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關鍵詞采暖系統熱計量既有建筑建筑節能改造
在計劃經濟時期,我國北方地區建設了大量的節能建筑,這些既有建筑內的采暖系統以單管順流式為主。由于單管順流式系統的用戶,一戶內有若干個產管,每根立管中的熱水自上而下流過每一層的散熱器后進入回水管,與大家設想的熱量計量條件不同:即每一戶只有一個給水入口和一個回水出口,具有測量流量和溫差的條件。因此有人認為單管順流式系統不可計量。實際上,不同的采暖系統形式,需采用不同的工作大批量制造的計量儀表。為解決既有建筑采暖系統的計量問題,我們在96年開始的中加合作項目--既有建筑節能改造中,對該問題進行了探討。
一、單管順充式系統供熱量計量的基本原理及方法
采用單管順流式系統的建筑物,在每一戶內,是以相互獨立的每一組散熱器來進行供熱的,戶內各房間的散熱器的相互獨立特點,可采用按照公式(1)原理制造的計量儀表。
(1)
式中:A、b--由實驗確定的散熱器系數;
β1、β2、β3、β4--與散熱器使用條件有關的系數;
F--散熱器面積,m2;
tp--散熱器平均溫度,℃;
--計量儀表的采樣周期,S。
由式(1)可見,只要測得室內溫度及散熱器平均溫度,確定儀表的采樣時間,即可得出散熱設備放出的熱量Q。測量tp的方法不同,熱量計量的方式也不同。目前按照式(1)制造的儀表有兩種,一種是蒸發式儀表,一種是電子式儀表。
二、既有建筑采暖系統熱量的計量方法
在既有建筑改造試點項目中,采用的電子式計量儀表就是通過測量散熱器的進出水溫度和室內溫度的方法,進行熱量計量的。散熱器的進出水溫度傳感器安裝在每組散熱器的進出水的支管上。這樣對于一個具體房間來說,房間供熱量QZ應是散熱器的散熱量與管道散熱量之和。
即:QZ=Q+QL(2)
式中:Q--散熱器散熱量,J
QL--管道散熱量,J。
理論分析表明,由于水溫不同,每層房間的管道散熱量不同。表1是一個具有6根立管、5層建筑物的管道散熱量占房間供熱量的百分比情況。采暖系統為異程式帶跨越管的單管順流式系統,兩根立管的間距為3.3m,建筑物層高為3.0m,立管6是最遠立管。由表1可知,不同樓層不同立管管道散熱量是不一樣的。靠近主立管處管道散熱量占房間供熱量的5.2%~10.1%,最遠立管為4.3%~7.0%,系統平均為6.35%。如果僅計算散熱器散熱量,則房間的供熱量將少計6.35%.
通過對歐美的采暖系統分析,我們發現,西方國家在計量中,不考慮管道散熱量是由于他們使用的管道直徑較小,或者有保溫,或者保溫后埋入地面內。這與我國的國情是不相符的。為此有必要探討一種既能減少水溫測點,又可提高計量精度的方法。
對于單管順流式采暖系統來說,房間供熱量應是散熱器的散熱量與管道散熱量之和。由于每個房間內的管道規格不同,水溫不同,因此每層房間的管道散熱量不同。對于圖1所示的立管來說,各層房間的供熱量應為:
(2)
式中:Q3L、Q2L、Q1L--第3、2、1層管道散熱量,W;
Q3、Q2、Q1--第3、2、1層散熱器的散熱量,W;
Q3L0、Q1L0--第3、1層編號為0的管道散熱量,W;
Qg3、Qhl--第3、1層立管與供水(回水)管道相連接部分的散熱量,W;
上述公式中,未知量太多,無法求解。需依據溫度敏感元件的設置情況,在補充若干個方程后,即可利用計算機求出各個房間的供熱量。
三、結果分析
1.無跨越管的單管順流式采暖系統
