供熱系統(tǒng)節(jié)能潛力和節(jié)能技術(shù)

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1、下載可編輯供熱系統(tǒng)節(jié)能潛力與節(jié)能技術(shù)清華大學(xué)石兆玉【摘要】本文詳細(xì)分析了供熱系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的節(jié)能潛力，并有針對性的對相關(guān)環(huán)節(jié)（熱源、熱網(wǎng)、熱用戶）的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了論述。【關(guān)鍵詞】供熱系統(tǒng)、節(jié)能潛力、節(jié)能技術(shù)我國“十一五”規(guī)劃的節(jié)能指標(biāo)是20%，其中建筑節(jié)能擔(dān)負(fù)著舉足輕重的責(zé)任。為了更有效地推動建筑節(jié)能工作，有必要對供熱系統(tǒng)的節(jié)能潛力與節(jié)能技術(shù)，做一比較詳細(xì)的分析，目的在于提高建筑節(jié)能工作的有效性，克服盲目性。一、供熱系統(tǒng)的節(jié)能潛力建筑能耗占全國能耗的1/3，供熱、空調(diào)又占建筑能耗的1/3，因此，供熱、空調(diào)的節(jié)能對建筑節(jié)能具有重要意義。供熱的建筑能耗，其影響因素主要由四部分構(gòu)成：1）建筑物

2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況；2）建筑物的室內(nèi)溫度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；3）建筑物自由熱的有效利用程度；4）供熱系統(tǒng)的能效水平。首先討論建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能。我國《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）已于2005年7月1日公布實(shí)施，國家《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》已完成送審稿，即將批準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施。在制定這些國家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的過程中，對建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能做過深入研究，基本認(rèn)為：建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況對供熱、空調(diào)的熱（冷）負(fù)荷的影響要占到20-50%。若把全國的氣候分為五個(gè)區(qū)，則夏熱冬暖地區(qū)（廣州、香港等），約占20%；夏熱冬冷地區(qū)（上海、重慶、成都等）約占35%；寒冷地區(qū)（北京

3、、西安、蘭州等）約占40%；嚴(yán)寒地區(qū)A（海拉爾、哈爾濱等）、B（長春、沈陽、呼和浩特、烏魯木齊等）約占50%。越是北方寒冷地區(qū)，建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況對供熱熱負(fù)荷的影響愈大。過去我國的居民建筑，基本上沒有外墻保溫，門窗的密閉、專業(yè)資料精心整理下載可編輯保溫性能也差。與世界發(fā)達(dá)國家相比，我國的建筑能耗過大，這是其中的一個(gè)重要原因。我國新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在這方面已經(jīng)作了很大改進(jìn)。普遍推廣外墻保溫后，墻體的保溫性能已接近先進(jìn)國家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，只是窗的保溫性能與國外相比尚有10-20%的差距。建筑物室內(nèi)溫度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與建筑能耗有密切關(guān)系。研究表明：在加熱工況下，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度每降低1℃，能耗可減少5-

4、10%；在冷卻工況下，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度每提高1℃，能耗可減少8-10%。長期以來，由于缺乏節(jié)能意識，我國在室內(nèi)溫度的控制上，常常過于粗糙。特別是行政辦公等公共建筑，不論春夏秋冬，也不考慮上班時(shí)間，還是節(jié)假日，冬天室內(nèi)溫度一律18℃，夏天室內(nèi)溫度經(jīng)常要求在24℃。實(shí)際上，冬天在無人居住的房間，只要保持8℃室溫，避免設(shè)備凍壞是完全可能的。過去外國人在夏天上班都要西裝革履，室溫必須保護(hù)在24℃，現(xiàn)在為了節(jié)能，室內(nèi)提高到26℃，允許上班穿襯衫，連生活習(xí)慣都改變了。幾年前國務(wù)院在節(jié)能措施中，明確提出，冬天室溫18℃，夏天室溫26℃。嚴(yán)格執(zhí)行這些舉措，建筑能耗就會有明顯的降低。建筑物自由熱的有效利用。

5、自由熱主要指太陽能，家電和人體的散熱。這部分熱量，對于夏天，是冷負(fù)荷的重要組成部分，應(yīng)盡量避免；對于冬天，是加熱室溫的有效熱量，應(yīng)盡量利用。這部分熱量，隨著地區(qū)、季節(jié)的不同而不同，在冬季，大體上約占總熱負(fù)荷的10-15%左右。對于太陽能日照，在建筑物熱負(fù)荷計(jì)算中，考慮了這部分影響，主要體現(xiàn)在散熱器傳熱面積的選擇上。但由于過去，供熱屬于社會福利，未進(jìn)入商品市場，也未推廣計(jì)量收費(fèi)，室內(nèi)供暖系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)室溫的自動調(diào)節(jié)，因此，在我國的大部分地區(qū)，房間的自由熱，還很難在供熱系統(tǒng)中充分利用，這也是我國建筑能耗大的一個(gè)重要因素。最后談到供熱系統(tǒng)能效問題，系統(tǒng)能效表示系統(tǒng)熱源處輸入的總能量（包括熱能與

6、電能的折合熱能）在熱用戶中真正用來提高室溫的有效熱量（將室溫加熱到設(shè)計(jì)室溫）的份額。系統(tǒng)能效的計(jì)算方法我在參考文獻(xiàn)【1】中有詳細(xì)介紹，粗略估算可用下公式（1）計(jì)算：（1）式中，Q——熱源燃料總供熱量；ΣQ——熱源燃料、電力總供熱量，其中1Kwh(電)=3.314Kwh(熱)；ηg、ηr——分別為熱源、熱網(wǎng)效率；專業(yè)資料精心整理下載可編輯ηj——系統(tǒng)冷熱不均系數(shù)，粗略按照1蒸噸鍋爐熱量，實(shí)際所帶供熱面積與理論能帶供熱面積之比；q——有效利用的自由熱量。按照上述公式（1）和前述的有關(guān)國家的建筑節(jié)能規(guī)范，對北京哈爾濱（選擇了北方二個(gè)典型地區(qū)）的供熱系統(tǒng)的能效進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)計(jì)算，見表1所示。該表給

7、出的數(shù)據(jù)，與“提高供熱系統(tǒng)能效是建筑節(jié)能的重要途徑”【2】一文有一些修正，主要是因?yàn)閲夜?jié)能建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（三步節(jié)能）的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做了調(diào)整。主要的調(diào)整：一是將室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度由16℃提高為18℃；二是將鍋爐的年均運(yùn)行效率提高到70%，管網(wǎng)的輸送效率提高到92%；三是考慮到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)涉及不到運(yùn)行調(diào)節(jié)，因此未計(jì)入耗煤量指標(biāo)；四是根據(jù)近十年的氣象數(shù)據(jù)，重新修正了供暖天數(shù)和室外平均溫度。表1的計(jì)算數(shù)據(jù)，與國家節(jié)能建筑設(shè)計(jì)規(guī)范給出的數(shù)據(jù)有些不同，后者只給出了耗熱指