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关键词采暖系统热计量既有建筑建筑节能改造
在计划经济时期,我国北方地区建设了大量的节能建筑,这些既有建筑内的采暖系统以单管顺流式为主。由于单管顺流式系统的用户,一户内有若干个产管,每根立管中的热水自上而下流过每一层的散热器后进入回水管,与大家设想的热量计量条件不同:即每一户只有一个给水入口和一个回水出口,具有测量流量和温差的条件。因此有人认为单管顺流式系统不可计量。实际上,不同的采暖系统形式,需采用不同的工作大批量制造的计量仪表。为解决既有建筑采暖系统的计量问题,我们在96年开始的中加合作项目--既有建筑节能改造中,对该问题进行了探讨。
一、单管顺充式系统供热量计量的基本原理及方法
采用单管顺流式系统的建筑物,在每一户内,是以相互独立的每一组散热器来进行供热的,户内各房间的散热器的相互独立特点,可采用按照公式(1)原理制造的计量仪表。
(1)
式中:A、b--由实验确定的散热器系数;
β1、β2、β3、β4--与散热器使用条件有关的系数;
F--散热器面积,m2;
tp--散热器平均温度,℃;
--计量仪表的采样周期,S。
由式(1)可见,只要测得室内温度及散热器平均温度,确定仪表的采样时间,即可得出散热设备放出的热量Q。测量tp的方法不同,热量计量的方式也不同。目前按照式(1)制造的仪表有两种,一种是蒸发式仪表,一种是电子式仪表。
二、既有建筑采暖系统热量的计量方法
在既有建筑改造试点项目中,采用的电子式计量仪表就是通过测量散热器的进出水温度和室内温度的方法,进行热量计量的。散热器的进出水温度传感器安装在每组散热器的进出水的支管上。这样对于一个具体房间来说,房间供热量QZ应是散热器的散热量与管道散热量之和。
即:QZ=Q+QL(2)
式中:Q--散热器散热量,J
QL--管道散热量,J。
理论分析表明,由于水温不同,每层房间的管道散热量不同。表1是一个具有6根立管、5层建筑物的管道散热量占房间供热量的百分比情况。采暖系统为异程式带跨越管的单管顺流式系统,两根立管的间距为3.3m,建筑物层高为3.0m,立管6是最远立管。由表1可知,不同楼层不同立管管道散热量是不一样的。靠近主立管处管道散热量占房间供热量的5.2%~10.1%,最远立管为4.3%~7.0%,系统平均为6.35%。如果仅计算散热器散热量,则房间的供热量将少计6.35%.
通过对欧美的采暖系统分析,我们发现,西方国家在计量中,不考虑管道散热量是由于他们使用的管道直径较小,或者有保温,或者保温后埋入地面内。这与我国的国情是不相符的。为此有必要探讨一种既能减少水温测点,又可提高计量精度的方法。
对于单管顺流式采暖系统来说,房间供热量应是散热器的散热量与管道散热量之和。由于每个房间内的管道规格不同,水温不同,因此每层房间的管道散热量不同。对于图1所示的立管来说,各层房间的供热量应为:
(2)
式中:Q3L、Q2L、Q1L--第3、2、1层管道散热量,W;
Q3、Q2、Q1--第3、2、1层散热器的散热量,W;
Q3L0、Q1L0--第3、1层编号为0的管道散热量,W;
Qg3、Qhl--第3、1层立管与供水(回水)管道相连接部分的散热量,W;
上述公式中,未知量太多,无法求解。需依据温度敏感元件的设置情况,在补充若干个方程后,即可利用计算机求出各个房间的供热量。
三、结果分析
1.无跨越管的单管顺流式采暖系统
对于一栋5层的建筑物来说,理论分析表明,无跨越管的单管顺流式采暖系统,进出水温敏感元件可减少40%。为了对各种计量方式比较,将考虑管道散热量以后,传感器不减少时的测得的房间供热量,计为方案1;将考虑管道散热量以后,传感器减少40%时测得的房间供热量,计为方案2;将不考虑管道散热量以后,传感器减少40%时的测得的房间供热量,计为方案3。经计算可知:
(1)计算管道散热量以后,方案1和方案2相比,水温敏感元件减少前后,测得的每个房间供热量基本相同。每根立管上各个房间供热量之和的最大误差为-0.33%。整栋楼各个房间供热量之和的平均误差为-0.25%。这表明采用此法,整栋楼各个房间供热量之和要多计算0.25%。
