淺析溫度控制及節(jié)能在建筑供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

袁大權(quán)

（遼河石油勘探局于樓公用事業(yè)處物業(yè)四公司，遼寧 盤錦 110316）

溫度實(shí)際上就是人們對(duì)于建筑的環(huán)境舒適度的要求之一，在生產(chǎn)以及特殊需求中也需要進(jìn)行控制。當(dāng)室內(nèi)有人在進(jìn)行工作、生活的時(shí)候，就要求室內(nèi)溫度良好穩(wěn)定并且舒適；當(dāng)室內(nèi)沒有人們進(jìn)行工作的時(shí)候，就應(yīng)當(dāng)對(duì)室內(nèi)進(jìn)行降溫，降到最低水平，通俗的講就是值班溫度。所以，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的建筑需要以及使用情況，進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)控，不但能夠保證舒適度，同時(shí)還能夠?qū)ㄖ墓?jié)能進(jìn)行控制。

1 原理

將規(guī)定維度設(shè)定為tn，無(wú)論有沒有人在房間里。通常都是情況中，供熱后的房間內(nèi)墻以及地板和設(shè)備在溫度上也都是tn。因此沒有溫度差就無(wú)法進(jìn)行傳熱，室內(nèi)空氣不會(huì)和這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱戀交換，室內(nèi)外的熱傳導(dǎo)量設(shè)定為Qw，并且散熱量為Qs，近似認(rèn)為二者相同。

式中K為外墻傳熱系數(shù)，F(xiàn)為外墻傳熱面積，tw為室外計(jì)算溫度。

當(dāng)房間無(wú)人時(shí)，進(jìn)行室溫調(diào)節(jié)供暖，將室內(nèi)溫度tn降至值班溫度tz，近似認(rèn)為室溫瞬間由tn降至tz。由于墻體的熱惰性，內(nèi)墻溫度不可能在瞬間由tn降至tz，需要經(jīng)歷一個(gè)降溫期。設(shè)所需時(shí)間為h，例如：240mm磚墻，當(dāng)兩側(cè)空氣溫度從18℃降至10℃時(shí)，墻中心溫度需要經(jīng)過58h才能從18℃降至10℃。在降溫期，外墻的傳熱量為Qw1，散熱器的散熱量為Qs1，內(nèi)墻向室內(nèi)放熱，傳熱量為Qn。

經(jīng)過降溫期后，室內(nèi)空氣溫度與內(nèi)墻、地板、設(shè)備的溫度趨向一致，達(dá)到值班溫度tz，停止了熱交換，進(jìn)入值班期，設(shè)值班期經(jīng)歷的時(shí)間為Δh，此時(shí)，外墻的傳熱量為Qw2，散熱器的散熱量為Qs2，二者應(yīng)相等。

當(dāng)房間有人時(shí)，室內(nèi)升溫過程與上述過程類似。此時(shí)，外墻的傳熱量為Qw3，散熱器的散熱量為Qs3，內(nèi)墻的吸熱量為Qn。

這樣，經(jīng)過降溫期、值班期、預(yù)熱期所需的時(shí)間為（2h+Δh），消耗的熱能為：

而采用恒溫供暖時(shí)，經(jīng)過（2h+Δh）消耗的熱能為：

因?yàn)?tn＞tz，tn＞（tn+tz）/2，E＜Ew，因此，調(diào)節(jié)室溫的供暖方式是節(jié)能的，當(dāng)tz越小、Δh越大，節(jié)能效果越顯著。

在時(shí)間上內(nèi)墻的物理性質(zhì)決定了降溫和預(yù)熱期的時(shí)間，墻體在導(dǎo)熱性上的能力越是差預(yù)熱、降溫的時(shí)間就越長(zhǎng)。并且房間的內(nèi)墻以及設(shè)備和地板等結(jié)構(gòu)的降溫預(yù)熱值是不一樣的，所以在計(jì)算上有著區(qū)別性，較為難以統(tǒng)一。在實(shí)際的溫度調(diào)節(jié)中，比如在辦公樓中可以通過此類方式進(jìn)行調(diào)整：一般的辦公樓的不使用時(shí)間一天當(dāng)中大約為十四個(gè)小時(shí)，即早上八點(diǎn)鐘到晚上六點(diǎn)為使用時(shí)間，磚墻的結(jié)構(gòu)在降溫性能上若是厚度在240mm則從十八攝氏度降到十?dāng)z氏度需要五十八個(gè)小時(shí)，所以十四個(gè)小時(shí)無(wú)法滿足需要，那么將降溫以及預(yù)熱的時(shí)間都取一半——七小時(shí)，將晚六點(diǎn)到第二天一點(diǎn)看做是降溫期降溫期，從一點(diǎn)到早上八點(diǎn)則是預(yù)熱期，沒有值班期。七小時(shí)的降溫期不能完全的令溫度達(dá)到值班溫度，因此還需要七小時(shí)的預(yù)熱，這樣內(nèi)墻的溫度才會(huì)恢復(fù)。所以，室內(nèi)溫度恢復(fù)到原有的溫度的前提就是預(yù)熱期不小于降溫時(shí)間。

