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1提升建筑运行管理水平的重要性自
GB50378—2006《绿色建筑评价标准》颁布以来,国内绿色建筑发展迈上了一个崭新的台阶。但是标准是否得到有效合理的实施,依据标准获得绿色建筑标识的项目是否“真绿”,结果却不尽如人意。标准有效实施的关键在于查看绿色建筑技术、设计、施工是否同步,绿色建筑理念是否在运营阶段得到落实。联合国环境规划署(UNEP)指出一栋建筑的能源分别消耗在建材生产、运输、施工、日常运行、维修保养、拆除及废弃物处理,其中建筑运行阶段能源占整个建筑全生命时限消耗的80%~90%以上。屈宏乐指出良好的节能设计、精细的节能施工固然重要。但运行阶段管理不到位,就会产生“节能建筑不节能”的现象。因此,从建筑全生命周期角度出发,提升绿色建筑在运行阶段的节能水平,切实展现规划设计建造阶段所提倡的绿色理念,才能充分发挥绿色技术应有的特点,并确保建筑的可持续发展。
2国内外绿色建筑重视运行管理的成功案例
国外绿色建筑重视运行管理策略,从而实现节约资源、减少运行能耗。日本东京一处房屋安装了可感知室外气候变化的感应器,可智能调节室内门窗启闭和空调开关情况,为居住者提供人性化使用空间和舒适的室内环境;美国德克萨斯州倡导以节能运行为导向的建筑用能模式,采用智能技术参与建筑运行时期的能耗管理,建筑内用能设备根据室内环境状况自动调节运作模式,不仅节约能耗20%,同时也体现了以人为本的绿色理念。随着各种新型低碳建筑技术涌现,我国建筑运行整体管理技术和水平也呈现出更新和进步的态势。在上海市建筑科学研究院的带领下,某办公楼研究探索出了一套绿色建筑运行管理策略:室内采用自然采光辅以人工照明;夏季夜间自然通风运行;过渡季节自然通风运行等,既充分享受到自然环境带来的舒适优质的室内环境,又实现了零能耗方式所带来的节能减排效果。
二加强绿色建筑运行实效的核心
开展绿色建筑运行检测“绿色”运行体现出了绿色理念贯穿于抽象的规划设计阶段、具体的建造实施阶段以及实际的运营管理阶段。如何鉴定建筑的绿色运行效果,判断建筑的实际节能减排效果,这些判定结果若仅依靠文字表述作出的定性解释无法完全说明问题,需要真实数据作为量化指标配合方能进行精确评估。“实践是检验真理的唯一标准”———现场实测的检验数据才能给出绿色建筑是否处于真正“绿色”运行的最科学公正的评价。
1《绿色建筑检测技术标准》保障绿色建筑检测顺利进行
中国绿建委为规范和指导绿色建筑检测活动,出台了CSUS/GBC05—2014《绿色建筑检测技术标准》(下称“标准”)。该标准作为我国第一本具有针对性的关于绿色建筑评价体系支撑的检测标准,填补了相关标准的空缺,将规范整个绿色建筑行业的检测活动,提高绿色建筑检测效率和质量,从而推进地方和国家绿色建筑检测市场的发展。
2绿色建筑检测
对实现绿色建筑高效运行管理的必要性以笔者所在夏热冬冷地区为例,绿色建筑中的暖通空调系统和照明系统为主要节能运行管理对象,因此,下面主要以这两大耗能系统为例,讨论绿色建筑检测对于实现建筑运行节能的必要性:
2.1暖通空调系统检测设计文件
对暖通空调系统的冷热源设计参数都有节能性限制,但是却依然存在实际能源利用效率不高的现象。2005年清华大学、中国建筑科学研究院调研发现,大型政府公建的中央空调系统能耗竟超过公共建筑节能设计标准规定指标的10~20倍之多,属于典型的“大马拉小车”。在建筑物运行期间,对空调系统实际运行性能系数进行相应检测,用真实数据凸显问题的症结所在,李东平,等:我国绿色建筑发展现状及相应检测技术研究那么上述不合理的运行方式将会得到及时纠正。标准中规定绿色建筑暖通空调系统检测内容包括:(1)空调水系统性能,反映冷热源机组能源效率的主要指标之一,是建筑节能考察的重点对象;(2)空调通风系统性能,风机是暖通空调系统中主要的耗能设备之一,查看风机运行能耗是检查冷热源机组是否高效运转的有效途径之一;(3)空调热回收装置,可根据实测风量、热交换效率,分析运行期间空调系统排风中能量利用是否取得了良好的节能、环境效益;(4)锅炉热效率,主要核查锅炉效率、锅炉容量以及台数;(5)耗电输热比,主要考察集中供暖系统热水循环水泵效率;(6)热电冷联供系统性能,核查热电冷联供系统年平均综合利用情况。前期合理选择,设计阶段科学分配节能设备和系统,配合后期高效运行管理,才能真正展现出暖通空调系统的节能潜力。开展暖通空调系统检测,可为设备节能量化评估提供实测数据,同时,现场核查可有效检验节能设备是否节能运行。
2.2照明系统检测照明系统运行的重要性
往往被建筑使用者忽视。英国某知名绿色建筑,设计有良好的自然采光系统,但建筑使用者仍然习惯开启人工照明。国内也有类似情况,特别是办公楼照明能耗浪费严重:在非工作时间室内照明全开。照明系统的高耗能运行不仅使绿建生态技术沦为摆设,同时,也造成了不必要的能源浪费,因此,照明运行管理需要得到合理重视。实现对照明系统的检测,能有效避免能源浪费现象的产生,为科学、合理地制定照明系统运行方案提供依据,达到预期的节能设计目标。标准中规定绿色建筑照明系统检测包括:(1)一般显色指数。(2)眩光值。这二进制个参数均反映照明环境的质量,即是否适宜人员工作和生活。(3)照度值,反映室内光照强弱大小,不同使用功能的室内房间都有相应的照明标准。此参数可保证室内人员拥有安全可靠的照明环境。(4)照明功率密度值,作为照明节能的评价指标,核查建筑物是否采用高效照明光源、灯具和电器配件。这四项检测指标的选取依据蕴含了一定的绿色理念———绿色照明不能因单纯地实现节能而牺牲照明质量、降低照明标准,而是应在优质高效的照明环境基础上实施能源节约。选用高效照明用具,依靠科学、合理的设计方法,仅仅提供了照明系统节能的可行性,采取节能的照明运行措施是落实节能的关键步骤,运行检测则可有效检验这一步骤的实施效果,评判整个照明系统的实际节能情况,并为后期制定运行方案提供指导和依据。
3小结
标准对绿色建筑中其余项目的检测也提出了相关要求,这里不再鏊述。绿色建筑检测检测内容广、检测工况复杂、检测周期长,比常规建筑检测实施难度较大。但是随着标准的颁布,规范了整个绿色建筑行业的检测活动,为绿色建筑检测朝着健康有序的方向发展保驾护航。
三结论
关键词:电磁兼容电磁干扰智能建筑弱电系统
1电磁兼容性的提出
随着现代电子科技的飞跃发展,电子技术和电子产品已广泛地应用于各个行业生产领域和人门的日常生活中。尤其是微电子技术和数字计算机技术的发展使人类进入了信息技术时代。"电脑,上网,手机,智能化……"已成了人人皆知的名词。然而,电器设备和电子产品的普及应用与发展也造成了日益严重的电磁污染,给我们的生产和生活带来了不容忽视的影响,甚至造成严重问题。这个矛盾日益凸现,并屡见不鲜。
例如:电力设备的电位异常与谐波干扰,电动工具的电火花,都会影响通信系统和广播电视系统的正常工作;手机、手提电脑
在飞机上使用时会干扰飞机上导航控制系统的可靠工作,甚至造成飞行事故;医院里的心电起博器等医疗设备受移动通信装置无线电波干扰而影响正常使用等等。在工业生产中,以微电子电路为主体的自控仪表系统的工作环境和检测控制对象往往是高电压大电流的,这些电子仪表设备常常会受到电磁幅射、电磁脉冲、地电位异常、雷电冲击、静电感应、电弧、强负荷电流冲击、电源谐波、高频电噪声等等有害因素的干扰影响。这些干扰轻则会引起自控仪表装置的工作可靠性降低,重则甚至造成自控仪表系统的误动作或死机故障。
凡此种种都是常见的在同一电磁环境中的电子设备相互干扰而不能正常工作的现象。要解决这些问题,即如何使在同一电磁环境下工作的各种电子设备、电子系统都能互不干扰地正常工作,达到兼容状态,这就要看电子仪表设备的电磁兼容性(EMC)。
2电磁兼容的学科内容
