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建筑采暖供热系统优化策略探究
摘要:在整个社会的能源消耗中,建筑能耗是我国能源消耗的主要方式之一,其中采暖与空调能耗占建筑总能耗的三分之二。随着我国工业化和城镇化的进程不断加快,这一比例仍在不断上升,建筑能耗不仅消耗社会资源,也造成了大量的环境污染问题,因此解决建筑能耗问题已经成为节约资源、保护环境的重要手段之一。而要解决建筑能耗问题的重要举措之一,就是针对城市建筑采暖供热系统进行研究优化,提高供暖供热系统的实用性、功能性,减少供暖过程中的热能损耗,以期真正达到减少能源消耗、节约社会资源、实现社的长期可持续发展的目标。
关键词:建筑采暖;供热系统;优化策略
引言
随着社会的发展,人们对于居住环境的要求越来越高,而居民建筑采暖供热系统的设计与运行势必会影响建筑的居住适宜性。由班广生、刘忠伟和余鹏编著、中国建筑工业出版社出版的《建筑采暖与空调节能设计与实践》一书,详细介绍了采暖供热的基础知识及节能控制的美好前景。该书分为绪论、采暖空调节能设计的基本要求、冷热源、采暖与供热、空气调节、辐射采暖与供冷、热泵技术及太阳能、节能控制、节能检测等十个章节,内容丰富且专业性强,值得建筑设计人员、施工技术人员和相关高校师生阅读。在当今社会资源源短缺的情况下,我国该如何做到系统优化、节能生产是今后发展中必须考虑的问题,它是我国实现可持续发展、绿色发展前景的基础。
1.传统采暖系统的主要形式与其优缺点
1.1没有个体调节能力
在建筑中采用单管式竖向供暖系统,很不利于进行局部调整,无法达到和提高供热用户对供暖舒适度的具体要求。从客观的观点来看,由于设计错误、供水温度、水泵的性能等因素,各楼层的热分配不均匀,导致了上层的温度升高,下层的温度下降,以及温度的变化。当气温升高时,顶层住户只能将窗户和窗户都打开,以减少室内的温度,从而造成能源的浪费。如果利用热水流量的调整来达到冷却的目的,则会引起下面各层的过冷。另外,由于本系统无法对各房间进行独立的调节,造成了更多的能耗损失。
1.2维修过程能源的浪费
单管垂直采暖系统是一个完整的热水循环系统,如果设备出现故障,从一楼到一楼,都会造成一系列的水无法流通,或者是多个家庭的空调。在严重的时候,很有可能造成整栋楼的停电。而且,在维护的时候,大量的热水会被浪费,如果是在寒冷的地方,很有可能会出现冰冻、冰冻等各种问题,从而导致各种意外,从而影响到人民的正常生活。
2.建筑采暖供热系统设计的改善
2.1单管制采暖系统
(1)单根、横向串联供热是一种比较常用的供暖方式,一般都是在小区内安装一个整体的供水和供水系统,每一层的住户都是独立的。本系统可垂直不穿过各个楼层的立管,不会影响到墙体的装饰,但其不足之处在于,不能达到分室的温度控制,并且必须在每个散热器上安装泄压阀。
(2)与单管横向串联系统一样,单管横向跨接系统也要设置一个整体的回水系统,而且可以在管线井上安装系统的给水和回水管。采用本系统,既能达到室内温度控制的要求,又不需要垂直立管,不会对墙体进行装饰,而且要在各散热器上安装排气阀门。
2.2双管制采暖系统
双管供暖系统由双管并联和横向双管两部分组成。
(1)采用双立管并联系统,只需在散热器分支上安装调节阀,即可调整介质流量,以满足不同用户对热舒适性的要求,从而达到节约能源的目的。但在实际应用中,要注意三点:①层数太多容易造成竖向失衡,竖向高度不宜超过3层,从而制约了系统的实用性;②通过各层之间的竖管数量增大;③系统必须有热分配表。
(2)采用水平双管系统,可以有效地避免竖向失调问题的发生,同时也可以满足各个供热用户的独立控制需求,从而有利于热计量的安装和对散热器进行个性化调整。采用横向双管式供暖系统,可以有效地解决供暖系统中经常出现的纵向不平衡问题,从而达到对实际温度进行分区控制的目的。此外,双管式变流量系统比单管式换热器更容易控制热量,更容易控制温度,并联支路更容易实现均衡,节能效果更好;寿命更长,如果管道内的水处理得好,可以延长30年以上。另外,占地面积小,施工速度快,对环保及施工影响小。横向双管系统的不足之处在于,整体空间高度下降,管线埋入垫层,难以形成斜坡,对系统排气、排水不利;而供水干管为化学管材,因此,热源回水温度(80℃/60℃~70℃/80℃)时,将会增大系统的能耗和散热效率。
3建筑采暖供热系统优化策略
3.1从热源角度出发,提高采暖供热系统的能源利用率
关于提高热源利用率主要从两方面着手︰一方面,相关单位要重视对原有热源的节约优化,提高建筑供暖系统和设备的资源利用率,把供热采暖的能耗从源头上降下来。当前我国大部分城市主要采取集中供热系统,而集中供热的热源所采用的燃料绝大多数以煤炭为主。由于煤炭是不可再生能源,这就要求供暖系统提高对煤炭的利用率,例如对煤炭进行洗选加工、除尘除硫等,既可以提高煤炭的纯度,也可以减少燃烧煤炭造成的环境污染。此外,相关单位还要对供暖系统的锅炉设备等进行维护保养,做好保温受热层的维修,减少不必要的热量损失。另一方面,在采暖供热系统的热源选择上,相关单位可以选择太阳能供热、热泵供热、地热能供热、核供热垃圾燃烧供热等多种新热源。太阳能、核热能、地热能等作为有广泛应用前景的能源,能够有效利用自然资源,改善供热能源结构,缓减煤炭造成的污染问题。垃圾焚烧供热则是将各种工业生产、生活垃圾进行焚烧,既能减少垃圾、保护环境,还可进行供热,为社会创造良好经济效益。
3.2从采暖供热用户角度出发,合理使用供热能量
合理使用供热能量是指以用户为中心,用户可以根据自己的意愿、室外温度的变化选择合适的室内温度。现实生活中由于集中供暖的形式,建筑供热系统大多采用单管顺流方式,没有有效的调温控制系统,这导致用户外出或者不需要供热时无法调节室内温度,造成热能资源的浪费。之后的建筑供热系统可着手于研究分户供热采暖形式,并重新制定热量计价方式,将供热能量消耗与用户的自身利益紧密结合,既能增加用户的节能环保意识,也能避免资源浪费。
3.3从供热系统自身运行角度出发,优化系统功能
建筑的集中采暖供热系统通过热网工程进行集中区域供暖。在热网的铺送过程中,相关单位要合理规划管道铺送路径,主辅干线要基于建筑规划铺送,避免造成管道浪费增加供热系统运行负担。对于管道的选择,相关单位既要考虑用户距离及输送过程中的负荷压力,避免因使用统一管道而造成流量分配不均导致热度差异的状况,同时也要考虑管道材质的保温效果,例如新的采暖供热标准中推行的岩棉、矿棉、玻璃棉等材质的管壳及聚氨酯硬质泡沫保温管等,其都具有较好的保温性能,能够在很大程度上避免热能的损失。
结束语
节能降碳、绿色环保是我国经济建设发展的长期战略任务,而建筑采暖供热系统的节能优化研究具有重要且深远的意义。《建筑采暖与空调节能设计与实践》一书从供暖的实践应用出发,结合新技术标准,通过设计更加节能、环保的采暖供热系统,达到采暖供热的节能减耗目标,是建筑工作者应当仔细阅读的书籍。
参考文献
[1]姬振伟.民用建筑采暖供热系统设计方式之研究[J].门窗,2016(03):166+168.
[2]杨明.建筑采暖供热系统常见故障分析[J].黑龙江科学,2014,5(06):47.
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