(2)如果不考虑管道散热量,方案1和方案2相比,水温敏感元件减少前后,得出的每个房间供热量相关较大。每根立管上各个房间供热量之和的最大误差为8%。整栋楼各个房间供热量这和的平均误差为7.3%。这表明采用此法,整栋楼各个房间供热量之和要少计算7.3%。
(3)方案2与方案4(水温敏感元件不减少,但不考虑管道散热量时)相比,得出每个房间供热量误差。经计算可知,如果不考虑管道散热量,每根立管上各个房间供热量之和的最大误差为10.8%。整栋楼各个房间供热量之和的平均误差为6.62%。
(4)方案3和方案1相比,得出的每个房间供热量误差。可知:靠近主立管的立管所在的顶层和底层房间,由于不考虑管道散热量,最大误差为12.2%。其余房间最大误差为10.4%。
由此可知在,利用较少的水温敏感元件,对无跨越管的单管顺流式采暖系统房间供热量计量,是完全可知地的。同时使水温敏感元件减少40%。这不但减少设备投资,而且减少安装工程量。
2.带跨越管的单侧连接的单管顺流式采暖系统
按照人们的习惯做法,带跨越管的单管顺流式采暖系统房间供热量计量方法与无跨越管的单管顺流式采暖系统一样,需在每组散热器的进出口设置温度敏感元件。理论分析表明,有跨越管的单管顺流式采暖系统,进出水温敏感元件可减少30%。为了对各种计量方式比较,将考虑管道散热量以后,传感器不减少时的测得的房间供热量,计为方案5;将考虑管道散热量以后,传感器减少30%时测得的房间供热量,计为方案6;将不考虑管道散热量以后,传感器减少30%时的测得的房间供热量,计为方案7。经比较可知:
(1)计算管道散热量以后,方案5和方案6相比,水温敏感元件减少前后,测得的每个房间供热量基本相同。整栋楼各个房间供热量之和的平均误差为0.32%。这表明采用此法,整栋楼各个房间供热量之和要少计算0.32%。
(2)如不考虑管道散热量,方案5和方案7相比,整栋楼各个房间供热量之和的平均误差为7.19%.这表明采用此法,整栋楼各个房间供热量之和要少计算7.19%。
(3)方案6和方案8(水温敏感元件不减少,但不考虑管道散热量)相比,得出的每个房间供热量误差。可知,如果不考虑管道散热量,整栋楼各个房间供热量之和平均误差为7.02%。
(4)方案7和方案5相比,得出的每个房间供热量误差。可知:靠近主立管的立管所在的顶层和底层房间,由于不考虑管道散热量,最大误差为11.4%。其余房间最大误差为10.9%。
由此可知,利用较少的水温敏感元件,对有跨越管的单管顺流式采暖系统房间供热量计量,是完全可行的。同时使水温敏感元件减少30%。这不但减少设备投资,而且减少安装工程量。
关键词:高层建筑给排水采暖工程质量控制
引言
给排水、采暖系统质量缺陷一直困扰着高层建筑管理人员,各专业之间缺乏必要配合是主要原因。我们必须对给排水、采暖工程施工管理予以高度重视,与业主、设计方一起,采取切实可靠的措施,保证给排水、采暖工程施工质量。
一、高层建筑给排水、采暖工程施工质量的事前控制
1.1检查施工前期资料,熟悉工程相关文件我们必须认真熟悉和掌握施工合同,认真审核前期建设手续、审图意见、小区综合管网图,检查设计单位是否提供了室外给排水、采暖施工图,仔细阅读设计图,熟悉有关规范、标准、图集,及时将施工图中的有关问题及业主,承包商提交的图纸会审意见,整理成文,为图纸会审作好充分准备。
1.2审核承包商提交的施工组织设计强调施工组织设计是施工企业施工的重要依据,具有法律效力必须具有很强的针对性和可操作性,我们在施工准备阶段应认真审核其施工方法、施工人员和施工机具设备、质量保证措施和安全文明条款,了解施工单位的管理水平和技术水平,以便有针对性地完善监理细则,有的放矢,加强事前控制,及时向项目管理者提交施工组织设计审查意见,作为施工管理的一项重要依据。
1.3审核安装单位的企业资质和人员资质强调企业资质必须与工种类别一致,强调专业技术人员及特殊工程的岗位证书及人员到位情况审查,机械加工设备、焊接设备及特殊工程的特种机械的进场到位情况审查,我们要审查这些设备的产品合格证,检修记录并亲自到施工现场查看这些设备的运转情况,确保设备运转正常,以此来保证给排水工程的质量。
