發布時間:2022-10-01 13:03:06
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關鍵詞:節能,冷熱源選擇,采暖空調系統
0.引言
隨著我國經濟持續快速發展,能源緊張、環境惡化的問題日益突出,節約能源,改善環境質量已成為我國可持續發展亟待解決的問題。采暖空調系統能耗約占建筑總能耗的40~60%[1],合理選擇冷熱源可以達到節能效果。
?1. 供熱采暖系統的熱源選擇形式[3]
目前所存在的眾多采暖方式中,集中供暖占據著主要地位,大部分地區都采用這種取暖方式。集中供暖不僅能夠保持室內溫度的均勻與穩定,而且不需要用戶進行任何操作,非常適合有老人和小孩的家庭。但集中供暖受住房條件限制,且具有使用費用較高等弊端,用戶還不能根據自身情況控制溫度高低,控制使用時間,同時還越來越多地受到節約資源、保護環境等方面的限制但是有不少家庭仍然面臨著這樣一種尷尬:不管家里有沒有人,不管所有的房間是否都需要供暖,但只要你選擇了集中供暖方式,就必須按照住房面積支付費用,這對于每天在外奔波的上班族來說,是很不經濟的一種取暖方式。建筑采暖系統的選擇是建筑節能的重要措施之一。論文格式。
就建筑物而言,嚴格執行建筑墻體保溫、門窗的熱工性能、屋頂保溫、分戶熱計量是徹底減少建筑用能的關鍵方法。我國國情是,在建筑節能方面超標準投入只有少數地區和項目才能做到的,因此,我們更應提倡在建筑上推廣使用投資低、節能效果好的采暖系統。
1.1建筑供暖分戶熱計量
建筑供暖分戶熱計量是建筑節能的最終結果。分戶熱計量的首要目的,是為了使供暖運行節能,是要為熱用戶提供調節控制手段,使他們可以根據熱舒適度的需要,調節控制采暖量。論文格式。為此,供熱就必須是高質量的。只有供熱的高質量,使熱用戶有熱可調,也才有節能運行的可能,否則,分戶熱計量將成為一種擺設。所以,供熱的高質量是集中供暖系統分戶熱計量的前提條。
供暖采暖系統節能是實現建筑節能50%目標的主要途徑,供熱采暖系統節能主要措施有:水力平衡,管道保溫,提高鍋爐熱效率,提高供熱采暖系統運行維護管理水平,室溫控制調節和熱量按戶計費。
我國長期以來實行福利制供暖,耗能多少與用戶利益無關。根據國家的節能法,生活用能必須計量向用戶收費。發達國家的經驗告訴我們:實行供熱采暖計量收費,可節能20~30%。
1.2地面輻射供暖系統
地面輻射供暖系統以其節能、舒適性高等突出特點,公認為最理想、最舒適、最先進的采暖方式之一。在相同的室內設定溫度下,采用地面輻射供暖系統的房間墻壁內表面溫度明顯高于其它采暖形式的房間,室內各表面溫度的提高也使得平均輻射溫度升高,提高了人體的熱舒適感,同時在保證同樣的實感溫度前提下可以略降低室內空氣溫度,達到節能的目的,根據實際使用情況來看節能率在10%以上。
地面輻射供暖方式按敷設材質和發熱媒介的不同可分為低溫熱水地面輻射供暖系統和發熱電纜地面輻射供暖系統兩種。后者把發熱的電纜埋在地面下,直接利用電力加熱地面墊層而供暖。由于用發熱電纜直接發熱傳遞熱量,它集熱源和終端設備為一體,具有的優勢更加明顯。近年來,發熱電纜地面輻射供暖應用技術正在逐步推廣應用,很多住宅小區大面積采用,收到了較好的采暖節能效果。
2 .空調系統冷熱源選擇[4] [5][6]
集中式空調系統冷熱源方式的選擇對國民經濟的總能耗、工程投資、運行效益、環境都有重要影響。
中央空調耗能一般包括三部分,即空調冷熱源、空調機組及末端設備及水或空氣輸送系統。這三部分能耗中,冷熱源能耗約占總能耗的一半左右,是空調節能的主要內容。
常用的冷熱源方式主要有:電動式制冷機組加鍋爐、溴化鋰吸收式制冷機加鍋爐、水源熱泵式機組、直燃式溴化鋰吸收式制冷機組、電動式制冷機組加鍋爐加冰蓄冷系統。這幾種冷熱源方案在不同環境下都能起到節能作用。就這幾種冷熱源設備分別從性能特點、能耗、一次性投資、環境污染、適用條件進行分析比較,在不同環境條件下如何合理選擇空調冷熱源起到節能作用。
2.1從性能特點方面考慮
主要是設備運行的可靠性,技術先進性,節能性,結構緊湊性,安裝操作維修方便性,噪聲振動性等??偟恼f來,電動式冷熱水機組在技術上比熱力式冷熱水機組成熟可靠,在調試、運行維護方面比熱力式機組方便。而熱源以城市熱網供熱為首選。
2.2從投資方面考慮
在選擇空調冷熱源設備時,需要對設備的初投資和運行費用進行綜合分析。溴化鋰吸收式制冷機組耗電少、電力增容費低、無運動部件,振動噪音小,但價格比同等產冷量的電制冷機組高。從初投資、一次能耗、運行成本來看,電動式優于熱力式。風冷熱泵機組比常規的制冷機加鍋爐方案一般節省初投資25%。
2.3從能耗方面考慮
吸收式冷水機組的一次能耗比電動式制機組高,其中蒸氣型或熱水型雙效吸收式制冷機的能耗為電動式的2~3倍。直燃式約為電動式的1.6~2.1倍。若無余熱可利用熱水型機組一般情況下應盡量少用,無特殊情況不宜提介用鍋爐新蒸汽作吸收式制冷機組的熱源。制冷機制冰時COP值降低,所以蓄冷空調比常規空調要消耗更多的電能,不能稱為節能。但就電力供應系統而言,蓄冷所起到的移峰填谷作用,均衡了電網負荷,提高了電網的供電能力。
2.4從對環境污染方面考慮
熱電廠煙塵對環境的污染源比分散鍋爐房造成的污染要小,同時應考慮電動式機組的CFC對臭氧層的影響,以及熱力式機組溫室氣體CO2排放和SO2的排放問題。論文格式。
2.5從設備適用性件方面考慮
由于不同的空調冷熱源設備具有各自不同的性能特點,各適用于一定的外部條件。在電力緊張地區,溴化鋰吸收式機組可作為空調冷源的優先選擇,其中直燃式機組一般采用輕柴油或城市煤氣為燃料,污染物排放量小但燃料成本高。當環保要求高、地價昂貴、電力增容費較高、冬季需采暖、又經技術經濟比較較為合理時,可采用直燃式機組。對實行分時電價政策的地區,蓄冷空調有較廣闊的發展前景。對缺水地區可考慮風冷冷水機組。
3.小結
采暖空調的節能涉及的范圍非常廣泛較廣,無論如何提高節能性,都應從提高能量利用效率來采取對策解決問題,這才是科學的采暖空調節能途徑。
參考文獻
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【關鍵詞】采暖、通風空調;節能減排;對策
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A 文章編號:
一.引言
隨著經濟的發展,城市化進程的加快以及人們生活水平的提高,采暖、通風空調的項目在建筑行業內越來越多,采暖、通風空調系統所消耗的能源占整個建筑電量的一半以上,所以當前,很大一部分空調都是出于低效率運行的狀況,這樣也造成了巨大的能源浪費,所以研究建筑采暖、通風空調的節能設計是十分必要的,在我國暖通空調節能設計中也還存在許多的問題,這就需要行業內的工作者不斷的努力來解決,也只有這樣才能推動我國建筑暖通空調節能技術的發展。
二.建筑采暖、通風空調節能中的不足
1. 節能設計中存在的問題
(1)設計理念方面
設計理念作為建筑采暖、通風空調工程中節能的基礎,是決定建筑采暖、通風空調工程能夠切實節能的指導思想,建筑采暖、通風空調的節能率能否大幅度提升依靠一個良好的設計,由于目前,設計者在設計建筑采暖、通風空調時,幾乎很少會考慮環境利益與節能,就造成我國建筑采暖、通風空調工程中節能并不合理。加之工程設計時間緊迫、細節方面粗糙不夠精細以及相關問題考慮不夠周全等問題,使得建筑采暖、通風空調工程中不僅耗費資金,運行時耗能也巨大,與國家要求的標準遙遙相望、望塵莫及。
(2)設計管理
設計管理是暖通空調系統設計的重點與基礎,與系統的節能功能有著直觀的關系。因此,在設計管理環節,如果無法正確確立合理的思路,加強對周邊環境以及本地區外部氣候環境的調查和分析,在設計思路上就容易走進誤區,反而影響系統最終的節能效果。同時,如果在設計環節無法解決工程中可能會遇到的眾多細節問題,將會嚴重影響節能設計系統在后期的經濟效益和環境效益。
(3)設計計算