电磁兼容性(Electromagnetismcompatibility)是一门新兴的综合性学科。它的主要研究内容是电磁干扰和抗干扰问题。还涉及到抗雷电、静电、太阳电磁场等自然干扰源、核电磁脉冲、无线电频率资源的分配和管理、信息系统电磁泄漏失密、电磁环境污染与生态效应等等领域,关系到大多数现代工业部门和军事部门。在工业环境中,主要致力于对电磁干扰源,电磁干扰传播途径,电子设备的抗干扰能力等几个关键环节的研讨。
2.1电磁干扰源
电磁干扰源主要有自然环境中的电磁噪声和人为外界干扰信号。
电磁噪声是不带任何信息的杂散电磁场。常见的有由大气中的雷电、太阳磁爆、风尘、地岩应力等各种原因引起的静电积聚与放电;电力设备中的感性负荷切断及投运时产生的瞬变脉冲噪声;各种电器产生的电弧,电火花等。信息技术设备的工作信号都是数字脉冲信号,由频谱分析理论可知:脉冲信号前沿越陡峭及脉冲频率越高,其包含的高次谐波及高频能量就越大,就会对外发射电磁能量。设备内的元器件,线路板轨线及连接线等都会对外发射电磁干扰。
无线电通信、广播电视、雷达等系统发射出的电磁波信号,相对于外系统而言是一种无用信号,对其它电子设备也是一种干扰。
2.2干扰的导入途径
电磁干扰的传输途径主要有通过传输线路和空间辐射两种方式。
在传输线路方面干扰主要通过共阻抗耦合和地线环路耦合方式产生影响。当电子设备或元件共用电源或地线时,就会通过公共阻抗产生相互干扰。电源内阻或地线自身的电阻值很小,但其包含分布电感,在高频时其阻抗不容忽视。高频干扰电流会在公共阻抗上产生干扰电压,叠加到其它电路上。
两设备之间的地电位不同时,就会产生地环路干扰。传输线路分布范围较大的仪表控制系统均应注意防止这类干扰。
空间辐射干扰多是通过高频电磁场传播的,仪表设备内部的电路之间和设备系统之间相互间都会产生这类干扰。
3电磁兼容的技术标准制定和认证工作
电磁兼容涉及的内容十分广泛,实用性极强。工业、民用、军用等几乎所有的生产、生活领域都需解决电磁兼容问题。世界上一些发达国家,如美国、欧洲共同体国家、日本等,在20世纪60年代就开始重视与发展这门学科,目前已形成了一整套完整的电磁兼容体系。这些国家已制定了完整的电磁兼容标准和规范,设立了能有效地对军用和民用产品进行电磁兼容检测和管理的机构,配备有高精度的电磁兼容测试系统设备。还研制了很多关于电磁兼容预测、分析和设计的程序软件。不断推出用于电磁兼容对策技术的新材料、新器件、新工艺。这些完善而周密的体系可以有效地保证电器设备从设计、制造、进入市场和检测验证的全过程得到控制,最终实现全面的电磁兼容。
电磁兼容问题几乎在各个工作领域中普遍存在,影响面极广。因而,制定完善的科技管理法规就势在必行。世界上工业发达的国家都设有电磁兼容(EMC)标准制定工作的专业委员会,并逐步走向国际统一标准。目前,国际上具有权威性的电磁兼容标准有:国际电工委员会的CISPR标准和IEC标准;欧洲共同体的EN标准;德国的VDE标准;美国的FCC标准和军用标准MIL-STD。
我国过去经济及科技基础比较薄弱,电子技术工业落后,电子仪表产品应用较少,电磁兼容的矛盾不突出,所以在电磁兼容领域起步较晚,与国外的差距很大。我国对电磁兼容的重视始于20世纪70年代的军工产业。至80年代才成立了"全国无线电干扰标准化技术委员会",研发并制定了一些电磁兼容标准。90年代初的海湾战争震惊了国人,交战中一方施放的电磁干扰竟能使对方的防空指挥系统陷于瘫痪失灵,使我们看到了电磁干扰与抗干扰在现代战争中的威力,象制空权、制海权一样,电子战的实质其实是争夺制电磁权。
接着,欧共体颁布的电磁兼容指令89/336/EEC使民用企业也感受到了对电磁兼容技术认同的迫切性。该指令规定自1996年1月1日起,凡不符合电磁兼容标准的产品一律不准进入欧洲市场,这给我国的民用电子产品的出口造成了很大压力。在此背景下,目前国内生产的个人电脑PC机出厂时,都已标注了抗干扰电磁兼容的等级标志。
今年我国已加入WTO而根据WTO/TBT协议(贸易技术壁垒协议)如果我国自身没有对产品进行电磁兼容认证的技术标准及要求则国外的不符合电磁兼容要求的"拉圾"产品就会大举入侵我国。令人遗憾的现象是:目前国内市场上销售的各类进口电子仪表系统及产品几乎都没有标示出电磁兼容的技术指标参数这一重要性能内容没有引起人们足够重视。建设和完善我国自己的电磁兼容标准体系已是刻不容缓的事情。
经过广大科技工作者和政府主管部门的努力,近年来我国也已陆续制定了约70多种电磁兼容标准。例如:国标GB/T17618-1998《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》和国标GB4343.2-1999《电磁兼容家用电器电动工具和类似器具的要求:抗扰度》等等。
这些标准规定了各种类型的电气电子设备在各个频段的电磁干扰发射值限值和抗扰度限值,并规定了相应的试验方法、仪器设备和试验场地。2000年我国成立了"中国电磁兼容认证委员会",并建立了认证机构--中国电磁兼容认证中心。目前又公布了首批进行强制性电磁兼容认证的产品细化目录和检测项目,涉及到10个产品类别的约80多种产品。国家出入境检验检疫局也对六种进口电子产品实施电磁兼容强制性检验。我国的电磁兼容认证工作正在逐步地全面开展并开始与国际接轨。
4电磁兼容控制技术
智能建筑弱电系统的主体设备是采用信息技术的各种电子设备。提高智能建筑弱电系统的抗干扰性能必须采用多方面的综合抑制措施才能获得满意效果。对于弱电系统而言应从电子设备的内部结构、电源回路、信号传输线路等几个方面来考虑抗干扰措施。
4.1弱电设备内部结构的抗干扰措施
弱电设备的外壳、机箱(柜)应采用金属材料,或在塑料外壳内喷涂一层金属膜作为屏蔽层。弱电电子设备外壳的通风孔、进出线孔、连接缝隙等要足够小(d<λ/20)。机箱的接缝处可使用导电衬垫,通风窗可使用波导管,面板显示窗可使用屏蔽玻璃材料。这些措施可用于切断通过空间辐射传播的电磁干扰。
弱电电子设备内部的电路板之间电路板与电源板之间电路板上射频元件区域都应使用厚度不小于0.7mm的镀锌铁板予以电磁屏蔽。屏蔽铁板应采用镀银铜线与外壳地连接。
弱电电子设备的输入、输出端接口电路设计中应设置消除雷电影响的抗电涌抑制器(SPD)、高低频滤波器、光电耦合器等电路,并尽量设法采用平衡传输制式,可有效抑制地环路干扰。
尽可能减小电路板中的相互电磁干扰。可采用多层电路板以减少引线;布线尽量短粗以减小环路电阻;布线转角处要圆滑,以利于阻抗匹配;不同类型的电路单元要分路接地等等。
电磁兼容控制技术极大地依赖于新材料、新器件、新工艺的发展。如广泛采用的表面贴装工艺(SMT);近年来迅速涌现的"电磁干扰对策元件"系列(EMI)已获得普遍应用。如:电感类EMI元件、三引线电容器、馈通电容器、压敏电阻、平面变压器、片式EMI滤波器、固态继电器、固态开关、导体丝网、导体薄膜,以及形形的EMI接插件、缆线、涂料、编织物等等。这些新器件、新技术的应用大大提高了电子设备的抗干扰性能。
电子设备内部的抗干扰措施主要应由弱电电子设备制造厂商去致力研究,但是作为智能建筑弱电系统设计的工程师,了解些这方面的知识,对于判断及选择优良品质的弱电设备是大有好处的。
4.2电源装置的抗干扰措施
电源装置是弱电电子系统的动力源电源的稳定可靠与否对弱电系统的影响极大。有资料表明:电子系统设备的故障有1/2~1/3是来自电源部分。对电源的干扰来源主要有雷电冲击电流;大容量感性负载投运或切断时造成的欠压或浪涌电压干扰电网中的高次谐波干扰等。
为抑制浪涌电流干扰可在电源的输入、输出端装设瞬变电压抑制器(TVP);在电源输入端隔离变压器的一次侧与二次侧之间加入接地的金属屏蔽层这对降低高能量的瞬时脉冲干扰十分有效。在电源单元的设计中应采用有隔离作用的宽工作电压范围(交流85V~265V)开关电源,可大为提高电源抗电网电压跌落的能力。
在电源输入端加装LC滤波电路是消除对电源环节造成影响的高频干扰和共模干扰的有效办法。在电源与负载之间串接"电磁干扰对策元件"--铁氧体磁环,可以很经济方便地抑制高频干扰,同时还能减小电子设备通过电源对电网中其它设备的干扰。
4.3传输信号线路的抗干扰措施
这个方面是从事智能建筑弱电系统工程设计的工程师们可以充分发挥主动性的领域,在做综合布线系统以及大面积区域或长距离的计算机数据网络、闭路电视系统、楼宇设备自控系统的布线设计时尤其应认真考虑这些问题。
(1)从现场测控器件至总控制室之间的长距离传输信号线宜采用双绞线,并选用小节距的双绞线。当多根双绞线在一起敷设时,最好采用不同节距的双绞线;当两对双绞线长距离平行敷设时,每隔一段距离应做一次位置交叉,以抑制噪声。传输线中应尽可能避免使用接插件等不连续连接的接插件。长距离传输线的终端应并联一阻抗器件进行阻抗匹配。
(2)关于智能建筑弱电系统的接地问题,过去往往要求弱电系统设置单独的接地系统,不与其它电气系统接地网共用。然而,近些年来一些引进的国外建筑工程设计和学习国外技术的建设项目中,采用大建筑面积的建筑物以及建筑群日益普遍。弱电系统要设置单独的接地体,实施起来常有困难。随着现代建筑技术的发展,目前,建筑物基础一般都采用"大底板"结构。把所有的桩基、地面基础、柱梁内的钢筋结构都联接成一体,作为接地体。其接地电阻往往非常小。弱电系统的接地宜考虑利用建筑物基础作接地体。
按照现代电磁兼容技术理论,电子仪表系统和电气系统的接地实质上都是一种"等电位联结",用以消除外界电磁干扰和安全保护。根据这些理论研究进展,近年来,国内外的有关设计技术规范也都有所修订与调整。例如:我国在参考了国际电工委员会"IEC60364-4-443:1995","IEC60364-5-534:1997"等文件后,于2000年修订出版的强制性国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年修订版)中,就新做了以下规定:
第(3.3.4)条:--防直接雷接地宜和防雷电感应,电气设备,信息系统等接地共用同一接地装置,并宜与埋地金属管道相连;
第(6.3.3)条:--每栋建筑物本身应采用共用接地系统其原则构成示于图(6.3.3)(图中把包括信息系统在内的所有电气设备的接地母线均连接在同一接地体上)。
按照上述国家标准的规定,弱电系统的接地可与其它电气系统共用接地装置。
(3)采用有屏蔽层的传输电缆是减少电磁干扰的一项基本措施。过去有些设计规定要求:信号传输电缆的屏蔽层,一般应在控制室的接地汇流排处接地,不应浮空或重复接地。即采用单端接地方式,但这种接地方式存在缺陷。
传输电缆屏蔽层仅一端做接地而另一端悬浮时,它只能防静电感应,防不了因磁场强度变化所感应的干扰电压。为减少屏蔽层内芯线上的感应电压,在有些弱电设备的技术要求屏蔽层仅一端做了接地连接的情况下,应采用有绝缘层隔开的双层屏蔽电缆,其外层屏蔽层至少应在两端做接地连接。这样,外屏蔽层与其它同样做了接地连接的导体构成环路,感应出一电流,因此产生降低源磁场强度的磁通,从而基本上抵消掉没有外屏蔽层时所感应的电压。最新修订的国家标准GB50057-2000版,第(6.3.1)条中已肯定了这种做法:"当系统要求只在一端做等电位联结时,应采用两层屏蔽,外层屏蔽按前述要求处理。"
(4)在传输线路的终端装设电涌保护器(SPD),可有效抑制瞬时电脉冲干扰。采用光电耦合隔离可消除一次元件与控制系统之间因地电位差产生的共模电压干扰对测控系统内部电路的影响。
[关键词]:高层建筑给水系统消防给水
【ABSTRACT】:This paper based on the characteristics of high-rise building water supply system, and discusses the solution of the unfavorable factors of the high-rise building water supply - vertical division, pointing out that the key to this approach is to determine the hydraulic pressure value and selection of a suitable water supply mode; summary of the fire water supply mode of approach and select methods of water supply in the system, obtained the building height is an important basis to select the fire water supply mode.
【KEY WORDS】: high-rise buildingwater supply systemfire water supply
中图分类号:[TU208.3]文献标识码:A 文章编号:
由于社会经济的发展,城市人口日趋密集,造成用地紧张、地价昂贵,迫使人们大力发展高层建筑以满足人们生活和社会发展的需要。由于高层建筑有别于其他建筑的特征,其给水系统固然会有其特点。本文通过分析总结各个类型高层建筑给水系统的的优缺点,阐述给水方式的选择方法,并分析了高层建筑室内消防给水方式及选择方法。
1高层建筑给水系统的特点
高层建筑的给水系统是高层建筑的重要组成部分,它由于高层建筑的特殊性而具有不同于一般建筑的特点:
(1)建筑高,体积大,给水设备标准高,使用人数多且集中,瞬时给水流量大,必须具有安全可靠的给水水源,以及技术先进,经济合理的系统形式,以保证供水连续和维护管理方便。
(2)建筑层数多,高度大,给水及消防等静水压力大,必须进行合理的竖向分区,并设置加压设备,以保证管道和配件不受破坏,系统使用完好。
(3)建筑标准高,功能复杂,火灾危险性大,必须设置安全可靠的室内消防给水系统,满足各类消防要求。
(4)给水排水管道及设备多,噪音源、震源多,必须严格采取隔音、防震、防水击等措施。
由于以上高层建筑给水系统的特点及高层建筑的特殊性,如层数多、高度大、功能广、结构复杂,并受各种外界条件的制约,使得其无论是在技术广度上还是在设计深度上都远远超过一般的建筑给水系统。
2高层建筑给水竖向分区
2.1高层建筑给水竖向分区的必要性
所谓给水分区是指沿建筑物的垂直方向,依序合理地将其划分为若干个供水区,每个供水区都有完整的给水系统。由于高层建筑高度较大,室外给水管网的水压通常无法满足建筑物内较高楼层用水点的水压要求。因此,必须设置升压设备和高位水箱,以满足较高楼层的水量和水压要求。另外,由于建筑物高度较大,如果给水系统不进行竖向分区,则底层卫生器具必将承受较大的静水压力,从而带来一系列问题。其主要表现在:
(1)静水压力过大,若压力超过管材和设备的额定工作压力,会造成管材和设备的损坏,必须采用耐高压管材、管件及配水器材;
(2)下层管网由于承受压力过大,造成零件磨损,寿命降低,漏水增加,检修频繁,关闭时容易产生水锤,轻则产生噪音和振动,重则使管网遭受破坏;
(3)下层给水龙头流量过大,水流呈喷溅状,不仅造成浪费,而且影响使用;
(4)上层给水龙头流量过小,甚至出现负压抽吸,有可能造成回流污染;
(5)维修管理费用和水泵运转电费增加;
因此,为减小管道系统的静水压力及管中水击压力,延长零配件的使用年限,可根据使用功能、设备材料性能、维护管理条件、建筑层数和室外给水管网压力等因素进行高层建筑给水竖向分区,实现一般管中各分区最低卫生器具配水点处静水压不宜大于0.45Mpa,特殊情况不宜大于0.55Mpa。
高层建筑给水系统实行分区给水的另一个重要意义是节约能源,如给水系统未进行竖向分区,则建筑物所需全部用水量都需经水泵提升到屋顶高位水箱,这样,对于高层建筑下部各层卫生器具来说,由于供水压力太大,反而要进行减压,从而造成一部分能量的浪费。反之,如实行分区供水,就不必将全部用水量都提升到屋顶高位水箱,而只需通过各区的专用水泵将各区的用水量提升到相应的高位水箱内。从而避免了因减压而造成的能量浪费。
