分區(qū)分時(shí)供暖節(jié)能

PAGEPAGE8分區(qū)分時(shí)供暖節(jié)能探討[摘要]：針對(duì)高校校區(qū)不同建筑物在使用時(shí)間上的特點(diǎn)，分析了采用連續(xù)供暖的某高校校區(qū)不同使用功能的建筑物分區(qū)分時(shí)供暖的可行性。在保證冬季室內(nèi)舒適性要求的前提下，對(duì)不同建筑物在無(wú)人停留時(shí)段采取值班采暖模式。分析表明，當(dāng)區(qū)域集中供暖熱用戶(hù)時(shí)間上存在差異時(shí),對(duì)不同性質(zhì)用戶(hù)采用分時(shí)供暖,能獲取顯著的節(jié)能效果,從而提高整個(gè)集中供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益。本文同時(shí)對(duì)采用分區(qū)分時(shí)供暖調(diào)節(jié)方式進(jìn)行了討論，確定應(yīng)采用量調(diào)節(jié)模式，并計(jì)算了不同時(shí)段可能減少的熱網(wǎng)循環(huán)流量。提出了采用量調(diào)節(jié)熱源和熱用戶(hù)應(yīng)該采取的改造措施。[關(guān)鍵詞]：集中供暖；分區(qū)分時(shí)；節(jié)能;量調(diào)節(jié)；熱源熱用戶(hù)1采用分時(shí)分區(qū)供暖可能性和意義供暖系統(tǒng)是由熱源、熱網(wǎng)和熱用戶(hù)三個(gè)重要環(huán)節(jié)組成的有機(jī)整體，是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。針對(duì)使用同一熱源的熱用戶(hù)在用熱時(shí)間上的差異，采用分區(qū)分時(shí)供暖，目的是要達(dá)到在整個(gè)供暖季大幅度節(jié)能、節(jié)電，提高能源利用率，以獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。這一方法的提出，是在保證滿(mǎn)足各不同熱用戶(hù)在供暖效果上的要求基礎(chǔ)上，對(duì)熱源采用集中調(diào)節(jié)，與對(duì)熱用戶(hù)采用局部調(diào)節(jié)同時(shí)進(jìn)行，是對(duì)供熱調(diào)節(jié)方式、方法和手段的一種全新研究。本文對(duì)吉林某大學(xué)集中供暖熱用戶(hù)的用熱時(shí)間、熱負(fù)荷及變化進(jìn)行了詳盡調(diào)研和計(jì)算，分析了采用分時(shí)供暖的可行性及經(jīng)濟(jì)性，并提出了分時(shí)分區(qū)供暖的手段。2熱用戶(hù)熱負(fù)荷分析2.1熱負(fù)荷正確、合理地確定熱負(fù)荷，是確定熱源和供熱管網(wǎng)規(guī)模的主要依據(jù)，是整個(gè)供熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行的基礎(chǔ)。2.2正常工作時(shí)間段熱負(fù)荷分析該校區(qū)冬季供暖建筑面積為1782923m2，由校區(qū)內(nèi)獨(dú)立的鍋爐房作為熱源。按學(xué)校冬季作息時(shí)間及學(xué)生、教職員工的學(xué)習(xí)、工作時(shí)間規(guī)律，筆者將全部供暖建筑物分成三大類(lèi)。即：第I類(lèi)為教職工住宅、學(xué)生宿舍、校醫(yī)院，此類(lèi)建筑需全天保證室內(nèi)供暖溫度；第Ⅱ類(lèi)為教學(xué)樓、圖書(shū)館，此類(lèi)建筑在夜間非教學(xué)時(shí)間只保持室內(nèi)值班供暖溫度即可；第Ⅲ類(lèi)為辦公樓、實(shí)驗(yàn)室、食堂，此類(lèi)建筑只需在工作時(shí)間保持設(shè)計(jì)溫度即可，而在夜間非工作時(shí)間內(nèi)維持值班供暖溫度；第I類(lèi)建筑供暖時(shí)間最長(zhǎng)（全天供暖），第Ⅲ類(lèi)比第Ⅱ類(lèi)建筑每天所需正常供暖時(shí)間還短。