設計計算方面主要以室內適宜溫度的計算以及冷熱負荷計算為主。不同地區的工程的冷熱負荷的極限也不同,南方地區的熱負荷一定要高于北方地區,北方地區的冷負荷則一定要高于南方地區,這與外部氣候環境有著直接關系,因此不管是暖通系統的供暖、供冷總量還是冷源、熱源設置還是管道的尺寸以及耐受負荷等都要考慮到不同地區的承受能力,在設計階段一定要謹慎,避免出現將單位建筑面積的冷、熱負荷指標用作施工階段冷熱負荷控制的指標,以致出現冷熱源設備裝機容量偏大、水泵配置偏大、末端設備偏大、管道直徑偏大等現象,造成不必要的浪費。室內適宜溫度的計算在冬季不能過高,在夏季不能過低,否則會加大能耗。
2. 能源管理方面的不足
在能源管理方面,許多節能設計都忽略了基本的能耗監控與分析功能,尤其是對大型建筑群來說,這種忽略會加重運營管理負擔,且不利于長期的能耗管理,因此,在設計中融入調整優化的概念是十分必要的。通過調試將系統的調節控制功能進行發揮,對于降低能耗有著積極意義,這也需要設計人員不斷進行實踐和總結。
建筑采暖、通風空調節能減排控制要點
目前,采暖通風最主要的方式就是空調,因此空調采暖通風節能的控制就十分重要了。如何在空調的使用過程中有效節能,可以采取以下措施:
1.合理的選擇設計參數
我們在選擇空調系統的設計參數時,首先必須要對室內的實際的溫以及濕度進行精確的計算,這樣才能取得一個比較合理的取值,我們特別需要注意的是夏季不宜過高同時冬季也不宜過低。同時在計算和選擇新風量的時候,我們不僅僅要滿足衛生以及合理的生產工藝要求的前提下,還要最大可能的減少其能耗??照{系統節能設計的重要參考參數就是室內的溫度和濕度。暖通空調系統的能耗不僅僅受當地氣象參數的影響,而且也受建筑護結構等這些因素的直接影響。同時室內的設計溫度和濕度的標準也會對空調的負荷產生最直接的影響。所以在設計時要以保證人們的健康以及生產工藝為前提。在夏天如果室內的空氣設計溫度升高1℃,那么可以降低大約十分之一的熱負荷,這種方法是十分有效的,同時如果夏季室內的空氣濕度設計提高百分之十,就可以降低大約百分之二十的能耗。
2.空調冷熱水系統的節能設計
在進行空調的冷熱水系統設計時,我們主要通過下面幾種方法來來降低能耗:
(1)閉式循環的模式是優選考慮的方法,這種方法不僅可以降低靜水力所需要的輸送能耗,而且管道及設備的腐蝕也有所減少,延長了空調系統的使用壽命;
(2)在能夠滿足空氣調節的前提下,冷凍水的供水溫度越高好,制冷機的蒸發溫度越高,其單位制冷能耗量就越低;
(3)最好適當的加大冷凍水供回水的溫度差,可以降低循環水泵在運行過程中的流量,進一步降低輸送過程中的能量消耗;
(4)如果冷凍水系統的靜壓力小于1MPa時,最好不要豎向分區,可以采用一泵到頂的方法,這樣不僅在設備運行維護過程中更加方便,而且因為分區而增加的土建設工程成本也有所降低,并且設備的電能消耗也會相應的減?。?/p>
3.空調冷卻水系統的節能設計
如果當地沒有豐富可供使用的自然水源,最好不要采用直流式的冷卻水系統,而是采用冷卻塔循環合使用,進一步降低循環水泵的揚程及能耗,而在冬天還可以將冷卻塔用作冷源設備。
5.采暖通風其他節能措施
(1)房頂的隔熱
房頂分為兩種形狀,平頂和坡房頂,建筑平頂時使用實體材料作為隔熱層,使用的物料要具有較強的穩定性,能夠使房頂內溫度比房頂外溫度有很大的差距。建筑坡房頂最好使用保溫層,在房頂外層鋪設天棚板,天棚板外層使用油氈鋪設,油氈外層鋪設保溫物料,能夠實現保溫隔熱。
(2)墻體的隔熱
在高檔的建筑物中,可以在建筑物的外墻中使用外保溫措施,可以使用膠粉聚苯顆粒作為墻體外層保溫措施,這種措施對保溫隔熱、抗震、抗裂、耐火等有很好的效果,不過就是建筑費用比較高。在普通的建筑物中,可以使用墻體物料以及布置能夠為墻體遮陽的裝備實現保溫效果。
(3)門窗的絕熱
門窗具有保溫、隔聲、防水等圍護作用,同時門窗失去許多熱量。在節能措施方面,應降低空氣滲透熱損失,提高氣密、水密、隔聲、保溫、隔熱等性能。推廣使用鋁塑、鋼塑等門窗專用型材,采用中空雙層玻璃,可實現隔熱與有效利用太陽能的雙重目標。
(4)供暖使用太陽能資源
在現代化社會最有發展前景的資源是太陽能。當下,在供暖中使用太陽能有廣闊的發展空間。伴隨著科學技術的持續前進,開發出很出新型建筑材料。
(5)供暖使用地板輻射模式
近幾年地熱能源作為新型能源迅速發展,現在已經在建筑中廣泛使用。
(6)采用發熱電纜與電熱膜采暖
隨著電力市場供應的市場化,電能的利用發展了發熱電纜和電熱膜采暖系統。發熱電纜安裝結合房間的吊頂布置。采用先進的電熱膜發熱技術,其熱效大于原先的取暖設施。
(7)使用風壓強完成自然通風
在外部環境比較好的地域,風壓強是輔助自然通風的重要辦法。在國內有很多沒有裝置空調的樓宇,使用風壓推動建筑物內的空氣的轉換,促進建筑物內空氣品質,是建筑物中經常使用的通風措施。
(8)利用熱壓實現自然通風
利用建筑內部空氣的熱壓差來實現建筑的自然通風。利用熱空氣上升的原理,在建筑上部設排風口可將污濁的熱空氣從室內排出,而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸入。
(9)使用設備推動自然風流動
使用機械設備推動空氣流動體系,這套設備是一套完善的空氣循環轉動體系,不僅具有處理空氣技術,還能夠加速空氣在樓宇內的流動。
四.結束語
本文就建筑采暖、通風空調工程節能減排中存在的問題以及控制要點作了簡單的探討,希望對于節能減排工作具有一定的積極意義。
參考文獻:
[1]胡清蓉 高層建筑暖通空調設計探析 [期刊論文] 《現代商貿工業》 -2010年22期
論文摘要:自改革開放以來,隨著我國建設事業迅速發展,新建高層建筑逐步增加。就我國目前能源形式不容樂觀,降低建筑能耗是落實科學發展觀可持續性發展的重大戰略性舉措。就哈爾濱市的一棟住宅樓分別采用連續采暖和間歇采暖兩種不同采暖方式的對比研究,從人體舒適感和環境保護兩個方面揭示了連續采暖的優越性。
1我國供暖的現狀
改革開放后,我國建設事業發展迅速,尤其是近年住房制度的改革極大地促進了住宅產業及國民經濟的發展。目前每年新建房屋子17-18億平方米。隨著大量的新建筑,建筑能耗指建筑使用能耗,包括采暖、空調、熱水供應、炊事、家用電器等方面的能耗,其中采暖、調能耗約占60%-70%。根據1998年估算的數據,中國建筑用商品能源消耗已占全國商品能源消費總量的27.6%,接近發達國家的30%-40%。我國的能源形勢是嚴峻的。我國的煤炭、石油、天然氣、水資源的人均擁有量約為世界平均值的1/2,1/9,1/23.1/4。對于人均能源消費量1t的標準煤,僅是世界人均能源消費不到2.4t標準煤的一半,因而降低建筑能耗,實現可持續性發展,是節約能源之路。事實上改變傳統的供暖方式是節約能源的出路。作為辦公樓、禮堂、實驗和教學樓、學生宿舍等,供暖的需求是不一樣的,不需要24h恒溫供暖,應采用間歇制度,以實現用熱與供熱相協調。對于在較大集中供熱系統中,也可采用分建筑物的分時供暖方法,由于不必同時給各建筑物供暖,熱源規模及運行負荷大大減小,從而減少熱源投資,并實現按需供熱的長遠目標。
2新型環保節能的供熱采暖系統
供熱采暖方式有很多不同的方式,熱水、電熱、地熱等等不同的方式,近幾年來一種新型環保節能的供熱采暖系統,在日前通過了中國能源研究會組織的專家鑒定。專家認為,該系統為國內首創,具有國際先進水平。這種供熱系統改變了傳統的供熱采暖方式,它的傳熱不是用介質水,而是以復合化學介質‘`ZGM’’為熱傳導工質,打破了傳統的以水為工質的熱傳導模式。這種復合化學介質“ZGM’’無毒無味、無腐蝕性、不揮發、不燃燒、不怕凍、不結垢。使用該介質的采暖系統,長退快、均溫性好、熱穩定性能好,并且結構美觀、安裝靈活,解決了國內現存的單管系統無法解決的問題。該系統能節省40%-50%的能源。由于不用水,所以能大大降低城市用水量。該系統由北京新世界能高科技發展有限公司制造,是一種最佳的冬季采暖方式,適宜院校、機關的冬季采暖使用。
3院校、機關的冬季采暖使用