2.2 高层建筑给水竖向分区压力值的确定
合理进行竖向给水分区也就是确定竖向分区给水压力值(各分区最低卫生器具承受的最大允许静水压力值),以此压力值为依据对高层建筑进行分区。
影响分区给水压力值的因素主要有:建筑物性质及卫生设备完善程度;卫生器具及阀件的允许工作压力值;供水设备及管道阀件的价格和当地电价等。对于住宅及宾馆类高层建筑,由于卫生器具及用水设备数量较多,用水量较大,用户对供水安全及隔音防振的要求较高,其分区给水压力值一般不宜太高[1]。对于办公楼等非居住建筑,由于其卫生器具和用水设备数量较少,用水量较少,其分区给水压力值允许稍高一些,我国《建筑给水排水设计规范》[2] GB50015-2003规定:分区最低卫生器具配水点处的静水压,住宅、旅馆、医院宜为300Kpa~350Kpa;办公楼宜为350Kpa~450Kpa。
2.3 高层建筑竖向分区给水方式类型及特点
竖向分区的给水方式有并联、串联和减压分区等多种形式,每种方式都有其优点及使用范围。因此,可根据工程具体情况选用。
2.3.1 并联分区给水方式
各分区独立设置水箱和水泵,各区水泵集中设置在底层或地下室水泵房内。此种方式的优点是各区为独立给水系统,互不影响,供水安全可靠;水泵集中布置,便于维护管理,能源消耗少。缺点是管材耗用较多,水泵型号较多,水箱占用建筑使用面积。宜用于建筑高度≤100m的高层建筑。
2.3.2 串联分区给水方式
分区独立设置水箱和水泵,各区水泵分散设置在技术层中,低层的水箱兼作上一区的水池,自下区水箱抽水供上区用水。此种方式的优点是各层均设水泵和水箱,各分区水泵扬程按本区需要设计,水泵效率高,管道较简单,能源消耗较少;缺点是水泵分散布置,管理维修不便,各区之间相互影响,水箱总负荷大。宜用于建筑高度>100m的高层建筑。
1中国商业建筑蒸汽能耗现状
随着中国的改革开放和经济发展,商业建筑的面积日趋增大,建设规模和建设速度逐渐加大。据统计,目前中国已经建成大约2000多幢高级宾馆和写字楼,800多家大型商场,其中绝大部分的高级宾馆、饭店都设有蒸汽系统。根据我们对二十多幢商业建筑的能耗调查统计,设有蒸汽系统的商业建筑每年仅锅炉的燃料费用就接近60元/平方米,现有商业建筑的每年的能源消耗费用就高达225亿元人民币。
宾馆类建筑的蒸汽系统主要由蒸汽源、蒸汽输配系统、蒸汽用户三部分组成。蒸汽源一般为蒸汽锅炉。使用燃料各有不同,包括:燃气、燃油和煤。蒸汽输配与回收系统包括蒸汽由蒸汽源输送至用户和部分蒸汽凝水由用户处回收至蒸汽源两部分。蒸汽用户一般有以下四个:第一个是建筑内所需生活热水,通过与蒸汽换热的方式提供;第二个是是空调和供暖系统在冬季时使用的热水通过与蒸汽换热提供;第三个是洗衣房,使用蒸汽熨洗衣服;最后是厨房,使用蒸汽蒸煮食品和消毒餐具。此外对于一些采用吸收式冷机的商场、饭店,蒸汽系统还提供溴化锂吸收式冷机运行所需的高压蒸汽。对于医院,蒸汽系统还提供蒸汽供大部分医疗室消毒器械使用。表1显示了北京市几种不同的商业建筑的蒸汽消耗各成份比例。
表1:北京市几种不同的商业建筑的蒸汽消耗各成份比例(%)
生活热水空调采暖洗衣房、厨房消毒用备注宾馆1215821--夏季用吸收式冷机宾馆2483022--医院4032208
2蒸汽系统存在的问题和节能潜力
通过对北京市商业建筑中蒸汽系统的调查和分析发现,目前蒸汽系统的应用中还存在着很大的问题,这同时也反应了蒸汽系统具有巨大的节能潜力。主要表现在以下几方面:
*中国商业建筑的能耗高于国外发达国家的商业建筑能耗。从我们对北京市近10栋宾馆、饭店和医院的全面测试和统计可知,这些商业建筑的全年运行能耗平均大约是188kwh/m2.a,而气候条件大致相当的日本的同类建筑的平均全年能耗大约是135kwh/m2.a,也就是说北京市的宾馆的能耗要比日本高出将近40%。这其中,空调能耗占到50~60%,而其中设计到蒸汽系统的建筑结构冷、热能耗又占到空调能耗的40~50%(如果夏季采用吸收式制冷,冬季采用蒸汽换热采暖和空调)。
*同类型的的商业建筑之间的能耗也有较大差别。图1显示了北京4家四星级以上宾馆的全年每平方米耗燃料量,从图中可看出耗燃料量最高的商场比耗电量最低的商场能耗高出将近2倍。
图1北京市4家四星级以上宾馆的全年每平方米耗燃料量比较
从蒸汽系统的凝水回收系统运行情况看,各个宾馆之间也存在着很大的差异。由于蒸汽凝水中含有大量的水的显热,因此凝水回收率越低,系统的能耗损失就约大。图2显示的是我们调查的北京市几个宾馆、医院的蒸汽凝水回收情况。从图2中可以看出,一些宾馆蒸汽凝水回收率达到80%以上,凝水回收效果较好,而还有一些系统的凝水回收率低于20%,且大部分蒸汽系统的凝水回收率较低。
图2北京市宾馆蒸汽凝水回收率
*近年来已有不少的节能改造项目竣工,这些改造项目都显示出较大的经济效益,说明商业建筑有巨大的节能潜力。例如在亮马河大厦,提高蒸汽凝水的回收率和减少二次蒸汽的产生等技术手段,一年可以节约运行费用80多万,所需的投资不到一年的时间即可回收。
上述分析表明,中外对比、同类建筑的对比和商业建筑成功的改造实例都充分说明中国的商业建筑蒸汽系统具有巨大的节能潜力,蒸汽系统节能改造有很好的经济效益。
3蒸汽系统节能的途径和方法
蒸汽系统包括蒸汽输送系统,蒸汽用户,蒸汽凝水回收系统。因此蒸汽系统节能必须从这三个方面分别下手。从调查情况看目前高压蒸汽输送系统其输送效率较高,节能潜力较少;而蒸汽用户的节能潜力则主要体现在空调用户如何有效的利用冷、热源上,在这里就不详细说明了;所以目前蒸汽系统的节能则主要体现在蒸汽凝水回收系统上,即如何提供凝水回收率和减少系统的二次蒸汽产生。
3.1提高工作人员的管理运行水平
*对运行管理人员、操作工人进行思想品质,培养他们的责任感和事业心,提高觉悟,尽职尽责地运行管理设备。
*建立严格的管理制度,规范职员、工人行为,这是实现良好运行管理的客观保证。
*对职工、工人进行技术培训,提高他们的技术水平和运行管理水平,有益于改善他们的工作,减少能耗。
末端蒸汽用户的节能意识也对蒸汽系统的能耗有很大的影响。例如北京市某宾馆的洗衣房,洗衣房的工作人员为了工作方便,大部分用汽设备(如熨烫机等)都采用无疏水阀运行,这不仅使得整个洗衣房的蒸汽凝水温度偏高,造成了大量的二次蒸汽损失,同时还使一部分动力蒸汽也由凝水管道排到室外,造成了大量的能耗损失。
3.2提高系统设备的管理运行水平
这主要体现在
*对设备进行严格管理、合理使用,确保使之高效运转。
*及时对设备进行更新换代,更换低效设备,避免不必要的能源消耗。
*建立详细的工作计划和节能措施,确保节能改造工程的节能效果,防止徒劳无功。
由于设备老化造成的蒸汽系统的能耗增加,在我们的测试调查中经常发现。如北京市某四星级宾馆,其凝水箱内凝水长期硬度检查不合格,被迫再度软化或者就地排走,造成很大的能源和经济损失。经调查发现是由于一台生活热水用的壳管式蒸汽热水交换器的内管破裂,使得大量的未软化的生活热水直接进入蒸汽管道回到凝水箱而造成的。
此外采用合理的蒸汽凝水回收系统也是减少系统能耗的一个关键因素。从图2中我们可以看到宾馆B和D的凝水回收率较高,这主要是由于宾馆B中对蒸汽凝水进行了多极预冷,才进入凝水箱,即蒸汽经以及换热器换热后,得到的温度较高的凝水再和二级换热换,使其温度进一步降低。这样避免了大量的二次蒸汽损失,而且温度较低的凝水也更容易打回锅炉房。宾馆D中则将锅炉补水直接打到凝水箱中和凝水混合,降低凝水箱内的凝水温度,这样也避免了能耗损失。
图3宾馆B中蒸汽系统简图
图4宾馆D中蒸汽系统简图
3.3节能新技术的推广
技术手段的推广和合理利用是商业建筑节能的关键。适合中国商业建筑的节能的方法并不是建造一两幢新的商业建筑来展示新技术,而是通过一些投资小见效快的技术手段对现有商业建筑的改造和提高运行管理水平来提高能源利用效率。