因?yàn)榈冖?、Ⅲ?lèi)建筑在夜間會(huì)有少量人員在局部房間采用局部供暖，以保證適宜的房間溫度。表1給出了上述各類(lèi)建筑物的分類(lèi)、建筑面積和每天所需的正常供暖時(shí)間。表1建筑物分類(lèi)建筑面積及正常供暖時(shí)間建筑物名稱(chēng)建筑物面積m22類(lèi)別正常供暖時(shí)間hh教職工住宅11591811I0:00—24:00學(xué)生宿舍143335I0:00—24:00校醫(yī)院7189I0:00—24:00教學(xué)樓307736II7:00—21:00圖書(shū)館60093II7:00—21:00辦公樓64676III7:00—17:00實(shí)驗(yàn)室18405III7:00—17:00食堂22308III5:00—17:00由表1對(duì)建筑物分類(lèi)看出，若對(duì)II、III類(lèi)建筑在供暖期正常工作日全天對(duì)用戶(hù)供暖系統(tǒng)實(shí)施分兩個(gè)階段改變流量的量調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)既保證供暖要求，又能大幅度地節(jié)能，而且節(jié)能潛力應(yīng)巨大。2.3寒假期熱負(fù)荷分析嚴(yán)寒地區(qū)高校在供暖季的另一個(gè)特點(diǎn)是：都有一個(gè)長(zhǎng)達(dá)30天左右的寒假。在寒假時(shí)，可對(duì)上述第I類(lèi)學(xué)生宿舍II類(lèi)和III類(lèi)建筑中大部分甚至是全部建筑實(shí)施全天只保證室內(nèi)維持值班溫度供暖即可。3節(jié)能分析用建筑物供暖面積指標(biāo)法，可對(duì)上述全部建筑進(jìn)行按現(xiàn)行供暖方法全年能耗計(jì)算以及采用分時(shí)供暖后能耗計(jì)算，從而得出全年節(jié)能總量。3.1現(xiàn)行傳統(tǒng)供暖方法全年采暖期能耗計(jì)算現(xiàn)行供暖方法年度能耗計(jì)算可用下述公式計(jì)算，即：式中：—建筑物全年供暖總能耗,GJ;—建筑物供暖面積熱指標(biāo)W/m2,取70W/m2【1】;—供暖建筑物的建筑面積，m2;—供暖期天數(shù)，長(zhǎng)春地區(qū)174d[2];—每小時(shí)3600秒，將J換算成GJ。將需要冬季供暖的建筑物總面積1782923m2代入式（1）可得到按現(xiàn)行傳統(tǒng)供暖方法全年總能耗，即：3.2采用分時(shí)供暖建筑物能耗計(jì)算建筑物采用分時(shí)供暖能耗計(jì)算公式寒假期間II、III類(lèi)建筑值班供暖年能耗計(jì)算公式為：式中：—建筑物非寒假值班供暖年能耗，GJ;—溫差修正系數(shù)，；—值班供暖室內(nèi)溫度，取5℃；—供暖期室外日平均溫度，長(zhǎng)春地區(qū)取－8℃；【2】—供暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，取18℃；—工作日每日工作小時(shí)數(shù)，h;其它符號(hào)意義同式（1）。(2)寒假期間I類(lèi)建筑中學(xué)生宿舍，II、III類(lèi)建筑的全部可采用全天值班采暖，其計(jì)算公式為：式中：—寒假期間建筑物值班供暖能耗，GJ;30—寒假期間定為30天，d;其它符號(hào)意義同前。分時(shí)供暖各建筑物年能耗計(jì)算結(jié)果將表1中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分別代入相應(yīng)的公式（1），（2），（3）進(jìn)行計(jì)算，即可得到各類(lèi)建筑物分時(shí)供暖的年能耗量。