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建筑供暖的溫度控制與節(jié)能
簡介: 認為應(yīng)根據(jù)建筑的使用情況進行室溫調(diào)節(jié),既可以減少能耗,又利于節(jié)能,提出了室溫調(diào)節(jié)的 方法 和措施。
關(guān)鍵字:建筑供暖 能耗節(jié)能 室溫調(diào)節(jié) 供暖建筑的室內(nèi)溫度是根據(jù)熱舒適性、 經(jīng)濟 性、生產(chǎn)工藝等因素確定的,各類不同的建筑都規(guī)定了相應(yīng)的室內(nèi)溫度,一般民用建筑的主要房間,其室內(nèi)溫度在16~20 ℃之間。當室內(nèi)溫度低于規(guī)定的溫度時,不能滿足熱舒適性、生產(chǎn)工藝等方面的要求;當高于規(guī)定的溫度時,熱舒適性提高了,但耗熱量增大,不利于建筑節(jié)能。因此,供暖建筑的室內(nèi)溫度是評價供暖品質(zhì)和節(jié)能的重要參數(shù)。建筑供暖是為了滿足人、生產(chǎn)及其它特殊的需要,當人們在室內(nèi)工作、生活時,需要保持穩(wěn)定、舒適的室內(nèi)溫度;當人們停止了工作,人去樓空時,應(yīng)將室內(nèi)溫度降低至最低水平,即值班溫度。因此,建筑供暖的室內(nèi)溫度應(yīng)根據(jù)建筑的使用情況,進行隨機調(diào)節(jié),有利于建筑的節(jié)能。1 室溫調(diào)節(jié)的原理在通常的供暖情況下,不論房間是否有人,室溫都保持規(guī)定的溫度tn,房間內(nèi)墻、地板、設(shè)備的溫度也為tn,與室內(nèi)空氣不進行熱交換,房間通過外墻向室外的傳熱量為Qw,散熱器的散熱量為Qs,近似認為二者相同。Qw=Qs=K(tn-tw)F (1) 式中K為外墻傳熱系數(shù),F(xiàn)為外墻傳熱面積,tw為室外 計算 溫度。當房間無人時,進行室溫調(diào)節(jié)供暖,將室內(nèi)溫度tn降至值班溫度tz,近似認為室溫瞬間由tn降至tz。由于墻體的熱惰性,內(nèi)墻溫度不可能在瞬間由tn降至tz,需要經(jīng)歷一個降溫期。設(shè)所需時間為h,例如:240 mm磚墻,當兩側(cè)空氣溫度從18 ℃降至10 ℃時,墻中心溫度需要經(jīng)過58 h才能從18 ℃降至10 ℃。在降溫期,外墻的傳熱量為Qw1,散熱器的散熱量為Qs1,內(nèi)墻向室內(nèi)放熱,傳熱量為Qn。Qw1=Qs1+Qn=K(tz-tw)F(2) 經(jīng)過降溫期后,室內(nèi)空氣溫度與內(nèi)墻、地板、設(shè)備的溫度趨向一致,達到值班溫度tz,停止了熱交換,進入值班期,設(shè)值班期經(jīng)歷的時間為Δh,此時,外墻的傳熱量為Qw2,散熱器的散熱量為Qs2,二者應(yīng)相等。當房間有人時,室內(nèi)升溫過程與上述過程類似。此時,外墻的傳熱量為Qw3,散熱器的散熱量為Qs3,內(nèi)墻的吸熱量為Qn。Qw3=Qs3-Qn=K(tn-tw)F(3) 這樣,經(jīng)過降溫期、值班期、預(yù)熱期所需的時間為(2h+Δh),消耗的熱能為:K(tz-tw)FΔh (4) 而采用恒溫供暖時,經(jīng)過(2h+Δh)消耗的熱能為: Ew=K(tn-tw)F(2h+Δh) =2K(tn-tw)Fh+ K(tn-tw)FΔh (5)因為tn>tz,tn>(tn+tz)/2,E<Ew,因此,調(diào)節(jié)室溫的供暖方式是節(jié)能的,當tz越小、Δh越大,節(jié)能效果越顯著。降溫期、預(yù)熱期所需的時間h取決于內(nèi)墻的熱物理特性,墻體的導(dǎo)熱性能越差,h越大。由于房間內(nèi)墻、地板、設(shè)備的h值不同,計算較為困難。在實際的調(diào)節(jié)過程中,可采用如下方法,例如辦公樓,使用時間為18:00~8:00,共14 h,由于240 mm磚墻從18 ℃降至10 ℃時,需要經(jīng)過58 h,而14 h是不能夠滿足需要的,為此,降溫和預(yù)熱時間h各取使用間隔時間的一半,即7 h,從18:00~1:00為降溫期,從1:00~8:00為預(yù)熱期,中間無值班期。當經(jīng)過7 h的降溫后,內(nèi)墻的溫度也許達不到值班溫度,再經(jīng)過7 h的預(yù)熱后,內(nèi)墻的溫度將恢復(fù)到原來的室內(nèi)溫度。因此,只要預(yù)熱時間≥降溫時間,室內(nèi)溫度能夠恢復(fù)到原來的溫度。以上室溫調(diào)節(jié)過程需要經(jīng)歷一個預(yù)熱期,如果縮短預(yù)熱期(預(yù)熱時間小于降溫時間),或者取消預(yù)熱期,要將室內(nèi)溫度很快恢復(fù)到使用溫度,必須增加供熱負荷,例如:提高熱媒的溫度和流量,或者在設(shè)計供暖系統(tǒng)時,放大管徑、增大散熱器的面積。雖然增加了供熱負荷,但縮短了預(yù)熱期,仍具有節(jié)能效果。其缺點是:設(shè)備的初投資增加;由于室內(nèi)溫度不能快速恢復(fù)到使用溫度,人們進入房間后的短時間內(nèi)會有冷的感覺。2 室溫調(diào)節(jié)的 方法 2.1 調(diào)節(jié)熱媒的溫度 保持熱媒的流量G不變,調(diào)節(jié)鍋爐或者換熱器的熱媒出口溫度。即例如:當tn=18 ℃,tz=10 ℃,tw=-9 ℃時式中c為水的比熱容。降低熱媒溫度,使供回水溫差較原來降低30%,即可將室內(nèi)溫度降至10 ℃。2.2 調(diào)節(jié)熱媒的流量保持熱媒的供回水溫差不變,調(diào)節(jié)熱媒的流量,即:式中Gn,Gz分別為調(diào)節(jié)前、后熱媒的流量。例如:當tn=18 ℃,tz=5 ℃, tw=-9 ℃時減少熱媒流量48%,即可將室內(nèi)溫度降至5 ℃?!⊥ㄟ^調(diào)節(jié)鍋爐房、單體建筑供暖干管入口處的供暖系統(tǒng)閥門,可以調(diào)節(jié)整個供暖小區(qū)、單體建筑內(nèi)所有房間的溫度,但由于使用 規(guī)律 不同,在夜間及節(jié)假日不使用的建筑物中,尚有些房間需要使用,采用系統(tǒng)調(diào)節(jié)時,不能滿足這些房間的溫度要求,使用電暖器也很不方便,對此可利用恒溫閥解決。在供暖系統(tǒng)的所有散熱器上裝恒溫閥(單管系統(tǒng)應(yīng)設(shè)旁通管),下班時,將溫度調(diào)至值班溫度,而供暖系統(tǒng)的熱媒溫度保持不變,流量可適當減小,這樣,當個別房間需要使用時,仍可滿足其溫度要求。還有一種方法是在散熱器上安裝電磁閥。這種電磁閥有兩種狀態(tài),一種是全開狀態(tài),此時不限制熱媒的流量,室溫達到使用溫度;另一種狀態(tài)為半開狀態(tài),此時限制熱媒的流量,室溫降至值班溫度。電磁閥的開關(guān)設(shè)在辦公樓的走廊中,如果人們下班后忘記操作,值班人員可檢查一遍,使電磁閥處于半開狀態(tài),室溫降至值班溫度。這種電磁閥有兩種形式,一種是直通閥,用于雙管供暖系統(tǒng);另一種是三通閥,用于單管供暖系統(tǒng)。 3 結(jié)語調(diào)節(jié)室溫的供暖方式適用于間歇使用的建筑,如辦公樓、禮堂,而不適用于連續(xù)使用的建筑,如 醫(yī)院 病房。當建筑物的每個房間使用規(guī)律相同時,可調(diào)節(jié)供暖系統(tǒng)的熱媒溫度和流量;否則,可設(shè)恒溫閥或電磁閥,以滿足個別房間的特殊需求。應(yīng)根據(jù)建筑的類型及其供暖設(shè)備的情況,確定適宜的值班溫度,盡量保持較低的值班溫度,但不宜低于 5 ℃,以防止建筑發(fā)生凍害。當建筑的使用時間小于降溫和預(yù)熱時間之和時,在調(diào)溫過程中,不存在值班期,降溫和預(yù)熱時間應(yīng)相同,各取使用時間的一半,預(yù)熱時間不能小于降溫時間,否則,內(nèi)墻溫度低于室內(nèi)空氣溫度,達不到應(yīng)有的供暖效果。值班期的時間取決于建筑的類型,對于一些不經(jīng)常使用的建筑,如禮堂、 體育 館,其使用間隔較長,更適合于調(diào)溫供暖。- 1夢龍項目管理軟件
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