院校、機關建筑具有多類型、多用途的特點。主要包括:辦公樓、教學樓、學生宿舍、教工家屬樓、實驗室、禮堂、體育館、校辦工廠等。院校供暖有兩個特點:其一,對于間歇供暖,各種類型建筑物的供暖時間是不一樣的,對于禮堂、體育館等,它的使用時間特別少,其它時間可按值班采暖設定,因此它的供暖間歇性很強:對于學生宿舍,在上課時間(包括晚自習)可按值班采暖設定,而早、中、晚的休息時間才保證供暖:對于辦公樓,下班時間可按值班采暖設定,上班時間才保證供暖;而對于實驗室、教工家屬樓等,在供暖時間上應根據具體情況加以控制。其二,學校的另一特點是有寒假。在寒假期間(約35天),院校的大部分建筑可以只保證值班供暖。基于以上特點,采用適合的供暖方式和方法,院校供暖的節能效果會很顯著。
4人體舒適感的比較
傳統的采用連續采暖方式,當室外溫度為-2690,熱媒參數為95/70℃時,熱量不間斷地散給空間,以補充結構的熱損失,使室內溫度體質在設計參數上下波動范圍內。當室外溫度高于26℃時,采用改變熱煤參數的辦法進行質調解,系統依然是連續運行的,即可保證室內設計溫度的穩定,滿足人體對舒適感的要求。間歇采暖則不燃,一日24h內室溫波動范圍較大,如果要保證供熱時間內的室溫間歇時間的室溫就會低于設計溫度。反之,如果保證間歇時間內的設計溫度則供熱時間內的室內溫度又會高于設計溫度。間歇采暖時一日內的溫差大約在10℃左右,室內溫度忽高忽低,人體感覺忽冷忽熱,容易患感冒。但是如果采用新型環保節能的供熱采暖系統則可改變這一現狀,新型環保節能的供熱采暖系統則能改變這一現狀,新型環保節能的供熱采暖系統升溫快,保溫時間長,在攝氏一20℃的氣溫下,室內溫度在內45min就可達到18℃。
5環境保護的比較
在我國,環境保護工作越來越引起人們的高度重視。現在我們國家正提倡綠色環保。當連續采暖時,由于鍋爐不間斷運行,爐膛始終保持高溫,煤中的揮發可燃氣體充分燃燒,減少了爐膛內的化學不完全燃燒損失,降低了鍋爐排煙。間歇采暖每天壓火2-3次,每次壓火時由于一次投煤量增加,鼓風機停止向爐膛供氣,爐膛溫度迅速下降,爐膛內化學不完全燃燒損失明顯增加,爐膛內可燃性氣體沒達到燃點就出現冒黑煙的現象嚴重地污染了大氣環境,但新型環保節能的供熱采暖系統無污染運行。
[論文摘要]近幾年,隨著“以人為本”設計理念的提出,人們對住宅的舒適性要求越來越高,建筑能耗也隨之增高。據統計,目前我國建筑能耗約占國民經濟總能耗的25%左右,且呈上升趨勢。另一方面,隨著建筑能耗的增加和大量空調設備的安裝,“城市熱島效應”日益嚴重,使環境日益惡化。我國建筑節能的重點應為:建筑本體的節能、采暖系統節能、提高照明和其他電器的效率、大型公共建筑節能。
隨著科學技術的日新月異,能源短缺已不容忽視,節約能源已受到世界性的普遍關注,在我國亦不例外。目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,長此以往,將嚴重影響世界經濟的可持續發展。因此,能源問題將成為本世紀的熱門話題。
一、世界其他國家在節能建筑方面的作為
美國一家大學曾設計建造了一種四居室的生態房。它的熱能來源于人工散熱、陽光及使用家電設備所產生的熱量;用電依靠風力發電機和太陽能電池;用水是從屋檐流下來經過處理的雨水;糞便和污水則流入一個堆肥坑里,經發酵后供花園施肥用。美國一家建筑公司用回收的垃圾建筑房屋,墻壁是用回收的輪胎和鋁合金廢料建造的;屋架所用的大部分鋼料是從建筑工地上回收來的。
日本1997年建成了一棟實驗型“健康住宅”。除了整個住宅盡可能選對人體無害的建筑材料外,墻體還被設計成雙重結構,每個房間建有通風口,整個房屋系統的空氣采用全熱交換器和除濕機進行循環。全熱交換器能夠有效地回收熱量并加以再次利用,其過濾器可有效地收集空氣中細小的塵埃,從而能夠抑制霉菌等過敏生物繁殖。這種資源的回收利用,不僅變廢為寶,而且減少了環境污源,節約了能源。
德國建筑師塞多·特霍爾斯建造了一座能跟蹤陽光的太陽房屋。房屋被安裝在一個圓盤底座上,由一個小型太陽能電動機帶動一組齒輪。房屋底座在環形軌道上以每分鐘轉動3cm的速度隨太陽旋轉。當太陽落山以后,該房屋便反向轉動,回到起點位置。它跟蹤太陽所消耗的電力僅為房屋太陽能發電功率的1%,而所吸收的太陽能則相當于一般不能轉動的太陽能房屋的2倍。
二、中國建筑能耗基本情況和幾本問題
我國正處于房屋建筑的高峰時期,建筑速度之快,規模之大,可謂前所未有。2003年,我國城鄉建筑竣工面積達20.3億平方米(其中城鎮12.7億平方米),超過所有發達國家年建成建筑面積的總和。但令人憂慮的是,在新竣工的建筑中,節能建筑面積不到1億平方米,尚不足竣工建筑的5%。至今,在我國城鄉既有建筑約400億平方米中(其中城市約140億平方米),只有3.2億平方米房屋是節能建筑,不到全國既有建筑的1%。
我國是一個能源短缺的國家,但我國單位建筑面積能耗目前卻是發達國家的2至3倍。與發達國家相比,我國建筑鋼材消耗高出10%至25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤;衛生潔具的耗水量高出30%以上,而污水回用率僅為發達國家的25%。此外,在我國人均耕地只有世界人均耕地1/3的情況下,實心黏土磚每年毀田12萬畝。
我國的建筑能耗量約占全國總用能量的1/4,居耗能首位。近年來我國建筑業到了快速的發展,需要大量的建造和運行使用能源,尤其是建筑的采暖和空調耗能。據統計,1994年全國僅住宅建筑能耗在基本上不供熱水的情況下為1.54×108t標準煤,占當年全社會能源消耗總量12.27×109t標準煤的12.6%。目前每年城鎮建筑僅采暖一項需要耗能1.3×108t標準煤,占全國能源消費總量的11.5%左右,占采暖區全社會能源消費的20%以上,在一些嚴寒地區,城鎮建筑能耗高達當地社會能源消費的50%左右。與此同時,由于建筑供暖燃用大量煤炭等礦物能源,使周圍的自然與生態環境不斷惡化。
我國節能工作與發達國家相比起步較晚,能源浪費又十分嚴重。如我國的建筑采暖耗熱量:外墻大體上為氣候條件接近的發達國家的4~5倍,屋頂為2.5~5.5倍,外窗為1.5~2.2倍;門窗透氣性為3~6倍;總耗能是3~4倍。
三、我國學要發展的重點領域
1.優化建筑設計
建筑造型及圍護結構形式對建筑物性能有決定性影響。直接的影響包括建筑物與外環境的換熱量、自然通風狀況和自然采光水平等。而這三方面涉及的內容將構成70%以上的建筑采暖通風空調能耗。不同的建筑設計形式會造成能耗的巨大差別。然而,建筑物是個復雜系統,各方面因素相互影響,很難簡單地確定建筑設計的優劣。例如,加大外窗面積可改善自然采光,在冬季還可獲得太陽能量,但冬季的夜間會增大熱量消耗,同時夏季由于太陽輻射通過窗戶進入室內使空調能耗增加。這就需要利用動態熱模擬技術對不同的方案進行詳細的模擬測試和比較。
2.建筑圍護結構材料和部品
開發新的建筑圍護結構部件,以更好地滿足保溫、隔熱、透光、通風等各種需求,甚至可根據變化了外界條件隨時改變其物理性能,達到維持室內良好的物理環境同時降低能源消耗的目的。這是實現建筑節能的基礎技術和產品。主要涉及的產品有:外墻保溫和隔熱、屋頂保溫和隔熱、熱物理性能優異的外窗和玻璃幕墻、智能外遮陽裝置以及基于相變材料的蓄熱型圍護結構和基于高分子吸濕材料的調濕型飾面材料。自上個世紀90年代起,我國自主研發和從國外吸收消化的外墻、屋頂保溫隔熱技術被慢慢的采用。尤其外墻外保溫可通風裝飾板、通風型屋頂產品、通風遮陽窗簾的使用,都大大提高產品的質量、降低建筑運行成本。超級秘書網
3.建筑中的可再生能源技術
可再生能源包括太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等多種形式??稍偕茉慈找媸艿街匾?。開發利用可再生能源世界能源是持續發展戰略的重要組成部分。太陽能既是一次性能源又是可再生能源,資源豐富對環境無污染,是一種非常潔凈的能源。應提倡在建筑中廣泛應用。
4.其他方面還有很多包括:通風裝置與排風熱回收裝置與各種泵技術。
四、結束語
雖然,我國在這方面還存在許多問題,但只要我們提高認識,加強管理,那么不久的將來我國一定有望發展成為能源節約大國!
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論文摘要:土壤源熱泵是一項新興的節能環保的空調技術。本文介紹了天津國際貿易與航運服務區寫字樓地源熱泵空調系統的設計,提出了設計中應注意的問題,并對該建筑的運行情況進行了分析和總結
一.工程概況及系統簡介
1.工程概況
天津國際貿易與航運服務區寫字樓總建筑面積為23378.76平方米,其中地上建筑面積為21714.12平方米,地下建筑面積為1664.64平方米。地上l3層,有大堂、咖啡茶座、保安監控和辦公室等,地下l層,有變配電間、發電機房、泵房、庫房等。本項目擬采用熱泵系統為地上建筑提供冬季采暖和夏季制冷,地下建筑不考慮空調系統。
2.地源熱泵系統介紹
地源熱泵是一種利用地下淺層地能,將低位能向高位能轉移,以實現供熱制冷的高效節能空調系統。其利用地層在一定深度下一年四季溫度比較恒定,保持在l5℃以上,且具有熱容量巨大、可以再生等特點,通過埋設在地下的換熱管與土壤進行熱交換,冬季把土壤中的熱量“取”出來,供給室內采暖,此時地能為“熱源”;夏季把室內熱量取出來,釋放到地下土壤中,此時地能為“冷源”,如下圖:
此外,冬季通過熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱,同時使大地中的溫度降低,即蓄存了冷量,可供夏季使用;夏季通過熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地,對建筑物降溫,同時在大地中蓄存熱量以供冬季使用。在地源熱泵系統中,大地起到了蓄能器的作用,進一步提高了空調系統全年的能源利用效率??梢源蟠鬁p少對化石燃料的消耗,減少對環境的污染,符合人類可持續發展的要求。地源熱泵系統是一種高效、節能、環保的冷暖中央空調系統。
3.設計依據
3.1冬季采暖、夏季制冷面積:21714平方米;
3.2設計負荷:
冬季:熱指標估算為78.89W/M2,設計采暖負荷為l713Kw;
夏季:冷指標估算為116.28W/m2,設計制冷負荷為2525KW;
3.3空調使用時間:夏季:l20天;冬季:120天
4.方案綜述
根據項目的位置、建筑面積、水文地質情況以及建設方提供的部分相關資料,擬采用“混合型的地源熱泵系統”為建筑提供冬季采暖和夏季制冷。
二 混合型的地源熱泵系統設計
1、系統方案綜述
在本方案中,采用混合型的地源熱泵系統為所有建筑提供冬季供暖和夏季制冷。熱泵機組按照夏季負荷進行選擇,則也能夠滿足冬季采暖負荷;室外地埋換熱孔的數量按照冬季負荷進行設計,夏季制冷時系統散熱不足的部分由冷卻塔來進行補充散熱。在夏季制冷實際運行中,以地埋換熱孔散熱優先運行,冷卻塔進行輔助散熱。
夏季制冷負荷為2525Kw,選擇3臺GSHP—C1038D型熱泵機組。3臺總的制冷量為2796KW,總的制熱量為3123KW,可以滿足夏季制冷和冬季采暖負荷的需求。
2、冷、熱源方案
2.1、地源熱泵機組選型
35GsHP—C1038D型熱泵機組,其標準工況下性能參數如下:
注:在進行施工圖設計時,須按實際運行工況與廠家進行最終確定參數。
2.2、系統全年運行方案
夏季3臺熱泵機組全部運行,提供制冷,但根據負荷的變化,可以開啟l臺或2臺機組,同時該2臺機組可以根據負荷的變化實現從l0—100%的無級調節,其中地埋換熱孔優先運行。
冬季2臺熱泵機組的制熱量為2082KW,而冬季采暖負荷為l713KW,因此2臺熱泵機組運行即可滿足采暖負荷需求,間時可以根據實際運行負荷選擇開啟l臺機組或2臺。
2.3、系統主要循環水泵
系統主要循環泵均采用屏蔽泵,該種泵具有運行穩定、噪音低、安全可靠性高等特點。
三.室外地埋管換熱系統及冷卻塔輔助散熱系統
1、地埋管的設計方法
地埋管的設計主要是針對工區的地質、水文地質條件,結合系統運行工況,計算地埋管的換熱量和滿足負荷要求所需求的換熱管的長度?;诠^地下條件的多樣性,我公司在地埋管的設計上主要采取“現場工程、水文地質條件分析+設計軟件”相結合的方法。
2、本方案地埋管換熱系統的設計
綜合分析項目區的地質條件等因素,本項目地層單位鉆孔延長米的換熱量夏季取55w/m,冬季取45w/m。
按照冬季采暖負荷設計換熱孔的數量,本系統冬季的總熱負荷為1713KW,所需地埋管的最大數量為30625延長米,若單個地埋換熱孔深選用125m,則換熱孔數量核算為245個,
孔徑大干200mm。換熱孔布設在項目區內綠地、停車場等非建筑構筑物下面,換熱孔口位于地面1.2m深以下,鉆孔完成后不會影響地面的正常使用。換熱孔間距5×5m,在本項目的室外空地最多可布設換熱:fL383個左右,因此可以滿足布設換熱孔的需求。
3 、冷卻塔輔助散熱系統
本項目夏季設計負荷為2525KW,考慮土壤的換熱能力、熱平衡的問題以及系統運行的經濟性等,初步設計夏季2臺熱泵機組與地埋換熱孔相連,另1臺熱泵機組直接與冷卻塔相連接,這樣一方面可以通過調整冷卻塔的運行時間來解決熱平衡問題,另一方面也提高了系統的能效率比。
因此,在本方案中,選擇2臺LDCM—N一125(或l臺LDcM—N-250)型冷卻塔進行輔助散熱。
四 經濟技術分析
1、初投資估算
本工程初投資估算為567.1萬元。
初投資估算說明:本初投資估算為室外地埋管換熱系統、冷卻塔、熱泵機房內設備的購置和安裝、不含其它土建、電力電源引入費用、機房軸線以外的熱媒(或冷媒)管道和室內末端系統等二次系統等。
2、運行費用測算
冬季供暖費用:本方案冬季供暖熱泵機組運行電費為36.24萬元。
夏季制冷費用:本方案夏季制冷熱泵機組運行電費為l9.59萬元。
熱泵機組全年運行電費:熱泵機組全年運行電費為55.83萬元,折合25.7元/平方米。
五、方案結論
一、電是否真的多了
改革開放以來,特別是國家實行集資辦電和多家辦電的政策以后,電力工業發展很快,從19 78年至1998年的21年間裝機容量以每年8.35%的速度增長,發電量以每年8.35%的速度增長, 使我國電力工業躍居世界前列。
1987年全國突破一億千瓦
1995年初全國突破二億千瓦
1998年底裝機27729萬千瓦 居世界第二位,僅次于美國。
1999年底裝機29400萬千瓦與1995年相比,裝機平均每年遞增1919萬千瓦,遞增率7.86%。 2000年4月我國裝機已突破三億千瓦。我國已連續13年每年投產新機組均在1000萬千瓦以上 。
值得人們注意的是全國電力供需形勢,從1997年開始有了根本性的改變,長期困擾我國經濟 和人民正常生活的嚴重缺電局面已基本緩解。緩解程度在地區間是不平衡的,有些地區出現 了電力富裕或供需基本平衡,有些地區在用電高峰時期電力供應仍然偏緊,去年有的地區 又出現了拉閘限電。
由于我國經濟進行產業結構調整,產品結構調整,一些工業企業用電量減少,同時由于人民 生活水平的提高,居民生活用電和商業用電增加。由于工業用電比重大,居民生活用電比重 小(1998年分別為71.78%和12.22%)導致一些地區用電負荷增長緩慢。由于用電情況變化,致 使電力工業的發電設備年利用小時逐年下降:
1994年 5233小時
1995年 5121小時
1996年 5033小時
1997年 4765小時
1998年 4501小時
1999年 4350小時
由于市場經濟的發展,電力是商品意識的增強,在一些地區積極宣傳電采暖、增加售電量是 有一定道理的,但不能理解為現在我國電力富裕了,所以要提倡電采暖。
盡管我國裝機總量和發電量已躍居世界第二位,但我們是人口大國,1999年全國人均裝機僅 為0.237千瓦,人均年發電量979千瓦時,(1991年獨聯體形成時,人均用電量5700千瓦時)上 海市水平最高,人均裝機為0.651千瓦,人均用電量3299千瓦時。中西部地區人均用電量比 全國平均水平低,其中江西、青海、重慶比全國平均水平低一半以上。
目前我國人均裝機僅為世界平均水平 的41.3%,人均發電量僅為世界平均水平的40.3%。我 國人均裝機只相當加拿大的5.8%,美國的7.5%,澳大利亞的9.5%。我國人均發電量只相當加 拿大的5.15,美國的7%,澳大利亞的10.5%。
另據報導電力工業經過若干年的努力奮斗,目前全國仍有3500萬人未用上電,因此可以說某 些地區的“電力過剩”只是暫時的現象。我國人均裝機與人均發電量僅為世界平均水平一 半。電能在終端能源消費中的比例為11%,也低于世界平均水平的17%,市場潛力沒有完全挖 掘和開發,電煤消費占煤炭的比重僅為38.6%,也比發達國家的70~80%低的多。因而不能 理解為我國電多了,用不完,要推廣電采暖。
二、電采暖不經濟的理論分析
《北京節能》2000年第2期刊出首都師范大學物理系宋愛國先生“〖HT5,7〗火〖KG-*2/5〗 用〖HT〗與節能”一文,從理論上分析了電采暖不經濟的原因,摘要如下:
一提到能量,往往會想到其數量為多少J,似乎能量只有量的一面,其實不然。1kg的水從20 °C升高到30°C與從80°C升高到90°C所吸收的熱量是相同的??墒?,它們分別是在低溫段 (20~30°C)和高溫段(80~90°C)吸收的,因此,這兩部分數量相等的熱量質量并不同。
一般講,熱量在高溫段轉變為有用功的能力較大,在低溫段轉變為有用功的能力較小,甚至 完 全不能轉變為有用功。我們把環境下任一形式的能量在理論上能夠轉變為有用功的那部分稱 能量的 火 用 ;而將該能量中不能轉變為有用功的那部分稱為 該能量的 火 無 。
因此,有:能量= 火 用 火 無 。 在一定的能量中, 火 用 占的比例越大,該能量的品質越高(能 質系數越高,能質系數= 火 用 /能量);反之,則能量的品質越 低(能質系數越低)。例如:電能、機械能從理論上講,有能量值= 火 用 ,即其能量完全變為有用功,因 此,這類能量稱為高級能量;又如,自然環境中與海水、空氣等相互交換的能量,有能量值 = 火 無 ,這類能量稱為低級能量;而介于它們二者之間的能量 則有:能量值= 火 用 火 〗無 ,如 化學能、熱能、內能和流體能量等。
有了 火 用 的概念,熱力學第一定律可以表述為“在任何能量 的轉換過程中, 火 用 和 火無 的 總和保持不變”。熱力學第二定律也可以表述為“高品位能總是能夠自發地轉變為低品位能 ,而低品位能不可能自發地轉變為高品位能?!豹?/p>
建立了能量的質量觀- 火 用 、 火 無 和能質系數后,再來討論它們對節能的影響。
如電熱取暖,設環境溫度0°C,為保持室溫為20°C,需要單位時間用電爐向室內供熱Q,則 電能完全轉換為熱量,其能量效率?=100%。單從數量上看,電能完全轉化為數量,已無節 能潛力可挖,但若從能量質的方面來分析,電能的能質系數等于1(高級能量),而熱量Q的能 質系數(1-T0/T,T0為環境溫度,T為室溫)僅為0.068,即供能與用能的能質相差0.932 。也就是說,電能通過電爐轉換為熱量后,其絕大部分(占93.2%)電〖HT5,7〗火〖KG-*2/5 〗用〖HT〗要退化為沒有任何作功能力的 火 。這是能量使 用上的極大浪費。這種浪費不是數量上,而能質使用上的浪費-將高質能用在低質能用戶上 。這種大材小用情況,若僅就數量分析往往是令人的滿意的。但若從質的方面考慮,則十分 不合理。類似的浪費現象還有用高壓蒸氣供低壓動力使用以及用高溫水與低溫水兌成溫水 使用等等。這些都屬于數量上匹配,而質量上不匹配的情況。
1998年全國電力工業6000千瓦及以上電廠熱效率僅為33.08%,也可以理解為用很大代價換來 的高品位電能,僅作為低品位熱能使用,實在得不償失。
東南大學鐘史明教授在《采用電熱鍋爐供熱的商榷》一文中也從理論上分析了用電熱鍋爐供 熱不合理的論述。
鐘教授提出:我國全國平均供電效率30%,經過變、輸、配電損失10%才到了用戶處,電鍋爐 盡管電能轉變為熱能效率較高,達97%,其電鍋爐采暖,一次能源利用率僅為:
30×90×97=26.19%≈26%
而常規的供熱機組實現熱電聯產的一次能源利用率為:背壓機組80%。抽凝機組45%,如 采用燃氣-蒸氣聯合循環熱電聯產,其一次能源利用率80%,所以用電鍋爐供熱,其一次 能源利用率只有熱電聯產供熱的一半以下,是不節能的。
再從 火 用 效率來分析,電鍋爐采暖的 火 用 效率在供熱側8%,用戶側0.8%。因為用電采暖是“能質不匹配”,大材小用 ,實屬浪費。
另清華大學熱能工程系付林的博士論文-“熱電(冷)聯產系統電力調峰運行研究”中,給 出各類采暖系統能耗的比較,
各采暖系統單位熱量一次能耗的比較
從上圖也可看出電鍋爐采暖是一次能耗最高的一種。因而絕不能說電鍋爐采暖可節能。
三、電采暖的工程技術經濟分析
電采暖有一些優點,但運行費用高低也是不能不考慮的大問題。誰都知道坐小臥車比擠公共 汽 車舒服,但老百姓還要買月票、坐公共汽車,上下班“打的”是少數,個人開小車上班則是 更少。根據財政部、建設部等七部委財予(2000)361號:“關于建議轉發《城鎮供熱收費制 度改革的指導意見》的請示:“今后供熱收費體制將改革為:逐步實行暗補改明補和按熱 量計量收費。由職工所在單位對職工按工資的一定比例發放,取暖補貼并計入工資??傊?前的“包燒制”將成為歷史,任何供熱方式今后要由住房職工承擔供暖費用。因而各種供熱 方式的基建費與運行費最終要由老百姓承受,不算經濟帳是不行的。
1.《中國建設報》的報導
《中國建設報》于2000年11月29日刊出文章介紹住宅采暖各類供熱方式的年運行費。列出的 11種采暖方式中的蓄熱式電鍋爐最貴,情況如下表:
2.北京市煤氣熱力設計院的資料
北京市煤氣熱力設計院段浩儀、黃維林、張曉松高級工程師曾于1999年發表《北京市電采暖 方式研究》文中介紹:
華北電力集團公司棗林前街宿舍2萬平米,電采暖,據用戶自己統計年運行費每平米25元。
北京供電局變電管理處辦公樓,7000平米電采暖,年運行費為46.9元/平米。
北京供電局下屬城區供電局辦公大樓16000平米,按峰谷電價計算,僅電費為25.8元/平米。
建國飯店,31500平米,僅電費平均20元/平米。
建行西單分理處3000平米的辦公樓,僅電費折合17.7元/平米。
該文提出電采暖幾種方式的運行成本比較情況見下表。提請大家注意:該表蓄熱式電熱鍋爐 采暖,使用峰谷電價,運行成本仍高達52.29元/平米。
電采暖運行成本估算
單位:元/平方米
電 采 暖
3.中國國際工程咨詢公司的資料
中國國際工程咨詢公司受北京市發展計劃委員會委托于2000年12月提出的《北京城市采暖供 熱方式研究》(討論稿)在不同采暖方式運行成本估算中,也是蓄熱式電熱鍋爐采暖最貴,高 達73.97元/平米。
不同采暖方式運行成本估算〖HT5SS〗
4.中國建筑科學研究院空調所的資料
《北京節能》2000年第5期,刊出中國建筑科學研究院空調所幾位研究人員合寫的文章:“ 水蓄熱電鍋爐作為中小型空調系統熱源的應用?!逼渲幸?萬平米的北京地區采暖120天的建 筑為條件對燃油、燃氣和電鍋爐對比,情況如下:
表中“運行費用”是否僅為電費?不祥。
如表所見,全用低谷電時,一次性投資較大而運行費最低,實際要用部分谷電部分平電運行 費要提高較多。
5.北京節能技術服務中心的資料
為北京某單位供熱12000平米建筑面積的原鍋爐房內(原有4t/h鍋爐),改造為蓄熱式電鍋爐 采暖,因而省去土建費用較多。按峰谷電價做三個方案比較。
按北京電網規定:
高峰時段;8~11時
18~23時
非峰谷時段:11~18時 7~8時
低谷時段:23~7時
