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我國建筑采暖能耗為同緯度發(fā)達(dá)國家建筑采暖能耗的3倍左右,采暖能耗浪費(fèi)巨大。采暖節(jié)能不僅涉及建筑墻體節(jié)能,而且還涉及供熱系統(tǒng)技術(shù)裝備水平、管理水平以及供熱收費(fèi)體制等方面的因素。隨著鄭州鐵路局民生工程的不斷推進(jìn),鄭州安裝集中供暖的鐵路小區(qū)越來越多。在集中供暖投入使用初期,由于二次網(wǎng)水力、熱力失調(diào),許多距離換熱站近的用戶室溫高達(dá)24℃—25℃,而遠(yuǎn)端用戶室溫只有11℃左右。為使遠(yuǎn)端用戶室溫達(dá)標(biāo),只好加大二次網(wǎng)循環(huán)流量。這樣造成耗電指標(biāo)偏大,許多遠(yuǎn)端用戶靠放二次網(wǎng)系統(tǒng)熱水來提高房間溫度,導(dǎo)致二次網(wǎng)大量失水,整個(gè)管網(wǎng)溫度無法提升,形成惡性循環(huán):越冷越放,越放越冷。然而,可通過對(duì)管網(wǎng)的水力調(diào)節(jié),使各樓、上下層住戶之間達(dá)到熱力平衡,以減少循環(huán)泵的開啟臺(tái)數(shù)和二次網(wǎng)補(bǔ)水量。下面從供熱運(yùn)行調(diào)節(jié)和熱網(wǎng)平衡控制方面對(duì)供熱節(jié)能進(jìn)行分析。
一、熱負(fù)荷
建筑物采暖熱負(fù)荷與室外氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽輻照等因素有關(guān),其中室外氣溫起著決定性作用。因此在理論上,把熱負(fù)荷只看作是室外溫度的函數(shù),即Q=f(tw)=K•F(tn-tw)。式中:K—傳熱系數(shù)W/m2•℃F—傳熱面積m2tn—室內(nèi)溫度℃tw—室外溫度℃供熱過程就是維持建筑物室內(nèi)氣溫適宜人們工作、生活、維持建筑物得熱與失熱始終處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程。
二、供熱節(jié)能
熱網(wǎng)總能耗包括兩部分:一是熱量;二是輸送熱量所消耗的電能。現(xiàn)行按照面積收費(fèi)的計(jì)費(fèi)方式,既造成熱費(fèi)和熱耗相脫節(jié)的情況,又使得采暖用戶沒有節(jié)能積極性,花了不少冤枉錢。平時(shí)上班族白天人走屋空,但暖氣卻照常供,有時(shí)供得過熱,就開窗散熱,誰也不會(huì)在意熱量流失跟自己有什么關(guān)系。按熱量計(jì)費(fèi)的模式將是以后的發(fā)展方向。在目前按供熱面積收費(fèi)的體制下,熱網(wǎng)節(jié)能主要有以下幾個(gè)途徑:
1.盡可能減少總供熱量。熱網(wǎng)總熱負(fù)荷隨著室外氣溫變化而變化。為滿足采暖建筑的基本采暖要求(設(shè)計(jì)室溫18℃),總供熱基本滿足總需求。供小于需,則供熱不達(dá)標(biāo);供大于需,則室溫過高,用戶散熱加大,造成熱能浪費(fèi)。因此在供熱運(yùn)行中,需適時(shí)對(duì)熱網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié),以使供求熱量保持平衡,且始終維持在最小值。
2.均衡熱量分配。在熱量分配上,力求熱網(wǎng)上各用戶室溫均衡,避免因熱網(wǎng)的水平失衡和用戶垂直失衡,造成用戶冷熱不均。這可避免為使冷的用戶達(dá)標(biāo)而使熱的用戶超溫的問題。熱網(wǎng)平衡是熱網(wǎng)節(jié)能的前提基礎(chǔ),是進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)的前提條件。
3.節(jié)約熱量輸送中的電耗。在熱量的輸送過程中,需要消耗電能。熱量輸送所消耗有效功率同流量、同系統(tǒng)阻力成正比。減少熱網(wǎng)流量將極大降低電耗。其耗電公式為:Ne=V•△P•ρ•g/3600式中:Ne—有效功率WV—循環(huán)水流量m3/h△p—系統(tǒng)阻力mρ—水密度kg/m3g—常數(shù)N/Kg
三、供熱調(diào)節(jié)
從熱網(wǎng)與熱用戶整體關(guān)系角度來討論熱量的供求調(diào)節(jié)關(guān)系,供熱調(diào)節(jié)共有質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)、質(zhì)和量綜合調(diào)節(jié)三種。
1.質(zhì)調(diào)節(jié):常用于熱水網(wǎng),適用于一、二次熱網(wǎng)。使用質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí),循環(huán)水流量保持不變,只改變供水溫度。這是目前國內(nèi)普遍采用的調(diào)節(jié)方法。其優(yōu)點(diǎn)是水利工程穩(wěn)定,熱網(wǎng)易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)。其缺點(diǎn)是只節(jié)熱,不節(jié)電,且熱網(wǎng)遠(yuǎn)、近端用戶溫度有時(shí)間差,不能達(dá)到同步調(diào)節(jié)。
2.量調(diào)節(jié):常用于熱水網(wǎng)。使用量調(diào)節(jié)時(shí),供水溫度保持不變,只改變循環(huán)水流量。其優(yōu)點(diǎn)是既節(jié)熱,又節(jié)電。另外,因流量在管道中變化是以壓力變化來實(shí)現(xiàn)的,水又是不可壓縮的,傳遞速度非???,因而此種調(diào)節(jié)可消除熱網(wǎng)遠(yuǎn)近兩端在調(diào)節(jié)上的時(shí)間差,達(dá)到同步調(diào)節(jié)。其缺點(diǎn)是網(wǎng)路水流量迅速減少,常常會(huì)使室內(nèi)供暖系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的豎向熱力失調(diào)。
3.質(zhì)和量綜合調(diào)節(jié):不論是單管還是雙管熱水供暖系統(tǒng),其最佳調(diào)節(jié)均是質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié)。隨著室外氣溫tw的升高,不但應(yīng)降低供水溫度tg,而且還應(yīng)該逐步減少網(wǎng)路的循環(huán)水流量G。同一供熱系統(tǒng)中,熱網(wǎng)循環(huán)水總流量與各用戶樓及用戶各房間的循環(huán)水流量的變化比例是一致的。對(duì)于二次熱水網(wǎng)來講,此法供熱質(zhì)量最好,同時(shí)既節(jié)電又節(jié)熱,也是最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法。所以近幾年,國內(nèi)供熱行業(yè)在二次熱網(wǎng)實(shí)施循環(huán)泵變頻調(diào)速變流量運(yùn)行中,進(jìn)行質(zhì)和量并調(diào)的工程實(shí)踐項(xiàng)目也較多。
四、熱網(wǎng)的平衡技術(shù)及產(chǎn)品
目前國內(nèi)熱網(wǎng)平衡技術(shù)產(chǎn)品主要有以下幾種:
1.手動(dòng)調(diào)節(jié)閥或普通關(guān)斷閥門:兩產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理相同,皆為單一手動(dòng)調(diào)節(jié)孔板,不同的開度對(duì)應(yīng)不同的阻力系數(shù),只是手動(dòng)調(diào)節(jié)閥比普通關(guān)斷閥線性好。調(diào)節(jié)時(shí),每調(diào)節(jié)任一用戶閥門,由于并聯(lián)用戶間的相互耦合作用,全網(wǎng)總流量、各用戶流量及分配比例均發(fā)生改變,產(chǎn)生振蕩。因此,其調(diào)節(jié)性能很差,熱網(wǎng)很難平衡,但價(jià)格低,且無安裝條件要求,可應(yīng)用于一、二次熱網(wǎng),為目前國內(nèi)熱網(wǎng)最廣泛采用的平衡控制產(chǎn)品。熱網(wǎng)平衡后,各閥門開度固定不變,阻力系數(shù)不變,可進(jìn)行恒定流量的質(zhì)調(diào)節(jié),也可進(jìn)行變流量調(diào)節(jié)。
2.平衡閥:結(jié)構(gòu)同手動(dòng)調(diào)節(jié)閥基本相同,也為單一的手動(dòng)調(diào)節(jié)孔板,只是在本閥進(jìn)出口各有一測(cè)壓孔。調(diào)節(jié)時(shí),也存在著各用戶間流量的相互耦合作用,并要求邊調(diào)節(jié)邊測(cè)壓。測(cè)壓數(shù)據(jù)需通過專用的儀器及軟件來處理,計(jì)算出各閥門的開度,以調(diào)節(jié)全網(wǎng)各用戶閥門。因此操作復(fù)雜,且需專用儀器設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員,但安裝條件要求不高,可用于一、二次網(wǎng)。熱網(wǎng)平衡后,各閥門開度不變,即阻力系數(shù)不變,熱網(wǎng)可進(jìn)行恒流量的質(zhì)調(diào)節(jié),也可以采用變流量調(diào)節(jié)。
3.自力式流量控制閥和差壓式流量控制閥:兩者結(jié)構(gòu)、原理相近。自力式流量控制閥是由手動(dòng)孔板、自動(dòng)孔板、自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、壓力控制(反饋)管路及流量設(shè)定刻度標(biāo)尺等主要部分構(gòu)成。其原理是根據(jù)用戶設(shè)計(jì)流量,調(diào)整手動(dòng)孔板開度至流量設(shè)定刻度標(biāo)尺數(shù)值。閥前后壓差改變時(shí),由壓力控制管路反饋壓差變化信號(hào)到自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),依靠壓差動(dòng)力使自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)孔板開度,從而維持手動(dòng)調(diào)節(jié)孔板前后壓差不變,進(jìn)而達(dá)到恒定流量的目的,避免熱網(wǎng)各用戶間的相互耦合作用及產(chǎn)生的流量振蕩。它們具有操作簡(jiǎn)單、方便、快捷、穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn),無安裝條件要求,價(jià)格高于平衡閥,適用于一、二次熱網(wǎng)。
五、結(jié)論
1.從前述分析可以看出,一次網(wǎng)采用量調(diào)節(jié)、二次網(wǎng)采用質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié),熱網(wǎng)運(yùn)行最為經(jīng)濟(jì)節(jié)能,既節(jié)熱,又能節(jié)電,且供熱質(zhì)量最好。
2.使用自力式流量控制閥和差壓式流量控制閥,使一個(gè)好的熱網(wǎng)平衡控制技術(shù)與一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)節(jié)能的熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)技術(shù)———循環(huán)泵變頻調(diào)速變流量運(yùn)行調(diào)節(jié)技術(shù)能有機(jī)結(jié)合在一起,同時(shí)應(yīng)用于同一熱網(wǎng)之中,取長(zhǎng)補(bǔ)短,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),組成了一個(gè)最為穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的供熱系統(tǒng)。