對于一棟5層的建筑物來說,理論分析表明,無跨越管的單管順流式采暖系統,進出水溫敏感元件可減少40%。為了對各種計量方式比較,將考慮管道散熱量以后,傳感器不減少時的測得的房間供熱量,計為方案1;將考慮管道散熱量以后,傳感器減少40%時測得的房間供熱量,計為方案2;將不考慮管道散熱量以后,傳感器減少40%時的測得的房間供熱量,計為方案3。經計算可知:
(1)計算管道散熱量以后,方案1和方案2相比,水溫敏感元件減少前后,測得的每個房間供熱量基本相同。每根立管上各個房間供熱量之和的最大誤差為-0.33%。整棟樓各個房間供熱量之和的平均誤差為-0.25%。這表明采用此法,整棟樓各個房間供熱量之和要多計算0.25%。
(2)如果不考慮管道散熱量,方案1和方案2相比,水溫敏感元件減少前后,得出的每個房間供熱量相關較大。每根立管上各個房間供熱量之和的最大誤差為8%。整棟樓各個房間供熱量這和的平均誤差為7.3%。這表明采用此法,整棟樓各個房間供熱量之和要少計算7.3%。
(3)方案2與方案4(水溫敏感元件不減少,但不考慮管道散熱量時)相比,得出每個房間供熱量誤差。經計算可知,如果不考慮管道散熱量,每根立管上各個房間供熱量之和的最大誤差為10.8%。整棟樓各個房間供熱量之和的平均誤差為6.62%。
(4)方案3和方案1相比,得出的每個房間供熱量誤差。可知:靠近主立管的立管所在的頂層和底層房間,由于不考慮管道散熱量,最大誤差為12.2%。其余房間最大誤差為10.4%。
由此可知在,利用較少的水溫敏感元件,對無跨越管的單管順流式采暖系統房間供熱量計量,是完全可知地的。同時使水溫敏感元件減少40%。這不但減少設備投資,而且減少安裝工程量。
2.帶跨越管的單側連接的單管順流式采暖系統
按照人們的習慣做法,帶跨越管的單管順流式采暖系統房間供熱量計量方法與無跨越管的單管順流式采暖系統一樣,需在每組散熱器的進出口設置溫度敏感元件。理論分析表明,有跨越管的單管順流式采暖系統,進出水溫敏感元件可減少30%。為了對各種計量方式比較,將考慮管道散熱量以后,傳感器不減少時的測得的房間供熱量,計為方案5;將考慮管道散熱量以后,傳感器減少30%時測得的房間供熱量,計為方案6;將不考慮管道散熱量以后,傳感器減少30%時的測得的房間供熱量,計為方案7。經比較可知:
(1)計算管道散熱量以后,方案5和方案6相比,水溫敏感元件減少前后,測得的每個房間供熱量基本相同。整棟樓各個房間供熱量之和的平均誤差為0.32%。這表明采用此法,整棟樓各個房間供熱量之和要少計算0.32%。
(2)如不考慮管道散熱量,方案5和方案7相比,整棟樓各個房間供熱量之和的平均誤差為7.19%.這表明采用此法,整棟樓各個房間供熱量之和要少計算7.19%。
(3)方案6和方案8(水溫敏感元件不減少,但不考慮管道散熱量)相比,得出的每個房間供熱量誤差。可知,如果不考慮管道散熱量,整棟樓各個房間供熱量之和平均誤差為7.02%。
(4)方案7和方案5相比,得出的每個房間供熱量誤差。可知:靠近主立管的立管所在的頂層和底層房間,由于不考慮管道散熱量,最大誤差為11.4%。其余房間最大誤差為10.9%。
由此可知,利用較少的水溫敏感元件,對有跨越管的單管順流式采暖系統房間供熱量計量,是完全可行的。同時使水溫敏感元件減少30%。這不但減少設備投資,而且減少安裝工程量。
關鍵詞:高層建筑給排水采暖工程質量控制
引言
給排水、采暖系統質量缺陷一直困擾著高層建筑管理人員,各專業之間缺乏必要配合是主要原因。我們必須對給排水、采暖工程施工管理予以高度重視,與業主、設計方一起,采取切實可靠的措施,保證給排水、采暖工程施工質量。
