(五)住宅集中采暖係統房間溫度的可調性問題
房間溫度可調的必要性,取決於供熱狀況。目前國內普通住宅的集中采暖,不外乎以下三種供熱狀況:
由於經濟和能源供應等條件的限製,采暖設計溫度即使采用,這樣的較低標準,許多地區也難以達到,多數居住者要求提高室溫,而不是因過熱而進行調節。
采暖供熱狀況較好但係統設計基本合理,雖存在一定程度的垂直失調,由於居住者並不滿足於18攝氏度的室溫標準,在實施按戶用熱計量和收費以前,室溫稍高的房間也不會主動進行調節。1981年冬季,北京市建築設計研究院曾進行一次較大範圍高層建築采暖係統的調查測定,調查測定對象大多由城市熱網供熱,總體供熱適當,室溫基本均勻,有部分房間室溫高達22攝氏度,但單管係統設置在閉合管段上的作為旁流的閥門形同虛設,全部長期關閉,說明對分室控製溫度也並不顯得必要和迫切。
由城市熱網供熱的住宅,有些地區供熱過量,如室內係統設計和配置不當,就會使部分房間室溫過高。據北京市熱力公司抽測,室溫16-20攝氏度的房間占被測房間總數的72.2%,超過20攝氏度的房間占27.45%,有12%的住戶因過熱而開啟門窗降溫,分室控製溫度對於室溫過高的部分房間才顯得必要和迫切。
2.個別房間的調節,是通過自動或手動閥門的開啟,調節進入散熱器的流量而改變散熱量,它隻能調節房間的過熱量,而室溫較低房間隻能依賴於過熱房間調節之後的間接被動效應。因此,無論是從節能還是從提高采暖質量看,係統的總體平衡都是首要的,總體平衡是個別房間調節的前提和基礎。分室控製溫度隻能是在係統總體平衡的基礎上,作為實現采暖均勻性的一種補充手段。
3.雙管式係統每組散熱器一般均設有手動調節閥(此閥應為高阻閥,有時誤裝為普通閘閥)具備分室控製溫度的條件。當建築物供熱和運行管理條件較好,建設標準較高,造價能承受時,也可采用散熱器恒溫閥。
4.單管式係統的立管有兩種基本做法,即散熱器熱量不能調節的順序式和散熱器熱量可以進行調節的跨越式。一般應設計為跨越式,並宜在每一組散熱器上設置三通調節閥。
5.散熱器恒溫閥在單管式係統中勉強應用是不適當的。《采暖通風與空氣調節設計規範》規定,“單管係統應采用低阻力閥門”,而散熱器恒溫閥是典型的高阻力閥門。
如在散熱器支管上設置恒溫閥和跨越管,其跨越管段的阻力匹配和合理分流比,雖從理論上可以有所假設,但應用於工程設計,實際上難以合理選擇和匹配,且其設計計算過程較為複雜,目前還未有適當的電算程序,較難被設計人員所接受。而且,實際運行中由於難以避免的因素,例如常會遇到泥渣等造成的部分非完全阻塞,很難解決。北京市建築設計研究院早在1989年就曾在已建成係統過熱的上遊兩層,增設過恒溫閥和跨越管,雖然克服了局部過熱現象,但很快就發生了局部堵塞。
有些國家采暖係統的設計,雖不進行嚴格的水力平衡計算,但可依靠閥門或其他自動控製裝置的調節作用。由於係統較小,水質易於控製,散熱器的數量也很多。這種做法不一定適合我們的國情,應該有分析地吸取。
總之,在研究住宅集中采暖係統的節能問題時,一定要從實際出發,合理地采用適當的技術手段,尤其要注意排除商業因素的幹擾。
五、環境控製與節能技術
(一)中國的氣候特點
氣候狀況與人們的生活和工作條件息息相關,在不同的、不斷變化的氣候條件下,人們為了獲得適宜的生活與工作環境,就需要采取建築圍護和供暖製冷等技術措施,並耗用大量能源。各發達國家為此消耗的能源占全國耗能總量的1/3左右。了解與建築密切相關的中國氣候的特點和規律性,與其他一些國家的情況進行對比分析,對於在我國推進建築節能,實現國家可持續發展戰略;對於積極利用我國的氣候資源優勢,充分發揮太陽能源的作用,對於建築節能的決策與部署、建築節能技術的優化選擇;以至於建築能耗的計算與分析,都有著重要的現實意義。
中國幅員遼闊,南北跨越熱、溫、寒幾個氣候帶,氣候類型多種多樣。大部分地區屬於東亞季風氣候,冬夏盛行風向交替變更。冬季,在嚴寒的亞洲北部內陸,形成高氣壓,在溫暖的南方海洋上形成低氣壓;夏季,在溫熱的大陸上形成低氣壓,在涼爽的海洋上形成高氣壓。氣流從高氣壓區向低氣壓區流動的結果是我國冬季盛行幹冷的偏北風,夏季盛行暖濕的偏西風,與此同時,我國氣候還有很強的大陸性氣候特征,即氣溫年差較大,冬季平均溫度大大低於同緯度地區,而夏季則又略高於同緯度地區。這就是我國氣候的一些基本特點。
溫度
我國冬季受北方冷空氣影響強烈,大部分地區在極地大陸氣團控製之下,高緯度的寒冷團通過冬季風不斷輸送到低緯度地區。我國東部平原地區氣溫的高低,主要由接受太陽輻射多少所決定,由北向南氣溫逐漸升高,亦即亞熱帶氣候北界,在我國東部大體上位於秦嶺淮河一線,緯度比歐洲地中海地區偏南約10度。四川盆地由於高山環繞,入侵的北方寒流受到阻滯,夜間又多雲,地麵輻射減弱,從而成為我國同緯度冬季最暖和的地方。
我國冬季氣溫較低,南北溫差很大,主要是由於寒潮活動所致。使我國大部分地區日平均氣溫銳減10攝氏度以上的北方強大寒潮,平均每年就要發生6次之多,較弱的寒潮或冷空氣活動就更加多了。寒潮入侵頻繁,其間的回暖期十分短促。正因為如此,使我國成為世界同緯度上冬季最冷的地方。
不僅冬季氣溫較低,而且冷季時間較長。即使在東部平原地區,一年內寒冷的持續時間也相當漫長。哈爾濱達11天,沈陽達152天,北京達126天,就是在長江中下遊的武漢、合肥和南京,也分別有59天、72天和77天,這是由於這些地方冬季常有寒潮滯留的緣故。至於我國西部的青藏高原,北部的蒙古高原,由於地勢關係,寒冷天數比同緯度的平原地區還要多得多。
極端最高氣溫很高是我國夏季氣候的又一個特點,最高氣溫高於35攝氏度的天數,和最熱月平均溫度,是作為衡量某地夏天炎熱程度的兩個指標。列出了我國一些城市一年內日最高溫度35度的平均天數及最熱月平均溫度。吐魯番由於地形特殊,是全國炎熱日數最多的地方。日最高氣溫23攝氏度的日數
關於鍋爐房總裝機容量的優化
鍋爐房總裝機容量要適當,容量過大不僅造成投資增加,而且造成設備利用率和運行效率降低;相反,如果容量小不僅造成鍋爐超負荷運行和降低效率,而且還會導致環境汙染加重。一般鍋爐房總容量是根據其負擔的建築物的計算熱負荷,並考慮管網輸送效率,即考慮管網輸送熱損失,漏損損失以及管網不平衡所造成的損失等因素而確定的,一般管網輸送效率為90%。由於鍋爐實際運行有別於設計條件,鍋爐實際出力往往低於設計出力,因此在設計中應考慮鍋爐出力率的安全係數。由於采暖鍋爐運行是季節性的,在非采暖期間可進行維修,因此可不備用。但考慮到便於運行時隨室外溫度的變化調節供熱量,使鍋爐單台運行的負荷率能保持在50%以上以及便於管理,因此建議一般采用2-3台,盡量避免采用1台。
鍋爐輔助設備與鍋爐的優化匹配及供熱量化管理
鍋爐輔助設備與鍋爐相匹配,不僅有利於節電,也便於調節。為使鍋爐燃料充分燃燒,必須保證適量的空氣,並要及時排走燃燒後產生的煙氣,因此要保證鼓風機與引風機所需的動力,所用的鼓風機和引風機的風量和風壓不能過大,否則,不僅耗電量大,而且還將惡化爐內燃燒條件而浪費燃料和汙染環境。鍋爐的熱效率永遠達不到100%,不可避免存在各種熱損失。在各種熱損失中,排煙和固體不完全燃燒熱損失所占的比重較大,尤其是排煙熱損失,約占10%左右。在鍋爐房設計中應考慮如何利用這些熱量,提高熱利用率。
循環水栗和補給水泵的選擇要與鍋爐房的總容量相匹配。為便於調節和節省動力,設置循環水泵時要考慮分階段改變流量質調節的可能性。根據室外空氣溫度和負荷變化,分階段改變流量質調節,可以大大減少輸配電耗。鍋爐房應設置符合國家標準《熱水鍋爐水質標準》規定的水處理設備,保證鍋爐受熱麵內部結垢,從而保證鍋爐安全運行,延長使用壽命,而且有利於鍋爐高效率運行。
鍋爐房總管、熱力站和每個獨立建築物表或熱力流量計、供回水溫度計、壓力表。這是供熱係統量化管理和運行調節的需要。據估算,現有鍋爐加強量化管理並配置必要儀表,就會使運行效率和能量利用率明顯提高,因此,必要的計量表是量化管理的基本前提。對於大型鍋爐房,如單台鍋爐容量超過7.1%的大型鍋爐房,采用計算機監測管理,進而逐步提高我國的供熱管理水平,促進技術進步。