建筑节能技术第4章-供暖系统节能技术课件

供暖系统节能技术第4章供暖系统节能技术第4章1供暖热源节能设计第一节第二节分户计量节能技术第三节供暖系统按热收费办法第四节目录Contents第七节第八节室外供暖管网设计供暖热源节能设计第一节第二节分户计量节能技术第三节供暖系统按21供暖热源技能设计1供暖热源技能设计3供暖热源技能设计供暖的目的就是为了提高冬季室内的舒适性,同时保证供暖的安全性。但这种舒适安全的供暖不能以无谓的能源浪费为依托。一个舒适、节能、安全的供暖系统才是合理的、正确的、高效运行的系统。要达到舒适节能的效果,必须从建筑物的围护结构和供暖系统的各个环节着手。只单纯从围护结构节能或只单纯从供暖系统节能都是不可行的,实际上,围护结构节能只是为建筑节能创造了条件,而供暖系统节能才是落实节能的关键。热源是集中供暖的核心,主要有锅炉房、热电厂、地热供暖站等。本节所指的供暖热源指锅炉房,包括热水锅炉房和蒸汽锅炉房。锅炉房涉及的内容比较多,包括燃烧系统(风系统、烟系统、煤系统、灰系统)、水系统和控制调节系统等。在热源的设计中,主要考虑以下几个方面,以达到节能的目的。供暖热源技能设计供暖的目的就是为了提高冬季室内的舒适性,同时4供暖热源技能设计1供暖规划随着我国城市建设的不断发展和人民生活的提高,锅炉供暖的范围日益扩大。为了达到合理发展的目的,锅炉供暖规划宜与城市建设的总体规划同步进行。通过分区合理规划,逐步实现联片供暖,减少分散的小型供暖锅炉房,并且为大部分居住建筑将来和城市供暖管网相连接创造条件。2锅炉选型与台数锅炉的选型应按所需热负荷量、热负荷延续图、工作介质来选择锅炉形式、容量和台数,并应与当地长期供应的煤种相匹配。其次是按投资金额、施工进程、土地使用面积等选择组装锅炉或散装锅炉。就锅炉产品而言,无论是水管锅炉、烟管锅炉,还是烟水管锅炉(其中包括螺纹烟管锅炉),影响锅炉负荷的重要因素是燃烧设备、炉膛结构形式及其内部的气流组织等炉子部分;对锅筒部分其受热面一般布置较充分,但冲刷是否良好,是否易积灰和保持受热面长期运行期间灰污程度较低,也是影响锅炉负荷的重要因素。供暖热源技能设计1 供暖规划2 锅炉选型与台数5供暖热源技能设计锅炉效率=锅炉得热量/燃煤产热量表4-1锅炉最低额定效率(%)供暖热源技能设计锅炉效率=锅炉得热量/燃煤产热量表4-1锅6供暖热源技能设计3鼓风机和引风机为了燃料在炉内正常燃烧,所配用的鼓风机和引风机与锅炉容量以及除尘器类型等应相匹配。当风机的风量或风压过大时,都会在增加电耗的同时造成炉膛温度的降低、排烟热损失的上升、炉渣含碳量超标等不利后果,鼓风机和引风机的风量、风压及功率不宜超过表4-2所列数值。表4-2燃煤锅炉的鼓风机和引风机匹配指标供暖热源技能设计3 鼓风机和引风机表4-2燃煤锅炉的鼓风机7供暖热源技能设计4循环水泵(1)单位电耗热水供暖系统循环水泵的单位电耗按下式计算式中DGR设计条件下输送单位热量的电耗(量纲一的量);Q全日供暖量(kWh);全日理论水泵耗电量(kWh);全日水泵运行时间(h),连续运行时,=24h;N水泵铭牌总轴功率(kW);q供暖热指标(kW/m2);A系统的供暖面积(m2)。供暖热源技能设计4 循环水泵式中DGR设计条件下输送单8供暖热源技能设计(2)台数与容量根据某既定供暖系统的流量阻力特性曲线,n台相同型号离心水泵并联运行状态下的总流量,小于相同型号单台离心水泵运行状态下的流量的n倍。从充分发挥每台循环水泵的出力的观点出发,其设计台数一般以2台(1用1备)为宜。初寒期及末寒期间的供暖热负荷远低于严寒期间的供暖热负荷,所需循环流量相应减少。为便于进行量调节,推荐采用大、小循环水泵相结合的配备方案,即在选用1台严寒期运行的大泵(流量为G)的同时,另配备1台初寒期及末寒期运行的小泵(流量为0.75G)。以大泵的扬程为H,则小泵的扬程为0.56H。以大泵的轴功率为N,则小泵的轴功率为0.42N,即可以节约58%的电耗。