方案設定:(根據供暖時段選擇設備)
方案一(谷平電)
高峰時段用蓄熱水箱內熱水供暖、保溫。
非峰谷時段電鍋爐給蓄熱水箱蓄熱,蓄熱水箱熱水供暖。
低谷時段的電熱鍋爐給蓄熱水箱蓄熱,用蓄熱水箱低溫水供應用戶保溫。
用600KW電熱鍋爐,1×200m3蓄熱水箱。
方案二(全谷電)
高峰時段,非峰谷時段用蓄熱水箱內的熱水供暖、保溫。低谷時段電熱鍋爐給蓄熱水箱蓄熱 并且用蓄熱水箱低溫水供應用戶保溫。用1500KW電熱鍋爐,1×200m3蓄熱水箱。
方案三(50%谷平電)
高峰時段用蓄熱水箱內的熱水供暖、保溫。非峰谷時段50%的時間用蓄熱水箱內的熱水供暖 ,另50%的時間用電熱鍋爐供暖。
低谷時段對蓄熱水箱蓄熱,用蓄熱水箱內的低溫水供應用戶保溫。2×600KW電熱鍋爐,1×1 50m3蓄熱水箱。
方案技術,經濟比較一覽表如下:
工程推薦方案一。
6.北京機械工程學會動工工程分會的資料
張宗譽高工在“北京市電鍋爐供暖的現狀與分析”的學術報告中,介紹了以下兩個工程用電 采暖的情況:
大唐公司新建2萬平米宿舍樓,用地板輻射采暖,由于按節能設計規范設計,熱負荷取值 較小按52W/平米,運行一個采暖季電費成本為18元/平米,估算運行成本為30元/平米?;?投資含土建共1300萬元折650元/平米。戶外高壓線有3公里,且雙路進線,若不優惠的話, 僅這部分投資就要500~600萬元,因而若不優惠,則基建投資和運行費還將提高很多。
東西六條鍋爐房,原為兩臺1.4兆瓦燃煤鍋爐,供7500平米宿舍采暖。由于是舊平房,熱損 失大,選用兩臺450KW電鍋爐,兩臺30立米蓄熱器,全利用夜間低谷電,有全蓄熱系統。計 算僅電費19元/平米.季,估算運行成本32元/平米.季基建投資546元/平米。
四、幾點不成熟的看法
從以上幾個工程實例分析可知:
1.電采暖不論用何方式,每個采暖季的運行費在30~74元/平米,也可理解居住100平米建筑 面積宿舍的職工,每年將支付3000~7400元采暖費。目前北京市規定供暖價格;
熱力供暖價格:供應旅游飯店、飯館、使館、出租公寓的價格(每采暖季、每建筑平方米)為 30元,其他供應對象為20元。
鍋爐供暖價格:
燃煤鍋爐供暖價格:供應旅游飯店、出租公寓的價格為28元,其他供應對象為18元(沒有二 次熱交換的16元)。
燃油(柴油)、燃氣(天然氣、煤氣)鍋爐供暖價格供應居民的價格為28元,其他供應對象為35 元。
用電采暖的基建費高,是所有資料的一致的看法,運行費也較常規采暖高。
推廣電采暖一定要考慮老百姓的承受能力。
2.電鍋爐采暖一定要裝蓄熱器。這也是目前電力系統積極宣傳推廣電鍋爐,可以消峰填谷有 利于電網經濟運行的最重要理由。但據《中國電力報》2001年1月4日在“電鍋爐擠占市場不 言休”一文中指導:“目前全國應用電鍋爐近一萬臺,約100萬千瓦,其中蓄熱式電鍋爐僅 占10%左右”。也就是推廣電鍋爐可削峰填谷的本意未達到,只是增加了電力負荷,供電局 營業 部增加了銷售電量。
3.根據技術經濟分析,就是裝蓄熱器的工程,也要進一步分析,如何利用峰谷電價差,合 理選擇設備。全用低谷電,對電力系統有好處可真正起到削峰填谷作用,但基建投資增加很 多,因蓄熱器和電鍋爐投資增大很多。根據北京節能技術服務中心的工程分析,以用谷電為 主,用部分非峰時段的電才是最經濟合理的方案。
對于大量的未裝蓄熱器的電鍋爐采暖工程,18~23時是用電高峰,也是采暖用熱的高峰對電 力系統不僅不能削峰填谷,反而增加尖峰負荷,實則自討苦吃。
4.推廣電采暖要進行全面的分析論證
目前一些宣傳電采暖的資料,在進行技術經濟分析時,強調用電方便舒適的多,真正算經濟 帳的少。少數資料也做方案比較,但是僅計算一個建筑和一個單位內部用電采暖的基建費和 運行 費。電源建設和輸、變電費用均未計算。目前電力系統為推廣電采暖取消了增容費和電貼, 但這屬于政策性的問題,今天你不花錢,但是國家要出錢,省是省不掉的。
5.對北京市大力推廣電采暖的看法
根據《北京城市采暖方式研究》介紹北京發展采暖的情況如下:
北京用電采暖消耗的電量,如按發電設備年利用小時5000計算,則2005年僅供電采暖就需新
建電廠裝機36.6萬千瓦,按5000元/千瓦基建投資計,則需18.3億元。
上述資料同時介紹:“由于北京地區電源不足,需要由區外送入大量電力,但目前西電東送 的通道不足,抗嚴重干擾的能力較差,存在著不安全的隱患,市區變電站站點少,互相支持 的能力不足,配電網改造和建設跟不上,用戶用電還受到一定制約?!边@意味著上述問題的 解決,還需投入大量的資金。
上述資料同時指出:2005年北京需要外來電力的比重為66%,2010年將增加至69.4%大量外來 電力將為北京供電的安全性,構成較大的威脅。
山西、內蒙到北京的500KW高壓輸電線將有200~100公里,兩側的升壓、降壓變電站,北京 市內的220KV變電站和配電線路又是一大筆可觀的投資。據介紹北京建一個220KW變電站平均 造價需1億元,而西大望路變電站則需4.6億元(半地下、地下三層、地上三層,占地7769平 米,總建筑面積21201平米)。配電系統也是一筆很大的投資。
北京到2005年投入1750萬平米電采暖的電源建設和輸、變配電建設所需資金粗算將需25億元 ,需終要反映到老百姓頭上,不考慮是不行的。
6.國家目前的政策仍是節約用電
國家經濟貿易委員會、國家發展計劃委員會于2000年12月29日發文:國經貿資源[2000]12 56號“關于印發《節約用力管理辦法》的通知”。
文件主要精神是再次重申節約用電。其中第9條:用電負荷在500千瓦及以上或年用量在300 萬 千瓦時及以上的用戶應當按照《企業設備電能平衡通則》(GB/T3484)規定,委托具有檢測技 術條件的單位每二至四年進行一次電平衡測試,并據此制訂切實可行的節約用電措施。
用電采暖,用電負荷多數是在500千瓦以上,因而都應制訂節約用電措施,而不是電賣不出 去盡量多用。
五、電蓄熱鍋爐采暖優點與不足
優點
1.沒有燃煤產物,沒有污染不產生噪音,屬于所在地區的“0”排放。
2.大量使用低谷電,可解決電網削峰填谷,提高電力系統經濟的效益。(不裝蓄熱器則達不 到此目的。)
3.自動化的水平高,負荷調節范圍大,運行操作靈活簡單,值班人員只需要監視司爐可穿白 大褂,車間內養金魚。
4.運行安全可靠。
不足
1.運行成本比常規采暖方式要貴,基建投資比常規熱電聯產供熱高,是用高代價換取環保效 益。
2.蓄熱器所需體積大,占用建筑面積大,老鍋爐房改造要考慮是否能容下。
3.供熱溫度隨時可升高或降低,故中間要用非峰谷時間段來加熱,以保供熱質量。
4.電采暖是在一定條件下的“大材小用”“高質低用”,絕無節能效益而言。
六、電蓄熱鍋爐的適用條件
1.天然氣管網或城市供熱管網在近期達不到的地方而環保又不允許燒煤的地方。
2.水電豐富的地區而常規能源又很缺乏的地區。有的中小水電站還有棄水現象,故應發展電 采暖。
3.大中城市、旅游城市、為環境效益,防止煙煤型污染禁用燃煤而熱電聯產又達不 到的地區可用。例如北京為申辦奧運改善環保,在規劃市區面積僅占全市總面積的6%,卻集 中了50%的人口、80%的建筑、60%的工業產值及70%的能源消耗,因而環保問題成為奧運的重 點問題。在老城區搞些電采暖作為集中供熱的補充也是可行的。但居住者應為高收入階層。
4.大中城市的郊區公寓、別墅、賓館等要求生活質量高的地區與場所,無法實現熱電聯產而 小型燃機熱電冷聯產暫時不易實現的地區,用電采暖供熱、制冷空調也是可行的。
5.實行峰谷電價而峰谷電價差距較大的地區,經技術經濟比較論證后,確有優勢的地區 方可使用。勿聽信不負責任的宣傳,盲目照搬外地的“經驗”。
6.距離高壓電源較近的地方,架設高壓輸電線短、投資省、變電設備也無需增容擴建時,經 技術經濟論證合理后可用(請注意戶外高壓線,電力局會要求雙路進線,增加投資較多)。
電采暖是多種采暖方式的一種,但其背后又是一個系統工程。把一個系統分成若干個互相獨 立的部分來研究,容易將其看成是孤立的、靜止的,所得結論也是只能在一個局部條件下適 用。如果放大到更大范圍來研究,就可能看出其結論是負面的,甚至是錯誤的。
總之要進行全面的科學論證,在經濟合理的條件下,再進行電采暖的技術改造,切勿草率從 事。
聯系電話:010-66032298
參考文獻
1.宋愛國:火用與節能”《北京節能》2000年 第2期。
2.鐘史明“采用電熱鍋爐供熱的商榷”,《海峽兩岸第一屆熱電聯產、汽電共生學 術交流會論文集》2000.103.段潔儀、黃維林、張曉松“北京市電采暖的方式研究”1999技術論文集。
4.《北京城市采暖供熱方式研究》中國國際工程咨詢公司 2000年12月
5.朱成章“要重視能源的合理利用和經濟性”《電力快訊》2001年第2期
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7.張宗譽“北京市電熱鍋爐供暖的現狀與分析”北京機械工程學會動力工程分會
關鍵詞:夏熱冬冷地區;建筑節能;現狀;整體設計
中圖分類號: TE08文獻標識碼: A
1夏熱冬冷地區氣候特征與居住熱環境狀況
夏熱冬冷地區即指黃淮地區及長江流域,每年炎熱季節有3~4個月,寒冷天氣有2一3個月,最熱月室內平均氣溫達32~33℃,最冷月室內平均氣溫只有4~6℃。最熱天氣溫可達41℃,最冷天氣溫可至一18℃,而且濕度高達70%一80%,形成夏天悶熱,冬季濕冷的氣候特點。該地區的建筑節能過去一直是被忽視的問題,夏季主要是采用自然通風作為降溫的主要手段,基本上不采暖?,F行規范規定該地區城鎮住宅不設集中采暖,冬夏的建筑小氣候主要靠家用空調來調節,建筑沒有保溫隔熱措施,熱工性能差,空調致使用電負荷增加,能源效率低。
該地區建筑節能設計時應區別于寒冷地區和濕熱地區,例如對于寒冷地區考慮保溫和圍護結構內部結露,一般墻體的保溫形式采用外保溫,但對于長江中下游地區用內保溫則比外保溫更經濟合理,因為該地區冬季最冷月的平均氣溫和室內外溫差都比寒冷地區低,熱橋作用和水蒸汽凝結的可能性不大,冬夏季主要是空調調節室內溫度廠空調耗熱量相當大,如何節約這部分能耗是當前建筑節能的重要內容??照{使用一般是有人時開,無人時關,屬于間歇使用,若采用外保溫方法,冬(夏)季空調打開后圍護結構都要吸收大量的熱(冷)才能使室溫達到需要的溫度,為取得空調的效果就要提前開機。若采用蓄熱系數小的輕質保溫材料放在圍護結構內側,即可節約圍護結構吸收的能耗,且調溫快捷方便。長江中下游地區采用內保溫既即有利于調節室內的濕度,又可避免硬的地面或墻面常出現凝結水。
2夏熱冬冷地區建筑節能研究的現狀
我國從20世紀80年代中期開始重視建筑節能工作,1996年頒布的《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)))要求節能率達到50%。夏熱冬冷地區建筑節能的研究與以前采暖地區建筑節能的研究是不可分割的,采暖地區建筑節能研究為夏熱冬冷地區建筑節能研究創造了有利條件。20世紀90年代中后期正式提出夏熱冬冷地區的建筑節能問題,2001年頒布《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準JGJ134一2001》。與夏熱冬冷地區建筑節能有關研究主要是從整體上對夏熱冬冷地區建筑節能的各主要問題以及對夏熱冬冷地區建筑節能的某一個分項內容進行研究的。
3夏熱冬冷地區居住建筑節能整體設計
由于城市區域里高密度集聚的人口,消耗大量礦物燃料的經濟活動,以及人工構筑下的地面,出現了在大的氣候背景條件下城市區域的特殊氣候,熱環境諸因素產生顯著變化。主要表現為大氣透明度差,削弱了太陽輻射;氣溫較高,形成“熱島”;風速減小,風向隨地而異,蒸發減弱:濕度變小;霧多、雨多,能見度差。居住建筑節能整體設計是建筑節能設計的一個方面。建筑節能整體設計從建設選址、分區、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑體型、建筑間距、冬季季風主導方向、太陽輻射,建筑外部空間環境構成等方面進行深入研究,分析太陽輻射、大氣環流和地理因素等的有利、不利影響,對上述因素進行充分利用、改造,形成良好的居住條件和有利于節能的微氣候環境。
3.1選址
在有些建筑用地條件下,可能形成特殊的局地氣候。坡地對建筑節能的影響,主要是太陽輻射得熱和通風兩個方面,影響效果因坡向(由低到高的方向)和坡度大小(坡度越大,影響越明顯)而不同?;氐钠孪驗槟舷蚧蚪咏舷?將有利于基地內建筑的冬季太陽輻射得熱,也便于提高建筑用地的容積率。如果坡向與夏季主導季風方向一致(在600范圍之內),將有利于基地內建筑在夏季的自然通風散熱。如果建筑用地的坡向為北向或接近北向,為減少建筑物之間對南向日照的遮擋,基地內建筑宜以點式為主。
坡地選址可分為在山頂、山腰、山腳三種情況。理想的建筑選址是向陽的山腰位置。在山頂(一般很少有在山頂選址的居住區實例)的建筑在冬季受風的影響較大,但有利于夏季的通風散熱,而且視野開闊、日照充足。所以夏熱冬冷地區坡地選址優先考慮夏季自然通風和冬季太陽得熱。
3.2朝向
從有利于建筑單體通風的角度考慮,建筑的長邊最好與夏季盛行風方向垂直;但從有利于建筑群體通風的角度考慮,建筑的長邊若與夏季盛行風方向垂直,將嚴重影響后排建筑的夏季通風。所以規劃朝向(大多數條式建筑的主要朝向)與夏季盛行風方向的角度最好控制在300到600之間。
夏熱冬冷地區最惡劣的建筑室內熱環境是夏季的東、西曬和頂曬(在被動條件下);另外此地區夏季室內過熱的主要原因是從窗戶進入室內的大量太陽熱輻射; 好的規劃朝向可以使建筑更多的房間朝向南向,充分利用冬季太陽輻射熱,節約采暖能耗;也可以減少建筑東、西向的房間,減弱夏季太陽輻射熱的影響,節約制冷能耗。朝向(不采用南向或接近南向)并圍合布置。事實上,圍合感不是在天空中俯瞰大地,圍合感是在地面上感受周圍建筑。所以在通過建筑組合形成圍合感的同時,宜盡可能不犧牲建筑的朝向。
3.3綠化
建筑節能與建筑所處環境關系密切。綠化可有效地改善居住區的熱微環境,水面也具有明顯調節熱環境的功能。根據實測,夏季草地的平均表面溫度比瀝青地面低7℃,比混凝土地面低4.4℃。瀝青地面和混凝土地面等材料的蓄熱系數和導熱系數大,受太陽輻射后,地表溫度升高,導致環境氣溫相應增加,不利于居住區的夏季防熱。
由于樹冠的大小和特征不同,所以無論是在調節熱微氣候方面,還是在改善室外空氣質量方面,都是喬木的效果最好,灌木次之,草地最差。因此居住區綠化在保證綠化率的同時,應盡可能多栽植喬木和灌木??梢猿浞掷酶鞣N條件進行綠化,如在部分人行道、室外停車場和部分路面,采用草地磚。在建筑的東、南、西側栽植落葉喬木,可以在夏季起到遮陽降溫的作用,尤其是東、西側。冬季落葉后對建筑日照影響也不致過大。屋頂綠化和墻面綠化(主要是指攀緣植物)不但有助于改善居住區室外熱微氣候,而且對建筑也有極好的保溫隔熱效果。建筑綠化環境設計又可分為平面環境設計和立體環境設計,平面綠化在建筑中有屋面綠化和地面綠化。
3.4太陽輻射
建筑物所處的室外環境并不是只與室外氣溫有關,還與太陽輻射、風、雨等有關,其中太陽輻射是主要因素,建筑的外立面由于朝向不同其得到(或失去)的太陽能量也不同。冬季輻射得南立面與北立面相差甚大。這就要求我們在分析建筑物平面形狀時充分考慮太陽輻射的影響。我國夏熱冬冷地區普遍熱濕,隔熱的內容包括太陽輻射熱和空氣熱。就空氣熱而言,空調房間室內外平均溫差一般為5℃左右,然而在太陽輻射下,室外綜合溫度大大高于空氣溫度,室內外平均溫差高達10℃以上。因此隔熱的主要內容是太陽輻射,利用太陽輻射的方位特性可以優化建筑體型設計使其有利于隔熱。
從建筑冬季日照和夏季防熱綜合考慮,南向是建筑最佳朝向。對于南北向長方體形建筑,存在一個最佳的長寬比和高寬比,使得建筑外表面所得太陽輻射量很少。這種最佳尺寸與夏季日照有關,鑒于我國大部分地區7月最熱,因此以7月大暑日確定建筑的最佳尺寸較為合理。對于防太陽總輻射,建筑的最佳尺寸較小。對于防太陽直接輻射,建筑的最佳尺寸較大。在指導建筑設計時,建議以相對總輻射量
參考文獻:
[1]王炎,夏熱冬冷地區住宅節能優化設計,博士論文
關鍵詞/住宅建筑 建筑能耗 調研 夏熱冬冷地區
中圖分類號:F287.8文獻標識碼: A 文章編號:
隨著生產力的急速發展,世界各國能源的消耗量越來越高,世界能源需求量以每年2%的比率增長。長江中下游地區屬于夏熱冬冷潮濕地區,是中國人口較密集, 經濟發展速度較快的地區。隨著經濟的高速增長,該地區的城鎮居民紛紛采取措施,自行解決住宅冬夏季的室內熱環境問題。由于該地區過去不采暖、不空調,居住建筑的設計對保溫隔熱問題不夠重視,圍護結構的熱工性能普遍很差[]。為改善該地區的能耗使用情況,首先需要對該地區的建筑能耗使用現狀進行調研,目前針對夏熱冬冷潮濕地區住宅建筑濕環境情況的調研較少,且缺乏反應該地區住宅建筑能耗現狀及室內環境現狀的真實數據資料。故本文對夏熱冬冷潮濕地區(以南京為例)住宅建筑進行能耗及室內環境現狀的問卷調研,填補南京地區住宅建筑關于能耗及室內環境現狀真實描述的空缺,同時為以后的研究提供數據參考。
1.選擇調研范圍
問卷調研以長江中下游地區住宅建筑為研究對象,主要針對城市住宅,選擇南京作為研究范本。問卷調研方法主要由基礎調研,抽樣調研和典型住戶測量三部分組成。首先選取南京地區住宅區較為集中的四個區作為問卷發放區域。以建造時間為劃分標準,在四個區中分別選擇1980-1990年建造的;1990-2000年建造的;2000以后建造的住宅建筑。
2.問卷設計
林忠平在2009年針對夏熱冬冷地區新農村住宅建筑進行能耗調查,指出冬季供暖耗電量略高于夏季制冷耗電量,建議加強圍護結構,改善住宅熱工性能 [2];葛堅在2012年針對杭州農村住宅建筑進行人居環境及建筑能耗調查研究,并指出農村住宅保溫性能較差,節能潛力較大,可通過經濟合理的適宜性技術達到較為滿意的節能效果[3]。
本文問卷分為基礎調研問卷及抽樣調研問卷,以過往的調研問卷為參考,結合南京地區氣候特點及住宅建筑特點,設計完成兩套問卷《關于南京市住宅建筑夏(夏/冬)季室內環境狀況的問卷調查》,為基礎調研問卷;《關于南京市住宅建筑夏/冬季室內環境狀況的抽樣調查》,是針對典型住戶的抽樣詳細問卷。
基礎問卷主要由“住宅概要;冷氣設備使用情況;熱水器設備使用情況;生活方式;住宅室內舒適度;夏/冬季室內空氣質量;夏/冬季能源使用”七個章節組成。本文主要對夏季(8月)及冬季(1月)問卷成果展開研究。
3.調研分析
3.1.住宅基礎信息分析
南京地區住宅建筑的發展主要分為以下幾個階段:1980年以前;1980-1990年間;1990-2000年間;2000年至今。住宅特點及結構形式也逐漸發展,住宅的熱工性能有了較大的提升和改善[4]。本文共調研整理有效問卷夏季257份,冬季170份,其中1980-1990年段問卷夏季35份,冬季24份;1990-2000年段問卷夏季100份,冬季50份;2000以后問卷夏季122份,冬季96份。由于南京地區既有住宅建筑中,1980年以前建造的住宅建筑保存較少,較不完整,且1980年以前建造的住宅建筑基本沒有考慮到圍護結構的保溫性能,對本文的研究意義較小,故本文主要以1980-1990/1990-2000/2000至今三個階段建造的住宅建筑為研究對象
3.2 室內舒適度分析
以建造時間為依據,對調研數據中描述住宅室內舒適度的部分展開分段研究。1980-1990年建造的住宅建筑,針對夏季的調研顯示:38%的住戶認為室內采光情況不理想;26%的住戶認為室內通風的情況不佳;29%的住戶認為室內濕度過高;48%的住戶每月電費大于200人民幣;21%的住戶對于能源消耗情況表示不滿意。針對冬季的調研顯示:18%的住戶認為室內采光情況不理想,24%的住戶認為室內濕度較高;24%的住戶每月電費大于200人民幣;41%的住戶認為能源消耗費用過高(如左圖所示)。
1990-2000年建造的住宅建筑,針對夏季的調研顯示:24%的住戶認為室內采光情況不理想;11%的住戶認為室內通風的情況不佳;17%的住戶認為夏季室內濕度過高;63%的住戶每月電費大于200人民幣;41%的住戶認為能源消耗費用過高。針對冬季的調研顯示:23%的住戶對于室內采光情況不滿意,16%的住戶認為室內通風不理想,25%的住戶認為室內濕度過高;37%的住戶每月電費大于200人民幣,24%的住戶每月天然氣費用大于70人民幣,25%的住戶認為能源消耗費用過高。
2000年至今建造的住宅建筑,針對夏季的調研顯示:12%的住戶認為室內采光情況不理想,19%以上的住戶認為室內通風的情況不佳,24%的住戶認為室內濕度過高;55%的住戶每月電費大于200人民幣,35%的住戶認為能源消耗費用過高。針對冬季的調研顯示:21%的住戶認為采光情況不佳,10%的住戶對于通風情況不滿意,14%的住戶認為室內濕度過高;26%的住戶每月電費大于200人民幣,16%的住戶認為能源消耗費用過高。
3.3住宅年代與能耗關系比較
分析南京地區三個時間段建造的住宅建筑夏季/冬季能耗使用現狀,1980-1990段住宅建筑單位面積耗電平均值最大,2000至今段住宅建筑單位面積耗電平均值最小。隨著建筑技術的進步,材料運用及節能規范對于住宅建筑保溫性能的要求越來越高,住宅建筑逐漸走向節能建筑的目標。同時,住宅建筑隨著使用年代的增加,門窗密閉性,圍護結構的保溫性能等逐漸損耗,也大大降低的建筑的保溫性能從而提高了制冷/采暖能耗。所以住宅建筑單位面積的耗電量2000至今段平均值最小。此項關系在夏季較為明顯,冬季關系較弱。
4.結論
綜合南京地區住宅建筑能耗及室內環境現狀調研結果可知,南京地區住宅建筑仍存在一定的能耗與室內環境問題。冬夏兩季均存在超過30%的住戶認為制冷或采暖能耗超過了居民的承受能力。同時冬夏兩季均存在室內環境情況不佳的情況,約有20%的住戶對室內濕環境評價較差,認為冬季開啟空調的室內環境過于干燥,不使用空調的房間過于濕冷,而夏季梅雨季節又過于潮濕等問題,影響室內的舒適性,存在較大改善的空間。同時通過調研發現,南京地區住宅建筑夏季制冷能耗遠高于冬季采暖能耗,主要由于南京地區冬季采暖設備不僅限于空調采暖,而取暖器,電熱毯等采暖設備能效比高于空調,故相比之下冬季采暖費用低于夏季制冷費用。
參考文獻:
[]Zhang HB,Yoshino H,Murakami S,Bogaki K,Tanaka T,Hayama H,etal. Investigation of actual humidity conditions in houses and evaluation of indoor environment by fungal index. Proceedings of the Sixth International Conference on Indoor AirQuality,Ventilation&Energy Conservation in Buildings (IAQVEC), Sendai,Japan;Oct.2007.p.302e307.
[2]王曉梅, 林忠平. 夏熱冬冷地區新農村住宅用能調查及能耗模擬[J]. 建筑熱能通風空調, 2011, 30(2).