一、高層建筑給排水、采暖工程施工質量的事前控制
1.1檢查施工前期資料,熟悉工程相關文件我們必須認真熟悉和掌握施工合同,認真審核前期建設手續、審圖意見、小區綜合管網圖,檢查設計單位是否提供了室外給排水、采暖施工圖,仔細閱讀設計圖,熟悉有關規范、標準、圖集,及時將施工圖中的有關問題及業主,承包商提交的圖紙會審意見,整理成文,為圖紙會審作好充分準備。
1.2審核承包商提交的施工組織設計強調施工組織設計是施工企業施工的重要依據,具有法律效力必須具有很強的針對性和可操作性,我們在施工準備階段應認真審核其施工方法、施工人員和施工機具設備、質量保證措施和安全文明條款,了解施工單位的管理水平和技術水平,以便有針對性地完善監理細則,有的放矢,加強事前控制,及時向項目管理者提交施工組織設計審查意見,作為施工管理的一項重要依據。
1.3審核安裝單位的企業資質和人員資質強調企業資質必須與工種類別一致,強調專業技術人員及特殊工程的崗位證書及人員到位情況審查,機械加工設備、焊接設備及特殊工程的特種機械的進場到位情況審查,我們要審查這些設備的產品合格證,檢修記錄并親自到施工現場查看這些設備的運轉情況,確保設備運轉正常,以此來保證給排水工程的質量。
1.4擬定給排水、采暖工程專業管理細則在項目監理規劃和施工圖基礎上,根據工程的具體特點,擬定有針對性并確實可行的技術措施、組織措施、管理方法,在項目實施過程中能切實按此管理細則實施管理。
1.5組織行之有效的施工圖設計交底和圖紙會審圖紙會審和設計交底是工程建設的一個重要環節,通過設計交底我們可以了解設計意圖,了解工程的重點和難點,通過圖紙會審解決設計中的缺陷、錯誤,作出相關專業的位置、尺寸、標高協調,解決各專業問題的矛盾沖突,同時也應理解業主的建設意圖,如衛生間、廚房給排水支管是否統一安裝,散熱器、設備、管材選用的檔次等,統一各方意見,為工程順利實施創造必要條件。
1.6給排水、采暖材料質量的事前控制主動與業主方、承包商聯系,按設計和規范要求,配合業主方、承包商審查供貨方、分供方的資質、質量保證體系、技術裝備情況、人員情況、企業信譽、生產和供貨能力、財務情況等,通過招標等手段合理選擇廠家、品牌、價格,為工程的順利進行作好準備。
1.7做好組織協調及監督管理工作我們應主動與質監人員聯系,請他們來現場指導,規范各方行為,取得主管部門的支持,明確質量目標和要求,落實總承包商與各專業分包商責任,明確驗收標準、安全文明施工規定、現場管理制度,并主動與業主方溝通,取得業主方有力的支持。
二、質量的事中控制
工程質量的事中控制是施工階段質量控制的重點,是工程質量保證的關鍵階段。
2.1嚴格執行給排水、采暖材料報驗制度材料、設備進場時,我們必須對施工方提供的質保資料、備案證、業主方或施工方確定的樣品、檢驗合格證、清單等進行驗收,按規定見證送檢,審核試驗結果,并報業主方審核認可,重大復雜設備還須進行設備監造工作。待審核合格后,同意該材料或設備使用安裝,同時形成專項表格登記備案。
2.2嚴格執行隱蔽檢查制度在施工過程中嚴格執行隱蔽驗收制度。高層施工中給排水、采暖管道及設備安裝相對較復雜,施工方必須按設計和規范要求通過監理工程師隱蔽驗收。為便于監督管理,建議檢驗批按系統及建筑單元樓層每六層劃分為一檢驗批,作好隱檢記錄,形成專項統計表格,以備復查。
2.3狠抓重點、難點、落實監督措施高層建筑給排水、采暖施工一般有以下重點,難點:①高層建筑土建施工階段。②地下室。③高層建筑的轉換層及標準首層。④標準二層。⑤室外綜合管網。
2.4加強測量監理工作,嚴格控制放線定位。
