高层建筑节能采暖系统设计方案研究

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1、http://www.paper.edu.cn高层建筑节能采暖系统设计方案研究祝百茹辽宁工程技术大学研究生学院，辽宁阜新(123000)摘要：针对高层建筑采暖系统由于各种原因常常产生水力失调的问题，并结合建筑节能的发展趋势，文章提出改善采暖系统整体结构，通过智能系统主动控制相关阀门进行流量和压力调节的新型高层建筑采暖系统设计方案，以解决传统高层建筑采暖系统中存在的诸多问题，达到垂直方向和水平方向的水力平衡，降低整个系统的能源消耗和浪费，减少维护费用和管理费用并满足人们对室内环境的热舒适性要求的目的。为此，文章以传统供暖为基础并结合新技术，设计适合高

2、层建筑的节能供暖系统，以此为平台实现对建筑节能采暖系统设计方案研究。关键词：高层建筑；采暖系统；建筑节能；智能控制；阀门调节；水力工况1．引言中国是一个能源消耗大国，能源消耗总量排在世界第二。而中国人口众多，能源相对缺乏，人均能源占有量仅为世界平均水平的40%，建筑能耗已经占到社会总能耗的40%左右，而能源效率目前仅为33%，比发达国家落后20年，能耗强度大大高于发达国家及世界平均[1]水平，约为美国的3倍，日本的7.2倍。如何提高能源利用效率，已经成为中国政府在中国未来经济发展中一个紧迫的问题。到目前为止，我国新建建筑的95％以上都是大量浪费[2

3、]能源的建筑，为了缓解能源紧张的局面和国家的可持续发展，必须加快推进建筑节能。与此同时，高层建筑采暖技术一直以来都是供热单位和设计部门研究的一个重点，它与传统采暖技术相比较，更加突出解决水力失调问题的重要性，更加强调整个系统调节控制的必要性。因此，有必要进一步分析高层建筑的供热机理和特征，并对建筑采暖系统的节能技术做出进一步的研究。2．方案设计采暖系统设计包括热负荷计算、水力计算、相关设备选型以及系统的运行与调节等。通过系统结构的合理设计、平衡阀的正确选择和整个系统智能控制三方面的考虑实现了供暖形式的多样化，设备选择的新型化，控制系统的智能化，运行

4、过程的节能化。2.1系统分区由于本方案设计对象是高层建筑，为了保证采暖系统的质量与安全，并节省管材，本设计方案将采暖系统做了水平分区；同时为了减少水力失调，并保证运行工况的良好，特别是考虑低区管道和设备的承压，又将系统做垂直分区。通过合理地分区，从系统结构上保证了整个系统运行的稳定性，为变温度调节奠定结构上的基础，这也是对系统节能改造的第一点考虑。2.2低温热水地板辐射采暖应用采暖系统要提高能源的利用率，防止热量的浪费，所以本设计方案充分利用该楼的附加热源95℃～70℃热水，在低区采用散热器采暖系统。根据工程热力学可知，采暖是对能源的一种低品位利用

5、。如果用高热高质的高温热水或蒸汽采暖，根据热力学第二定律，这必然-1-http://www.paper.edu.cn引起有效能的极大浪费；如果能采用低品位能源实现能源的低品位利用，那对于减少能源浪费，降低建筑的能源消耗将具有重大的意义。本设计方案不再采用沿用传统的采暖形式，对[3]于主要功能房间均采用低温热水地板辐射采暖，热源来自地热热源井。低温热水地板辐射采暖供水温度≤60℃，在传送过程中热量损失少，仅此项就可节省30%的能源，同时它具有温度分布均匀、卫生条件好、舒适性高、室内空气对流小、避免了灰尘的飞扬、室内环境清洁、热损失少、节能效果显著等优

6、点。这样可以对能源充分利用，达到能源的充分、合理分配应用。这也是对系统节能改造的第二点考虑。2.3动态平衡技术应用由于地热热源井的地热水水质不易得到保证，为了防止室内管网受到腐蚀，特别是地热盘管更应注意这一问题，本设计方案采用地热间接供暖，即通过设置换热器将室内网与室外网分开，保证了室内二次网运行的稳定与独立。为了解决远端压降过大，近端压降过小的问题，在各个回水立管底部设置压力控制自动平衡阀。这就是本设计所采用的动态平衡调节技[4]术，它主要起到两方面的作用：一方面，当采暖系统其它环路发生变化时，自身环路关键点压差并不随之发生变化，当自身的动态阀门

7、（如温控阀、电动调节阀）开度不变时，流量保持不变；另一方面，当外界环境负荷变化导致系统自身环路变化时，通过动态水力平衡设备的作用，使关键点压差并不发生变化，此时自身其它并联支路的流量也不发生变化。供水112323552244至下区至下区至下区至下区回水图1管路形式Fig.1Tuberoutestyle1.闸阀2.电动可调节流量平衡阀3.温控阀4.压力平衡阀5.可调式减压阀通过这一技术可以使系统始终处于经济流量，减少了不必要的能源耗费，这也是对系统节能改造的第三点考虑。-2-http://www.paper.edu.cn2.4高低层直连供暖技术应用对

8、于高层采暖系统需要突出解决高区回水与低区回水的处理问题。传统的设计方法是将[5]高区回水与低区回水分两路送回换热间，而本设