嚴寒、寒冷地區(qū)居住建筑供暖系統(tǒng)節(jié)能設計分析

孫雪豐

摘要：供暖能耗在嚴寒和寒冷地區(qū)的建筑能耗中占有很大的比例，降低嚴寒和寒冷地區(qū)的供暖能耗是這些地區(qū)建筑節(jié)能的關鍵。本文從供暖室內(nèi)設計溫度的確定、熱負荷的計算、熱源的選擇、分戶熱計量的設置及室溫調(diào)控裝置的設置這五個方面對降低建筑供暖能耗進行分析探討。

關鍵詞：居住建筑；節(jié)能；分戶熱計量；室溫調(diào)控

前言

居住建筑的能耗系指建筑使用過程中的能耗，主要包括供暖、空調(diào)、通風、熱水供應、照明、炊事、家用電器、電梯等的能耗。對于地處嚴寒和寒冷地區(qū)的居住建筑，供暖能耗是建筑能耗的主體，盡管寒冷地區(qū)一些城市夏季也有空調(diào)降溫需求，但是，對于有三四個月連續(xù)供暖的需求來說，仍然是供暖能耗占主導地位。而且隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展。居民生活水平的提高，城市化發(fā)展的加速，這一比例還有進一步增長的趨勢，因此，降低建筑供暖能耗是建筑節(jié)能的關鍵問題。

建筑供暖節(jié)能主要包括圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能兩方面。我國建筑與同緯度的其他發(fā)達國家節(jié)能建筑相比，我國供暖建筑的圍護結(jié)構(gòu)保溫性能不好，傳熱系數(shù)高，建筑供暖能耗量高。因此，改善圍護結(jié)構(gòu)的熱性能，加強圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能一直以來成為我國節(jié)能的主要工作。但是研究表明，增加圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能在一定程度上節(jié)能是有限的，受到經(jīng)濟陛的制約，隨著保溫的加強。節(jié)能效果則越來越不顯著。根據(jù)文獻。通過圍護結(jié)構(gòu)的熱陛能改善，建筑物耗熱量的節(jié)能率已達1980年基準的54%。而供熱系統(tǒng)的節(jié)能率僅提高14.5%。

1.供暖室內(nèi)設計溫度的確定

根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》的要求，嚴寒和寒冷地區(qū)主要房間供暖室內(nèi)設計溫度應取18℃～24℃。當人體衣著適宜，保暖量充分且處于安靜狀態(tài)時，室內(nèi)溫度20℃比較舒適。18℃無冷感，15℃是產(chǎn)生明顯冷感的溫度界限。在滿足熱舒適性的前提下。不應隨意提高供暖室內(nèi)設計溫度，因為供暖室內(nèi)設計溫度每降低1℃，供暖能耗相應減少5%～10%左右。

2.熱負荷的計算

為了合理選擇供暖設備，管道規(guī)格，在施工圖設計時，必須對每個房間進行熱負荷計算，不得采用供暖熱負荷指標進行估算。供暖熱負荷指標是一種統(tǒng)計數(shù)據(jù)。是供方案、初步設計階段使用的。熱負荷主要由圍護結(jié)構(gòu)耗熱量、加熱由外門、窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣耗熱量、加熱由外門開啟時經(jīng)外門進入室內(nèi)的冷空氣耗熱量等組成。

3.供熱熱源的選擇

應優(yōu)先選用城市熱網(wǎng)提供的熱水作為供暖熱媒，若當?shù)貨]有熱電聯(lián)產(chǎn)、工業(yè)余熱和廢熱可利用，應建設以集中鍋爐房為熱源的供熱系統(tǒng)，新建鍋爐房時，應考慮與城市熱網(wǎng)連接的可能性。除當?shù)仉娏Τ渥愫凸╇娬咧С郑蛘呓ㄖ诘責o法利用其他形式的能源外，不應設計直接電熱采暖。因為電能為高品位能，直接將燃煤發(fā)電生產(chǎn)出的高品位電能轉(zhuǎn)換為低品位的熱能進行供暖，能源利用效率低。

4.分戶熱計量的設置

新建建筑及既有建筑的改造必須設置熱計量裝置，并具備室溫調(diào)控功能，居住建筑應以樓棟為對象設置熱量表。當樓棟為熱量結(jié)算點時，目前的分戶計量方式主要有散熱器熱分配計法、流量溫度法、通斷時間面積法、戶用熱量表法。

4.1散熱器熱分配計法

此種計量方式適用于新建和改造的各種散熱器供暖系統(tǒng)，不適用于地面輻射供暖系統(tǒng)，其工作原理是利用散熱器熱分配計所測量的每組散熱器的散熱量比例關系，來對建筑的總供熱量進行分攤。此種熱計量方式只是分攤計算用熱量，不具備室溫調(diào)控功能。

4.2流量溫度法

此種計量方式適用于垂直單管跨越式供暖系統(tǒng)和具有水平單管跨越式的共用立管分戶循環(huán)供暖系統(tǒng)，其工作原理是基于流量比例不變的原理，因此現(xiàn)場預先測出的流量比例系數(shù)必須準確。與散熱器熱分配計法一樣，此種熱計量方式只是分攤計算用熱量，不具備室溫調(diào)控功能。

4.3通斷時間面積法

此種計量方式適用于分戶循環(huán)的水平串聯(lián)式系統(tǒng)，也可用于水平單管跨越式系統(tǒng)和地板輻射供暖系統(tǒng)，該方式同時具有熱量分攤和分戶室溫調(diào)節(jié)的功能，即室溫調(diào)節(jié)時對戶內(nèi)各個房間室溫作為一個整體統(tǒng)一進行調(diào)節(jié)，通斷時間面積的工作原理是以每戶的供暖系統(tǒng)通水時間為依據(jù)，分攤建筑的總供熱量。

4.4戶用熱量表法

該分戶熱計量系統(tǒng)是由每戶的戶用熱量表和樓棟熱量表組成，在每戶的供暖環(huán)路中設置戶用熱量表來測量每個住戶的供暖耗熱量。熱量表由流量傳感器、溫度傳感器、計算器組成。戶用熱量表通常有機械式熱量表、超聲波式熱量表、電磁式熱量表等這幾種形式。

5.室溫調(diào)控裝置的設置

室溫可以調(diào)控是分戶熱計量，實現(xiàn)節(jié)能，保證室內(nèi)熱舒適要求的必要條件，散熱器供暖系統(tǒng)應在每組散熱器的進水支管設散熱器恒溫控制閥。垂直或水平雙管系統(tǒng)時設置高阻力恒溫控制閥，超過五層的垂直雙管系統(tǒng)，為了防止垂直失調(diào)。應采用有預設阻力調(diào)節(jié)功能的恒溫控制閥。單管跨越式應采用低阻力兩通或三通恒溫控制閥。

低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的室溫調(diào)控方式可分為總體控制和分環(huán)路控制。總體控制應在分集水器的總供水管或總回水管處設置一個自動控制閥，控制整個用戶的室內(nèi)溫度。分環(huán)路控制應在分集水器的每一分環(huán)路處設置自動控制閥，對每一環(huán)路分別進行控制，自動控制閥可選用熱電式控制閥或自力式恒溫控制閥。

6.結(jié)論

為了有效的降低供暖能耗，必須合理的確定室內(nèi)設計溫度，準確的計算熱負荷，盡可能采用熱水作為熱媒，對新建建筑和既有建筑的節(jié)能改造必須設置熱計量裝置，并具備室溫調(diào)控的功能。