供暖热源技能设计(2)台数与容量根据某既定供暖系统的流量9供暖热源技能设计5补给水锅炉的初次充水及日后的补给水应经过合格的软化处理,以保证锅炉和供暖系统的水质。在可能条件下,宜设置锅炉给水的除氧设备。为减少住宅建筑小区中的丢水,建议改变建筑物高点集气罐的手动放风方式,推广采用合格的自动排气阀。在自动排气阀的上游管道上,宜设置关闭阀和Y形过滤器以减少排气阀故障并方便检修。6计量与监测仪表锅炉房内应设有耗用燃料的计量装置和输出热量的计量装置,并对燃烧系统、鼓风机和引风机、循环水泵等设备的运行采用节能调节技术。热水锅炉房宜采用根据室外温度主动调节锅炉出水温度,同时根据压力、压差变化被动调节一次网水量的供暖调节方式。为使供暖锅炉房的运行管理走向科学化,设计中应考虑锅炉房装设必要的计量与监测仪表。供暖热源技能设计5 补给水10供暖热源技能设计主要计量仪表有:1)总耗水量的水表。2)补给水量的水表。3)动力电表。4)照明电表。5)锅炉房总输出的热量计或流量计。6)供回水温度自动记录仪。7)中型以上锅炉建议设置燃煤量的计量仪。中型以上锅炉建议设置以下参数的监测仪表:1)炉膛温度。2)炉膛压力。3)排烟温度。4)烟气成分。5)空气过剩系数。6)排烟量。供暖热源技能设计主要计量仪表有:11供暖热源技能设计7连续供暖运行制度住宅区以及其他居住建筑的供暖锅炉房应采取连续供暖运行制度。居住建筑属全天24h使用性质,要求全天的室内温度保持在舒适范围内,夜间允许室温适当下降。1)按连续供暖设计和运行,可以减少锅炉的设计和运行台数(单台锅炉时可以减小锅炉容量)。2)连续供暖的锅炉可提高锅炉的运行效率。锅炉构造类型不同,一般对供暖运行制度有不同的要求,当符合要求时,锅炉运行效率会比较高。3)连续供暖有助于提高锅炉负荷率,因而有利于提高锅炉效率。锅炉负荷率(即出力率)是指锅炉实际产热量与锅炉额定产热量之比。4)按连续供暖设计的室内供暖系统,其散热器的散热面积不考虑间歇因素的影响。管道流量也相应减少,因而,节约初投资和运行费。5)在小区中采用连续供暖运行制度可以避免远端建筑(和远端房间)的暖气“迟到现象”,保持远近建筑(和房间)受益时间的均衡。供暖热源技能设计7 连续供暖运行制度122室外供暖管网设计2室外供暖管网设计13室外供暖管网设计室外供暖管网分为区域热网和小区热网。区域热网是指由区域锅炉房联合供暖的管网,小区热网是指由小区供暖锅炉房或小区换热站至各供暖建筑间的管网。室外供暖管网设计要注意以下几个问题。1管网设计的水力平衡在供暖管网中,水力失调经常会出现,后果就是各支路的流量分配不均匀,产生冷热不均。为了使不利环路建筑达到起码的舒适温度,一般有两种方法:一是加大循环泵的循环水量,结果最不利环路的流量得到了保证,但有利环路的流量会大大超过所需要的流量,不但浪费了热能,还浪费了电能;二是提高整个供暖管网的运行水温,则其他建筑的平均室温往往超过设计温度,从而造成热能的浪费。为使室外供暖管网中通过各建筑的并联环路达到水力平衡,其主要手段是在各环路的建筑入口处设置手动(或自动)调节装置或孔板调压装置,以消除环路余压。一般关闭阀(如闸阀、截止阀、球阀等)之所以不宜作为调压之用,是因为其“流量-开启度”特性曲线呈非线性关系。为便于进行手动调节流量的阀门应具有接近线性关系的“流量-开启度”特性曲线。室外供暖管网设计 室外供暖管网分为区域热网和小区热14室外供暖管网设计2改变大流量、小温差的运行方式,提高供水温度和输送效率目前国内供暖系统,包括一级水系统和二级水系统,普遍采用大流量、小温差的运行方式,运行的供水温度比设计供水温度低1020,循环水量增加20%50%,循环水泵电耗增加50%以上,管网输送能力下降,并增加了热力站内热交换设备数量。其原因除受热源的限制不能提高供水温度外,主要是因为管网缺乏必要的控制设备,系统存在水力工况失调的问题,为保证不利用户供暖而采取的措施。因此,应该在供暖系统增加控制设备,解决水力工况失调后,将供水温度提高到设计温度或接近设计温度,以提高供暖系统的输送效率,节约能源,并为扩展用户打下基础。