【摘要】本文分析了高層建筑的供熱機理和特征,并對建筑采暖系統(tǒng)的節(jié)能技術進行研究。
【關鍵詞】高層建筑;采暖系統(tǒng);建筑節(jié)能;
隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展,城市開發(fā)建設也進人了一個十分繁榮的階段,高層建筑正以極快的速度在各大城市蓬勃興起。由于它的來勢較快,許多采暖配套設施還沒有跟上,這樣,對于高層建筑采暖是否能夠滿足人們日常生活需要以及能否做到節(jié)約能源,合理利用資源,是暖通專業(yè)技術人員急需解決的難題。
采暖系統(tǒng)設計包括熱負荷計算、水力計算、相關設備選型以及系統(tǒng)的運行與調節(jié)等。通過系統(tǒng)結構的合理設計、平衡閥的正確選擇和整個系統(tǒng)智能控制三方面的考慮實現(xiàn)了供暖形式的多樣化,設備選擇的新型化,控制系統(tǒng)的智能化,運行過程的節(jié)能化。
1 采用低溫熱水地板輻射采暖
本設計方案充分利用該樓的附加熱源95~70℃熱水,在低區(qū)采用散熱器采暖系統(tǒng)。對于主要功能房間均采用低溫熱水地板輻射采暖,熱源來自地熱熱源井。低溫熱水地板輻射采暖供水溫度≤6O℃,在傳送過程中熱量損失少,僅此項就可節(jié)省30%的能源,同時具有溫度分布均勻、衛(wèi)生條件好、舒適性高、室內空氣對流小、避免了灰塵的飛揚、室內環(huán)境清潔、熱損失少、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點。這樣可以對能源充分利用,達到能源的充分、合理分配應用。
2 應用動態(tài)平衡調節(jié)技術
由于地熱熱源井的地熱水水質不易得到保證,為了防止室內管網(wǎng)受到腐蝕,特別是地熱盤管更應注意這一問題,本設計方案采用地熱間接供暖,即通過設置換熱器將室內網(wǎng)與室外網(wǎng)分開,保證了室內二次網(wǎng)運行的穩(wěn)定與獨立。為了解決遠端壓降過大、近端壓降過小的問題,采用動態(tài)平衡調節(jié)技術 在各個回水立管底部設置壓力控制自動平衡閥。它主要起到兩方面的作用:一方面,當采暖系統(tǒng)其他環(huán)路發(fā)生變化時,自身環(huán)路關鍵點壓差并不隨之發(fā)生變化,當自身的動態(tài)閥門(如溫控閥、電動調節(jié)閥)開度不變時,流量保持不變;另一方面,當外界環(huán)境負荷變化導致系統(tǒng)自身環(huán)路變化時,通過動態(tài)水力平衡設備的作用,使關鍵點壓差并不發(fā)生變化,此時自身其他并聯(lián)支路的流量也不發(fā)生變化。
3 應用高低層直連供暖技術
對于高層采暖系統(tǒng),需突出解決高區(qū)回水與低區(qū)回水的處理問題。傳統(tǒng)方法是將高區(qū)回水與低區(qū)回水分兩路送回換熱間,而本設計方案采用高、低層直連供暖。
3.1 采用高低層直接供暖須解決的問題。
3.1.1 高區(qū)供暖系統(tǒng)的加壓泵只能給高區(qū)提供適當?shù)牧髁亢瓦m當?shù)膲侯^,不能過量,防止發(fā)生對低區(qū)的搶水現(xiàn)象;
3.1.2 高區(qū)和低區(qū)無論在運行狀態(tài)還是在停運狀態(tài),高區(qū)的高壓壓力不能傳遞到低區(qū),否則會影響低區(qū)的安全,造成低區(qū)暖氣片超壓;
3.1.3 高區(qū)熱用戶要充滿水,不能有氣。
3.2 高低層直接供暖實現(xiàn)過程與方法。
當系統(tǒng)運行時,高區(qū)加壓泵將低區(qū)的供水送人高區(qū)的熱用戶,通過自力式流量控制閥對高區(qū)供熱系統(tǒng)的流量控制和恒定功能,防止了高區(qū)加壓泵對低區(qū)產(chǎn)生搶水現(xiàn)象的發(fā)生;自動消除系統(tǒng)富裕壓頭的功能,將高區(qū)的循環(huán)水壓力降低到安全壓力流入低區(qū),保證了低區(qū)運行狀態(tài)時的安全;自動消除系統(tǒng)富裕壓力的實質是增加了自力式流量控制閥的自身阻力,將富裕壓力保留在高區(qū),從而滿足了高區(qū)用戶系統(tǒng)的充水高度。當系統(tǒng)停運時,由于靜壓作用,高區(qū)供水管道中的水在向低區(qū)倒流時,會由于止回閥的關閉而封閉在高區(qū);高區(qū)回水管中的水在向低區(qū)流動使低區(qū)壓力升高時,穩(wěn)壓閥的閥后壓力會瞬間增高,當達到設定值時穩(wěn)壓閥自動關閉,將高區(qū)的回水也封閉在高區(qū)。這樣,在加壓泵、止回閥、自力式流量控制閥、穩(wěn)壓閥的共同協(xié)作下,形成了一種高層建筑與低層建筑直連供暖的新的供熱形式。
采用此方法進行高低層的直連供暖,在不改變原來供熱系統(tǒng)運行方式、運行參數(shù)和運行工況的情況下,只增加幾種價格低廉的供熱設備配合使用,就可以實現(xiàn)高低區(qū)的壓力隔絕,運行起來互不影響,與以往的其他方式相比,此種方案具有簡單、經(jīng)濟、實用的特點。
4 采用自動控制系統(tǒng)
由于建筑的采暖熱負荷隨著室外氣候變化而變化的,為了達到供為所需和節(jié)能的目的,采用了氣候補償器智能控制。補償器智能控制可根據(jù)室外氣候溫度變化,由用戶設定不同時間的室內溫度要求,按照設定的曲線求出恰當?shù)墓┧疁囟、自動控制供水溫度,實現(xiàn)供熱系統(tǒng)供水溫度的氣候補償,也可以通過室內溫度傳感器根據(jù)室溫調節(jié)供水溫度實現(xiàn)室溫補償,還具有限定最低回水溫度的功能。本設計方案是在地下室換熱站設置氣候補償器自動控制高區(qū)低溫熱水采暖系統(tǒng)。這樣使得系統(tǒng)功能齊全、運行可靠、操作維護簡便。
5 采用補水泵變頻調速定壓方式
設置系統(tǒng)定壓裝置的目的是使系統(tǒng)能在穩(wěn)壓狀態(tài)下運行,保證系統(tǒng)內不倒空、不汽化。本設計方案中采用補水泵變頻調速定壓方式。與補水泵連續(xù)運行定壓相比較,節(jié)省補水泵系統(tǒng)上調節(jié)閥的節(jié)流損耗。對于間歇運行的補水泵定壓,因補水泵啟動頻繁,不但影響補水泵壽命,而且多耗費了電能。水泵在啟動時,由于電機的定子、轉子的轉差大,通常電機的啟動電流約為額定電流的6~7倍,進而其啟動功率約比額定功率大30%左右。由于變頻器可以使補水泵在額定電流下啟動,且啟動頻率不頻繁,因此變頻調速定壓比起問歇運行定壓,省電效果明顯與氣體定壓罐比較,特別是供熱規(guī)模較大,定壓罐容積較大時,補水泵變頻調速定壓方式在經(jīng)濟上也是占優(yōu)勢的。
根據(jù)補水泵變頻調速變壓的調節(jié)規(guī)律,在旁通管增加電磁閥。此時壓力給定,由壓力傳感測出循環(huán)泵旁通管上的被調壓力值,將其壓力信號反饋與給定壓力比較,若不等則由調節(jié)器計算出變頻器的輸入電流,變頻根據(jù)輸入電源,自動將頻率調至其相應值。變頻器將頻率輸出信號傳給補水泵進而改變補水泵轉速。調節(jié)補水量使恒壓點壓力維持在給定值,當系統(tǒng)壓力值低于下限時,補水泵啟動進行補水,當壓力值超過上限值,電磁閥自動啟動泄至補水箱。
6 采用熱用戶端智能控制系統(tǒng)
針對我國建筑采暖系統(tǒng)單純采用機械設備控制方式,對負荷變化不能做出及時調整,造成采暖房間常常出現(xiàn)冷熱不均,同時運行費用較高。本設計采用采暖系統(tǒng)熱用戶端智能控制系統(tǒng),該系統(tǒng)主要實現(xiàn)四方面的調節(jié):平衡調節(jié)(包括水力平衡和熱力平衡)、峰谷調節(jié)、蓄熱調節(jié)、余量調節(jié)。通過這幾方面的調節(jié)可以使運行流量始終處于經(jīng)濟流量,減少運行成本,降低建筑能耗和電能消耗,高質量地滿足人們對室內熱環(huán)境舒適性要求,適應了采暖系統(tǒng)與建筑節(jié)能相匹配的發(fā)展趨勢。本方案設計從采暖系統(tǒng)結構的合理設計、平衡閥的正確選擇和整個系統(tǒng)智能控制三方面人手解決高層建筑采暖系統(tǒng)水力失調的問題,也是降低系統(tǒng)運行成本,取得良好經(jīng)濟效果的有力手段。
對高層建筑采暖系統(tǒng)形式的選擇,應本著經(jīng)濟適用、節(jié)能環(huán)保的理念,確定合理方案,使高層采暖達到理想效果。
參考文獻
[1]陸耀慶.暖通空調設計指南[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1995.
[2]劉夢真.高層建筑直連供暖技術[D].天津:天津大學,2005.