从蒸汽系统自身的特点来看,蒸汽系统问题最大的地方是蒸汽凝水回收系统。目前一种射流-喷射泵系统非常适合于代替蒸汽系统中蒸汽热水换热器。它采用的是将蒸汽直接喷到需要加热的水中,通过混合来达到换热的效果。由于它不存在凝水回收系统,固避免了目前蒸汽凝水回收系统中的大量问题。但由于它将处理过的软化水直接喷到了未处理的热水中,其增加了锅炉房处理软化水的费用。
如下是喷射泵系统与传统的板式热交换器的运行能耗费用比较:
初始条件:
1.采用燃气锅炉,燃料为天然气,价钱为1.8元/m3,热值为44175kj/m3,锅炉效率93%
2.都提供4公斤压力的蒸汽,温度为143.4,蒸汽热值为2732kj/kg
3.自来水价格为3元/吨,软水价钱为5元/吨,自来水水温为15℃,热值为62.85kj/kg
4.生活热水供应水温为60℃,热值为251.4kj/kg
5.板式换热器的凝水温度为70℃,热值为293.3kj/kg
计算步骤:
1、采用FTS系统生产1吨生活热水所需耗费
(1)耗蒸汽量
设生产1吨生活热水的蒸汽耗量为Gsteam,由:
Gsteam×2732+(1000-Gsteam)×62.85=1000×251.4
可得蒸汽耗量为:Gsteam=70.64kg
(2)耗燃气量
由于FTS系统无凝水,所以生产1吨蒸汽所需燃气量为:
1000×(2732-62.85)/(44175×h1)=64.97(m3)
所以生产70.64kg蒸汽需燃气量为
Ggas=64.97×70.64/1000=4.589(m3)
(3)耗自来水量
从上面计算可知消耗自来水量为1000-70.64=929.36kg
(4)耗软化水量
消耗软化水量为70.64kg
(5)总费用
总费用为:4.589*1.8+929.36*3/1000+70.64*5/1000=11.40(元)
2、采用蒸汽-热水换热器生产1吨生活热水所需耗费
(1)耗蒸汽量
设生产1吨自来水的蒸汽耗量为Gsteam,认为换热器换热效率为1,由:
Gsteam×(2732-293.3)×=1000×(251.4-62.85)
可得蒸汽耗量为:Gsteam=77.32kg
(2)耗燃气量
设凝水回收率为X(以下计算数据基于X=100%)
生产1吨蒸汽所需燃气量为:
{1000*(1-X)*(2732-62.85)+1000*X*(2732-293.3)}/(44175×h1)=59.36(m3)
所以生产70.4kg蒸汽需燃气量为
Ggas=59.36×77.32/1000=4.589(m3)
(3)耗自来水量
从上面计算可知消耗自来水量为1000kg
(4)耗软化水量
消耗软化水量为77.32*(1-X)=0kg
(5)总费用
总费用为:4.589*1.8+3*1=11.26(元)
从计算结果中可以看出,
(1)在采用喷射泵系统时,系统运行费用仅比采用换热器+凝水回收装置系统在凝水回收效率为100%时的费用高出1.2%
(2)采用相同的计算过程可以得出当换热器+凝水回收装置系统的凝水回收率为87.9%时,所用费用与喷射泵系统相同。
此外喷射泵系统还节省了凝水回收系统的初投资。
由此可见喷射泵系统是一个值得在蒸汽系统中运用的新技术。
参考文献:
【1】章熙民,任泽霈等,传热学(第三版),中国建筑工业出版社,1993
关键词: 民众住宅水暖系统 常见问题防治
Abstract: in our country at present a lot of houses in plumbing system has very many problems, and these problems for people's life and have many adverse impact. This article in view of the migrant workers residential plumbing system common problem analysis and prevention and control.
Key words: public residential plumbing system common problem prevention and treatment
中图分类号:TU832.1 文献标识码:A文章编号:
对于普通居民来说,水暖系统如果出现问题那么对于普通居民的生活来说就会产生很大的影响,特别是针对北方冬季寒冷的地区来说,暖气的质量直接会影响到冬季居民的生活质量。但在实际的生活中,民用住宅水暖系统还是存在着很多的问题,以下笔者根据多年经验总结几点民用住宅水暖系统常见的问题和成因,并且提出几点不成熟的建议。
民用住宅水暖系统常见问题及成因
1.民用住宅水暖系统中阀门的常见问题及成因
在民用住宅水暖系统中阀门经常会出现开关不紧、漏水、渗水的现象,影响阀门的开关以及调剂压力和阻力。其中不严重的只需要进行简单维修,而严重的则会造成返工甚至影响到住户的正常用水和供暖。
造成这种现象的原因是阀门安装过程中出现了技术上的差错或者是阀门的规格以及型号并不适合民宅的水暖系统,出现这种现象的根本原因就是施工人员在施工时不细心,随意的选择阀门造成的。
2.给排水管道存在的问题
目前给排水管道经常会出现跑水、冒水以及管道堵塞等问题,这些问题都会影响住户日常用水和供暖
而引起这些问题的原因有很多,其中包括施工上的原因以及使用上的原因:
(1)施工上的原因:排水栓、地漏等部件在安装过程中并未按规定进行安装;底部的排水横支管和立管之间连接处到立管底部的距离太小;在安装管道的时候,未将管道内的垃圾和杂物清除;在进行针对预留关口和排水口的堵塞工作未做好;管沟出现填土不实,或者填土含垃圾废物等现象;建筑沉降的原因导致管道破裂。
(2)使用上的原因:因为很多管道和相关配件的内部都存在毛刺,而在日常的供水和供暖中,这些毛刺会勾住很多不溶于水的物质,例如头发、塑料等物质,长时间下去就会导致管道堵塞。
3.排水塑料管道存在的问题
对于住宅水暖系统中排水塑料管道常见的问题就是其在日常运行中存在较大的噪声,而这种噪声对于居民的生活起居来说,会产生很大的影响。而出现这种影响住户生活噪声的原因包括其管道本身材料问题以及在安装时并未考虑其噪声影响等。
4.暖气管道常见的问题及成因
对于住户来说,住宅水暖系统对自己生活影响最大的就是采暖管道不热,而这正是暖气管道常见的问题之一。除此之外供水管道和采暖管道渗水、漏水也是采暖管道经常会出现的问题,对于人民的生活产生了很大的影响。
针对民用住宅水暖系统常见问题的相关对策
1.针对阀门问题的相关对策
既然是阀门出现问题,那么就要针对阀门进行特殊的防治。首先在进行安装之前,必须要针对阀门抽查试验,抽查的比例应保持在10%左右,抽查试验应针对阀门的严密性以及耐压强度来进行试验,试验的结果要保证阀门的各项指标符合我国的有关规定。用于切断的主干道上阀门必须逐个进行上述试验。其次要了解各种阀门的规格和型号,在实际的安装中要选择合适规格的阀门进行安装。
2.针对给排水管道问题的相关对策
首先管道的安装必须按照设计的坡度来进行,坡度必须保持均匀,并且严禁出现倒坡现象;住宅出口处的管道的坡度必须要适时的增大,对于地漏和排水栓的安装必须要保证牢固、平整,并且要低于排水管的表面2mm,低于地面5mm。
其次在水暖管道正式安装之前,必须要针对管道进行仔细的检查,必须要做到水暖管道内不能残留任何的杂物和垃圾;对于地漏、浴盆等接口必须要利用软布来塞严,并且工程之后要进行仔细的检查和清理。
最后在水暖管道安装完毕之后,要及时的针对室内的给排水管道进行通水试验。对于存水湾来说,必须要保证其内部没有出现沉积结块,所以最好在施工期间将疏通口打开,让一些杂物无法滞留在管道内,一直到整个现场都被处理干净再关闭,这么做还可以发现并清理管道内的杂物。
3.针对排水塑料管道产生噪音的相关对策
