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0.引言
能源是社會和經濟發展的重要物質基礎,做為不可再生資源,其重要地位不言而喻,世界范圍內的能源危機已讓各國在節約能源,提高能源的利用效率等問題上達成共識。城市建筑集中供熱采暖的能源消耗量大,如何通過有效的節能措施,提高集中供暖的效率,降低能源的使用量,保證供暖的效果是一項重要的研究課題。
1.1建筑集中供熱采暖節能的必要性
我國面積幅員遼闊,氣候類型多樣,統計資料顯示,在冬季期間,我國三分之二多的東北、華北和西北地區,日平均氣溫小于5℃的天數超過90,寒冷的天氣給居民的工作和生活帶來了極大的不便,因此,集中供暖成為必然的選擇。由于集中供暖對能源的消耗量大,隨著我國需要集中供暖建筑面積的不斷攀升,能源的利用率成為迫切需要解決和重視的問題,因建筑圍護結構的保溫性和門窗氣密性差、供暖鍋爐的燃燒率低、供熱管網漏氣、漏水、保溫性能降低等原因造成的熱損失給集中供暖的整體效果帶來重大沖擊。同時,由于能源消耗帶來的環境問題日益突出,溫室氣體排放問題已得到世界范圍內重視,所以,對建筑集中供熱采暖節能效果進行分析,并采取的一定的措施降低熱損失和對環境的影響,提高能源利用效率,是很有必要的。
1.2建筑集中供熱采暖存在的問題
在我國,建筑集中供熱采暖工作開展的較晚,對節能技術的重視程度不夠,起步較晚,因此,在發展中存在一定的問題:首先是建筑自身的節能保溫隔熱性能較差,建筑物能耗設計達標的低,單位采暖建筑面積能耗是歐美國家的2-3倍以上,采用粘土實心磚或單一的混凝土砌塊的墻體材料,建筑熱工性能根本達不到建筑節能設計標準,甚至達不到國家規定的最低的熱工標準,其外墻熱損失是歐美國家的3-5倍;同時建筑物窗體的保溫、隔熱、密封性能較差,使得大量的熱量到達建筑物后通過窗體散失,窗體的熱損失為歐美國家的2倍以上。其次是熱力網的熱損失嚴重。熱力站的設備老化成就,自動化和機械化水平低,智能控制技術的使用率極低,專用設備的研究和開發周期長,產業化速度慢,造成熱力工況的調節不能準確、及時;熱力管理網年久失修,多為隱蔽工程,失水、補水量大,管網的保溫和防水工作不到位,造成大量的能量浪費,同時由于水質問題,造成管網的腐蝕嚴重,大流量小溫差和“跑、冒、滴、漏”現象仍普遍存在。最后熱源的問題。熱源在一般城市都采用煤作為燃料,燃燒造成的空氣和環境污染問題嚴重;同時,由于供熱鍋爐的性能問題,熱效率一直處于較低的水平,對燃料的消耗量大,供暖采暖的成本較高;城市供暖供熱項目由于缺乏專業的科學的規劃和審批,熱源的分布不對稱、不均勻,最終導致熱源建成后熱負荷不足的“大馬拉小車”的嚴重浪費現象。
2.城市集中供熱采暖節能設計研究
2.1熱用戶采暖節能設計
熱用戶是供熱采暖系統中的最后一個環節,也是熱能的最終消耗環節,因此,該環節的節能設計顯得尤為重要。首先,建筑本身需要進行節能設計和改造,新建建筑應選用雙層隔熱玻璃,合理選用原片玻璃,控制通過門窗的輻射傳熱,改進中空玻璃間隔層內氣體性能、選用低傳導間隔層和隔熱性能好的窗框材料降低窗體熱量的損失;同時,在建筑物的圍護結構的設計上,目前我國已針對不同氣候地區出臺相應節能設計規范,建筑圍護結構的構造做法,傳熱系數等限值給出了明確參考和規定,外墻保溫隔熱做法,解決防濕、防結露、防熱橋等問題的設計上已趨于成熟。