室外供暖管网设计2 改变大流量、小温差的运行方式,提高供水温15室外供暖管网设计3推广热水管道直埋技术,降低基础投资和运行费用热水管道直埋技术在国内使用已有丰富的经验。城镇供热直埋蒸汽管道技术规程(CJJ/T1042014)已于2014年10月1日起颁布实施。直埋敷设与地沟敷设比较,有节省用地、方便施工、减少工程投资(DN500,管径越小越明显)和维护工作量小的优点。用热导率极小的聚氨酯硬质泡沫塑料保温,热损失小于地沟敷设,尤其是长期运行后,地沟管道的保温层会产生开裂、损坏以及地沟泡水而大幅度增加热损失,而直埋管道可避免上述问题。建议在DN500以下管道积极推广直埋敷设。室外供暖管网设计3 推广热水管道直埋技术,降低基础投资和运行16室外供暖管网设计4管网冲洗室外供暖管网在施工完毕、交付使用之前,应按建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范(GB502422002)中有关工程验收的规定进行通水冲洗,并做通水冲洗记录。管网冲洗工作对于避免管网施工过程中进入的泥沙杂物造成管道的局部堵塞现象十分必要,建设单位、设计单位,特别是施工单位应予高度重视。在室外供暖管网进行通水冲洗的基础上,在管网接入每幢建筑物的供水管上设置除污器,有助于避免污物被带入室内供暖系统,对于保证供暖效果有利,值得推荐。室外供暖管网设计4 管网冲洗17室外供暖管网设计5管网保温室外供暖管网的保温是供暖工程中十分重要的组成部分。供暖的供回水干管从锅炉房通往各供暖建筑的室外管道,通常埋设于通行式、半通行式或不通行管沟内,也有直接埋设于土层内或露明于室外空气中等做法。这部分管道的散热纯属热量的丢失,从而增加了锅炉的供暖负荷。为节能起见,应使室外供暖管网的输送效率达到90%以上。输送效率=供暖建筑总得热量/锅炉总输出热量供暖管道的保温厚度应按设备及管道绝热设计导则(GB/T81752008)中经济厚度的计算公式确定。安装在管沟内的供暖管或直埋于土层内的供暖管,其保温厚度应不小于表4-5规定的数值。室外供暖管网设计5 管网保温18室外供暖管网设计6推广管道充水保护技术,防止管道腐蚀国内部分非常年运行的供暖系统,采取夏季放水检修、冬季投产前充水的做法。由于系统放水后不及时充水,空气进入管道而造成管内壁腐蚀。所以非常年运行的供暖系统应在夏季检修后及时充满符合水质要求的水,既可省去管道投入运行时的充水准备时间,又可防止管内壁腐蚀。表4-5供暖管道的最小保温厚度(单位:mm)室外供暖管网设计6 推广管道充水保护技术,防止管道腐蚀表4-19分户计量节能技术分户计量节能技术20分户计量节能技术建筑供暖计量收费由过去按面积收费转向按用热量收费,是节约能源,提高用户用热的舒适度,改善大气质量和生态环境的有效措施。新建筑按分户热计量收费设计的户内供暖系统和按传统设计的户内供暖系统的费用(不含热表)相差不多,它所需费用又可以纳入基建投资解决,容易实现,因此,可以按民用建筑节能管理规定的要求按分户热计量收费设计。原有建筑实施分户热计量收费,改造工作量大、改装困难、花钱多,可采用在每一幢楼的单元进口安装热量表,计算该单元的总用热量,然后按每户的供暖面积或热分配表分摊。分户计量节能技术建筑供暖计量收费由过去按面积收费转向按用热量21分户计量节能技术4.3.1新建集中供暖住宅分户热计量供暖系统1建筑物内共用供暖系统建筑物内共用供暖系统由建筑物热力入口装置、建筑内共用的供回水水平干管和各户共用的供回水立管组成。(1)建筑物热力入口装置在满足户内各环路水力平衡和总体热计量的前提下,应尽量减少建筑物热力入口的数量。热力入口装置的设置位置:1)新建无地下室的住宅,宜于室外管沟入口或底层楼梯间隙板下设置小室,小室净高不应低于1.4m,操作面净宽不应小于0.7m。室外管沟小室宜有防水和排水措施。2)新建有地下室的住宅,宜设在可锁闭的专用空间内,空间净高应不低于2.0m,操作面净宽应不小于0.7m。