2.5通過組織協調,監控工程質量①定期召開工地例會。針對存在的質量問題,提出改進措施,以督促施工單位提高施工質量水平。②注意與業主、施工單位、設計人員、質監人員的交流,協調處理工程中出現的具體問題和矛盾。③合理利用工程款的簽認權,使施工單位提高質量意識。
2.6針對工程的具體情況,合理設置質量控制點、停止點、分清主次,重點控制,重點部位和重要工序實施旁站監理。:
2.7全數旁站監督各項功能測試,保證房屋使用功能在檢測前,我們應制作完善的統計表格,張貼上墻,按單元或樓層劃分,以保證復檢準確。
三、質量的事后控制
關鍵詞:外窗傳熱系數遮陽系數建筑能耗建筑節能
我國行業標準《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134-2001)第四章”建筑和建筑熱工節能設計”中,對外窗熱工性能作了如下規定:
4.0.4:外窗(包括陽臺門的透明部份)的面積不應過大。不同朝向、不同窗墻面積比的外窗其傳熱系數應符合表4.0.4的規定。(表4.0.4略)
4.0.6外窗宜設置活動外遮陽。
該標準對外窗保溫性能(傳熱系數K)作了具體規定,并建議外窗設置活動外遮陽,但標準對外窗隔熱性能(遮陽系數SC或太陽傳熱因子SHGC)沒有作出具體規定,不能不說是該標準的一個不足。實際上,我國夏熱冬冷地區居住建筑的節能不僅與外窗的保溫性能,而且與外窗的隔熱性能緊密相關的。
本文首先確定了夏熱冬冷地區基準性住宅和住宅節能方案,并選取上海、南京、武漢和重慶4個代表性城市作為分析對象,使用美國勞倫斯.伯克力國家實驗室開發的DOE-2軟件,對基準性住宅和3000多個節能方案進行摸擬計算,分析外窗傳熱系數(K)和遮陽系數(SC)對居住建筑能耗影響,并提出相應的看法和建議.
一、基準住宅的確定
(一)基準住宅模型是一座六層樓住宅,建筑平面如圖1所示。
基準住宅熱工參數和計算條件如下:
1、室內溫度設定:冬季16℃,夏季26℃;
2、外墻:24cm粘土實心磚K=1.833W/(m2·K);
3、屋頂:砼板+保溫板K=1.872W/(m2·K);
4、外墻面太陽輻射吸收系數ρ=0.7;
5、外窗:普通單玻鋁合金窗,K=6.0W/(m2·K),SC=0.9;
6、建筑平均窗墻面積比:CM=0.3009;
7、換氣次數:n=1.5;
8、設備能效比:冬季EER=1.0,夏季EER=2.2;
9、內熱源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中顯熱180W,潛熱71W)。
(二)4個城市基準住宅全年能耗值計算結果
從表1可看出,4個地區住宅夏季空調能耗均占全年采暖與空調總能耗20%或以上,而夏季空調能耗中外窗太陽輻射傳熱占了相當大的比例,因此夏熱冬冷地區居住建筑節能中,外窗隔熱性能是不可忽視的重要因素。
表1城市上海南京武漢重慶
年采暖空調總能耗P總(kWh/m2)146.67164.27157.60116.67
年采暖能耗P暖(kWh/m2)116.98131.88117.6079.38
年空調能耗P空(kWh/m2)29.6932.4040.0037.29
空調能耗占總能耗比例%20.2419.7225.3831.96
二、節能方案的選擇
1.室內溫度設定:冬季16℃,夏季26℃;
2.外墻:24cm粘土實心磚+保溫K=1.0W/(m2·K)和K=1.5W/(m2·K);
3.外墻面太陽輻射吸收系數ρ=0.7;
4.屋頂:砼板+保溫板K=1.0W/(m2·K);