其次是針對采暖需求要建立按熱量的使用量計量系統,積極采用熱能計、熱量分配表等設備,逐步建立和完善對熱用戶按耗熱量計取熱費的體系,針對新建和新增加采暖系統的建筑,建議采用分戶獨立、一戶一表的供熱采暖計量方式,對于老舊供暖系統改造的建筑,可采用熱分配表式,將用戶的使用數量與費用直接掛鉤,提高用戶的節能意識,同時,需要按照節能要求,在供暖采暖系統,推廣使用散熱器、恒溫控制器、平衡閥、壓差控制器等先進的室溫控制設備,避免熱用戶水力失調和熱能浪費,實現按熱用戶需求供熱。最后是不同的熱力站之間應該用間接連接方式,以保證量調節的實現。熱力站是集中供熱采暖系統一次網和二次網的連接紐帶,是一次網實現量調節和使一二次網分離減少熱網漏水損失的核心。在熱力站中應積極推廣采用高效板式換熱器機組,并配以自動調節裝置,實現熱力站按熱用戶的需求和氣候變化進行實時調節。通過改變供水溫度或供水量,達到節能的目的。
2.2熱力網供暖節能設計
熱力網節能是供熱采暖系統的關鍵環節,熱力網聯接著熱力站和采暖用戶,中間環節的節能措施至關重要。首先要根據城市水文、地理及建筑物特點,做好熱力網的規劃設計。熱網設計應在綜合考慮經濟、技術效果的前提下,確定優化方案,并進行詳細的水力平衡計算,以期達到最佳設計效果。熱力管網布置及走向應服從小區的統一規劃,根據小區具體情況,進行科學論證,推廣使用保溫性能好,占地面積下,同時施工簡單、成本低的硬質聚氨酯保溫直埋技術,熱網主干線的敷設要靠近熱負荷密集區,盡量降低管網的長度,選定合理的熱指標,管網參數設計要合理,熱網支管及用戶入口管徑的設計,應按外網總壓力平衡計算來確定,并核算其流通能力。其次要做好熱力網的控制與管理節能。要放棄傳統的熱力網的手動調節方式,實行科學的管理和自動化控制。研究熱網監控系統或其它自控方式的可行性,采用熱網微機監控系統,提高自控系統的可靠性。同時,要提高運行管理人員技術水平和整體素質,參與到自控系統的設計和實施過程中,以保證整個熱力管網的自動化管理水平,提高管理效率和水平。最后要提高熱網的設施與材料的節能水平。逐步放棄使用保溫性能較差的珍珠巖瓦、巖棉管等保溫材料,推廣使用聚胺酣保溫材料。逐步放棄使用調節功能很局限的調節閘閥,在各個供熱干管上安裝調節性能優良的平衡閥或自力式流量控制器,使管路或用戶的流量符合要求,從而消除管網水力失調,解決暖氣局部過熱、局部不熱的問題。
2.3熱源節能設計
熱源的節能設計對改善供熱環境,提高供熱水平,節約燃料,降低供熱系統對環境的污染效果明顯。首先是嚴格限制高硫煤的開采和大力推行煤炭的洗選加工,開發和推廣清潔煤技術和循環流化床鍋爐,積極推廣使用除塵設備和電廠脫硫技術及其成套裝備。其次采取合理的運行管理措施,根據實際情況選用集中質調節,量調節,分階段改變流量質調節及間歇調節方式,避免運行過程中的冷熱失調,提高控制和調節水平。在操作方面要提高鍋爐操作人員的規范化操作水平,放棄“看天燒火”的經驗主義做法,根據室外溫度合理確定供暖期每日的鍋爐運行參數,使鍋爐運行科學化、程序化,做到既保暖又節煤。
3.結論
城市集中供熱采暖是目前寒冷區域廣泛推廣使用的取暖方式,隨著供暖規模的擴大,提高供暖系統的節能效果,降低運行成本和對環境的影響成為供暖系統總體設計的重點。本文在分析建筑集中供熱采暖系統基本理論和存在問題基礎上,詳細闡述了供熱采暖節能設計措施,其結果對提高建筑集中供熱采暖節能設計的效果具有重要指導意義。