首先可以将排水塑料管道安装在室外,就可以大量的减小噪音;其次由于其立管的底部弯头所产生的噪音最大,所以可以在主管的底部安装支墩,并利用一些较为柔性的材料将底部弯头包裹起来,由此就可以达到减小噪声的作用;再次实际的空间允许的情况下,可以通过减少转弯的数量来减少噪声。
4.针对暖气管道问题的相关对策
首先在管道安装时,必须要求工人按照规范的流程的施工;对于相关的材料必须要进行细致的检查,防止出现不符合规格的次品以及假冒伪劣产品;对于散热器来说,在组装之前和之后都要进行水压试验,只有试验合格才算是安装完毕;在整个水暖系统在安装完毕必须要进行水压试验,由此验证安装是否合格,早发现问题早解决。
其次在水暖系统正常运行的时候,总进闸门的开启量尽量控制在合适的程度,切勿过大,而对于其他闸门来说,必须将其开道最大,由此可以防治压力、温度以及气体等对管道、阀门的损害。一旦出现系统突然停止的现象,必须将设备中的水排空,避免出现冻裂管道以及部件的现象。
结语:
水暖系统对于每一户住家来说都非常重要,所以在进行水暖安装之前,必须要做好充分的准备和研究,在安装时必须按照合理的规范进行施工,在安装之后则必须进行规定的试验。只有做好这些步骤,才能给人们一个温暖的家。
参考文献:
[1]王国峰.论民众住宅水暖系统常见问题及防治黑[J].龙江科技信息,2011(19)
1.1空调的计算冷热负荷
在潍坊市气候条件下,节能公共建筑单位建筑面积设计冷热负荷相对稳定,空调总冷负荷2640kW,空调总热负荷1650kW,冷指标为91W/m2,热指标为57W/m2,每年的空调负荷具有很强的规律性。
1.2既有建筑技术改造方案
1.2.1地埋管换热器地下热平衡分析地埋管全年吸热量Q取热=1473.69MWh,散热量Q散热=1872.8MWh。在考虑了机组的耗功量后地埋管换热器的散热量与取热量的比值要明显高于建筑物所需的冷负荷与热负荷的比值。地埋管的年累计放热量与取热量不平衡率为21.3%,地埋管侧的峰值排热负荷为3201kW,峰值取热负荷为1144kW,两者相差较大,如果按照冷负荷设计钻孔井数,钻孔费用较大,综合考虑冷热负荷平衡及钻孔费用,可将一部分冷负荷采用原有模块式空气源热泵机组承担,不仅可以减少钻孔数目,还可以平衡冷热负荷。由上述冷热平衡知:总排放热量为1872.8MWh,总吸取热量为1473.69MWh,不平衡率为21.3%,如果全部采用地源热泵工程满足冷负荷,地下的温度变化总体呈上升的的趋势,不满足地源热泵工程设计规范要求。
1.2.2初步设计方案根据调研数据的显示,系统原有40台模块式空气源热泵机组,单台供冷量为60kW,为了最大程度地满足冷热负荷的平衡,同时避免钻孔数目的过多,减少水泵能耗,该技术改造方案定为1台螺杆式热泵机组+19台原有模块式空气源热泵机组,原有模块式空气源热泵机组保持原有位置不再变动,既节省了设备迁移费用,又节约了总机房面积,热泵机组及钻孔数目根据冬季负荷确定。冬季热泵机组提供全部采暖负荷,为保证地源侧冷热负荷平衡,夏季供冷以地源热泵机组为主,模块式空气源热泵机组只在部分月份、部分时间段开启,可通过控制冷水机组的运行时间完全满足地源侧冷热负荷平衡。
1)岩土热物性参数测算。根据工程所处的地质状况以及以往工程经验,岩土的导热系数预估为1.66W/(m•℃),体积比热1.993×106J/(m3•℃)。在方案确定后,应进行现场测试,即在不同位置选定2~3个测试孔,进行热响应测试实验,然后利用参数估计法计算当地的地下岩土导热系数及比热。
2)地埋管换热器设计参数的选取。采用地热换热器设计模拟软件—地热之星GeoStar(V3.0)对该工程建筑进行优化设计计算。选取垂直双U型埋管,因钻孔较深,土壤取散热能力较浅层大,换热能力强,通常是土壤浅层的5倍以上,并且所需占地面积较小[2-3]。由于该地的地质构成主要为泥沙与岩石,钻孔难度适中,每米钻孔费用相对较高,每个钻孔内设置双U型管在一定程度上降低系统的初投资。同时根据该工程周边可利用的钻孔空地面积有限,采用双U型管,可大大减少钻孔的占地面积。工程设计的基本参数为:钻孔回填材料采用的高性能回填材料,导热系数为1.82W/(m•K);进入热泵循环液的最高/最低温度分别是:33℃/4℃;De32的双U型管,钻孔直径为150mm;系统运行寿命设计为20a;岩土平均导热系数为1.66W/(m•℃),容积比热容约为1.993×106J/(m3•℃),岩土的初始温度为15.2℃。
3)地埋管换热器的长度设计计算。根据工程设计的基本参数,采用设计计算软件对建筑进行地埋管长度的设计计算。经过计算,所需的总地埋管换热器的钻孔长度约为33000m,每个钻孔深度为100m,共需330个钻孔,钻孔行列间距均为5m,所需钻孔面积为8250m2,建筑周边条件能满足钻孔面积的要求。
4)地埋管布置形式设计。对于地源热泵空调工程,竖直地埋管换热器宜分组连接,且每组不超过换热器总数的10%。因此根据钻孔设计布置情况,以6个钻孔或4个钻孔组成一个水平环路就近通过钢塑转换接头与分集水器连接,室外分集水器之间由水平主干管连接,水平主干管采用同程式连接方式。地埋侧水平管路采用地埋敷设方式,水平支管敷设深度为2.0m,水平干管敷设深度为1.5m。钻孔间的设计间距为5m,钻孔的直径为150mm。地源热泵系统模拟在设定好以上参数的条件下,对整个地源热泵系统的运行进行了10a的模拟计算,得到的温度曲线不仅为该系统的可行性提供了热平衡依据,而且对工程设计及运行管理也有一定的指导性作用。地源热泵系统运行10a期间的循环液进出热泵的月平均温度变化曲。以看出,在运行1个采暖与空调周期后地下岩土温度变化幅度很小,但由于地埋管的年取热量略微小于年释热量,所以地下的温度变化总体上呈缓慢上升的趋势。该项目可采用如下措施:适当增加冬季空调运行时间;可适当地增加地埋管各钻孔之间的间距,降低埋管间的热干扰,增大蓄热体,有利于地埋管向周围岩土中释放热量;间歇运行,有利于地温的恢复在夏季气温较低时,可以间歇性地运行或停止部分热泵机组,使地下岩土蓄热体有较长地温恢复时间,提高换热温差,延长系统在高效率点的运行时间。空调冷热源机房位于原有机房内。
2经济性分析对既有建筑的地源热泵系统与原有的空调系统
进行了经济性对比如表8所示。计算结果表明:地源热泵系统增加的初投资大约为567.5万元;系统运行按20a计,地源热泵系统可比模块式空气源热泵机组加集中供热系统节省运行费用1336万元,系统投资回收年限为8.5a。
3系统能效分析及节能量计算
每个月相对于原有的集中供热+模块式空气源热泵机组空调系统。年可节约319.78吨标准煤。现有系统全年耗能量为1949.6MWh,改造后系统全年耗能预计为918MWh。与原有空调形式相比,采用地源热泵+模块式空气源热泵机组改造方案后,5结语地源热泵系统改造项目的总投资为567.5万元,地源热泵系统运行后将带来显著的环境效益。改造项目采用新方案每年节能量为319.78吨标准煤,相当于每年减少CO2排放量797.2t,减少SO2排放量2.4t,减少NOx排放量1.24t,减少碳粉尘217.5t。节能改造项目并不是一味地追求节能,而不考虑投资成本,该项目在确定方案时,综合考虑了现有的周边能源情况及既有建筑物内冷热源情况,最终方案确定为地源热泵机组与原有模块式空气源热泵机组结合使用,该方案具有以下优势:
1)可以减少原有设备的拆迁、迁移费用;
2)在平衡地埋管侧冷热负荷的同时,可以降低钻孔费用;
关键词:智能建筑变风量空调系统末端调节
Abstract:Introducetotheair-conditionautomatic-controlsystemintheintelligetbuildingbriefly,IntroducetheapplicationofVAV-TRAV''''sair-conditionsystemthatthepastfewyearsdevelopment.
Keywords:Intelligetbuilding,VAVsystem,TerminalRegulate
一、引言
空调自控系统是智能建筑集成系统的重要组成部分,空调自控设备是智能建筑物中重要的自控设备,而空调设备本身是建筑的耗能耗电大户,而且由于智能建筑中大量电子设备的应用使得智能建筑的空调负荷远远大于传统建筑物,变风量空调系统用改变送风量的方法,维持室温恒定,以适应不同的室内负荷,VAV系统(变风量空调)有突出的优点:节能潜力大,控制灵活,可避免冷冻水、冷凝水上顶棚的麻烦等;近几年特别是计算机工业的发展,使变风量空调设备具有智能能力,因此,应用范围不断扩展,在国内外特别是美国、日本、香港等地的实际工程中得到了普遍广泛的应用。
二、空调自控功能介绍
智能建筑空调自控主要包括建筑物内的空调机组控制、新风机组控制、变风量末端(VAV)控制等。它们在楼宇自动化系统的监控和管理下,使建筑物内的温、湿度达到预期的目标,同时以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常工作,以求取得最低的运行成本和最高的经济效益:
2.1空调机组控制空调机组系统包括新/回风阀门驱动器、风管式温/湿度传感器、过滤网压差报警开关、防冻报警开关、恒速风机、电动调节阀、配电装置和空调机组控制等硬件,该系统包括新风、回风和送风三部分:(1)机组启/停:机组可控制定时启/停,也可强制启/停;(2)风机控制:风机随机组启/停而自动启/停,也可强制启/停或机旁手动启/停,运行时间和启/停次数累计,有风机故障报警输出网络变量;(3)温度控制:夏季送冷风,冬季送热风,过渡季节送新风以节能,根据回风温度与设定值的偏差,控制电动水阀,调节冷/热水阀门的开度,使回风温度维持在设定的范围内,可进行冷/热水阀门的强制开度控制和机旁手动开度控制(0~100%);(4)湿度控制:在冬季模式下才进行湿度的控制。当回风湿度下降到下限时,控制加湿阀开启,增加空气中的湿度含量;当回风湿度上升到上限时,停止加湿阀的工作。可进行加湿阀的强制启/停控制和机旁手动启/停控制;(5)新/回风阀门控制:在冬/夏季新风阀门开至最小开度,回风阀门开至最大开度;在过渡季调节新/回风阀门的开度来调节温度,亦可进行新/回风阀门的强制开度控制和机旁手动开度控制(0~100%);(6)联锁控制:防冻报警开关和风机、水阀、新/回风阀门联锁控制;(7)报警:过滤网堵塞报警、风机故障报警及防冻开关报警。
2.2新风机组控制新风机组系统主要由新风阀门驱动器、风管式温/湿度传感器、过滤网压差报警开关、防冻报警开关、电动调节阀、恒速风机、配电装置和新风机组控制等硬件组成,该系统包括新风、送风两部分:(1)机组启/停:机组可控制定时启/停;(2)风机控制:风机随机组启/停而自动启/停,也可强制启/停或机旁手动启/停,运行时间和启/停次数累计,有风机故障报警输出网络变量;(3)温度控制:夏季送冷风,冬季送热风,过渡季节送新风以节能,根据送风温度与设定值的偏差,控制电动水阀,调节冷/热水阀门的开度,使送风温度维持在设定的范围内,可进行冷/热水阀门的强制开度控制和机旁手动开度控制(0~100%);(4)湿度控制:在冬季模式下才进行湿度的控制,当回风湿度下降到下限时,控制加湿阀开启,增加空气中的湿度含量;当回风湿度上升到上限时,停止加湿阀的工作,亦可进行加湿阀的强制启/停控制和机旁手动启/停控制;(5)新风阀门控制:在机组运行时,新风阀门全开,可进行新风阀门的强制开/关控制和机旁手动开/关控制;(6)联锁控制:防冻报警开关和风机、水阀、新风阀门联锁控制;(7)报警:过滤网堵塞报警、风机故障报警和防冻开关报警。
2.3变风量(VAV)末端控制功能(1)风机控制:由手动开关控制风机的启/停,有风机状态的输出网络变量;(2)温度控制:根据室内温度测量值,调节风阀的开度值勤,使室内温度保持恒定;(3)湿度控制:根据室内湿度测量值,控制水阀的开/关,使室内湿度保持恒定。
三、VAV-TRAV空调系统
VAV空调系统的原理:变风量空调系统(VRV)用改变送风量的方法,维持室温恒定,以适应不同的室内负荷,关键需要实现变风量原理的末端送风装置,特别地有关末端装置以及整个VAV系统的自动控制设备,在最近二十年左右的时间里,不仅VAV末端装置,而且相应的控制系统,甚至变风量空调系统的型式都发生了很大变化,有关的新产品和新技术不断涌现,由于VAV技术的快速发展,特别是有关的DDC和网络技术的发展,美国学者提出了TRAV的新概念,TRAV(TerminalRegulatedAirVolume,末端调节的变风量系统)和VAV一样,也是一种变风量系统,通过调节风量来创造舒适环境,但TRAV不采用VAV中的静压调节,而由末端装置直接控制送风机,TRAV基于末端装置实时的风量需求,采用先进的控制软件,实施对送风机的控制,在传统的VAV系统里,当负荷下降并导致流量减少时,末端风阀关小以节流,管道内静压保持不变;而在TRAV系统中,在相同的情况下,末端风阀保持打开,而管道静压降低,于是在相同的流量下,TRAV系统所要求的风机功率要低得多,TRAV是建筑在"集成控制"、和"动态控制"等概念的基础上的:(1)所谓"动态控制",是指有预测的、随时间而变化的控制,就房间的热状态来说,它不要求时时热平衡从而保持房间状态于某一"点",而是充分考虑各种热因素的相互作用从而保持房间在某一个舒适范围;(2)所谓"集成控制",是指:设定点的计算和控制决定被安排在控制级以上进行,控制器只是简单地用于保持当前的设定值,在高性能控制中不使用控制器的重新设定(controllerresets)和串级控制器,这样做的目的,是可以集中、统一地考虑与HVAC系统有关的各种因素,避免传统方法中各分立模块独立运行可能导致的相互冲突,而且有可能最大限度地利用自由冷源(热源)和建筑物本身的蓄热放热作用,因此,集成控制将使系统更稳定,而且更舒适、更节能。
四、总结
1.1过载及短路保护
在传统的低压供电系统中,应该对过载、短路保护方面进行强调,从而达到保护用电设备和供电线路不受损坏的目的。
1.2电气接地质量问题
在高层建筑电气的设计以及施工过程中,低压配电系统的接地形式有混用的现象,但供电系统没有进行任何安全有效的接地处理,或者么有按相应工作规范要求进行接地,导致电气接地的质量出现问题,没有对关键性电子设备进行等电位连接设置,从而造成大量触电等不该发生的人身伤亡事故。
1.3保护装置不到位
由于正在运行的低压配电系统中,保护接零和过流保护装置等相关安全保护措施设置出现问题,乃至其无法科学有效地对漏电情况进行控制,导致高层建筑经常性出现火灾事故,造成严重的人身伤亡和财产损失。
1.4漏电保护器使用问题
漏电保护器的使用范围随着各种电器设备的广泛应用而日益普及,漏电保护器是目前存在的一种能够有效控制和防范接地故障,避免人触电击和电气火灾发生的有效保护电器,但由于目前漏电保护器的选用和接线方面的问题,漏电保护器往往没有发挥其完整的作用,从而供电系统的可靠性与安全性被降低。
1.5越级跳闸导致巨额经济损失
越级跳闸导致巨额经济损失是高层建筑低压配电系统设计中的一个多年存在的难题,当下级配电回路有较大短路电流的短路故障出现时,即使该上级配电回路带有保护装的短延时,也就是三阶段保护断路器设置,也无法进行选择,往往无选择性越级跳闸,导致大面积断电情况,某些情况下也会导致不应发生的巨额经济损失。由于我国技术问题难以得到突破,此问题长期未能完全得到解决。
2解决与改进方法分析
在传统的低压供电系统中,主要对过载、短路保护方面进行强调,从而达到保护用电设备和供电线路不受损坏的目的,随着科学技术的发展,人身与消防安全的观点逐渐普及。所以现阶段关于小康住宅及高层建筑的电气设计,最首要考虑的问题就是人身与消防安全,设计主要围绕安全用电相关问题。以下就低压供电系统电气设计中一些可能的漏电人身触电及火灾问题的应对措施进行分析。
2.1供电系统负荷分级设计
可根据《民用建筑电气设计规范》确定高层建筑的负荷等级,《民用建筑电气设计规范》表明,建筑物的使用性质与建筑物在其内部设施的负荷等级划分有较大联系。
2.1.1变压器设计
变压器的位置与数量选择要综合多方面进行考虑,不仅要要考虑到建筑的功能、建筑中负荷分布、负荷容量等因素,而且需要在满足当地供电局的要求的基础上进行专业间的协调。在变压器的容量选择过程中,应该先进行计算,并以得到容量为依据。一般情况下变压器的负荷率在80%左右,供电半径低于200米。以下两种情况需要增加配电所的设置,一是实际需求的供电距离超过200米,二是供电容量大于500千瓦。在条件允许的情况下,在负荷中心附近建设配电所,达到简化配电系统的目的,而且能够增强低压配电系统的安全性与稳定性,同时降低电压在线路中流通过程中的损耗。
2.1.2电压设计
在高层建筑电气中低压配电系统的设计过程中,应该在满足在设计规范方面的相关规定的基础上,围绕供电负荷等级,有针对性地选择相应的供电措施。通常情况下,低压配电系统,其供电电源的电压往往是380/220V。
2.2漏电断路器的选择方法
在高层建筑接地保护设置中,漏电断路器是必不可少的,以下针对漏电断路器的选择的相关注意事项进行分析。其中选择漏电断路器的额定动作电流时非常关键的一步。选择漏电断路器额定动作电流时,首要任务就是针对配电系统中末端所接用漏电断路器的电击能量,对其安全界限确定一定的标准,要重视电气系统中的正常泄漏电流设置,必须低于漏电断路器的额定动作电流,避免造成电路电压的损坏。要遵循一定的原则来确定漏电断路器的动作电流,在电气设计过程中,不仅要在分支线、线路末端用电设备使用漏电断路器,而且要电路支线、干线使用漏电断路器,这样才能更好地保护电路电网。
2.3低压配电系统的接地保护
高层建筑电气设计的接地保护设置要结合建筑工程本身的特点及其电气设计的特点进行设计,通常是根据以下三方面进行考虑:一是建筑配电系统的接地形式;二是建筑电气设备的使用情况;三是电气回路中保护线额截面情况。在进行高层建筑的电气设计时,应该以避免人身以及财产受到威胁为目的,以保证建筑用电安全为宗旨。为达到这些要求,就要进行接地保护,也就是设置自动切断故障电路保护措施,从而保护建筑用电的安全性,达到保障建筑供电系统运行的目的。在建筑接地保护设置中,每一种接地保护形式均要与总等电位进行联结,达到防止外部危险电压对建筑电路造成安全威胁的目的。若建筑电网线路较长、电网线路导线截面不大时,可采用漏电保护器兼做保护设置和接地设置。若建筑电网线路较长、电网线路导线截面不大时,可采用漏电保护器兼做保护设置和接地设置。IT、TN、TT三种模式是建筑工程的电气设计常用的接地保护模式。TT系统往往设置在外漏的导电区域,达到保护电气断开故障电流回流的目的。IT系统通常也设置于电网的外露导电部分,采用IT系统的接地保护,若外露导电区域的故障电压达到一个定值时,IT系统接地保护不会中断供电保护,而是警报装置报警来进行故障电路的选择和排除。TN系统接地保护中,接地故障往往是由于金属性短路、故障电流大等,此时就可以采用电流保护器针对电路负荷以及电流短路进行保护,达到低压配电系统的接地故障保护设置的目的。
3结语
关键词:中国古代建筑;文化渊源;内在联系;
Abstract: The ancient buildings in China can be roughly divided into three categories: palace buildings, religious buildings and residential buildings. The three major types of architectural style different, but part of philosophy and culture is the same. Through the study of the culture of ancient buildings, you can explore the internal relations between the three major types of ancient buildings.
