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关健词:采暖方式环保节能连续采暖间歇采暖供热采暖系统
一、我国供暖的现状
改革开放后,我国建设事业发展迅速,尤其是近年住房制度的改革极大地促进了住宅产业及国民经济的发展。目前每年新建房屋子17-18亿平方米。随着大量的新建筑,建筑能耗指建筑使用能耗,包括采暖、空调、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗,其中采暖、调能耗约占60%-70%。根据1998年估算的数据,中国建筑用商品能源消耗已占全国商品能源消费总量的27.6%,接近发达国家的30%-40%。我国的能源形势是严峻的。我国的煤炭、石油、天然气、水资源的人均拥有量约为世界平均值的1/2,1/9,1/23.1/4。对于人均能源消费量1t的标准煤,仅是世界人均能源消费不到2.4t标准煤的一半,因而降低建筑能耗,实现可持续性发展,是节约能源之路。事实上改变传统的供暖方式是节约能源的出路。作为办公楼、礼堂、实验和教学楼、学生宿舍等,供暖的需求是不一样的,不需要24h恒温供暖,应采用间歇制度,以实现用热与供热相协调。对于在较大集中供热系统中,也可采用分建筑物的分时供暖方法,由于不必同时给各建筑物供暖,热源规模及运行负荷大大减小,从而减少热源投资,并实现按需供热的长远目标。
二、新型环保节能的供热采暖系统
供热采暖方式有很多不同的方式,热水、电热、地热等等不同的方式,近几年来一种新型环保节能的供热采暖系统,在日前通过了中国能源研究会组织的专家鉴定。专家认为,该系统为国内首创,具有国际先进水平。这种供热系统改变了传统的供热采暖方式,它的传热不是用介质水,而是以复合化学介质‘`ZGM’’为热传导工质,打破了传统的以水为工质的热传导模式。这种复合化学介质“ZGM’’无毒无味、无腐蚀性、不挥发、不燃烧、不怕冻、不结垢。使用该介质的采暖系统,长退快、均温性好、热稳定性能好,并且结构美观、安装灵活,解决了国内现存的单管系统无法解决的问题。该系统能节省40%-50%的能源。由于不用水,所以能大大降低城市用水量。该系统由北京新世界能高科技发展有限公司制造,是一种最佳的冬季采暖方式,适宜院校、机关的冬季采暖使用。
三、院校、机关的冬季采暖使用
院校、机关建筑具有多类型、多用途的特点。主要包括:办公楼、教学楼、学生宿舍、教工家属楼、实验室、礼堂、体育馆、校办工厂等。院校供暖有两个特点:其一,对于间歇供暖,各种类型建筑物的供暖时间是不一样的,对于礼堂、体育馆等,它的使用时间特别少,其它时间可按值班采暖设定,因此它的供暖间歇性很强:对于学生宿舍,在上课时间(包括晚自习)可按值班采暖设定,而早、中、晚的休息时间才保证供暖:对于办公楼,下班时间可按值班采暖设定,上班时间才保证供暖;而对于实验室、教工家属楼等,在供暖时间上应根据具体情况加以控制。其二,学校的另一特点是有寒假。在寒假期间(约35天),院校的大部分建筑可以只保证值班供暖。基于以上特点,采用适合的供暖方式和方法,院校供暖的节能效果会很显著。
四、人体舒适感的比较
传统的采用连续采暖方式,当室外温度为-2690,热媒参数为95/70℃时,热量不间断地散给空间,以补充结构的热损失,使室内温度体质在设计参数上下波动范围内。当室外温度高于26℃时,采用改变热煤参数的办法进行质调解,系统依然是连续运行的,即可保证室内设计温度的稳定,满足人体对舒适感的要求。间歇采暖则不燃,一日24h内室温波动范围较大,如果要保证供热时间内的室温间歇时间的室温就会低于设计温度。反之,如果保证间歇时间内的设计温度则供热时间内的室内温度又会高于设计温度。间歇采暖时一日内的温差大约在10℃左右,室内温度忽高忽低,人体感觉忽冷忽热,容易患感冒。但是如果采用新型环保节能的供热采暖系统则可改变这一现状,新型环保节能的供热采暖系统则能改变这一现状,新型环保节能的供热采暖系统升温快,保温时间长,在摄氏一20℃的气温下,室内温度在内45min就可达到18℃。
五、环境保护的比较
关键词 气温变化;初终日;采暖期;节能;河南濮阳
中图分类号 P423.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)11-0285-01
1 资料与方法
采用濮阳市观测站地面气象记录报表中1971―2010年采暖期间(11月15日至次年3月15日)的逐日气温资料,通过计算得出濮阳地区1971―2010年40年平均气温稳定≤5 ℃(即日平均气温5 d滑动平均稳定通过≤5 ℃)的初、终日,以及濮阳地区40年采暖期平均气温。
2 采暖期特征分析
2.1 采暖初、终日的确定
国内外人体医学表明,当环境温度
2.2 采暖初、终日的年际变化
濮阳市20世纪70年代至80年代末,采暖初日逐年推迟,90年代又有所提前,进入21世纪后,采暖初日又出现推迟;采暖终日变化波动较大,但在90年代中期以后,明显提前,其中1995―2001年采暖终日均在2月28日及其前,2002―2010年除2005年、2007年采暖终日分别在2月28日、26日结束外,其余年份均在3月6―13日期间,其中2004年推迟到了3月13日[1-2]。
2.3 采暖期长度
通过近40年的历史资料可以得出,濮阳地区的平均采暖期为110 d左右,从采暖期长度的变化来看,近40年来的采暖期呈缩短的趋势。
2.4 采暖度日值变化
采暖期能源消耗与采暖期长短有关外,还与采暖强度有关。采暖强度一般采用日平均温度≤5 ℃的负积温即采暖度日值表示。在国家行业标准中,采暖度日值是一年中当某天室外日平均温度
3 采暖期平均气温变化分析
统计1971―2009年濮阳市近39年采暖期平均气温可知,多年采暖期平均气温为2.4 ℃,采暖期平均气温整体呈上升趋势,气候倾向率为0.307 ℃/10年,采暖期平均气温最高的年份为2001年,达到了4.7 ℃,其次是1998年和2003年,均为4.0 ℃,最低年份为1984年,仅为0.6 ℃,最高年份与最低年份相差4.1 ℃。20世纪70年代采暖期平均气温为2.1 ℃,80年代出现了下降,降至1.9 ℃,进入90年代后又开始出现明显上升,21世纪前9年均为2.9 ℃,比80年代上升了1.0 ℃,较历年平均值偏高0.5 ℃[4-5]。
4 节能效应分析
城市采暖期间,供热系统的热负荷在很大程度上取决于外界环境温度,由此可以充分利用外界环境温度变化的规律,进行节能降耗、节能减排的研究。采暖期平均气温升高,采暖期就相应缩短,取暖燃煤量也就相应减少,如果每1 t取暖用优质煤能产生23.7 GJ热量,除去20%的热量损耗,一个采暖季就可以减少用煤量42 277 t。煤燃烧会放出大量的二氧化硫等污染物,按照每1 t煤可产生4.8 kg的SO2,整个采暖期就能减少487 t SO2,减少粉尘2 114 t。按照正常供暖1 d消耗的能量来算,采暖期缩短1 d,供暖面积不变,濮阳市1 d就可以节约280 t燃煤,也就减少了3.2 t SO2和14 t粉尘等有害气体的产生。
5 结论
(1)濮阳市近40年采暖期平均气温呈上升趋势,气候倾向率为0.307 ℃/10年,自20世纪90年代起上升幅度明显。濮阳市采暖初日趋于推迟,采暖终日变化波动较大,但在90年代中期以后明显提前,采暖期逐渐缩短。
(2)采暖期平均气温升高,采暖期缩短,取暖燃煤量也就相应减少,进而减少了大气污染物排放量,不仅节约了不可再生资源,同时也减少了环境污染,提高了空气质量。根据濮阳市采暖期平均气温逐渐升高这一变化特征,加强节能效应分析,改变传统采暖模式,合理安排取暖供给,达到节能减排的经济效益和社会效益。
6 参考文献
[1] 中华人民共和国建设部.夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准:JGJ134-2001[S].北京:中华人民共和国建设部,2001.