比如，對(duì)通過提高流量或者是溫度對(duì)熱媒進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者是通過放大觀景以及增加散熱器的面積使得建筑供暖在設(shè)計(jì)上講究中進(jìn)行提現(xiàn)。雖然在某一方面具有的節(jié)能效果不明顯，但是室內(nèi)溫度沒有了預(yù)熱期，這也是供熱負(fù)荷被加高了緣故。缺陷的存在是不可避免的，首先在設(shè)備的投資上有所增加，其次由于室內(nèi)溫度的回升和恢復(fù)需要一定的時(shí)間，所以人們短時(shí)間內(nèi)會(huì)感覺到冷。

2 室溫調(diào)節(jié)的方法

2.1 調(diào)節(jié)熱媒的溫度。保持熱媒的流量G不變，調(diào)節(jié)鍋爐或者換熱器的熱媒出口溫度。即

例如：當(dāng)tn=18℃，tz=10℃，tw=-9℃時(shí)

式中c為水的比熱容。

降低熱媒溫度，使供回水溫差較原來(lái)降低30%，即可將室內(nèi)溫度降至10℃。

2.2 調(diào)節(jié)熱媒的流量。保持熱媒的供回水溫差不變，調(diào)節(jié)熱媒的流量，即：

式中Gn，Gz分別為調(diào)節(jié)前、后熱媒的流量。

例如：當(dāng)tn=18℃，tz=5℃，tw=-9℃時(shí)

減少熱媒流量48%，即可將室內(nèi)溫度降至5℃。

對(duì)于整個(gè)供暖小區(qū)以及建筑中的房間可以通過鍋爐房以及單體建筑的主供暖管道入口的系統(tǒng)閥門進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，但是對(duì)于建筑以及供暖小區(qū)對(duì)于結(jié)構(gòu)以及使用規(guī)律的不同在操作上也有所差別，有些建筑的使用規(guī)律不同，在節(jié)假日有的雖然不使用，但是有些房間還尚在使用中，若是采取這種系統(tǒng)式的調(diào)節(jié)方式，則不能夠?qū)@些房間進(jìn)行供暖，無(wú)法達(dá)到要求，而使用電暖氣又不方便，對(duì)于此類問題的解決則可以通過恒溫閥進(jìn)行。

恒溫閥是裝在散熱器上的，對(duì)于有些單管系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)設(shè)置旁通管。在下班時(shí)就只需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)至值班溫度，就可以在個(gè)別需要供暖的房間進(jìn)行其需要的溫度供應(yīng)了。這個(gè)基礎(chǔ)是建立在整個(gè)供暖系統(tǒng)保持不變的熱媒溫度上的，只需要對(duì)流量畸形適當(dāng)?shù)臏p小就可以了。

電磁閥是安裝在散熱器上的裝置，可以對(duì)散熱器進(jìn)行兩種狀態(tài)的調(diào)整。一個(gè)是全開狀態(tài)，這種狀態(tài)下對(duì)熱媒的流量是沒有限制的，室溫可以達(dá)到使用需要的溫度；另一種是半開的狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)下會(huì)對(duì)熱媒的流量進(jìn)行限制，此時(shí)的室溫就會(huì)降到值班溫度。并且電磁閥的控制也較為方便，由于開關(guān)可以設(shè)置在走廊，因此即便是人們下班后沒有進(jìn)行降低操作，值班人員在檢查的過程中也可以進(jìn)行調(diào)整，將其降至半開轉(zhuǎn)臺(tái)以降低供暖溫度。電磁閥在目前的應(yīng)用中主要是有兩類，一個(gè)是直通式的閥門，這種閥門一般是應(yīng)用于雙管的供暖系統(tǒng)；另一種則是三通閥，這種閥門適合應(yīng)用在單管的供暖系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

供暖流量控制的方式可以適用在建筑物使用的規(guī)律相同的情況中。在降溫以及預(yù)熱的時(shí)間上若是大于使用的時(shí)間總和，就不需要設(shè)置值班期，在調(diào)溫的過程中只需將不使用的時(shí)間分成兩個(gè)部分即可，并且預(yù)熱的時(shí)間要大于或者是等于降溫的時(shí)間，否則，室溫就不能很好的進(jìn)行恢復(fù)。

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[2]俞海斌，褚健，江加猛.鏈條爐燃燒專家控制系統(tǒng)[J].機(jī)電工程，2000（2）.

[3]鄧長(zhǎng)輝.真空感應(yīng)爐先進(jìn)控制技術(shù)研究與應(yīng)用[D].東北大學(xué)，2005.