Key words: Chinese ancient architecture; cultural origin; internal relations
中图分类号:K879.1文献标识码:A 文章编号:
建筑是历史的缩影,也是文化和思想的凝固。这些建筑从表面看起来或者雄伟高大、或者富丽堂皇、或者精巧绝美、或者秀丽天然,主要分为宫廷建筑、宗教建筑和宅邸建筑三大类型。这三种类型的构思理念和功能各不相同,宫廷建筑主要是历代帝王居住的地方,代表至高无上的皇权,讲究大气沉稳而且格局恢宏,比如北京的故宫;宗教建筑则是百姓心灵寄托的地方,建筑风格远离尘嚣,井然有序中有这一种超脱气象,比如山西恒山的悬空寺、河南嵩山少林寺;宅邸建筑是寻常百姓栖息之所,遮风避雨稳固牢靠成了第一考虑因素。
虽然从表面上看起来,宫廷建筑、宗教建筑和宅邸建筑这三大体系的建筑风格完全不同,而且每一个时代都有每一个时代的烙印。从原始社会人搭建的简易建筑风格到封建中后期越来越高超的建筑特色,很好的见证了时代的发展和技术的进步,同时也反应了文化的不断发展和繁荣。在这个过程中,虽然各种建筑因承载的使命不同而风格各异,因为历史发展而不断改变,但是一些蕴含其中的核心思想却从来没有变过,成为支撑这些建筑的脊梁,造就了中国古代建筑的独特风格,成为世界上独一无二的古建筑文化。
我国古代建筑中蕴含的哲学思想和文化渊源
一、天人合一的哲学思想
中华古国一向将大自然视为孕育万物生灵之母,认为人是大自然的一部分,始终离不开大自然而生存的,体现了“天人合一”的哲学思想。在这种思想的推动下,人与自然的和谐相处就成了古人推崇的一种生活方式。
当人们还只能栖身于山洞土穴的时候,就开始根据人的自身特征和需求选择适合人类居住的环境,选择那些接近水源,具有防潮、防兽和防火的地方。到了封建社会,这种建筑之前选址的方法更是普及,通过各种方法选择环境较好即“风水”较好的地方进行建筑,从而有效的与自然和谐相处。无论是宫廷建筑、宗教建筑或者民宅建筑,都没有脱离这一点。这三种建筑虽然在实际操作过程中呈现出各自不同的建造变化,比如宫廷建筑追求富丽堂皇、气势恢宏。北京故宫乃是明清两代的皇宫,占地72万多平方米,有楼宇8000余间,建筑面积约15万平方米,虽然建筑群极多,但是每一处建筑严丝合缝,无不按照天然秩序而来,奇偶之数、阴阳之变,四方之理等等布局完全追求当时“承天意、顺民心”的思想。而宗教建筑以远离尘嚣、世无争而著称,比如比如山西恒山的悬空寺,寺庙结构依据山势而建,寻求与自然同根同源的建筑方法创造了建筑史上的奇迹,成为宗教建筑寻求天人合一的一种独特模式。宅邸建筑追求实用牢固,虽然因为地域、经济的制约并没有太多的选择余地,但是在房屋构造等方面也力求能够最大限度的实现人与自然的融合。这三种类型的建筑对追求天人合一的境界始终没有改变过,只是各自的方法不同而已。
二、阴阳的对立统一辩证思想
阴阳统一对立的辩证思想源于古人对天象的研究,从伏羲演化八卦之后,古人就一直认为万物都有阴阳,阴阳存在于任何事物当中,继而被应用到了房屋建筑之中。无论是宫廷建筑、宗教建筑或者宅邸建筑,对待阴阳对立和统一的问题都是十分严肃而认真的。三大类型的建筑,基本上都十分讲究方向与位置,根据阴阳观念,方向以南为阳,以北为阴,阳者尊,阴者卑,古代建筑往往都以坐北朝南,只有这样的方向能够给建筑带来喜庆祥和。
也正是因为宫廷建筑、宗教建筑、宅邸建筑对阴阳对立统一的一致认识,使得三大类型建筑在阴阳对立统一的辩证思想下经营自己独特的风格,从而形成各有特色又核心一致的建筑文化。
三、封建等级制度的体现
中国传统礼教制度不仅影响每个时代的人,而且通过人影响每个不同时代的建筑,并且把这些礼教等级制度贯穿在建筑风格当中。古建筑中无论是超脱世外的宗教建筑还是统治百姓的王朝宫廷,或者是寻常百姓的宅邸建筑,都难以脱离封建等级制度的缩影。
在中国数千年的封建社会中,一直把“礼”作为治理国家的基本指导思想,认为欲求天下大定,必先当行君臣之礼,所谓“君臣上下,父子兄弟,非礼不定”就含义了“礼者则合,合者则定”的思想。自周代以来人们就开始强调和遵循“上下、尊卑、有序”的“礼制”,礼制涵盖了人们的全部社会活动和生活内容,影响着一言一行。追求实质,礼之核心思想和主要内容就是等级的思想和等级的制度。为此,“礼制”在古代建筑中,处处都烙上了等级森严的印记,彰显着循规蹈矩的“礼”制。哪怕是以跳出红尘外形象而示人的寺庙道观也遵循了礼教等级制度的建筑风格,寺庙道观的房屋高度、大小都按照等级而建立;而宫廷建筑自然不用说了,作为统治阶级自然要将森严的等级制度控制受统治阶级,将礼教登记融入到建筑之中。故宫严格地按《周礼·考工记》中“前朝后寝,左祖右社”的营建原则建造。整个故宫,在建筑布置上一砖一瓦都在表现着皇权至上,用形体变化、高低起伏的手法,组合成一个整体,强调社会的等级制度。;而宅邸建筑因为百姓的认知仅仅停留在统治阶级的教化上,等级制度在他们看来理所当然。正因为如此,我们能够看到拥有不同文化底蕴的三大类型古建筑中都有着封建等级礼教制度的缩影。
宫廷建筑、宗教建筑及民宅建筑之间的内在联系
一、都是对人需求的一种满足
宫廷建筑、宗教建筑以及宅邸建筑的风格不一样,但是功能的实质是一样的,就是为了满足人们的物质和精神需要。物质功能主要是为了满足人们的生活需求,比如屋中有厨房、卧室、浴室之类的,可以满足人们的吃穿睡等日常问题,这类主要是宅邸;而精神功能主要是为了满足人们的精神需求。比如皇权、、品格信仰、颂扬功绩、驱魔辟邪、祈求吉祥等等。宗教建筑和宫廷建筑主要就是为了满足百姓的精神需要。由此可见,这三种类型的建筑风格各不相同,功用也各不相同,但是在满足人们的需求方面而言是相同的。
是人与自然和谐相处的一种方式
在远古时代,原始人在建筑房屋为自己圈定一个安全的栖息之地的同时,也为外界的动物提供了一个安全的栖息之地。从这种角度讲,人类屋舍建筑能力的不断提高和技术的不断加强的过程就是人与自然不断磨合的过程。宗教建筑是通过宗教的形式向未知的自然表示一种敬畏,而宫廷建筑是通过对百姓行为有效统治而实现现实管理,宅邸建筑是一个基本载体,三方面有效互动,从而从精神和生活两个方面做到与自然和谐相处。
三、是文化与艺术的一种体现
古建筑的风格因为功用而各不相同,但是这些建筑始终无法脱离时代和文化的烙印,成为文化与艺术的一种静态体现。代表不同的阶层和群体的建筑风格也会不同,但是无论是何种风格,都有它自己的艺术特质,通过这些艺术特质,可以寻找到属于它的文化气息。
总结
宫廷建筑、宗教建筑、宅邸建筑因为各自所在的社会阶层不同,导致建筑风格也完全不同,从而折射出不同的人文思想。从而进一步分析出这些建筑物中的相同点以及内在联系。
参考文献:
[1] 汪正章.“建筑创作学”的理论架构[J]. 建筑学报. 2002(10)