[2] 李瑞祥,李鸽.太原冬季采暖期气温变化特征与节能效应分析[J].气象科技,2008(6):776-778.
[3] 张雪梅,江志红,郭家林,等.城市采暖期气温变化特征及其均生函数模型预测试验[J].气象科技,2004(6):438-443.
鹅肝、鳕鱼、松茸这三种顶级食材的绝妙组合,经精细处理后加少许黑椒碎旺火爆炒,天然的菌香、嫩滑的鳕鱼和鹅肝的肥美相互融合,美味却也不失滋补功效。
滋补黑草羊
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海狗鞭炖草龟
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定位于“都会桃源”的奢华设计酒店璞瑜酒店内的璞园中餐厅,在展现中国设计风格的同时,技艺精湛的主厨还完美呈现了别致新颖的中式珍馐美馔,演绎全新的美髓。
金汤小米关东辽参
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松露与燕窝都是食材中之精品,璞园中餐厅内的这道黑松露烩燕窝,选用上等官燕,用黑松露制成酱,辅之以老火慢炖的老黄油鸡汤,爽口咸鲜,滋阴补阳的同时,还有美容的功效。
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御申宴
主打养生菜的御申宴从装修到菜品都散发出浓郁的中国味道,由多年的养生饮食班底一手打造的养生食谱,让这里菜品的养生滋补功效不容人置疑。寒冷的冬日,约上三五好友,点上几道经典养生美食,瞬时便有了力量对抗寒冬。
三味蒸鮰鱼
坡曾写诗云:“粉红石首仍无骨,雪白河豚不药人”,其中道出了鮰鱼的特别之处:肉质白嫩,鱼皮肥美,兼有河豚与鲫鱼之鲜美,而无河豚之毒素和鲫鱼之刺多。这家饭店将料酒与秘制酱料腌制5分钟后,上锅清蒸,加上豆豉、蒜蓉与剁椒,美好食材也可以有多重味道。
光棍的诱惑
这道“光棍的诱惑”更是选用山药之极品沙土铁杆山药制作而成。山药经过蒸制之后,再蘸之以炼乳或是白糖粉,足以颠覆你先前对于山药的全部想象。
冬虫夏草水鸭滋补汤
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鲍汁甲鱼
老母鸡、金华火腿、排骨、猪蹄膀,不同种类的滋补美食,经过24小时的煲制,成就了这道鲍汁甲鱼内的老汤汤底的多层次口感,也奠定了它的冬季滋补养生之功效。再加上精选的孝感甲鱼,便有了这道胶质浓厚,口感黏稠的经典美味。
唐宴酒店
位于江夏区文化大道的唐宴酒店,独踞一片天地,远远看去,自有一番霸气。宽宏的空间与古雅的装饰无不显现出经营者的独具匠心,不过即便如此,对于这里而言,精挑细选的原生态食肆方是重点:这里崇尚美味,更崇尚绿色养生的饮食之道。
懒牛肉
“肉之美者,牦象之肉”,《吕氏春秋》内的美誉,足以见得牦牛肉的好处。逐水草而居的半野生放牧方式与原始自然的生长过程,赋予了牦牛肉无以伦比的原生态口感。懒牛肉取自生长五年以上的牦牛胸部护寒肉,最宜冬季滋补。唐宴餐厅所选用的由空运而来的精品懒牛肉,经昆仑山水涮煮之后,别有一番滋味:肉质雪白而富有嚼劲,回味之中更有淡淡奶香,让人惊喜。
鲍鱼仔
当服务员将被整齐摆放在餐盘内却还不停收缩的鲍鱼端过来时,食材的新鲜已经不言自明。未去壳的新鲜鲍鱼仔肉质细嫩,鲜而不腻,自身便有着极好的味道。唐宴内仅由新鲜椰汁、昆仑山矿泉水和姜片煮出的锅底,更是摒除了其它味道的干扰,只留得鲍鱼仔自身的原本味道供我们细细品味。
关键词:建筑能耗,敏感性系数,影响因素
中图分类号:TU111 文献标识码: A
0 引言
建筑行业是耗能大户,对建筑的围护结构进行节能设计与改造是整个建筑行业节能的重要措施[1]。如何通过改造建筑围护结构的热工性能,使室内具有良好的热舒适性,减少对空调的依赖,降低建筑能耗,是亟待研究的问题[2]。
为了进一步研究外墙、外窗、屋顶对建筑物能耗的影响,本文针对外墙、屋面及外窗的不同性能系数进行设定,研究对建筑空调、采暖及全年能耗的影响敏感性系数。
1 外墙敏感性系数分析
采用预测模型,在屋面、外窗等性能保持不变的前提下,研究外墙热工性能敏感性。
从下图1可以看出,在实际用能模型情况下,上海居住建筑冬季采暖能耗随建筑外墙热工性能的提高而降低,夏季空调能耗也随之降低,但降低幅度则要小一些,全年采暖空调总能耗则随热工性能的提高降低相对明显。根据分析结果可知,在分析计算范围内,外墙传热系数对建筑采暖能耗的影响敏感性系数为0.32,对空调能耗的影响敏感性系数为0.033,对全年能耗的影响敏感性系数为0.10。
图1 外墙传热系数对建筑能耗的影响分析结果
图2为建筑外墙外表面太阳辐射吸收系数对建筑能耗的影响分析结果,该结果可反映隔热涂料使用对建筑能耗的贡献程度。从图中可以看出,随着外墙外表面太阳辐射吸收系数的降低,其对太阳辐射的吸收效果降低,夏季空调能耗就随之降低,但冬季能耗则因太阳辐射得热的降低而增加,但增加幅度比夏季空调能耗降低幅度小,因此外墙若采用隔热涂料,其年采暖空调总能耗仍有所降低。根据计算结果,外墙外表面太阳辐射吸收系数对冬季采暖能耗的影响敏感性系数为-0.115,对夏季空调能耗的影响敏感性系数为0.038,全年采暖空调能耗影响敏感性系数为0.0064。
图2 外墙外表面太阳辐射吸收系数对建筑能耗的影响分析结果
2 屋面敏感性系数分析
图3为屋面传热系数对建筑能耗的影响分析结果。从中可以看出,屋面传热系数的影响对建筑能耗影响相对较弱,这主要是高层建筑中屋面影响面积很小的缘故。根据计算结果,屋面传热系数对建筑能耗的影响敏感性系数分别为,冬季0.066,夏季0.01,全年0.021。
图3 屋面传热系数对建筑能耗的影响分析结果
图4为屋面太阳能辐射吸收系数对建筑能耗的影响分析结果。从图可以看出,与外墙类似,屋面外表面太阳辐射吸收系数的降低,将增加冬季采暖能耗,降低夏季空调能耗,总采暖空调能耗则降低。根据计算结果,其对建筑能耗的影响敏感性系数分别为,冬季-0.03,夏季0.016,全年0.004。
图4 屋面太阳能辐射吸收系数对建筑能耗影响分析结果
3 外窗敏感性系数分析
图5为建筑外窗传热系数对建筑能耗影响分析结果。从图可知,在研究范围内,建筑冬季采暖能耗随建筑外窗传热系数的降低而降低,且影响明显,建筑夏季空调能耗则随外窗传热系数的降低而有所降低,且降低幅度越来越小,采暖空调总能耗则随外窗传热系数降低而降低,且其降低幅度因夏季空调的影响表现出减少的现象。根据计算结果,外窗传热系数的影响敏感性系数分别为,冬季0.588,夏季0.012,全年0.169。
图5 外窗传热系数对建筑能耗的影响分析结果
图6为建筑外窗遮阳系数对建筑能耗的影响分析结果。从图可以看出,当采用玻璃自身遮阳时,随着外窗综合遮阳系数的降低,建筑冬季暖能耗增加,夏季空调能耗降低且降低幅度大于冬季,因此建筑采暖空调总能耗也呈现下降趋势。根据分析结果,若采用玻璃自遮阳方式时,外窗遮阳系数对建筑能耗的影响敏感性系数分别为,冬季-1.48,夏季0.29,全年0.11。
而如果建筑外窗采用活动遮阳措施时,其冬季外窗遮阳系数通过遮阳系统的关闭而不发生变化,其夏季遮阳系数则随遮阳系统的打开而降低,因此采用活动外遮阳时,其冬季能耗不发生变化,而夏季空调能耗降低明显,造成采暖空调总能耗降低幅度也明显高于采用玻璃自遮阳措施。根据分析结果,采用活动外遮阳时,外窗遮阳系数对建筑能耗的影响敏感性系数分别为,冬季0,夏季0.29,全年0.259。
图6 外窗遮阳系数对建筑能耗的影响分析结果