3)对补建或改造工程,可设于门洞雨棚上或建筑物外地面上,并采取防雨、防冻及防盗等保护措施。分户计量节能技术4.3.1新建集中供暖住宅分户热计量供暖系22分户计量节能技术建筑物热力入口装置做法:1)户内供暖为单管跨越式定流量系统时,热力入口应设自力式流量控制阀;室内供暖为双管变流量系统时,热力入口应设置自力式压差控制阀。两种控制阀两端的压差范围宜为8100kPa。2)热力入口供水管上应设两级过滤器,顺水流方向第一级宜为孔径不大于3mm的粗过滤器,第二级宜为60目的精过滤器。3)应根据供暖系统的热计量方案,确定热力入口是否设置总热量表。设总热量表的热力入口,其流量计宜设在回水管上,进入流量计前的回水管上应设滤网规格不小于60目的过滤器。4)供回水管上应设必要的压力表或压力表管口。5)热力入口供回水管上应设置截止阀,供回水管之间应设旁通管和阀门。分户计量节能技术建筑物热力入口装置做法:23分户计量节能技术(2)共用水平干管和共用立管建筑物内共用水平干管不应穿越住宅的户内空间,通常设置在住宅的设备层、管沟、地下室或公共用房的适宜空间内,并应具备检修条件。共用水平干管应有利于共用立管的布置,并应有不小于0.002的坡度。建筑物内各副共用立管压力损失相近时,共用水平干管宜采用同程式布置。建筑物内共用立管宜采用下供下回式,其顶端设自动排气阀。除每层设置分水器、集水器连接多户的系统外,一副共用立管每层连接的户数不宜大于3户。新建住宅的共用立管,应设在管道井内并应具备从户外进入检修的条件。既有住宅改造或补建工程的共用立管,宜设在管道井内或者户外的共用空间内。分户计量节能技术(2)共用水平干管和共用立管24分户计量节能技术2户内供暖系统户内供暖系统应与采用的热计量方式相适应。通常是指采用户用热量表的一户一环的系统形式,由户内供暖系统入户装置、户内的供回水管道、散热器及室温控制装置等组成。(1)户内供暖系统入户装置采用户用热量表计量方式时,户内系统入户装置包括供水管上的锁闭调节阀(或手动调节阀)、户用热量表、滤网规格不低于60目的水过滤器及回水管上的锁闭阀(或其他关断阀)等部件。典型的户内系统热力入户装置如图4-3所示。图4-3典型的户内系统热力入口装置1锁闭调节阀2过滤器3热量表4锁闭阀5温度传感器6关断阀7热镀锌钢管8户内系统管道分户计量节能技术2 户内供暖系统图4-3典型的户内系统热力25分户计量节能技术采用冬季集中供暖和夏季独立冷源相结合的分户空调系统时,应便于供暖和供冷系统之间的切换。2)下供下回水平双管式系统。3)上供上回水平双管式系统。4)水平单管跨越式系统。(2)户内供暖系统形式根据住宅建筑平面、装饰标准、施工技术条件的不同,对采用共用立管分户独立供暖系统的户内管道布置,可采用以下几种形式:1）放射双管式系统或低温热水地板辐射供暖系统。2)下供下回水平双管式系统。3)上供上回水平双管式系统。4)水平单管跨越式系统。分户计量节能技术 采用冬季集中供暖和夏季独立冷源相26分户计量节能技术4.3.2高层住宅分户热计量系统高层住宅分户计量供暖系统,采用共用立管分户独立供暖系统时,每副共用供回水立管每层连接的户数不宜大于3户,当每层户数较多时,应增加共用立管数量或采用分集水器连接。建筑物高度超过50m时,共用立管应根据系统水力平衡、散热设备承压能力以及管材的性能等因素进行竖向分区设置,并应考虑管道热补偿问题。户内系统采用金属管道和散热器时,竖向分区应保证各区供暖系统最低层最低点散热器处的工作压力不大于散热器本身的承压能力;户内管道采用塑料或复合管材时,应保证各区供暖系统最低层最低点管道处的工作压力不大于管材的承压能力。对钢制、铜铝复合型或钢铝复合型等工作压力较高的散热器,采取一定措施可以突破该分区限制。当每户采用独立换热机组时,只要换热器承压足够,分区的建筑高度还可加大。因高层住宅封闭性强,住户复杂,热量表应尽量出户,土建应预留足够的管井空间。