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三种采暖节能系统与供热计量控制技术应用介绍

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2010-04-26  来源:中热网  浏览次数:251
      2000年以来,国内建筑护结构节能技术得到了推广应用,而采暖系统节能工作目前不容乐观,系统型式不合理,设计人员不严谨,用户对热量的参与不足等因素,促使我们对采暖系统和计量控制方式要有清醒的认识。通过实践应用,经过多方面考虑,针对散热器采暖,笔者提出了三种适合实用的采暖系统。 本文所提出的三种采暖节能系统,既满足了开发方和供热方节省投资、降低运行成本的要求,又满足了用户参与费用的需要,符合供热体制的方向,也达到了节能的目标。
      1.1 水平串联系统
      该系统在我国的西北地区的应用较为广泛,作为一种传统的采暖系统型式,系统结构简单,通过充分挖潜,使之焕发出新的生命力,也是设计人员应该做的工作之一。该系统易于改造成计量系统的特点,已成为现有建筑采暖系统的首选系统。
      1.1.1 负荷计算
      供暖热负荷,按现行《采暖通风与空气调节规范》(以下称《规范》)的规定计算。对于户间传热是否计算,应根据不同建筑的特点来确定。
      ① 现有建筑不改造采暖系统时,可不计算计量单元之间(户间、楼层间)传热量。
      ② 现有建筑改造采暖系统时,分不同情况计算传热量。
      住宅建筑,应计算计量单元之间传热量,按温差取5℃—6℃计算;公共建筑和居住建筑(不含住宅建筑),可不计算计量单元传热量。
      计量单元之间传热量计算时,不应计入系统总负荷。
      1.1.2  系统特点和水力计算
      计算方法:等温降法。
      该系统特点:计量单元供回水温差相同;系统立管为垂直双管。
      计量单元内为水平串联,每组散热器进出口温差不同。
      建筑物围护结构节能后,每一计量单元的热负荷均不大,若以此为根据确定管径,管径很小(DN15),与《规范》有矛盾。《规范》规定:环路末端管径不宜小于DN20。
      因此我们把计算步骤做了新的调整,核心是由环路最小负荷确定管径。计算的过程:确定资用压力→选定计算环路→由环路最小负荷确定管径→其余环路应与选定环路进行水力平衡→结果不平衡时,采用手动平衡阀调节→各环路全部达到静态平衡→结束计算。
      此时完成的计算,只是静态平衡水力计算。实际运行时,由于用户参与调节,运行工况为变流量工况,为减少建筑物室内采暖系统对外部供热管网的影响,宜在建筑物热力总入口安装差压式流量平衡阀,来减少系统水利失调。
      1.1.3  管材和保温
      建筑物内的干管、立管,宜采用热镀锌钢管,螺纹连接;计量单元内明装管,宜采用热镀锌钢管,螺纹连接,户内垫层内的暗装管,宜采用耐温的化学管材。暗装管不应有接头。计量单元内系统的化学管材,宜采用交联铝塑复合管。化学管材选用应满足对应工作温度下,累计使用寿命不低于50年。
      建筑物计量后,由于管道的散热量较大,干管与立管均应保温,可选保温材料:聚氨酯、玻璃丝棉、复合硅酸盐;计量单元内埋入楼板垫层内的管道应保温,可选的保温材料:聚氨酯、复合硅酸盐。保温厚度,由于楼板垫层厚度的限制(一般为
      50mm),管道保温层不可能做得很厚;根据管道所处环境和经济技术比较,且垫层内管道大部分管径为DN20,因此建议管道保温层厚度采用 15mm
      厚(以前面推荐得保温材料为依据)。
      1.1.4  适用的范围
      该系统水利计算简单,控制方便、投资费用很低。不须对系统做大的改动,只要增加一个计量控制箱,便可实现计量(户计量或每层为计量单元)。
      适用范围:现有各类建筑的原有水平串联系统。
      现有公共建筑的其它型式的采暖系统。
      新建各类居住建筑(如病房、旅馆)的采暖系统。
      对自动控制调节要求不高的场所(如一般公寓)采用的采暖系统。
      1.2 双管同程式系统
      该系统属于传统垂直单管同程系统的一种新的变形,系统在计量单元内为水平同程式,水平管道既可以明装,也可以暗装,是一种很有优势的系统。
      1.2.1  负荷计算
      供暖热负荷,按现行《规范》的规定计算。对于计量单元之间传热量是否计算,应根据不同建筑的特点来确定。