5.換氣次數:n=1.0;
6.設備能效比:冬季EER=1.9,夏季EER=2.3;
7.內熱源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中顯熱180W,潛熱71W);
8.建筑窗墻面積比CM變化范圍:0.2498,0.3009、0.3535,0.3895,0.4256,0.4718;
9.外窗K和SC變化范圍:
K—6.0,5.5,5.0,4.5,4.0,3.5,3.0,2.5,2.0;
SC—0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3。
三、外窗保溫隔熱性能(K、SC)對住宅能耗的影響
本文通過3000多個節能方案的摸擬計算,選取代表性數據,繪制了外窗K值分別為3.0、4.5、6.0時的P-SC曲線圖。圖中,P總為全年采暖與空調總能耗,P空為夏季空調能耗,建筑平均窗墻面積比CM=0.3009。
從以上各地的P—SC曲線圖可看出:
1.當建筑平均窗墻比CM不變,外窗K值增大(保溫性能減弱),住宅年總能耗也隨之增大;當外窗K值從0.3增大到0.6時,全地區各地住宅年總能耗平均增大15%左右.但K值變化對住宅夏季空調能耗影響不大。
2.當建筑平均窗墻比CM不變,外窗SC值增大(隔熱性能減弱),住宅年總能耗也隨之增大;當外窗SC值從0.3增大到0.9時,全地區各地住宅年總能耗平均增大9%左右,但東部上海、南京等地增大值小于中西部武漢、重慶等地增大值;SC值變化對住宅夏季空調能耗影響甚大,如在重慶,SC從0.3值增大到0.9時,空調能耗增大約20%。總之,SC值的變化,不僅對住宅夏季空調能耗,而且對全年總能耗均有影響,因此夏熱冬冷地區居住建筑節能應考慮外窗遮陽隔熱性能的影響。
表2列出了外窗K、SC值變化對住宅全年采暖與空調總能耗影響的部分數據。
四、夏熱冬冷地區外窗熱工性能節能設計
通過分析,在保證住宅節能50%的目標下,本文提出夏熱冬冷地區外窗傳熱系數K和遮陽系數SC(太陽得熱因子SHGC)的限值表3,供設計人員和今后對該標準修改時參考。
夏熱冬冷地區居住建筑外窗的傳熱系數和遮陽系數限值表3外墻外窗遮陽系數SC(SHGC)外窗的傳熱系數K[W/(m2·K)]
平均窗墻面積比CM≤0.25平均窗墻面積比0.25<CM≤0.30平均窗墻面積比0.30<CM≤0.35平均窗墻面積比0.35<CM≤0.40平均窗墻面積比0.40<CM≤0.45
K≤1.0D≥2.5ρ=0.70.9(0.80)≤6.0≤6.0≤5.0≤4.0≤3.0
0.8(0.71)≤6.0≤6.0≤5.5≤4.5≤3.0
0.7(0.62)≤6.0≤6.0≤5.5≤5.0≤4.0
0.6(0.53)≤6.0≤6.0≤6.0≤5.0≤4.0
0.5(0.44)≤6.0≤6.0≤6.0≤5.0≤4.0
0.4(0.36)≤6.0≤6.0≤6.0≤5.5≤4.5
0.3(0.27)≤6.0≤6.0≤6.0≤5.5≤4.5
K≤1.5D≥3.0ρ=0.70.9(0.80)≤5.5≤4.0≤3.5≤2.5---
0.8(0.71)≤5.5≤4.0≤4.0≤3.0≤2.0
0.7(0.62)≤5.5≤4.5≤4.0≤3.0≤2.5
0.6(0.53)≤6.0≤5.0≤4.5≤3.5≤3.0
0.5(0.44)≤6.0≤5.0≤4.5≤4.0≤3.5
0.4(0.36)≤6.0≤5.0≤4.5≤4.0≤3.5
0.3(0.27)≤6.0≤5.5≤4.5≤4.0≤3.5
參考文獻: