建筑供暖的溫度控制與節(jié)能

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簡(jiǎn)介： 認(rèn)為應(yīng)根據(jù)建筑的使用情況進(jìn)行室溫調(diào)節(jié)，既可以減少能耗，又利于節(jié)能，提出了室溫調(diào)節(jié)的 方法 和措施。

  關(guān)鍵字：建筑供暖 能耗節(jié)能 室溫調(diào)節(jié) 供暖建筑的室內(nèi)溫度是根據(jù)熱舒適性、 經(jīng)濟(jì) 性、生產(chǎn)工藝等因素確定的，各類不同的建筑都規(guī)定了相應(yīng)的室內(nèi)溫度，一般民用建筑的主要房間，其室內(nèi)溫度在16～20 ℃之間。當(dāng)室內(nèi)溫度低于規(guī)定的溫度時(shí)，不能滿足熱舒適性、生產(chǎn)工藝等方面的要求；當(dāng)高于規(guī)定的溫度時(shí)，熱舒適性提高了，但耗熱量增大，不利于建筑節(jié)能。因此，供暖建筑的室內(nèi)溫度是評(píng)價(jià)供暖品質(zhì)和節(jié)能的重要參數(shù)。建筑供暖是為了滿足人、生產(chǎn)及其它特殊的需要，當(dāng)人們?cè)谑覂?nèi)工作、生活時(shí)，需要保持穩(wěn)定、舒適的室內(nèi)溫度；當(dāng)人們停止了工作，人去樓空時(shí)，應(yīng)將室內(nèi)溫度降低至最低水平，即值班溫度。因此，建筑供暖的室內(nèi)溫度應(yīng)根據(jù)建筑的使用情況，進(jìn)行隨機(jī)調(diào)節(jié)，有利于建筑的節(jié)能。1 室溫調(diào)節(jié)的原理在通常的供暖情況下，不論房間是否有人，室溫都保持規(guī)定的溫度tn，房間內(nèi)墻、地板、設(shè)備的溫度也為tn，與室內(nèi)空氣不進(jìn)行熱交換，房間通過(guò)外墻向室外的傳熱量為Qw，散熱器的散熱量為Qs，近似認(rèn)為二者相同。Qw=Qs=K(tn-tw)F　(1) 式中K為外墻傳熱系數(shù)，F(xiàn)為外墻傳熱面積，tw為室外 計(jì)算 溫度。當(dāng)房間無(wú)人時(shí)，進(jìn)行室溫調(diào)節(jié)供暖，將室內(nèi)溫度tn降至值班溫度tz，近似認(rèn)為室溫瞬間由tn降至tz。由于墻體的熱惰性，內(nèi)墻溫度不可能在瞬間由tn降至tz，需要經(jīng)歷一個(gè)降溫期。設(shè)所需時(shí)間為h，例如：240 mm磚墻，當(dāng)兩側(cè)空氣溫度從18 ℃降至10 ℃時(shí)，墻中心溫度需要經(jīng)過(guò)58 h才能從18 ℃降至10 ℃。在降溫期，外墻的傳熱量為Qw1，散熱器的散熱量為Qs1，內(nèi)墻向室內(nèi)放熱，傳熱量為Qn。Qw1=Qs1+Qn=K(tz-tw)F(2) 經(jīng)過(guò)降溫期后，室內(nèi)空氣溫度與內(nèi)墻、地板、設(shè)備的溫度趨向一致，達(dá)到值班溫度tz，停止了熱交換，進(jìn)入值班期，設(shè)值班期經(jīng)歷的時(shí)間為Δh，此時(shí)，外墻的傳熱量為Qw2，散熱器的散熱量為Qs2，二者應(yīng)相等。當(dāng)房間有人時(shí)，室內(nèi)升溫過(guò)程與上述過(guò)程類似。此時(shí)，外墻的傳熱量為Qw3，散熱器的散熱量為Qs3，內(nèi)墻的吸熱量為Qn。Qw3=Qs3-Qn=K(tn-tw)F(3) 這樣，經(jīng)過(guò)降溫期、值班期、預(yù)熱期所需的時(shí)間為(2h+Δh)，消耗的熱能為：K(tz-tw)FΔh　(4) 而采用恒溫供暖時(shí)，經(jīng)過(guò)(2h+Δh)消耗的熱能為：　Ew=K(tn-tw)F(2h+Δh) 　=2K(tn-tw)Fh+ K(tn-tw)FΔh　(5)因?yàn)閠n＞tz，tn＞(tn+tz)/2，E＜Ew，因此，調(diào)節(jié)室溫的供暖方式是節(jié)能的，當(dāng)tz越小、Δh越大，節(jié)能效果越顯著。降溫期、預(yù)熱期所需的時(shí)間h取決于內(nèi)墻的熱物理特性，墻體的導(dǎo)熱性能越差，h越大。由于房間內(nèi)墻、地板、設(shè)備的h值不同，計(jì)算較為困難。在實(shí)際的調(diào)節(jié)過(guò)程中，可采用如下方法，例如辦公樓，使用時(shí)間為18：00～8：00，共14 h，由于240 mm磚墻從18 ℃降至10 ℃時(shí)，需要經(jīng)過(guò)58 h，而14 h是不能夠滿足需要的，為此，降溫和預(yù)熱時(shí)間h各取使用間隔時(shí)間的一半，即7 h，從18：00～1：00為降溫期，從1：00～8：00為預(yù)熱期，中間無(wú)值班期。