分户计量节能技术4.3.2高层住宅分户热计量系统高层住宅分27分户计量节能技术4.3.3既有集中供暖住宅分户热计量改造1既有住宅供暖系统存在的问题既有住宅供暖系统形式有双管上供下回式、双管下供下回式、垂直单管跨越式、垂直单(双)管上供中回式、单双管式(多级双管式)、分区供暖等,它们有各自的特点,但存在以下问题(1)调控困难、能源浪费严重(2)供暖费收取不合理,收费困难(3)系统管理困难2既有住宅供暖系统的分户热计量改造改造的途径有两个,一是结合室内管道更新,拆除原系统,按满足分户热计量的要求重新设计;二是尽量利用原系统,进行适度改造,满足控温、计量的基本要求。(1)双管系统改造方案(表4-6)(2)单管系统改造方案(表4-7)分户热计量改造要点:单管跨越式系统由于已有跨越管,改造内容可参照表4-7,视情况增设恒温阀、锁闭阀、热分配表等。分户计量节能技术4.3.3既有集中供暖住宅分户热计量改造128分户计量节能技术表4-6双管系统改造方案分户计量节能技术表4-6双管系统改造方案29分户计量节能技术表4-7单管顺流式系统改造方案分户计量节能技术表4-7单管顺流式系统改造方案30供暖系统按热收费办法供暖系统按热收费办法31供暖系统按热收费办法4.4.1室温调节要使用户能够自行调节室温,就需要在散热器上安设散热器恒温阀,同时当室内有“自由热”(又称“免费热”,如阳光照射,室内热源炊事、照明、电器及居民等散发的热量)时,恒温阀能自行调节进水量,保持室温恒定,不仅提高了室内舒适度,而且节能。1散热器恒温阀的构造及工作原理散热器恒温阀(又称温控阀、恒温器等)是实现供暖房间温度控制和供暖系统节能的重要部件。其形式有直通阀、角阀、三通阀,由恒温控制器和调温器两部分组成,如图4-4所示。安装在每台散热器的进水管上,用户可根据对室温高低的要求,调节并设定室温。供暖系统按热收费办法4.4.1室温调节要使用户能够自行调节32供暖系统按热收费办法图4-4散热器恒温阀供暖系统按热收费办法图4-4散热器恒温阀33供暖系统按热收费办法2恒温阀的选择1)恒温阀应根据供暖系统形式合理选用。一般来说,双管系统(水平、垂直)应采用直通高阻阀;单管系统设于供水支管时应采用直通低阻阀,设于三通处应采用三通低阻阀;楼层数较多的双管系统应采用带有预设定的恒温阀。2)恒温阀的比例带表征恒温阀的调节精度,比例带选择过小,调节精度高,但容易造成阀门频繁动作,形成振荡,影响使用寿命;比例带过大,控制的稳定性提高,但调节精度降低。目前我国还没有这方面的规定,欧洲的恒温阀标准采用2K温差,可作为设计参考。供暖系统按热收费办法2 恒温阀的选择34供暖系统按热收费办法按通过恒温阀的流量和压差选择恒温阀规格。但由于散热器支管管径都较小,一般可按接管公称直径选择恒温阀口径,然后校核计算通过恒温阀的压力降。此时用到阀门的阻力系数Kv值。Kv值是用来表征阀门流通能力的重要参数,定义为:当阀门两端的压差为1105Pa时,通过该阀门的流量(m3/h)。表示为式中G流经恒温阀的热媒流量(kg/h);p流经恒温阀的压力损失(Pa)。供暖系统按热收费办法按通过恒温阀的流量和压差选择恒温阀规格。35供暖系统按热收费办法3)恒温阀温度调节范围可从关闭点(0),也可从防冻保护点(6或7)开始,应具体分析选用。严寒地区,当全关有可能冻坏设备或管道时,要求恒温阀必须具备防冻保护功能,但这时用户无法进行检修关断,所以应在系统上增加检修阀门。当有的地区关闭局部散热器不会引起设备冻坏时,也可选择完全关闭型。4)垂直双管系统应尽可能通过水力计算由管道系统解决垂直失调问题,利用恒温阀解决垂直失调可能导致阀门两端压差过大,产生噪声。当利用具有预调节功能的恒温阀通过预调节解决垂直失调时,则应注意,由于阀孔减小,对水质的要求更高。如水质不能保证,阀门极易堵塞失效。供暖系统按热收费办法3)恒温阀温度调节范围可从关闭点(036供暖系统按热收费办法3恒温阀的安装散热器恒温阀安装在每台散热器的进水管上,用户可根据对室温高低的要求,调节并设定室温。