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建筑供暖的温度控制与节能

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简介: 认为应根据建筑的使用情况进行室温调节,既可以减少能耗,又利于节能,提出了室温调节的 方法 和措施。

  关键字:建筑供暖 能耗节能 室温调节 供暖建筑的室内温度是根据热舒适性、 经济 性、生产工艺等因素确定的,各类不同的建筑都规定了相应的室内温度,一般民用建筑的主要房间,其室内温度在16~20 ℃之间。当室内温度低于规定的温度时,不能满足热舒适性、生产工艺等方面的要求;当高于规定的温度时,热舒适性提高了,但耗热量增大,不利于建筑节能。因此,供暖建筑的室内温度是评价供暖品质和节能的重要参数。建筑供暖是为了满足人、生产及其它特殊的需要,当人们在室内工作、生活时,需要保持稳定、舒适的室内温度;当人们停止了工作,人去楼空时,应将室内温度降低至最低水平,即值班温度。因此,建筑供暖的室内温度应根据建筑的使用情况,进行随机调节,有利于建筑的节能。1 室温调节的原理在通常的供暖情况下,不论房间是否有人,室温都保持规定的温度tn,房间内墙、地板、设备的温度也为tn,与室内空气不进行热交换,房间通过外墙向室外的传热量为Qw,散热器的散热量为Qs,近似认为二者相同。Qw=Qs=K(tn-tw)F (1) 式中K为外墙传热系数,F为外墙传热面积,tw为室外 计算 温度。当房间无人时,进行室温调节供暖,将室内温度tn降至值班温度tz,近似认为室温瞬间由tn降至tz。由于墙体的热惰性,内墙温度不可能在瞬间由tn降至tz,需要经历一个降温期。设所需时间为h,例如:240 mm砖墙,当两侧空气温度从18 ℃降至10 ℃时,墙中心温度需要经过58 h才能从18 ℃降至10 ℃。在降温期,外墙的传热量为Qw1,散热器的散热量为Qs1,内墙向室内放热,传热量为Qn。Qw1=Qs1+Qn=K(tz-tw)F(2) 经过降温期后,室内空气温度与内墙、地板、设备的温度趋向一致,达到值班温度tz,停止了热交换,进入值班期,设值班期经历的时间为Δh,此时,外墙的传热量为Qw2,散热器的散热量为Qs2,二者应相等。当房间有人时,室内升温过程与上述过程类似。此时,外墙的传热量为Qw3,散热器的散热量为Qs3,内墙的吸热量为Qn。Qw3=Qs3-Qn=K(tn-tw)F(3) 这样,经过降温期、值班期、预热期所需的时间为(2h+Δh),消耗的热能为:K(tz-tw)FΔh (4) 而采用恒温供暖时,经过(2h+Δh)消耗的热能为: Ew=K(tn-tw)F(2h+Δh)  =2K(tn-tw)Fh+ K(tn-tw)FΔh (5)因为tn>tz,tn>(tn+tz)/2,E<Ew,因此,调节室温的供暖方式是节能的,当tz越小、Δh越大,节能效果越显著。降温期、预热期所需的时间h取决于内墙的热物理特性,墙体的导热性能越差,h越大。由于房间内墙、地板、设备的h值不同,计算较为困难。在实际的调节过程中,可采用如下方法,例如办公楼,使用时间为18:00~8:00,共14 h,由于240 mm砖墙从18 ℃降至10 ℃时,需要经过58 h,而14 h是不能够满足需要的,为此,降温和预热时间h各取使用间隔时间的一半,即7 h,从18:00~1:00为降温期,从1:00~8:00为预热期,中间无值班期。当经过7 h的降温后,内墙的温度也许达不到值班温度,再经过7 h的预热后,内墙的温度将恢复到原来的室内温度。因此,只要预热时间≥降温时间,室内温度能够恢复到原来的温度。以上室温调节过程需要经历一个预热期,如果缩短预热期(预热时间小于降温时间),或者取消预热期,要将室内温度很快恢复到使用温度,必须增加供热负荷,例如:提高热媒的温度和流量,或者在设计供暖系统时,放大管径、增大散热器的面积。虽然增加了供热负荷,但缩短了预热期,仍具有节能效果。其缺点是:设备的初投资增加;由于室内温度不能快速恢复到使用温度,人们进入房间后的短时间内会有冷的感觉。2 室温调节的 方法  2.1 调节热媒的温度 保持热媒的流量G不变,调节锅炉或者换热器的热媒出口温度。即例如:当tn=18 ℃,tz=10 ℃,tw=-9 ℃时式中c为水的比热容。降低热媒温度,使供回水温差较原来降低30%,即可将室内温度降至10 ℃。2.2 调节热媒的流量保持热媒的供回水温差不变,调节热媒的流量,即:式中Gn,Gz分别为调节前、后热媒的流量。例如:当tn=18 ℃,tz=5 ℃, tw=-9 ℃时减少热媒流量48%,即可将室内温度降至5 ℃。 通过调节锅炉房、单体建筑供暖干管入口处的供暖系统阀门,可以调节整个供暖小区、单体建筑内所有房间的温度,但由于使用 规律 不同,在夜间及节假日不使用的建筑物中,尚有些房间需要使用,采用系统调节时,不能满足这些房间的温度要求,使用电暖器也很不方便,对此可利用恒温阀解决。在供暖系统的所有散热器上装恒温阀(单管系统应设旁通管),下班时,将温度调至值班温度,而供暖系统的热媒温度保持不变,流量可适当减小,这样,当个别房间需要使用时,仍可满足其温度要求。还有一种方法是在散热器上安装电磁阀。这种电磁阀有两种状态,一种是全开状态,此时不限制热媒的流量,室温达到使用温度;另一种状态为半开状态,此时限制热媒的流量,室温降至值班温度。电磁阀的开关设在办公楼的走廊中,如果人们下班后忘记操作,值班人员可检查一遍,使电磁阀处于半开状态,室温降至值班温度。这种电磁阀有两种形式,一种是直通阀,用于双管供暖系统;另一种是三通阀,用于单管供暖系统。 3 结语调节室温的供暖方式适用于间歇使用的建筑,如办公楼、礼堂,而不适用于连续使用的建筑,如 医院 病房。当建筑物的每个房间使用规律相同时,可调节供暖系统的热媒温度和流量;否则,可设恒温阀或电磁阀,以满足个别房间的特殊需求。应根据建筑的类型及其供暖设备的情况,确定适宜的值班温度,尽量保持较低的值班温度,但不宜低于 5 ℃,以防止建筑发生冻害。当建筑的使用时间小于降温和预热时间之和时,在调温过程中,不存在值班期,降温和预热时间应相同,各取使用时间的一半,预热时间不能小于降温时间,否则,内墙温度低于室内空气温度,达不到应有的供暖效果。值班期的时间取决于建筑的类型,对于一些不经常使用的建筑,如礼堂、 体育 馆,其使用间隔较长,更适合于调温供暖。
发布:2007-07-28 12:51    编辑:泛普软件 · xiaona    [打印此页]    [关闭]
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