當(dāng)經(jīng)過(guò)7 h的降溫后，內(nèi)墻的溫度也許達(dá)不到值班溫度，再經(jīng)過(guò)7 h的預(yù)熱后，內(nèi)墻的溫度將恢復(fù)到原來(lái)的室內(nèi)溫度。因此，只要預(yù)熱時(shí)間≥降溫時(shí)間，室內(nèi)溫度能夠恢復(fù)到原來(lái)的溫度。以上室溫調(diào)節(jié)過(guò)程需要經(jīng)歷一個(gè)預(yù)熱期，如果縮短預(yù)熱期(預(yù)熱時(shí)間小于降溫時(shí)間)，或者取消預(yù)熱期，要將室內(nèi)溫度很快恢復(fù)到使用溫度，必須增加供熱負(fù)荷，例如：提高熱媒的溫度和流量，或者在設(shè)計(jì)供暖系統(tǒng)時(shí)，放大管徑、增大散熱器的面積。雖然增加了供熱負(fù)荷，但縮短了預(yù)熱期，仍具有節(jié)能效果。其缺點(diǎn)是：設(shè)備的初投資增加；由于室內(nèi)溫度不能快速恢復(fù)到使用溫度，人們進(jìn)入房間后的短時(shí)間內(nèi)會(huì)有冷的感覺(jué)。2 室溫調(diào)節(jié)的 方法  2.1 調(diào)節(jié)熱媒的溫度　保持熱媒的流量G不變，調(diào)節(jié)鍋爐或者換熱器的熱媒出口溫度。即例如：當(dāng)tn=18 ℃，tz=10 ℃，tw=-9 ℃時(shí)式中c為水的比熱容。降低熱媒溫度，使供回水溫差較原來(lái)降低30%，即可將室內(nèi)溫度降至10 ℃。2.2 調(diào)節(jié)熱媒的流量保持熱媒的供回水溫差不變，調(diào)節(jié)熱媒的流量，即：式中Gn，Gz分別為調(diào)節(jié)前、后熱媒的流量。例如：當(dāng)tn=18 ℃，tz=5 ℃， tw=-9 ℃時(shí)減少熱媒流量48%，即可將室內(nèi)溫度降至5 ℃?！⊥ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)鍋爐房、單體建筑供暖干管入口處的供暖系統(tǒng)閥門(mén)，可以調(diào)節(jié)整個(gè)供暖小區(qū)、單體建筑內(nèi)所有房間的溫度，但由于使用 規(guī)律 不同，在夜間及節(jié)假日不使用的建筑物中，尚有些房間需要使用，采用系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)，不能滿足這些房間的溫度要求，使用電暖器也很不方便，對(duì)此可利用恒溫閥解決。在供暖系統(tǒng)的所有散熱器上裝恒溫閥(單管系統(tǒng)應(yīng)設(shè)旁通管)，下班時(shí)，將溫度調(diào)至值班溫度，而供暖系統(tǒng)的熱媒溫度保持不變，流量可適當(dāng)減小，這樣，當(dāng)個(gè)別房間需要使用時(shí)，仍可滿足其溫度要求。還有一種方法是在散熱器上安裝電磁閥。這種電磁閥有兩種狀態(tài)，一種是全開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)不限制熱媒的流量，室溫達(dá)到使用溫度；另一種狀態(tài)為半開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)限制熱媒的流量，室溫降至值班溫度。電磁閥的開(kāi)關(guān)設(shè)在辦公樓的走廊中，如果人們下班后忘記操作，值班人員可檢查一遍，使電磁閥處于半開(kāi)狀態(tài)，室溫降至值班溫度。這種電磁閥有兩種形式，一種是直通閥，用于雙管供暖系統(tǒng)；另一種是三通閥，用于單管供暖系統(tǒng)。 3 結(jié)語(yǔ)調(diào)節(jié)室溫的供暖方式適用于間歇使用的建筑，如辦公樓、禮堂，而不適用于連續(xù)使用的建筑，如 醫(yī)院 病房。當(dāng)建筑物的每個(gè)房間使用規(guī)律相同時(shí)，可調(diào)節(jié)供暖系統(tǒng)的熱媒溫度和流量；否則，可設(shè)恒溫閥或電磁閥，以滿足個(gè)別房間的特殊需求。應(yīng)根據(jù)建筑的類型及其供暖設(shè)備的情況，確定適宜的值班溫度，盡量保持較低的值班溫度，但不宜低于 5 ℃，以防止建筑發(fā)生凍害。當(dāng)建筑的使用時(shí)間小于降溫和預(yù)熱時(shí)間之和時(shí)，在調(diào)溫過(guò)程中，不存在值班期，降溫和預(yù)熱時(shí)間應(yīng)相同，各取使用時(shí)間的一半，預(yù)熱時(shí)間不能小于降溫時(shí)間，否則，內(nèi)墻溫度低于室內(nèi)空氣溫度，達(dá)不到應(yīng)有的供暖效果。值班期的時(shí)間取決于建筑的類型，對(duì)于一些不經(jīng)常使用的建筑，如禮堂、 體育 館，其使用間隔較長(zhǎng)，更適合于調(diào)溫供暖。