由于单管系统(不带跨越管)中热水一般自上顺流而下,如果安装了恒温阀,上一层的室温变化引起的热水流量变化会影响到下一层,所以,恒温阀不能简单地直接应用于单管系统,在单管系统中,必须在每组散热器进出口管间安设跨越管后才能应用恒温阀。由于恒温阀原本就是按双管系统应用而设计的,所以在消除管路水力不平衡方面考虑得比较周到,双管系统各层不同的自然循环压力引起的竖向水力失调是可以由恒温阀来解决的。与单管系统相比,双管系统由于每组散热器的进出口水温的温差大(基本上为供、回水温差),水量与散热量的关系比较敏感。而单管系统中散热器进出口水温差小,水量与散热量的关系不敏感。如水温差为5K时,对于水量由0%增加到30%,散热量已达到90%。而水量由30%增大至100%时,散热量仅增加10%。此外,双管系统设计方便,对于上下层相同负荷的房间,可取相同容量(规格)的散热器,不必像单管系统那样,要做传热系数修正以及散热器容量修正。供暖系统按热收费办法3 恒温阀的安装37供暖系统按热收费办法同时恒温阀安装时应注意以下几点:应正确安装恒温阀阀体,使调温器处于水平位置。恒温阀水平安装一是为了防止管道、阀体表面散热影响恒温阀及时正确地动作;二是防止重力作用对恒温阀感温介质的影响。恒温阀的温包应能正确感受房间内空气的温度,不被暖气罩、落地窗帘、家具等遮挡。否则,应采用带远程温感器或带遥控调节的调温器,并注意其毛细管不能弯折压扁。恒温阀阀体安装应注意水流方向。阀体安装完毕先用一个螺母罩保护起来,并通过它来操作阀门,直到交付用户使用才可安装调温阀。安装调温阀时,应先将手轮设置在最大开启位置。调温阀安装在阀体上应使标记位置朝上。恒温阀安装时应确保调温器处于水平位置。恒温阀安装前应对管道和散热器进行彻底的清洗。热力入口必须安装过滤器,并要及时清理保持畅通。恒温阀安装位置应远离高温物体表面。供暖系统按热收费办法同时恒温阀安装时应注意以下几点:38供暖系统按热收费办法4散热器恒温阀的节能效益我国尚未推广应用散热器恒温阀。北京市热力公司近几年在北京市节能示范工程中应用了丹麦供暖系统自控技术,取得了很好的效果。示范工程选在会城门国家计委住宅小区,该小区供暖管网分为东西两区,西区包括两幢高层建筑及两幢低层建筑,总建筑面积4.8万m2;东区包括七幢多层建筑,总建筑面积6.4万m2。示范工程选择西区两幢高层(18层)及东区四幢多层(6层)住宅,西区两幢高层供暖系统采用高环及低环单管顺流加跨越管,每幢楼入口处设自动控制设备,东区两幢不采取控制措施,按常规单管顺流式(上供下回);另两幢采用下供下回双管式,并在每组散热器的入口处设丹麦丹弗斯(Danfoss)散热器温控阀,同时入口设自动控制设备。经供暖季实测,其有关的结论为:单纯的单管顺流式系统最大室温失调达4,带散热器温控阀的双管系统最大失调度仅为1,可见温控阀对减轻竖向失调起到了至关重要的作用;单管顺流式加跨越管减轻垂直失调是行之有效的;如果供暖系统安装了散热器温控阀,则可节能20%30%;安装散热器恒温阀后,不仅提高了室内舒适度,同时能降低能耗。供暖系统按热收费办法4 散热器恒温阀的节能效益39供暖系统按热收费办法4.4.2热量计量1热量计量方式1)采用分户热量表直接测量供暖系统供给热用户的热量。2)采用蒸发式或电子式热分配表测量每组散热器的相对用热量,结合楼用总热量表确定用户用热量。3)采用热水表测量供给热用户的热水流量。造价低廉,但由于未考虑不同用户处的水温差异,误差较大。4)测量室内外温度并对时间积分计算热用户的热负荷。造价低廉,但无法计量用户开窗散热造成的热损失。5)测量室内温度及散热器平均温度并对时间积分计算散热器的散热量。缺点与4)相同。供暖系统按热收费办法4.4.2热量计量1 热量计量方式40供暖系统按热收费办法2热量表热量表是通过对热媒的焓差和质量流量在一定时间内的积分,得出某一系统使用的热量,热量表实质上是一台热水热量积算仪,热水供暖系统的小时供热量可由下式计算,即Q=qm(h2-h1)=qV(h2-h1)(4-4)式中Q供热量(kJ/h);h1、h2供水和回水的比焓(kJ/kg);qm水的质量流量(kg/h);水的密度(kg/m3);qV水的体积流量(m3/h)。供暖系统按热收费办法2 热量表41供暖系统按热收费办法热量表种类根据计量介质的温度可分为热量表和冷热计量表,统称为热量表;根据流量测量元件不同,可分为机械式、超声波式、电磁式等;机械式又有单流束机心和双流束机心;根据热量表各部分的组合方式,可分为流量传感器和计算机分开安装的分体式,组合安装的紧凑式,以及计算机、流量传感器、供回水温度传感器组合在一起的一体式。热量表规格的选定,不能以供暖系统入口管径为准。户用热量表与建筑热力入口热量表选择时,应对住户的情况做仔细的分析,了解用户的用热习惯。在此基础上,确定每户及每个系统的额定流量、最大流量、最小流量,结合热网运行情况(如供回水温度的最高及最低温度、最大及最小温差)来选定。热量表的测量原理明确,测量数值准确,而且直观、可靠、读数方便,技术比较成熟。我国已有相应的行业标准热量表(CJ/T1282007),国际上有欧洲标准EN1434(热计量表)。供暖系统按热收费办法热量表种类根据计量介质的温度可分为热量表42供暖系统按热收费办法图4-5蒸发式热分配表3热量分配表热量分配表热量分配表,简称热分配表,有蒸发式和电子式两种。蒸发式热量分配表造价低廉、易安装、寿命长,对供暖系统无限制。其缺点是测量受散热器类型、规格尺寸、供暖能力、散热器位置等多方面的影响,需要有大量的试验工作;需要考虑以上多种因素来进行热量计算,计算工作量大,结果不直观;其安装位置、安装方法有严格要求,每年需要入户更换每个分配表的玻璃管和进行读表。我国已有相应的行业标准蒸发式热分配表(CJ/T2712007),国际上有欧洲标准EN835(蒸发式热分配表)。供暖系统按热收费办法图4-5蒸发式热分配表3 热量分配表43供暖系统按热收费办法4.4.3热计量收费办法1热价组成热是一种特殊的商品。目前,在我国热价的确定不仅仅是个技术经济问题,还涉及诸多社会问题和政策问题。对于供暖企业,热价包括生产成本和盈利。生产成本是指生产过程中各种消耗的支出,包括供暖设备的投资、折旧,锅炉的煤耗、水泵电耗、软化水的药、水耗,人员工资等,而盈利则包括企业利润和税金两部分。我国目前的热价难以确定,其主要原因之一就是我国的供暖企业95%都为国有,其制热和输配设施的归属与折旧难以确定。对于新建住宅小区的锅炉房,其供暖设施都已包括在房屋的配套费中,也就是说这些供暖设施都是住户的财产,热价的确定比较容易,不含设备折旧、利息和税收,仅包括:消耗的燃料及其运费,系统运行的耗电费,设备的操作、监控和养护,由专业人员对设备的运行可靠性、安全性所进行的定期检查和设定,设备和工作间的清洁维护,环保监测,热费计量装置及使用。供暖系统按热收费办法4.4.3热计量收费办法1 热价组成44供暖系统按热收费办法固定热费的收取基于以下理由:1)为用户供暖兴建的锅炉房、供暖管网等固定资产的年折旧费和投资利息以及供暖企业管理费用等,并不因为使用或停用、用的多少而变化,这部分费用应由用户按建筑面积分摊。2)建筑物共用面积的耗热量以及公共的供暖管道散热未包括在各户热量表的读值内,此部分热量应由各户分摊。3)由于热用户所处楼层、位置不同,其外围护结构数量不同,部分用户要多负担屋顶、山墙、地面等围护结构的耗热量,而这些围护结构是为整个建筑、所有用户服务的,应由所有用户分摊。4)邻室传热的存在,使得某户当关小或关闭室内散热设备时,可以从邻户获得热量,而这部分热量显然未包括在该户的热计量表读值内,需另外收取予以补偿。供暖系统按热收费办法固定热费的收取基于以下理由:45供暖系统按热收费办法2热价制订热费分摊的原则是用热公平、公共耗热量共摊的原则。不同楼层、不同建筑位置但户型相同、面积相同的用户维持相同的室温所缴纳的热费相同,不应受到山墙、屋顶、地面等外围护结构及户间传热的影响。无论是分户热量表还是热分配表的读值,它们仅反映了用户室内用热量的多少。基于上述原则,耗热量与邻户传热耗热量应计入各户的热费中。这部分耗热量是与各户的建筑面积相关联的,与其相关的热费也应与建筑面积相关。因此,用户的热费应为CTi=CBi+Cmi(4-5)式中CTi某户的年度供暖费(元/年);CBi与该户建筑面积相关的基础热费(元/年);Cmi按热表读值确定的实耗热费(元/年)。x按面积收取的费用占总费用的比例,一般x=0.30.5供暖系统按热收费办法2 热价制订46供暖系统按热收费办法x=CBi/CTi(4-7)Cmi全部用户实耗热费(元/年)Cmi=CTi(1-x)(4-8)由于沿程热损耗等因素,供暖站所供给的总热量QT与供暖站全部用户热量表读值总和Qi存在一定差额。因此,在计算每1kWh热价时,应考虑予以补偿,即Qi=yQT(4-9)根据不同情况,y=0.900.97。按各用户热量表读值的计费热价C元/(kWh)为C=Cmi/Qi=CTi(1-x)/Qi=(1-x)CT/(yQT)(4-10)按各户建筑收取的基本费用P(元/m2)为P=xCTi/Ai(4-11)式中Ai供暖站各户供暖面积的总和。供暖系统按热收费办法x=CBi/CTi(4-7)47供暖系统按热收费办法3应用中的问题虽然热分配表可以客观地表示该组散热器在一个供暖季的散热量,似乎按它来收取供暖费是合理的。但是每户居民在整幢建筑中所处位置不同,即便同样保持室温18,其热分配表上显示的数字却是不相同的。比如顶层住户会有屋顶,与中间层住户相比多了一个屋顶散热面,为了保持同样室温,散热器必然要多散发出热量来;同样,对于有北向外墙的住户会比有南向外墙的住户在保持同样室温时多耗热量。所以,要在我国供暖系统中应用热分配表,要做好两件事:1)实测两个修正值。一是因散热器类型不同的标准散热量修正,另一个是热分配表中液体温度与散热器中平均水温的关系,这涉及散热器热量传递至热分配表液体的效率问题,用修正系数C表示;建立标准的试验台,可以对不同类型的散热器进行测试,获得散热量与温差关系式和C值。2)合理收费问题。这个问题涉及面较广,从技术角度来说,应该根据各种不同的住宅设计类型、不同时期建筑的围护结构及门窗的热工性能(传热系数等)、不同朝向,在同样室温(如18)条件下,开发出实用的软件来计算出各户的耗热量,由此确定出热分配表读值的修正数。供暖系统按热收费办法3 应用中的问题48供暖系统按热收费办法4.4.4系统的控制散热器恒温阀实现了用户能自行调节室温,热分配表配合热量表可以推算出每户实际耗热量,这是按热量收费必不可少的设备。但由于安设了散热器恒温阀,供暖系统呈现出变水量的特点。如果水泵运行工况不变,当系统中某些环路中的恒温阀关小时,会引起一些环路上恒温阀承受的压差增高,恶化了控制性能;从另一方面来说,系统总水量需求减少,也应该应用(变频)调速水泵节省水泵的电耗。另外,建筑逐日的供暖热负荷是随室外气温变化而变化的,从保证供暖品质及节能来说,应该确保锅炉(或热力站)供暖量始终与建筑的需热量保持一致。供暖系统按热收费办法4.4.4系统的控制散热器恒温阀实现了49供暖系统按热收费办法图4-6北京会门示范小区建筑入口处及室内供暖系统控制图1循环泵2电动阀3压差控制阀4截止阀5控制器6温度传感器7压力表8温度表9除污器10逆止阀11平衡阀12散热器温度控制阀供暖系统按热收费办法图4-6北京会门示范小区建筑入口处及室50思考题1.平衡阀除了有调压的功能,还有什么作用?2.从热源方面考虑,如何设计供暖系统才更节能?3.分户计量供暖系统为什么比较节能?目前存在的问题是什么?4.连续供暖与间歇供暖哪种方式更浪费能源?5.从节能角度考虑,室外供暖管网应怎样设计?6.分户热计量热水供暖系统有哪些形式?简述其各自的系统特点。7.怎样才能保证室外管网的水力平衡?8.简述热量表的原理。9.简述安装散热器恒温阀的优缺点。10.分析锅炉排污水在节能技术方面的应用。思考题1.平衡阀除了有调压的功能,还有什么作用?51ThankyouThank you52