1.4拟定给排水、采暖工程专业管理细则在项目监理规划和施工图基础上,根据工程的具体特点,拟定有针对性并确实可行的技术措施、组织措施、管理方法,在项目实施过程中能切实按此管理细则实施管理。
1.5组织行之有效的施工图设计交底和图纸会审图纸会审和设计交底是工程建设的一个重要环节,通过设计交底我们可以了解设计意图,了解工程的重点和难点,通过图纸会审解决设计中的缺陷、错误,作出相关专业的位置、尺寸、标高协调,解决各专业问题的矛盾冲突,同时也应理解业主的建设意图,如卫生间、厨房给排水支管是否统一安装,散热器、设备、管材选用的档次等,统一各方意见,为工程顺利实施创造必要条件。
1.6给排水、采暖材料质量的事前控制主动与业主方、承包商联系,按设计和规范要求,配合业主方、承包商审查供货方、分供方的资质、质量保证体系、技术装备情况、人员情况、企业信誉、生产和供货能力、财务情况等,通过招标等手段合理选择厂家、品牌、价格,为工程的顺利进行作好准备。
1.7做好组织协调及监督管理工作我们应主动与质监人员联系,请他们来现场指导,规范各方行为,取得主管部门的支持,明确质量目标和要求,落实总承包商与各专业分包商责任,明确验收标准、安全文明施工规定、现场管理制度,并主动与业主方沟通,取得业主方有力的支持。
二、质量的事中控制
工程质量的事中控制是施工阶段质量控制的重点,是工程质量保证的关键阶段。
2.1严格执行给排水、采暖材料报验制度材料、设备进场时,我们必须对施工方提供的质保资料、备案证、业主方或施工方确定的样品、检验合格证、清单等进行验收,按规定见证送检,审核试验结果,并报业主方审核认可,重大复杂设备还须进行设备监造工作。待审核合格后,同意该材料或设备使用安装,同时形成专项表格登记备案。
2.2严格执行隐蔽检查制度在施工过程中严格执行隐蔽验收制度。高层施工中给排水、采暖管道及设备安装相对较复杂,施工方必须按设计和规范要求通过监理工程师隐蔽验收。为便于监督管理,建议检验批按系统及建筑单元楼层每六层划分为一检验批,作好隐检记录,形成专项统计表格,以备复查。
2.3狠抓重点、难点、落实监督措施高层建筑给排水、采暖施工一般有以下重点,难点:①高层建筑土建施工阶段。②地下室。③高层建筑的转换层及标准首层。④标准二层。⑤室外综合管网。
2.4加强测量监理工作,严格控制放线定位。
2.5通过组织协调,监控工程质量①定期召开工地例会。针对存在的质量问题,提出改进措施,以督促施工单位提高施工质量水平。②注意与业主、施工单位、设计人员、质监人员的交流,协调处理工程中出现的具体问题和矛盾。③合理利用工程款的签认权,使施工单位提高质量意识。
2.6针对工程的具体情况,合理设置质量控制点、停止点、分清主次,重点控制,重点部位和重要工序实施旁站监理。:
2.7全数旁站监督各项功能测试,保证房屋使用功能在检测前,我们应制作完善的统计表格,张贴上墙,按单元或楼层划分,以保证复检准确。
三、质量的事后控制
关键词:外窗传热系数遮阳系数建筑能耗建筑节能
我国行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2001)第四章”建筑和建筑热工节能设计”中,对外窗热工性能作了如下规定:
4.0.4:外窗(包括阳台门的透明部份)的面积不应过大。不同朝向、不同窗墙面积比的外窗其传热系数应符合表4.0.4的规定。(表4.0.4略)
4.0.6外窗宜设置活动外遮阳。
该标准对外窗保温性能(传热系数K)作了具体规定,并建议外窗设置活动外遮阳,但标准对外窗隔热性能(遮阳系数SC或太阳传热因子SHGC)没有作出具体规定,不能不说是该标准的一个不足。实际上,我国夏热冬冷地区居住建筑的节能不仅与外窗的保温性能,而且与外窗的隔热性能紧密相关的。
本文首先确定了夏热冬冷地区基准性住宅和住宅节能方案,并选取上海、南京、武汉和重庆4个代表性城市作为分析对象,使用美国劳伦斯.伯克力国家实验室开发的DOE-2软件,对基准性住宅和3000多个节能方案进行摸拟计算,分析外窗传热系数(K)和遮阳系数(SC)对居住建筑能耗影响,并提出相应的看法和建议.