表1为建筑围护结构各参数对建筑能耗影响敏感性系数汇总表。从表中可以看出,若以降低冬季采暖能耗为主,则节能重点排序应为外窗传热系数、外墙传热系数、屋面传热系数,不应考虑遮阳和隔热措施;而若为降低夏季空调能耗,其节能重点排序应为外窗遮阳系数、外墙太阳辐射吸收系数、外墙传热系数、屋面太阳辐射吸收系数、外窗传热系数和屋面传热系数;而若考虑降低全年采暖空调总能耗,则节能重点排序应为外窗遮阳系数(活动遮阳)、外窗传热系数、外窗遮阳系数(玻璃遮阳)、外墙传热系数、屋面传热系数、外墙太阳辐射吸收系数、屋面太阳辐射吸收系数。
由于以上分析结果是基于特定的窗墙面积比确定的,如果窗墙比发生变化,其节能重要程度排序也将发生变化。以窗墙比变小为例,如果建筑外窗面积变小,其对建筑能耗影响的程度也将降低,因此其遮阳系数和传热系数对建筑能耗的影响程度也就随之降低,此时外墙传热系数将可能成为节能重点,而外墙太阳辐射吸收系数影响排序也将前移而成为节能重点。
表1 建筑围护结构各参数对建筑能耗影响敏感性系数汇总表
4 结论
4.1 (1)建筑外墙传热系数的降低,上海居住建筑冬季采暖能耗、夏季空调能耗、全年总能耗均降低。外墙传热系数对建筑采暖能耗的影响敏感性系数最高,对空调能耗的影响敏感性系数最低。
(2)建筑外墙外表面太阳辐射吸收系数的降低,夏季空调能耗降低,冬季采暖能耗增加。外墙外表面太阳辐射吸收系数对冬季采暖能耗的影响敏感性系数最低,对夏季空调能耗的影响敏感性系数最高。
4.2 (1)建筑屋面传热系数的降低,上海居住建筑冬季采暖能耗、夏季空调能耗、全年总能耗均降低。屋面传热系数对建筑采暖能耗的影响敏感性系数最高,对空调能耗的影响敏感性系数最低。
(2)建筑屋面外表面太阳辐射吸收系数的降低,夏季空调能耗降低,冬季采暖能耗增加。屋面外表面太阳辐射吸收系数对总采暖空调能耗的影响敏感性系数最低,对冬季采暖能耗的影响敏感性系数最高。
4.3 (1)建筑外窗传热系数的降低,上海居住建筑冬季采暖能耗、夏季空调能耗、全年总能耗均降低。外窗传热系数对建筑采暖能耗的影响敏感性系数最高,对空调能耗的影响敏感性系数最低。
(2)建筑外窗遮阳系数的降低,夏季空调能耗降低,冬季采暖能耗增加。外窗遮阳系数(玻璃遮阳)对总采暖空调能耗的影响敏感性系数最低,对冬季采暖能耗的影响敏感性系数最高;外窗遮阳系数(活动遮阳)对冬季采暖能耗的无影响,对夏季空调能耗的影响敏感性系数最高。
致谢:
感谢上海市科学技术委员会科研计划项目“夏热冬冷地区居住小区建筑节能技术体系研究与示范(编号:11dz1202300)”及上海市建筑科学研究院(集团)有限公司对本论文的资助。
参考文献:
关键词:游泳馆,最小新风量,采暖负荷计算,防结露
随着社会的发展和人民生活水平的提高,室内公共游泳馆越来越多地出现在人们的生活中。许多星级宾馆、高档小区、体育中心等也建设配套了的公共游泳馆。因此公共游泳馆的设计也就越来越值得关注。对于小型的室内公共游泳馆的空调通风设计,即需考虑其游泳馆的特点,又要与一般公共建筑及大型游泳馆区分开。
1、室内公共游泳馆的特点
与大型游泳馆相比,大多室内公共游泳馆都不设观众席,只有一个小型的游泳池。只需要考虑池厅区域的空调设计,气流组织相对简单。
与一般建筑相比,室内公共游泳馆也有自身的特点。首先,冬季室内设计温度较高,通常达到28℃~30℃。其次,池厅空间大,为了采光,池厅内玻璃面积大,往往设有透光屋顶,冬季的热负荷相对于一般公共建筑也就大很多。第三,游泳池的大量的水气蒸发,使得池厅内湿负荷较大。第四,通常游泳池的采用氯处理方式,将散发到空气中的氯气排出,以免危害人体健康和腐蚀馆内金属制品。
结合以上特点,室内公共游泳馆的冬季供暖通风设计需要重点考虑内排除室内空气中的大量湿气,重视其围护结构内表面结露及设备的防腐蚀。
2、设计参数的确定
对游泳馆的冬季供暖负荷和最小通风量的确定,首先要确定游泳馆内的各项设计参数。
池水设计温度
池水温度的确定与游泳馆的用途、游泳者类型及其在水中停留的时间长短、运动量大小等因素有关。根据《游泳池给水排水工程技术规程》,公共游泳池的成人池的池水设计温度为27~28℃,取28℃。
室内设计温度
为了保证冬季游泳人员在入水前和出水后的舒适性,《体育建筑空调设计》和国家卫生标准均要求是室内空气温度比池水温度高1~2℃。
室内相对湿度
室内相对湿度的确定应进行综合考虑,相对湿度过低,会造成池水的大量蒸发,从而增大通风量和热负荷并且会使人出水后,由于水分蒸发加快而增加冷感觉。相对湿度过高,室内露点温度就高,冬季围护结构表明容易结露。室内相对湿度一般为50%~70%,不应超过75%。
空气流速
空气流速也是游泳馆设计应考虑的一个参数,风速过高,会加快池水和出水后人体表面的水分蒸发,风速过低,会使气流组织困难。因此池厅的空气流速一般控制在0.15~0.3m/s。
3、室内游泳馆的通风
冬季游泳馆最小新风量的计算需要考虑三个方面,排除池厅内湿气所需的风量,排除池厅内空气中的氯气所需的风量,满足人员所需新风量。三者中取大值。
3.1、散湿量的计算
为了计算排除池厅内湿气所需的风量,就得先计算出池厅内的散湿量。室内游泳馆的散湿主要包括池水表面散湿、池边湿润地面散湿和人体散湿。
3.1.1、池水表面散湿量
池水表面散湿量可按以下公式计算:
W1=0.0075(0.0152V+0.0178)×(Pw-Pi) ×Fw (kg/h) (3.1)
其中:
V 水面风速,取0.15~0.3 m/s;
Pw 池水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力,Pa;
Pi 池厅空气的水蒸气分压力,Pa;
Fw 水面面积,m2。
3.1.2、池边湿润地面散湿量
池边湿润地面散湿量可按以下公式计算:
W2=0.0171×(tn-ts) ×F×n (kg/h)(3.2)
其中:
tn 馆内室内干球温度,℃;
ts 馆内空气湿球温度,℃;
F 池岸面积,m2;
n 润湿系数,n值取决于不同的工况,取0.2~0.4为宜。
3.1.3、人体散湿量
W3=0.001×m×w (kg/h)(3.3)
其中:
m 人数;
w 人均散湿量,取134 g/(h×人)。
3.1.4、总散湿量
总散湿量为池水表面散湿量、池边湿润地面散湿量和人体散湿量的总和。
W=W1+W2+W3(kg/h)(3.4)
3.2、通风量的计算
3.2.1、冬季最小新风量的计算
冬季室外温度较低、室外空气含湿量较低,直接利用室外空气对池厅进行除湿是可行的。
为了散除池厅内的总散湿量,所需的新风量可按以下公式计算:
L1=W /ρ(dn-dw) (m3/h) (3.5)
其中:
W 馆内总散湿量, kg/h;
dn 馆内空气含湿量,kg/kg・干空气;
dw 室外空气含湿量,kg/kg・干空气;
ρ 湿空气的密度,取1.2kg/m3。
为了排除池厅空气中的氯气所需的新风量可按1~4次/h换气次数计算。
满足人员所需新风量可按以下公式计算:
L3=m×l (m3/h)(3.6)
其中:
m 人数;
l 人均新风量,m3/h・人。
计算后,取三者L1、L2、L3中大值,作为冬季游泳馆所需的新风量L新。
另外,值得提出的是,过渡季节室内外温度、含湿量比较接近,将室外新风送入室内有可能会造成围护结构的结露。因此,若过渡季节新风不经过空调处理,室内游泳馆直接进行通风除湿,则其送风温度应高于或等于室内露点温度,对应的含湿量应按室外的气象曲线上的有关点选取,即一年12个月的通风曲线与露点温度加1℃的温度线相交点。过渡季节的新风量可按以下公式计算:
L过渡=W / ρ(dn-dw。过渡) (m3/h) (3.7)
其中:
W 馆内总散湿量, kg/h;
dn 馆内空气含湿量,kg/kg・干空气;
dw.过渡 过渡季节室外空气含湿量,kg/kg・干空气;
ρ 湿空气的密度,取1.2kg/m3。
3.2.2、排风量的计算
为了不使池厅内的潮湿空气转送到休息厅、更衣室等其他用房,池区应保持一定的负压,因此排风量的设计一般取新风量的1.1~1.15倍。
4、游泳馆的采暖
大多室外公共游泳馆内都不设观众席,只需要布置一套供回风系统。根据室内公共游泳馆自身的特点,冬季通常采用的采暖方式为:热风采暖、热风辐射采暖和地板辐射采暖相结合的方式。
地板辐射采暖的设置是为了提高游泳者的舒适度。若地板未作采暖,那么游泳者出水后,足部的热量会迅速损失而感到寒冷和不适。但同时,会所游泳馆的池岸面积不大,地板辐射采暖所提供的热量不足以提供室内所需的热负荷,所以只能作为辅助采暖方式。
冬季采暖设计中,游泳馆的热负荷包括以下几部分:建筑负荷、泳池蒸发所需热量及空气向水面放热量。
建筑负荷
建筑负荷Q1包括围护结构负荷等,与一般公共建筑相似。
泳池蒸发所需热量
泳池内水分蒸发所需的热量,可按以下公式计算:
Q2=W×γ/3600(kW) (4.1)
其中:
W 馆内总散湿量, kg/h;
γ 室内温度下的饱和空气气化潜热,kJ/kg。
空气向水面放热量
空气向泳池水面放热量,可按以下公式计算:
Q3=α×(tn-t水) ×Fw(kW)(4.2)
其中:
α 对流换热系数,取12 J/(m2・S・℃);
tn 馆内空气干球温度,℃;
ts 泳池池水水温,℃;
Fw 水面面积,m2。
室内总负荷
室内总负荷为建筑负荷、泳池蒸发所需热量及空气向水面放热量的总和。
Q冬=Q1+Q2+Q3(kW) (4.3)
冬季游泳馆所需的总热量还应加上新风热负荷,可按以下公式计算:
Q4=L冬×Cp×ρ×(tn-tw)(kW)(4.4)
Q’冬=Q1+Q2+Q3+Q4(kW)(4.5)
5、对建筑设计的要求
冬季游泳馆内温度高,湿度大,如果建筑热工设计和处理不当,就会是围护结构内表面结露。因此应该对建筑围护结构进行热工校核,并向建筑专业提供围护结构允许的最大传热系数,保证内表面温度高于室内露点温度1~2℃。允许的最大传热系数可以按以下公式计算:
K=α(tn-τn)/( tn- tw)(5.1)
其中:
K 围护结构允许的最大传热系数,W/m2・℃;
tn 馆内空气干球温度,℃;
tw 室外空气干球温度,℃;
τn 围护结构表面温度,℃,应比馆内空气露点温度高1~2℃;
α 围护结构内表面放热系数,墙及地面取8.7 W/m2・℃;
有井形突出物的顶棚、楼板取7 W/m2・℃。
防结露的措施不仅是采用恰当的传热系数的围护结构,保温层和隔汽层的材质和布置位置也应当合理,防止水气进入围护结构而降低其保温效果。
6、工程实例
以某地小区会所游泳馆为例。游泳馆池厅位于游泳馆二层,池厅面积为580m2,部分区域层高为7.4m,部分区域层高为3.6m,内设25×12.5的泳池,池岸面积为268 m2。游泳池内人数按0.2人/m2计算,总人数为120人。
室内设计参数为:游泳池水温为28℃,馆内空气干球温度为30℃,相对湿度为70%,池面风速定为0.25m/s。
6.1、散湿量计算
根据公式3.1到3.4,计算得出冬季该游泳馆的散湿量如下:
W1=0.0075×(0.0152×0.25+0.0178)×(3782.2-2972.2) ×(25×12.5)=34.5 kg/h
W2=0.0171×(30-25.5) ×268×4=8.25 kg/h
W3=0.001×120×134=16.08 kg/h
W=W1+W2+W3=58.8 kg/h
6.2、通风量计算
冬季最小新风量可根据公式3.5和3.6,计算得出:
L1=58.8/1.2×(18.9-2)=2902 m3/h
L2=5500 m3/h
L3=120×50=6000 m3/h
三者取大值L新=6000m3/h。冬季排风量取新风量的1.1倍,L排=6600m3/h。
6.3、采暖热负荷计算
通过负荷计算软件计算得建筑热负荷Q1=52kW。
泳池内水分蒸发所需的热量,按公式4.1计算得出:
Q2=58.8×2430/3600=39.7 kW
空气向泳池水面放热量,按公式4.2计算得出:
Q3=12×(30-28) ×(25×12.5)=7.5 kW
室内总热负荷,按公式4.3计算得出:
Q冬=Q1+Q2+Q3=99.4 kW
冬季游泳馆所需的总热量还应加上新风热负荷,按公式4.4和4.5计算得出:
Q4=6000×0.24×1.2×(30-(-4))=58.8 kW
Q’冬=Q1+Q2+Q3 + Q4=158.2 kW
6.4、围护结构允许的最大传热系数
对建筑设计提出了围护结构允许的最大传热系数的要求:
外墙允许的最大传热系数:
K=8.7×(30-25)/ (30-(-4))=1.28 W/m2・℃
屋面允许的最大传热系数:
K=7×(30-25)/ (30-(-4))=1.03 W/m2・℃
6.5、采暖通风设计
冬季空调采用一次回风系统,根据一次回风空调系统送风量计算公式,计算得到空调箱总送风量为24000 m3/h。新风量根据前面计算为6000 m3/h。
因为池岸靠外墙部分下方无夹层,及池岸狭小,无法考虑下送下回的气流组织方式,所以采用上送下回的方式。送风口布置方面,设置了侧向下送风口对外墙吹风,并设置了向上送风口对顶棚吹风,防止顶棚结露。排风口布置在顶棚最高处,以排除室内污染空气及蒸发上升的水蒸气。
游泳馆的冬季通风系统设置能量回收系统,对冬季排风进行显热回收。鉴于池厅内排风含有氯气,不仅对潜热回收设备的防腐等要求较高,而且有可能出现排出的氯气回灌入室内的现象,所以采用了显热回收的方式。
游泳馆的空调设备、通风管道及部件,只要是暴露在潮湿空气中,均采用耐腐蚀材料,或采用高效防锈漆加以保护。
7、小结
室内公共游泳馆的围护结构防结露问题是游泳馆设计的一个关键,采暖通风设计除了要准确地计算以外,还应与建筑设计人员配合,选择合适的维护结构。
防止游泳馆内氯对人体的危害和金属构件的腐蚀,通风设计中应考虑通过机械通风来降低氯的浓度,并做好防腐处理。
室内公共游泳馆一般采用热风采暖或热风采暖与地板辐射采暖相结合的方式。工程实例中采用了热风采暖与地板辐射采暖相结合的方式,即满足馆内温湿度要求,也提高了舒适度。
【摘要】峰峰集团有限公司薛村矿是1959年11月5日建成投产,原设计生产能力90万。1988年7月开始改扩建,于1991年12月改扩建竣工投产。改扩建后年设计生产能力为135万t/a,1997年实现达产。井田位于河北省邯郸市西南部,峰峰矿区大社镇。
关键词:矿井回风余热;热泵;研究
【 abstract 】 fengfeng group Co., LTD, xue village ore is on nov. 5, 1959 are put into operation, the original design production capacity of 900000. Beginning in July 1988 and expansion, in December 1991 completed expansion. The same expansion production capacity of 1.35 million t/a, 1997 DaChan realization. Located in hebei province southwest of handan laohutai mine field, fengfeng mine big clubs in town.
Keywords: mine return air waste heat; Heat pump; research
中图分类号:O741+.2文献标识码:A 文章编号:
薛村矿东风井立井和辅助设施采用6.5吨两台锅炉供暖,锅炉服务年限已久,维修费用之大,耗能之高,为满足立井和辅助设施供暖的需要,搞好节能减排工作,故申请对采暖进行节能改造。
1东风井供热现状:
(1)、东风井使用的两台6.5t/h蒸汽锅炉是1989年安装运行的,至今运行20多年,运行效率低,每年都要大修,运行成本居高不下,现已超限服务,急需更换新设备。供热负荷一个进风立井和近2000m2附属建筑。
(2)、东风井使用的两台6.5t/h蒸汽锅炉,2008年节能减排在环保部门已经上报注销,在上级环保部门已无运行资质。
(3)东风井副井井口预热装置自1990年安装至2011年已使用20年,副井井口用SRZ15*7D散热器 50组和钢排管散热器28组,构成副井井口空气预热系统,锈蚀严重,应全部更换。
2选用供热方案比较
2.1投资费用比较:
从薛村电厂引蒸汽至东风井,经过汽水交换机组交换供热制冷。
(1)、使用薛村电厂供热投资情况
1、风源热泵设备:183.04万元;
2、风井厂区内系统安装总造价:130万元;
3、薛村电厂至东风井机房室外管道部分总造价:1248.4万元;
4、土建部分总造价:31万元;
5、室外管网征地总造价:60万元;
6、系统设计费16万元;
合计:1668.44万元。
(2)、使用风源热泵机组供热投资情况
利用东风井回风余热做热源,通过风源热泵机组交换供热制冷。
1、风源热泵设备:496万元;
2、安装总造价:212.88万元;
3、室外管道部分总造价:116万元;
4、土建部分总造价:59万元;
5、系统设计费16万元;
合计:899.88万元
2.2运行费用比较
(1)、使用薛村电厂蒸汽供热运行费用(329.33万元)
冬季运行用:为了确保系统安全可靠,所需薛村电厂输送不低于0.8Mpa蒸汽压力,因管网距离长,路途消耗0.5Mpa,到达东风井厂区机忘房的蒸汽压力不得低于0.3Mpa。冬季所需蒸汽量13T/h(未考虑路途经过村民截盗蒸汽),冬季采暖期120天,电厂收取每T/h蒸汽费用为85元,冬季的运行费用:
13×24×120×85=318.24万元
附属设备耗电量70KW
70×24×120×0.55=11.09万元
冬季总计运行费用:329.33万元
(2)、使用风源热泵机组供热运行费用(96.7万元)
冬季最冷工况(室外温度-15℃)下运行三台风源热泵机组、三台一次水泵、三台循环水泵、九台井筒加热器,总的输入功率1314KW;但冬季的室外空气温度一般-10℃,所以设备的运行数量少于设计的总台数。
1、冬季的室外气温-5℃时的运行费用
(338+37+45+55+5)×60×24×0.7×0.55=266112元=26.6万元
2、冬季的室外气温-10℃时的运行费用
(338+37+45+55+5)×2×60×24×0.7×0.55=532224元=53.2万元
3、维护费用
因为风源热泵机组、水泵、矿井加热机组都是技术成熟,运行稳定的设备,运行维护费用相对较低,每个采暖季的维护费用一般不超过10万元。
4、水费
采用风源热泵机组小时水的消耗约为15t/h,一吨水按1.6元计算,一个采暖季水费约:
15×1.6×24×120=69120元=6.9万元
所以,采用风源热泵机组后冬季总的运行费用为:
合计:26.6+53.2+10+6.9=96.7万元。
(3)、使用两台6.5t/h的蒸汽锅炉供热运行费用(296.3万元)
现在冬季有两台6.5t/h的蒸汽锅炉供东风井井筒防冻及东风井厂区采暖,锅炉产出蒸汽压力为0.1~0.2MPa。
1、燃料费
一个采暖期共消耗燃煤4000t,目前煤价按600元/t,燃料费共计:
4000×600元/t=2400000元=240万元
2、电费
锅炉房引风机:37KW×2;鼓风机:15KW×2;除渣机4KW×2;锅炉房给水泵:18.5KW×2;除灰泵:22KW×2;锅炉房上煤机:3KW。以上设备的利用系数按0.7计算,锅炉房一个采暖季电费:
(37×2+15×2+4×2+18.5×2+22×2+3)×0.7×24×120×0.55
=217325元=21.7万元
3、日常维护费
每个采暖季约10万元。
4、水费
采用锅炉供热小时水的消耗约为10t/h,一吨水按1.6元计算,一个采暖季水费约:
10×1.6×24×120=46080元=4.6万元
5、锅炉大修费
因锅炉已经运行了15年之久,为了确保锅炉正常运行,锅炉每年的大修费约20万元。
⑥、副井井口用SRZ15*7D散热器: 0.4万元/组×50组=20元和钢排管散热器28组×0.25万元=7.0万元,构成副井井口空气预热系统,锈蚀严重,应全部更换。更换井口散热器费用27万元。
所以,采用锅炉供热每个采暖季的运行费用总计:
⑦非采暖季,锅炉日常维护人工安每天5个工×150元/工×30天/月×8个月=18万元
合计:240+21.7+10+4.6+20+27+18=341.3万元
根据以上投资费用、运行费用分析,使用风源热泵机组为最佳改造方案。
3风源热泵集中供热(制冷)方案
(一)、冬季热负荷情况
目前冬季井筒防冻最大热负荷为3500kw,考虑10%的管道能耗损失系数,考虑15%的富余系数,需要由设备提供的热负荷为4375kw。
(二)、夏季冷负荷情况
东风井附属建筑物总建筑面积约2000m2,冷负荷指标按100w/m2,则夏季建筑物采暖冷负荷为200kW,考虑10%的管道能耗损失系数,需要由设备提供的冷负荷为220kw。
(三)、风源热泵机组选型
根据4535kw最大热负荷和220kw冷负荷和,依据风源热泵机组资料,冬季可选择三台国际先进技术开利风源热泵机组,机组型号为30HXC-HP2-400,单台制热量为1548kw。风源热泵机组制热工况下的主要参数如下:
制热量:1548KW
输入功率:338KW
热水进出水温度:45/50℃
热水流量:263m3/h
热源水进出水温度:15/7℃
热源水流量:130m3/h
数量:三台
三台风源热泵机组总的制热能力为4626kw,满足最大热负荷的需要。此时的最大循环水流量为390m3/h。
夏季冷负荷为220kw,一台风源热泵机组制冷量1312kw,能够满足最大冷负荷。
为了保证矿井回风余热利用风源热泵供热及制冷系统的正常安全经济运行,制定了完善的年度检修维护保养检修计划,远转维护人员严格按要求进行检修维护保养矿井回风余热利用风源热泵供热及制冷系统装置就可以保证矿井入风井口空气温度在最寒寒冷的冬季保证东风井井口温度不低于2摄氏度,符合《煤矿安全规程》对矿井入风井空气温度的要求,保证了薛村矿东风井冬季供风和付井提升物料和升降人员的需求。
【参考文献】
[1]王会勤.矿井回风余热在平煤三矿的应用[J].煤炭加工与综合利用,2011(6).
[2]徐广才,陈炬,朱杰.浅谈煤矿余热资源的利用[J].煤炭工程,2010(9).
[3]盛振兴,辛嵩.矿井通风余热热管回收技术研究[J].矿业安全与环保,2009(6).
本多功能厅是某大型会展中心的一个辅助功能区,设置在建筑12.500标高平面,多功能厅建筑面积为11500平方米,核心区面积为6000平方米,其余为辅助功能区域。多功能厅可以进行大型会议、表演。层高22.0米,设计有前厅,过厅、小型洽谈室、化妆间、贵宾厅、休息厅、办公室、同声传译、备餐间及为其服务的设备间等,其中办公室、化妆间、同声传译层高为5.0米,其他辅助间为10.0米。平面设置如图1.
二、设计计算参数
1.夏季室外计算参数:夏季空调计算干球温度28.4℃
夏季空调计算湿球温度25.0℃
夏季空调日平均温度25.50℃
夏季最热月月平均相对湿度83%
夏季通风计算干球温度26.0℃
夏季大气压力 994.7hPa
2.冬季室外计算参数:冬季空调计算干球温度-14℃
冬季采暖计算干球温度-11℃
冬季最低日平均温度-10.6℃
最冷月月平均相对湿度58%
冬季通风计算干球温度-5℃
冬季大气压力 1013.8hPa
3.夏季室内计算参数:
房间名称 温度(℃) 相对湿度(%) 新风量(m/人.h)
前厅 25~27
办公室 24~26
贵宾室 23~25
同声传译 23~25
会议室 24~26
多功能厅 23~25
休息室 24~26
4.冬季室内计算参数:
房间名称 温度(℃) 相对湿度(%) 新风量(m/人.h)
前厅 15~18
办公室 18~20
贵宾室 19~21
会议室 18~20
多功能厅 19~21
休息室 18~20
三、空调系统设计
1.冷、热源的选择
夏季冷水供应由地下室设备间内冷水机组供冷水,冷水机选用约克离心式冷水机,冷却塔设置在会展中心的屋面.冬季热水由设备间的板式换热机组供给60/50℃热水。多功能厅设置在会展中心内部,与会展中心共用一个冷、热水机组,然而多功能厅的使用时间多在晚上,冷热负荷较大,与会展中心使用时间多数不一致。所以,考虑在设备间的分集水器单独设置一组冷热水供回水管道供给多功能厅使用,为保证末端之间冷、热水管道平衡,末端机组管道上分别设置平衡阀,以平衡阻力,保证正常供冷、供热。
2.空调设计:多功能厅及其前厅采用低风速全空气系统。回风与新风混合后进入风柜,经冷却、除湿、及加压后经过消音器进入主风道,经由送风口送入室内。当室内负荷发生变化时,由设置在风柜回风口温度控制器感知后,自动调节安装在风柜回水管上的电动比例调节阀,调节进入风柜的冷、热水流量来调节室内负荷。
3.气流组织:多功能厅层高为22.0米,设计使用阶梯式会议用椅,选择风口我们选用喷口送风,双向对喷,风口安装高度分别为13.0米、7.85米,水平射程为25米,同侧下部集中回风,保证人员活动空间处于舒适性范围,减少上部非活动空间的空调消耗。分别布置于大厅两侧。如图2.
前厅及过厅层高为6米,所以采用旋流式风口送风。办公室、化妆间、休息厅等层高3.5米,故采用风机盘管加新风的型式。
4.节能措施:大连地区夏季室外空调计算干球温度为28.4℃,空调计算湿球温度为25.0℃,过度季节长,具备相对较好的自然气候条件,多功能厅人员和灯光负荷比例较大,供冷期较长,故考虑空调系统设计时充分考虑设计利用新风,以达到节约能源的目的,大幅度减少全年冷水机组的运行时间。设计时安装有10台轴流式排风机,在全新风时制冷时开启排风机,以控制室内风压。采用回风机的好处是室内压力以控制,风机不必设置变频装置。
5.冬季采暖的其他措施:大连采暖地区划分属于寒冷地区,气候属于海洋性气候,刮风天数多,同样气温会感觉更加寒冷。根据我们多年来空调运行的经验,大空间空调热空气往上走,上部空间温度高,人员停留的空间内温度往往较低。针对实际情况,在考虑冬季采暖时,我们增加了地热采暖。应该说通过近年来的使用效果来看,在冬季,地热采暖很好地保证了多功能厅的安全使用,而且非常舒适,用户非常满意。
关键词围护结构新风负荷建筑能耗
1概述
某住宅楼是座庙会适度低能耗的高级住宅建筑,其护结构经欧洲建筑物理学家进行优化设计,采用了多项节能措施,保温性能高于现行节能标准。为了掌握冬季采暖能耗和采暖期运行耗是量情况,我们对该住宅楼内的典型户型进行冬季采暖期能耗计算,并对风冷热泵配备电加热采暖方式的耗电量进行分析计算。
2冬季建筑能耗计算方法
建筑能耗模拟方法有许多种,其采用能耗计算方法应用较多的通常是:度日计算法和逐时计算法。
度日计算法是将整个采暖期按度日值计算能耗,具有简单快速的特点,当建筑物用途及系统恒定时,用这种方法是合理
的。其基本公式为:
Q=Kt*DD/η
式中:Q----采暖期能耗
Kt----总热损失系统;
DD----度日值:
Η----系统的效率
逐时计算法是最复杂,也是最准确的一种能耗计算法,它是根据室外逐时的气象数据,室内设计参数,逐时计算出建筑的能耗。其代表软件有:美国政府的DOE2,美国军方的BLAST和室内环境温度和能耗模拟软件DEROB。DOE2是世界上功能最强大的建筑能耗模拟软件,其界面固定,对室外气象参数要求很高,用起来很费时间。我们采用室内环境温度和能耗模拟软件来计算锦绣大地公寓逐时的能耗情况。程序是通过建立R-G(热阻-热容)网络,并对网络中的节点建立方程组进行求解,从而模拟出瞬态的传热过程。
采用该程序软件进行能耗计算,需要输入逐时的室外气象数据,这里采用北京地区标准年的逐时气象参数,它是根据北京地区过去三十年的气象数据,由科学统计方法所生成的。
3北京气候特点和气象参数整理
北京位于华北平原北端,属大陆性季节气候。冬季寒冷干燥,采明期长达4个多月。北京冬季昼夜温差大,最冷温度低,但是低温发生时间短,最低温度多发生在清晨。北京市计算用采暖期的天数为129天,自11月9日到第二年3月17日;采暖期室外平均温度:1-1.6℃;采暖期采暖室外计算(干球)温度(℃):-9℃。
通过对北京气象温度进行频谱分析,可以了解北京市室外温度的分布情况,高低温发生时间及累计小时数。统计数据中11月9日至第二年3月17日的室外干球温度频谱图形见图1。
图1温度-发生时间频谱曲线
从图1温度-发生时间频谱曲线中可以看出,冬季采暖期室外温度大部分都在-10℃到7℃之间,其最低气温-17.2℃,最高气温16℃,平均值-1.6℃。
气象数据来源是从北京市气象台购买的。标准年数据是科研人员根据气象台测得的30年的气象资料,科学地计算统计出的一套全年逐是的气象参数数据,用于提供给科学研设计人员作为计算依据。根据标准年的气象参数算得的建筑耗能量是科学
的,比较能符合实际情况的。
4建筑类型和牲参数及中户型空调系统描述
4.1户型的选择及简介
该节能住宅楼为高层住宅建筑,分为A、B、C三座,各座建筑外型和户型是不尽相同的。为了准确的掌握不同户型的冬季采暖期能耗和采暖运行耗电量情况,应选用典型的建筑类型进行计算。
经过比较,选择面积较大,朝向不利的C座B户型和面积较小,朝向有利的A座E户型作为计算对象,并对每个户型分标准层和首层进行计算。
C座B户型建筑面积为156.8m2,层高2.8m,位于C座的东北角;A座E户型建筑面积为139.00m2,层高2.8m,位于A座的西南角。
4.2户型的建筑特性参数介绍
《民用建筑节能设计标准》(采暖居住部分)北京地区实施细则(以下简称细则)对居住建筑各部分围护结构传热系数限值有所规定,下表是细则规定的围护结构传热系数与该住宅楼的围护结构传热系数及有关参数。细则锦绣大地公寓
外墙传热系数[W/(m2·K)]0.820.43
外窗传热系数[W/(m2·K)]4.02.2
屋顶传热系数[W/(m2·K)]0.60.2
地板传热系数(不采暖地下室上部地板)[W/(m2·K)]0.550.43
单位建筑面积的建筑物内部得热量(W/m2)3.8不考虑
室内计算温度(℃)1620
另外计算用的其他参数如下:
1.内走廊(公共区域)冬季设计温度:t=12℃。
2.不考虑户型内主要电气设备及人体负荷内部发热量。
3.户型居住人数:4人。
4.新风量:30m3/(h·人)。
5.外墙组成:由外到内依次为:瑞博兰干挂砖幕墙,流通空气层,100mm厚聚苯板保温隔热层,200mm现浇混凝土。
6.楼板楼面做法:楼板为160~200mm现浇混凝土。楼板上有50mm厚陶粒混凝土,陶粒层上有40mm厚水泥砂浆或地砖等。
7.地下车库没有采暖,计算温度5℃。
8.两户型邻居家及上下楼层户内均按有人考虑计算温度。
4.3户型的空调系统介绍
以上户型的空调系统为风冷管道式热泵空调机组加辅助电加热,其运行参数和模式为:
1.室外温度t>-2℃热泵机组运行
2.室外温度-6℃<t≤-2℃热泵机组与一档电加热同时开启。
3.室外温度t≤-6℃热泵机组关闭,二档电加热开启。
4.A座E户型选用的电加热为5kW。
5.C座B户型选用的电加热为3+3kW。
4.4空调热泵机组COP的说明
机组的COP性能曲线见下图:图2、图3。
图2TSA30BR空调热泵机组的COP性能曲线
图3TSA2020BR空调热泵机组的COP性能曲线
5冬季能耗逐时计算结果
5.1按设计条件的计算结果
按照《民用建筑节能设计标准》北京地区实施细则,北京地区普通住宅建筑耗热量指标不应超过20.6W/m2。需要特别指出的是这个指标是以单位建筑面积的建筑物内部得热量为3.8W/m2,平均室内温度16℃计算得出的,而本文中两户型的能耗计算不考虑单位建筑面积的建筑物内部提热量,平均室内温度按20℃考虑。
冬季能耗分为两部分,一部分围护结构能耗,由计算程序计算出逐时的转护结构能耗,另一部分为新风能耗,根据气象数据中逐时的室外温度和相对湿度及室内温度20℃,室内相对温度按我国暖通设计规范取40%,新风量按要求每户为120m3/h,由以上数据,采用室内外焓差计算出各户逐时新风能耗。计算结果见表1。
各户能耗计算结果汇总表表1
室内温度传热系数新风量户型能耗面积能耗指标
围护结构新风总计围护结构新风总计
(℃)W/(m2·K)m3/hW·hW·hW·hW/m2W/m2W/m2
200.43120A-E-F54000004445143984514312.5510.3322.88
200.43120A-E-S44000004445143884514310.2210.3320.55
200.43120C-B-F750000044451431194514317.4310.3324.61
200.43120C-B-S630000044451431074514314.6410.3322.13
A-E-F:A座E户型首层A-E-S:A座E户型标准层
C-B-F:C座B户型首层C-B-S:C座B户型标准层
5.2新风量改变对计算结果的影响
根据气象数据中逐时的室外温度和相对湿度及室内温度20℃,室内相对湿度按我国暖通设计规范取40%,新风量由每户为120m3/h变为80m3/h,由以上数据,采用室内外焓差计算出各户逐时新风能耗。其他条件不变,计算结果见表2。
5.3室内计算温度变化对计算结果的影响
根据气象数据中逐时的室外温度和相对湿度及室外内温度18℃,室内相对湿度按我国暖通设计规范取40%,新风量每户为120m3/h,由以上数据,采用室外焓差计算出各户逐时新风能耗。其他条件不变,计算结果见表2。
条件改变后各户能耗计算结果汇总表表2
室内温度传热系数新风量户型能耗面积能耗指标
围护结构新风总计围护结构新风总计
(℃)W/(m2·K)m3/hW·hW·hW·hW/m2W/m2W/m2
200.4380A-E-F54000002963429836342912.556.8919.43
200.4380A-E-S44000002963429736342910.226.8917.11
200.4380C-B-F750000029634291046342917.436.8921.55
200.4380C-B-S63000002963429926342914.646.8919.08
180.43120A-E-F49000003932161883216111.399.1420.52
180.43120A-E-S4000000393216179321619.299.1418.43
180.43120C-B-F680000039321611073216115.809.1422.11
180.43120C-B-S57000003932161963216113.259.1419.84
200.82120A-E-F680000044451431124514315.8010.3326.13
200.82120A-E-S560000044451431004514313.0110.3323.34
200.82120C-B-F890000044451431334514320.6810.3327.49
200.82120C-B-S740000044451431184514317.2010.3324.40
5.4外墙传热系数的改变对计算结果的影响
根据气象数据中逐时的室外温度和相对湿度及室内温度20℃,室内相对湿度按我国暖通设计规范新风量每户为120m3/h,外墙传热系数改为细则中规定0.82W/(m2·K)。由以上数据,计算出各户逐时围护结构能耗和新风能耗。其他条件不变,计算结果见表2。
由此可见,当建筑围护结构热工性能较好时新风量的变化对建筑能耗的影响较大,占到总能耗的40%~50%,围护结构的性能越好,新风负荷能耗在总能耗中占的比例越大。当新风量减小1/3时,各户型能耗减15%左右;当室内计算温度由20℃降为18℃时,各户型能耗减小10%左右;外墙传热系数改为细则中规定的0.82W/(m2·K)时,即比原外墙传热系数增大近1倍时,各户型能耗减小12%左右。因此,新风量的加在和室内温度的提高,提高了室内舒适水平,但付出增加能耗量的代价,只有合理的选择新风量和提高维护结构的热水工性能,才能降低能耗。
6风冷热泵配备电加热采暖方式的耗电量分析计算
逐时耗电量计算结果
1.A座E户型标准层:
1)采暖期平均每日耗电量:(kW·h)4934
2)采暖期总耗电量:(kW·h)6365.10
3)采暖期能耗最大日耗电量:(kW·h)95.30
2.A座E户型首层:
1)采暖期平均每日耗电量:(kW·h)54.59
2)采暖期总耗电量:(kW·h)7042.25
3)采暖期能耗最大日耗电量:(kW·h)104.39
3.C座B型标准层:
1)采暖期平均每日耗电量:(kW·h)55.98
2)采暖期总耗电量:(kW·h)7221.00
3)采暖期能耗最大日耗电量:(kW·h)116.64
4.C座B户型首层:
1)采暖期平均每日耗电量:(kW·h)61.82
2)采暖期总耗电量:(kW·h)7975.29
3)采暖期能耗最大日耗电量:(kW·h)127.29
以上结果是根据在设计条件下计算的能耗结果计算出的,对于因设计条件改变后的能耗计算结果,耗电量可根据上述计算方法是很容易的计算出来,此处就不再进一步分析了。
参考文献
关键词:自采暖小锅炉拆并能源结构节能减排
中图分类号:TK22文献标识码: A
引言
乌鲁木齐市地处亚欧大陆腹地、市区东西南三面环山,冬季平均风速小,静风频率高,逆温层最厚时达1300米左右,加之环境容量和自净能力十分有限,使得大气污染物不易扩散、稀释。同时,由于新疆燃煤储量丰富,且供热燃煤价格的相对低廉,造成乌鲁木齐市供热能源结构长期以燃煤为主,呈现出明显的煤烟污染特征。特别是乌鲁木齐市城乡结合部的居民自采暖燃煤小锅炉耗煤量大又无除尘脱硫设施,通过低空直接排放,污染十分严重,是冬季大气环境质量的决定性因素,要实现供热能源结构调整和大气污染治理的目标,务必要彻底消灭城乡结合部的居民小锅炉。本文对乌鲁木齐市自2010年起大规模实施的居民自采暖燃煤小锅炉拆并工程和取得的显著成效进行介绍和分析,希望对存在类似情况城市的供热能源结构调整和大气污染治理工作提供经验和借鉴。
1、乌鲁木齐市地理、气候特征
乌鲁木齐市地处欧亚大陆中心,天山山脉之北,天山西段与东段结合部的北簏,准噶尔盆地南缘,是世界上离海洋最远的城市。乌鲁木齐市区三面环山,北部平原开阔,地势东南高、西北低,呈南北条状,东部有博达山、喀拉塔格山、东山;西部有喀拉扎山、西山;南部有伊连哈比尔尕山东段(天格尔山)、土格达坂塔格等。
乌鲁木齐市地处欧亚大陆腹地,远离海洋,气候干燥,属于中温带大陆干旱气候区。气候特点是:昼夜温差大,寒暑变化剧烈;降水少,年平均降水量为194毫米;四季分配不均,春秋两季较短,冬夏两季较长,冬季寒冷漫长;冬季有逆温层出现。最暖的七、八月平均气温为25.7℃,最冷的一月平均气温为-15.2℃。每年6至10月是乌鲁木齐旅游的黄金季节,因为这段时间花木争艳,瓜果溢香。
乌鲁木齐年历史极端低温-41.5℃(1951年),最大冻深1.62m,年降雪最多65天,平均40天,最早降雪9月5日,最晚降雪5月13日(区间248天),最大积雪深48cm。采暖期法定为162天,采暖期室外平均温度-8.5℃;实际采暖期约181天(10月15日~次年4月15日),采暖期室外平均温度-7.4℃,室外采暖设计温度-22℃。
2 、工程实施背景及形势
2.1背景及形势
由于乌鲁木齐市三面环山使得大气污染物不易扩散、稀释和2012年以前乌鲁木齐市以燃煤为主的能源结构类型,造成乌鲁木齐市冬季取暖锅炉的烟尘无法扩散,每年冬春,空中氤氲的煤烟使乌鲁木齐人难见天日。
虽然我市采取了大量措施,但随着城市规模的不断扩大和经济的高速发展,首府空气环境质量差的状况仍未得到根本改善,乌市群众强烈要求进一步加强大气污染治理,还首府以蓝天。为从根本上治理乌鲁木齐市冬季煤烟型大气污染,在自治区党委、人民政府的大力支持下,2010年乌鲁木齐市市委、市政府经过广泛调研,科学研究,综合考虑各方面因素,专门成立了市供热能源结构调整与供热体制改革工作指挥部,下决心,大力推进实施以“自采暖燃煤小锅炉拆改工程”和“燃煤锅炉天然气改造工程”为主的六项供热能源结构调整工程,使乌鲁木齐市大气污染恶化状况得到了一定遏制。
2.2供暖现状
乌鲁木齐市城市集中供热始于1984年。2012年,随着我市大规模实施“煤改气”,全市总供热面积已达1.52亿平方米,现有各类供热单位320余家,大型热电联产热源厂5座。其中,天然气供热面积1.16亿平方米,其余主要为热电联产供热。中心城区供热区域已基本实现清洁能源或热电联产全覆盖。
3规划支撑
按照《乌鲁木齐市供热能源结构调整实施方案》(2010-2015)和《乌鲁木齐市“十二”五供热规划》的要求,城乡结合部燃煤小锅炉并网改造工程是解决冬季大气污染、调整供热能源结构的一项重要措施,到2015年乌鲁木齐市取消全部城乡结合部自采暖锅炉,实施的措施为并入城市热力网或进行清洁能源改造(煤改气)。
4自采暖小锅炉拆改工程实施原则
1、按照“先易后难、先集中后分散”的原则。对热电联产、集中供热覆盖范围内的自采暖小锅炉进行拆改;
2、坚持统筹规划原则。市、区在做拆改计划的同时,要结合我市棚户区改造、市政建设进行统筹规划,避免重复投资;
3、坚持杜绝新增原则。各区政府要严禁新建、扩建的用户使用自采暖小锅炉,并形成问责制;
4、坚持拆改结合原则。对不具备拆并条件又不在棚户区改造区域内的燃煤小锅炉,市区两级环保部门应大力推广、监督使用低硫等洁净煤,降低环境污染。
5自采暖小锅炉拆改工程实施内容
表 12010年-2012年乌鲁木齐市居民自采暖燃煤小锅炉拆改工程数据表
在2012年之前,乌鲁木齐市的能源消耗是以燃煤为主,2010年全市消耗原煤226.4万吨,特别是冬季耗煤占全年耗煤的三分之二,对环境污染相当严重。全市冬季采暖以燃煤为主,供热方式主要是集中供热锅炉房、热电厂、小型分散燃煤锅炉房和居民自采暖燃煤小锅炉为热源的供热方式。
其中,位于乌鲁木齐市城乡结合部的居民自建住宅多为1~5层砖混结构的房屋,面积以100~300居多;多数未进行正规的建筑设计,围护结构的散热面多,保温性差;基本都是一户一炉的供热格局。这些居民自建自用的小型供热锅炉均无烟尘处理设施,煤炭经过燃烧产生的烟气不经处理直接对空排放,是造成乌鲁木齐市中心城区冬季大气煤烟型污染的主要根源之一。
为了还蓝天于市民,乌鲁木齐市政府将工作重点放在了对市区内燃煤小锅炉的达标排放和城乡结合部的居民小锅炉的拆除和供热并网上面。
经过十年多来两个阶段的大气环境污染治理,主要污染源已逐步被消灭或改造,城乡结合部的居民小锅炉也完成了约90%的拆除并网工作,冬季大气环境质量明显改善。
由于城乡结合部居民自建住宅基本上均未进行正规的工程施工图设计,因此也无图纸资料可查。为了比较准确的进行居民自建住宅热指标的测算,本项目研究组根据对城乡结合部居民自建住宅的多次现场察看了解所总结出来的普遍特点,可以看出城乡结合部的居民自建住宅耗热指标很高,平均可达80 W/ 。
乌鲁木齐市现状大、中型两级民用采暖供热系统的一级热网供水设计温度为130℃,回水温度为80℃,温差50℃;二级热网供水设计温度为95℃,回水温度为70℃,温差25℃。
目前,城市民用采暖集中供热的二级热网普遍采用枝状热力网型式。其特点是:管网形式简单,投资省,运行管理方便。供热安全可靠性较低。常用于单一热源(或换热站)的小型供热系统。
本项目供热范围内的城乡结合部的居民自建住宅由于耗热指标大,因此单位采暖面积的年煤耗比较大,据各区环保局的调查,平均达67kg/。
本项目供热范围内的城乡结合部的居民自建住宅采暖均采用一家一户自建手烧小锅炉,因此动力消耗主要是小型循环水泵,据各区环保局的调查,单位采暖面积的年耗电平均达5kW・h/。