      ① 新建建筑采暖系统,应分不同情况确定。
      ② 现有建筑的改造采暖系统,应分不同情况确定。
      住宅建筑应计算计量单元之间(户间、楼层间)的传热量,按温差5℃—6℃计算。公共建筑和居住建筑(住宅除外),可不计算户间和楼层之间的传热量。
      1.2.2 系统特点和水力计算
      计算方法:等温降法。
      系统特点:计量单元供回水温差相同;系统立管为垂直双管。
      计量单元内为水平同程式,每组散热器进出口温差相同。
      计算步骤参见1.2.2的内容,这里不再阐述。
      1.2.3 管材和保温
      因该系统计量单元内的环路支管,既可明装也可暗装,管材选择和保温做法参见1.2.2 的内容,这里不再阐述。
      1.2.4  适用范围
      该系统水力计算简单,控制方便,投资费用低。每组散热器均可单独控制,计量控制箱安装简便,计量容易实现。
      适用范围:现有的各类建筑物(居住建筑、公共建筑)的采暖系统。
      新建的各类建筑物(居住建筑、公共建筑)的采暖系统。
      对控制调节要求较高场所(如办公综合楼)的采暖系统。
      1.3  双管放射式系统
      该系统作为一种新型的采暖系统,具有明显的优势,在计量单元内,控制箱和散热器之间的管道均为暗装,管道敷设在楼板垫层内。
      这里需注意,敷设在楼板垫层内的管道,宜沿墙边敷设至散热器,而不宜按最短距离敷设管道。沿墙边敷设的原因:与其它专业矛盾少;施工安装方便;管槽敷设,维修简单,对地面破坏小。
      1.3.1  负荷计算
      供暖热负荷,按现行《规范》的规定计算。对于计量单元之间传热量是否计算,应根据不同建筑的特点来确定。
      ① 新建建筑的采暖系统,应分不同情况确定。
      ② 现有建筑的改造采暖系统,应分不同情况确定。
      住宅建筑,应计算计量单元之间(户间、楼层间)的传热量,按温差5℃—6℃计算。公共建筑和居住建筑(住宅除外),可不计算户间和楼层之间的传热量。
      1.3.2 系统特点和水力计算
      计算方法和步骤,与1.2.2基本相同,选定最小负荷的环路与计量单元内的其它环路平衡。
      与其它采暖系统水力计算最大的不同是,每一组散热器(最多二组散热器)为一个计算环路。环路之间平衡计算复杂,建议计量单元内的负荷环路不大于6支环路。
      系统特点:计量单元内的支管环路供回水温差相同;系统立管为垂直双管。
      计算单元内的支管环路之间水力平衡;每组散热器的进出口温差相同。
      支管环路上的散热器可根据需要,设计手动平衡阀。
      1.3.3  管材和保温
      因该系统计量单元内的环路支管,均为暗装,管材选择和保温做法参见1.2.2 的内容,这里不再阐述。
      1.4.4  适用范围
      该系统水力计算较复杂,控制精度高,可自动化控制室温。每组散热器均可单独控制,计量控制箱安装简便,计量容易实现。
      适用范围:新建的各类建筑物(居住建筑、公共建筑)的采暖系统。
      现有的各类建筑物(居住建筑、公共建筑)的采暖系统,但应作经济技术比较来确定是否采用该系统。
      对控制调节要求高的场所(如别墅)的采暖系统。
      2.热计量控制装置
      根据各方(开发、供热、用户)的实际情况,开发方为节能设备、材料的投资方;供热方为供热品质提供保证,对运行进行调节;用户方作为最终使用方,对调节要求简单化,直接、明了。
      需要强调的是,用户参与调节系统,通过计量来降低热费,这只是建筑节能的一种手段而非目的,热——因其自有的特性,是有公共费用的,不应排斥按面积进行分摊费用的做法。
      目前,国内对热量表的研究已有十余年,国产化的热量表已有生产。温控阀在欧州的应用非常成功,但引入国内后的应用不理想。采用热量表和温控阀在对采暖系统的计量和控制中存在以下不足之处:
      ① 热量表和温控阀具有高阻力特性。加装热量表和温控阀的采暖系统与未加装该设备的系统相比,水力工况偏离设计工况,致使系统失调,影响室内供热品质。
      ② 热量表和温控阀在较小流量时,其通道易于堵塞,特别是国内的供热水质普遍较差的情况,堵塞十分严重,增加了维修成本。
      ③
      从国内目前应用实际情况看,加装热量表和温控阀,不仅投资大,且由于国内供热水质量等多种原因,造成运行效果不理想,三方均不愿意使用。有些项目出现很多不正常现:温控阀不工作,全开后室温也达不到标准,反而有的取消后室温还较为正常;热量表计量不准确,温度传感器结果易被更改,设备可靠性差,堵塞、维修不便等现象很普遍。
      结合本文提出的三种节能采暖系统和风机盘管空调系统的控制方式,笔者提出了一种适合我国集中供热系统的计量装置,以适应国内管网现有条件和经济性的要求,下面作一简要介绍。
      2.1 系统结构
      该装置接在建筑物内供回水管侧,每一计量单元设一个计量装置。热水表装在供水支管上,计量单元内环路上不装温控阀。
      计量装置包括:室内调节开关、两通电动球阀、Y型过滤器、热水表、平衡锁闭阀(手动)。
      室内调节开关上刻有温度值,用于调节室温,实际是温度数字下调整电动球阀的开度,进而控制计量单元内的流量,来满足用户对室温的使用要求。
      2.2  控制方式
      根据用户的实际情况,当室内无人时可将调节开关设置为值班温度(如5℃);室内有人时,可根据需要设置不同的温度值(如16℃,18℃,20℃),调节开关通过电导线控制电动球阀的开度,达到控制流量的目的,使用户能够节约热费。
      对于室内立管系统的平衡,由于设置了手动平衡阀,通过初调可使各环路之间达到静态平衡;对于室外管网的平衡,可在建筑物的热入口处设置差压式平衡阀,设置好流量数值后,可使建筑物之间的管网达到动态水力平衡。
      2.3 采用热水表的理由
      与采用热量表计量的系统相比,具有以下优点:
      ① 运行可靠,使用简便。供热方只须保证热媒参数,用户参与调节流量,控制室温。
      ② 价格低,经济性好。即便是采用IC卡式热水表,其价格增加的也会太多。
      ③ 满足了国内目前供热水质差的现状,不易堵塞。
      ④ 节流阻力低,节省运行费用。
      2.4  采用调节开关+电动球阀控制的理由
      与采用温控阀调节的系统相比,具有以下优点:
      ① 运行可靠,调节方便。
      ② 控制成本低,性价比好。
      ③ 只有一个控制点,便于管理。能做到房间集中控制,满足国内用户的使用习惯。
      据调查,居民在户内活动时,户内的门常关的不多,房间之间相通,热量容易串流,因此采用集中控制较为合适。
      ④ 节流阻力低,节省电费。其特有的线性调节特点,使系统易于达到水力平衡。
      通过以上分析得出,该装置具有:过滤、平衡、计量、调节流量等功能。每一计量单元只设置一个控制表箱,
      便于集中管理、集中控制。该装置箱内所采用的设备均为市场成熟产品,购买方便,价格低廉。组装后,其结构紧凑,易于实现大规模商品化生产,商品化后的质量更易得到保证。
      4.结论
      4.1  对我国目前建筑节能情况的现状进行分析后,通过实践应用,提出了三种实用的采暖系统,分析了其系统特点和应用范围。
      特别是明确了以现有建筑采暖简单改造,实行在建筑物热入口处设表总计量,公共费用按面积分摊;每一计量单元设一个计量表箱,按实际流量用户各自承担费用的办法。
      4.2 
      本文提出三种节能采暖系统,对设计方法没有特殊要求,符合设计人员的生产工作习惯。在设计布置采暖系统时,系统分区灵活,可做到按南北分区,按不同功能分区,有利于节能。
      4.3
      提出了一种新的节能计量控制装置,分析了其特点。针对实用节能采暖系统+节能计量装置这种模式,指出了实际使用时应注意的事项。对现有节能建筑的集中采暖分户计量系统的改造和新建节能建筑的集中采暖分户计量系统的设计,可参考本文。-新疆天富热电股份有限公司供热分公司 梁广文- 固安县爱能供热设备有限公司     王海军 参考文献:[1]DBJ 01-605-2000  新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程
      [2]DB 29-26-2001  集中供暖住宅计量设计规程
      [3]JGJ 26 - 95  民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)
      [4]GB 50019- 2003  采暖通风与空气调节规范
      [5]狄洪发,王智超,王威   供暖系统调节设备的合理选用  暖通空调
 
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