或关闭再循环泵等。其后果表现为水安全性和可持续性降低。

本文将回顾这些问题的根本原因，行业正在采取哪些措施来帮助解决这些问题，以及未来可能会发生什么。

过去的状态

在过去的几十年里，我们的行业见证了几个热水回流系统问题。热水回流系统中最大的问题是：

• 缺乏热水平衡。 许多热水回流系统在施工后没有正确（或根本没有）平衡。因此，复杂热水回流系统中的众多平行分支几乎没有流量。那些具有停滞速度条件（甚至完全停滞）的分支会放大嗜肺军团菌的增殖，并导致用水量和能源浪费增加，因为管道装置必须保持更长时间才能获得热水。

• 超大热水系统。 热水回流系统设计通常使用不必要的大安全系数，使系统尺寸过大。这些工程实践导致能源成本高于维持温度所需的能源成本。这些较高的能源成本成为能源工程师的目标，他们反过来希望限制再循环泵的运行，以尽量减少能源使用。

然而，这一决定增加了热水回流系统最偏远的液压部分出现停滞速度的可能性。通过超大热水回流系统，稀释热水回流系统的基本目的，即保持设定温度。

另一方面，其他管道专业设计师选择不能满足系统流量和压力要求的热水再循环泵。这些系统成为健康和安全问题，因为从未达到设计流速，温度停滞不前。

• 热水系统技术限制。 直到过去十年，热水系统设备才有几个局限性。一个例子是热水主混合阀不是为再循环系统设计的，这意味着发生了温度“蠕变”，如工作压力杂志（）所述。这与节能措施一起，意味着关闭热水回水管是能源法规中规定的。

启动/停止再循环泵的一个潜在问题是热水回流系统的平行分支短路。液压远程分支不会达到设计温度，但由于液压接近（即闭合）回路确实满足温度，并且由于系统不平衡，泵的温度增加到上限温度并关闭。

液压远程分支可能永远不会达到设计温度，并且保持在导致水传播病原体扩增的温度范围内（例如军团菌）。参见图1a、1b、1c和1d，其中蓝色管道表示冷水，红色管道表示热水，紫色管道表示热水，但在温度方面处于下端。请注意，在图 1a 到 1d 中，管道 C 从未达到设计温度（不平衡的系统可能是一个促成因素）。

现状

在过去的 10 年中，管道行业不断发展，以解决热水系统控制问题。这些解决方案的范围从新技术到设计技术，再到规范和标准开发。行业以下列方式观察到管道科学的这些进步：

• 数字混合阀。 在过去的十年中，这些阀门已经使更大的道路进入热水系统市场。越来越多的工程师指定数字主混合阀而不是机械主混合阀，具有更高的控制热水系统的性能和数据记录能力，符合 ASHRAE 188。从系统级影响来看，通过电子控制绝热混合，可以对整个建筑物的水温进行更多控制。

• 自动平衡阀。 另一个值得关注的趋势是，越来越多的工程师正在从手动平衡阀转向两个自动平衡阀。为了定义，手动平衡阀需要在安装后进行测试和平衡承包商，以确保每个平行回路都接收其设计的流量。自动平衡阀是自调节的，在这种情况下，这意味着不需要平衡，因为阀门确定所需的流量以保持系统的性能。

自动平衡阀有三种类型：恒温、压力无关和电子驱动。许多工程师倾向于这种解决方案，因为它使他们对他们的设计将得到实施更有信心，尤其是在施工期间数十年未收到测试和平衡报告之后。

• 带电子换向电机的热水再循环泵。 变频驱动泵已经上市多年;然而，在过去五年中，它们对再循环泵的适应尤其值得注意。电子换向电机再循环泵通常设计有自动平衡阀，以最大限度地提高能源效率。

通过调节流量或压力以满足泵的性能需求，马力还可以向上或向下调节，从而在不牺牲性能的情况下节省潜在的能源。

• ASPE 军团菌设计指南。 正式标题为“降低房屋管道系统中军团菌风险的工程方法”，美国管道工程师协会 （ASPE） 的这份设计指南自 2019 年以来一直在进行中;它于 45 月中旬发布，进行了为期 <> 天的公众审查。该指导文件包括许多应遵循的工程原则，以尽量减少军团菌在管道房屋系统中的扩散。

特别值得注意的两个部分是热水回流设计和压力区设计附录。热水回流设计部分专门介绍了Hardy-Cross方法，用于确定复杂热水回流系统平行分支中的流量，扬程和温度值。

压力区设计部分提供了有用的见解，通过引导设计专业人员通过良好实践来防止生活用水系统（尤其是多层建筑）的压力不平衡，从而进一步降低水传播病原体扩散的风险。

• 采购处需水量计算器。 值得注意的是国际管道和机械官员协会（IAPMO）WDC及其通过更准确地估计峰值流量来减少饮用水系统尺寸的潜力。该计算器仅适用于住宅占用，但IAPMO的WDC工作组正在收集将此工具应用于商业建筑所需的数据。

通过减小管道的尺寸，热水回流系统可以更有效地运行，特别是当与热水回流系统的Hardy-Cross尺寸方法结合使用时。

• IAPMO 2024 UPC 热水回水规定。2024 年通用管道规范 （UPC） 包括一项新规定，为设计专业人员提供了必要的语言，以便在必要时将公共卫生和安全置于能源效率之上。自2015年以来，国际节能规范（IECC）包括了在达到设计温度时关闭热水回水泵的规定。不幸的是，这可能导致管道的液压远程部分未达到设计温度（尤其是在系统不平衡的情况下）。

2024 年 UPC 包括免除医疗保健和酒店设施关闭回水泵的语言。在技术委员会会议期间，这两种入住类型成为目标，因为它们的退伍军人病病例数量最多。虽然技术委员会评论了代码之间的这种潜在相关性，但最终，添加该条款是为了显示公共卫生和安全领域的领导地位。

未来状态

虽然在过去十年中有许多创新，但很有可能还有进一步的创新，特别是在标准和规范领域。

• ASPE调试标准。 本标准将详细说明验证新的和翻新的商业、工业和多户住宅建筑中的管道系统是否按照工程师的设计并按照业主的预期安装和运行的方法。

• ASPE热消毒标准。 该拟议标准将为医疗保健和机械/电气/管道工程界提供最佳实施和管理热消毒过程的方法指南。热消毒是当今医疗保健中使用的主要军团菌缓解方法之一。

一些管道制造商开发了便于实施热消毒过程的产品，包括平衡阀、主混合阀和使用点混合阀、热水器、固定装置等。该标准将为如何使用这些组件有效实施和管理热消毒过程提供指导。

• 检查热水再循环系统。 在统一规范技术委员会会议上不断出现的主题之一是纳入美国卫生工程学会 （ASSE） 12080 军团菌风险缓解专家资格。许多评论者对代码中包含任何强制性凭据表示不满。最常见的原因是代码不需要认证。

然而，事实并非如此。美国国家消防协会 99，医疗保健设施规范，在第 5 章“医用气体管道系统”中，包括对承包商、第三方检查员和第三方验证员的要求，所有这些都需要获得 ASSE 6000 系列的认证。因此，代码中具有认证专业人员的先例已经存在。

因此，正如在技术委员会会议上所指出的那样，要求在医疗机构工作的管道安装人员获得ASSE 12080认证并不太容易。

此外，由于热水系统问题，医疗保健和酒店设施中出现了几例水传播病原体，可以说需要经过认证的第三方检查员来验证管道工程师的设计是否在施工期间实施。这些类型的热水系统检查同样可以挽救生命，就像在医用气体中所做的那样。

几十年来，热水系统一直缺乏二阶思维。然而，在过去的十年里，我们在改善二阶思维方面取得了巨大的进步。因此，热水系统控制得到了极大的改善。从新技术到新技术，从创新标准到领先规范，整个管道行业都在迅速适应以解决这一问题。成为这场管道复兴和革命的一部分是多么激动人心的时刻！