（1）非寒假期間，用公式（1）計(jì)算，式中N供暖天數(shù)為174－30＝144（天）（2）寒假期間用公式（3）計(jì)算：其分時(shí)供暖年能耗量為124832.17＋13003.35＝137835.52（GJ）按上述方法計(jì)算各類(lèi)建筑分時(shí)供暖年能耗匯總于表2。表2分時(shí)供暖各類(lèi)建筑年能耗量總匯建筑物名稱(chēng)建筑物面積mm2類(lèi)別供暖時(shí)間h年能耗量GJ教職工住宅11591811I0:00—24:001.220ⅹ1106學(xué)生宿舍143335I0:00—24:001.378ⅹ1105校醫(yī)院7189I0:00—24:007.565ⅹ1103教學(xué)樓307736II7:00—21:008.375ⅹ1104圖書(shū)館60093II7:00—21:001.635ⅹ1104辦公樓64676III7:00—17:001.760ⅹ1104實(shí)驗(yàn)室18405III7:00—17:005.009ⅹ1103食堂22308III5:00—17:006.881ⅹ1103由上述計(jì)算得知，采用現(xiàn)行供暖方法，該校區(qū)全年供暖總能耗為1.876ⅹ106GJ，而采用分時(shí)供暖方法，全年總能耗為1.495ⅹ106GJ，節(jié)省能耗為0.381ⅹ106GJ，相當(dāng)于年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤12998t（標(biāo)準(zhǔn)煤應(yīng)用基低位發(fā)熱量為7000Kcal/Kg或29308KJ/Kg）。從中可以看出，如果采用分時(shí)分區(qū)供暖，節(jié)能的潛力是相當(dāng)巨大的。表3不采用分時(shí)供暖II、III類(lèi)建筑年能耗量總匯建筑物名稱(chēng)建筑物面積mm2類(lèi)別供暖時(shí)間h年能耗量GJ教學(xué)樓307736II7:00—21:001.889ⅹ1105圖書(shū)館60093II7:00—21:003.689ⅹ1104辦公樓64676III7:00—17:003.970ⅹ1104實(shí)驗(yàn)室18405III7:00—17:001.130ⅹ1104食堂22308III5:00—17:001.369ⅹ1104通過(guò)表2和表3II、III類(lèi)建筑采用分時(shí)和不分時(shí)供暖年能耗量的對(duì)比可以看出不分時(shí)供暖的年能耗量是相當(dāng)巨大的。4分時(shí)分區(qū)供暖的調(diào)節(jié)方法在寒假期間，I類(lèi)建筑中學(xué)生宿舍，II、III類(lèi)建筑中的全部可采用全天值班采暖，這樣就減少了供熱量根據(jù)公式對(duì)于采用分時(shí)供暖的建筑物可采用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式能減少熱媒流量，由于水泵的電功率與流量的立方成正比，因而節(jié)電效果顯著，從而節(jié)能。5熱源、熱用戶(hù)改造措施5.1熱源改造該校區(qū)有九個(gè)換熱站,其中循環(huán)水泵24臺(tái),總?cè)萘?035KW。每個(gè)換熱站有兩臺(tái)至三臺(tái)循環(huán)水泵,針對(duì)該供熱系統(tǒng)的實(shí)際情況，應(yīng)在換熱站另上一套小流量循環(huán)水泵，可以使水泵耗電大大降低，節(jié)電效果十分明顯。5.2熱用戶(hù)改造對(duì)于分區(qū)分時(shí)供暖建筑物的熱用戶(hù)入口設(shè)有時(shí)間繼電功能的調(diào)節(jié)閥，根據(jù)熱用戶(hù)所需求值進(jìn)行調(diào)節(jié)流量的大小，從而節(jié)能。6結(jié)語(yǔ)總之