一、基准住宅的确定
(一)基准住宅模型是一座六层楼住宅,建筑平面如图1所示。
基准住宅热工参数和计算条件如下:
1、室内温度设定:冬季16℃,夏季26℃;
2、外墙:24cm粘土实心砖K=1.833W/(m2·K);
3、屋顶:砼板+保温板K=1.872W/(m2·K);
4、外墙面太阳辐射吸收系数ρ=0.7;
5、外窗:普通单玻铝合金窗,K=6.0W/(m2·K),SC=0.9;
6、建筑平均窗墙面积比:CM=0.3009;
7、换气次数:n=1.5;
8、设备能效比:冬季EER=1.0,夏季EER=2.2;
9、内热源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中显热180W,潜热71W)。
(二)4个城市基准住宅全年能耗值计算结果
从表1可看出,4个地区住宅夏季空调能耗均占全年采暖与空调总能耗20%或以上,而夏季空调能耗中外窗太阳辐射传热占了相当大的比例,因此夏热冬冷地区居住建筑节能中,外窗隔热性能是不可忽视的重要因素。
表1城市上海南京武汉重庆
年采暖空调总能耗P总(kWh/m2)146.67164.27157.60116.67
年采暖能耗P暖(kWh/m2)116.98131.88117.6079.38
年空调能耗P空(kWh/m2)29.6932.4040.0037.29
空调能耗占总能耗比例%20.2419.7225.3831.96
二、节能方案的选择
1.室内温度设定:冬季16℃,夏季26℃;
2.外墙:24cm粘土实心砖+保温K=1.0W/(m2·K)和K=1.5W/(m2·K);
3.外墙面太阳辐射吸收系数ρ=0.7;
4.屋顶:砼板+保温板K=1.0W/(m2·K);
5.换气次数:n=1.0;
6.设备能效比:冬季EER=1.9,夏季EER=2.3;
7.内热源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中显热180W,潜热71W);
8.建筑窗墙面积比CM变化范围:0.2498,0.3009、0.3535,0.3895,0.4256,0.4718;
9.外窗K和SC变化范围:
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、外窗保温隔热性能(K、SC)对住宅能耗的影响
本文通过3000多个节能方案的摸拟计算,选取代表性数据,绘制了外窗K值分别为3.0、4.5、6.0时的P-SC曲线图。图中,P总为全年采暖与空调总能耗,P空为夏季空调能耗,建筑平均窗墙面积比CM=0.3009。
从以上各地的P—SC曲线图可看出:
1.当建筑平均窗墙比CM不变,外窗K值增大(保温性能减弱),住宅年总能耗也随之增大;当外窗K值从0.3增大到0.6时,全地区各地住宅年总能耗平均增大15%左右.但K值变化对住宅夏季空调能耗影响不大。
2.当建筑平均窗墙比CM不变,外窗SC值增大(隔热性能减弱),住宅年总能耗也随之增大;当外窗SC值从0.3增大到0.9时,全地区各地住宅年总能耗平均增大9%左右,但东部上海、南京等地增大值小于中西部武汉、重庆等地增大值;SC值变化对住宅夏季空调能耗影响甚大,如在重庆,SC从0.3值增大到0.9时,空调能耗增大约20%。总之,SC值的变化,不仅对住宅夏季空调能耗,而且对全年总能耗均有影响,因此夏热冬冷地区居住建筑节能应考虑外窗遮阳隔热性能的影响。
表2列出了外窗K、SC值变化对住宅全年采暖与空调总能耗影响的部分数据。
四、夏热冬冷地区外窗热工性能节能设计
通过分析,在保证住宅节能50%的目标下,本文提出夏热冬冷地区外窗传热系数K和遮阳系数SC(太阳得热因子SHGC)的限值表3,供设计人员和今后对该标准修改时参考。
夏热冬冷地区居住建筑外窗的传热系数和遮阳系数限值表3外墙外窗遮阳系数SC(SHGC)外窗的传热系数K[W/(m2·K)]
平均窗墙面积比CM≤0.25平均窗墙面积比0.25<CM≤0.30平均窗墙面积比0.30<CM≤0.35平均窗墙面积比0.35<CM≤0.40平均窗墙面积比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
参考文献: