呼和浩特鐵路局中小站區(qū)采暖情況現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)研究

賈建新

(呼和浩特鐵路局科研所,內(nèi)蒙古呼和浩特 010050)

呼和浩特鐵路局中小站區(qū)采暖情況現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)研究

賈建新

(呼和浩特鐵路局科研所,內(nèi)蒙古呼和浩特 010050)

本文講述了通過現(xiàn)場調(diào)研呼鐵局中、小站區(qū)房屋建筑及使用熱媒鍋爐的具體情況;研究現(xiàn)有鐵路中小站區(qū)的采暖和節(jié)能效益,并進行科學(xué)分析與評價;為我局鐵路中小站區(qū)采暖綜合節(jié)能技術(shù)的規(guī)劃、設(shè)計和改造提供參考。

鐵路 采暖 現(xiàn)狀 研究

1 背景和國內(nèi)現(xiàn)行的措施及研究現(xiàn)狀

隨著我國鐵路運營里程的不斷增長,鐵路沿線中小站區(qū)的冬季采暖問題日益突出。由于中小站區(qū)規(guī)模小、人員少,傳統(tǒng)的大型鍋爐集中式采暖難以應(yīng)用。鐵路沿線中小站區(qū)的采暖方式仍以最早的小燃煤爐為主。這種采暖方式存在效率低下、燃料運輸困難、環(huán)境污染嚴重、管理不便,以及燃煤過程中產(chǎn)生的廢氣、廢料對人體健康構(gòu)成潛在的安全隱患等問題。為節(jié)約能源、提高站區(qū)供暖舒適度和安全性,迫切需要對目前鐵路中小站區(qū)供熱采暖系統(tǒng)進行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)共性和特性問題,開發(fā)新的采暖技術(shù)替代傳統(tǒng)燃煤取暖爐以解決鐵路沿線中小站區(qū)建筑采暖和節(jié)能問題。

2 調(diào)研的目的和意義

針對鐵路沿線中小站區(qū)采暖問題,通過現(xiàn)場調(diào)研,提出既有建筑和新建建筑的節(jié)能改造及設(shè)計方法,根據(jù)不同站區(qū)自然氣象條件和采暖需求確定中小站區(qū)綜合節(jié)能方案與系統(tǒng)組成及優(yōu)化,最后結(jié)合實際情況對中小站區(qū)建筑各種采暖技術(shù)進行科學(xué)的技術(shù)經(jīng)濟性分析,使鐵路沿線中小站區(qū)建筑太陽能采暖的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和節(jié)能效益最大化。

3 主要調(diào)研內(nèi)容

(1)對我局中小站區(qū)采暖現(xiàn)狀進行充分調(diào)研,對1000平方米以下的站區(qū)建筑現(xiàn)有采暖技術(shù)的優(yōu)劣和節(jié)能情況進行分析研究,對現(xiàn)有建筑的采暖節(jié)能技術(shù)應(yīng)用情況進行對比統(tǒng)計研究。

(2)通過鐵路中小站區(qū)的建筑采暖節(jié)能新技術(shù)和地方一些中小建筑采暖先進技術(shù)應(yīng)用的調(diào)查、監(jiān)測研究,對不同技術(shù)應(yīng)用的調(diào)查、監(jiān)測研究,對建筑保溫、太陽能采暖、熱泵等不同采暖技術(shù)應(yīng)用的節(jié)能效果進行對比、統(tǒng)計、分析與評價,為鐵路中小站區(qū)采暖綜合節(jié)能技術(shù)的規(guī)劃、設(shè)計和改造提供參考。

(3)在中小站區(qū)采暖現(xiàn)狀調(diào)研基礎(chǔ)上,將鐵路中小站區(qū)采暖需求和特點與建筑保溫節(jié)能、主、被動太陽能供暖、低谷電價儲熱供暖、熱泵供暖等技術(shù)相結(jié)合,研究適合不同氣候條件、不同基礎(chǔ)設(shè)施、不同資源類型、不同人員數(shù)量的中小站區(qū)采暖節(jié)能綜合技術(shù)方案,對其節(jié)能的綜合效益如環(huán)境效益和社會效益進行分析研究。

4 關(guān)鍵技術(shù)和研究方法

4.1 關(guān)鍵技術(shù)

(1)對我局鐵路中小站區(qū)采暖現(xiàn)狀的調(diào)查、對比、統(tǒng)計、分析與評價研究。

(2)適合鐵路中小站區(qū)的采暖綜合節(jié)能技術(shù)方案研究。

4.2 研究方法

首先,進行資料搜集與分析。通過文獻資料的搜集分析,收集國內(nèi)外有關(guān)鐵路站區(qū)采暖節(jié)能技術(shù)措施、節(jié)能效果、管理政策等資料,分析國內(nèi)外采暖節(jié)能研究現(xiàn)狀;其次,進行較為全面詳盡的現(xiàn)場調(diào)研。通過進行技術(shù)與管理交流研討。通過與路內(nèi)、路外的暖通專家和技術(shù)人員進行廣泛交流與研討,征詢他們對本課題研究所提中小站區(qū)采暖綜合節(jié)能技術(shù)方案的意見與建議,進一步修正、完善采暖綜合節(jié)能技術(shù)方案,使方案兼顧技術(shù)的先進性和可操作性,為我局中小站區(qū)采暖綜合節(jié)能技術(shù)工作提供指導(dǎo)和參考。

5 調(diào)研情況

根據(jù)本次調(diào)研情況,從建筑年代、建筑面積、建筑類別和建筑結(jié)構(gòu)等方面對建筑現(xiàn)狀進行了描述。其中在對建筑結(jié)構(gòu)進行現(xiàn)狀描述時分別從站區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的基本形式和站區(qū)建筑的外圍護結(jié)構(gòu)進行說明,建筑外圍護結(jié)構(gòu)主要有建筑外墻、建筑外門、窗和屋頂。

5.1 建筑年代

根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn),1993年以前的站區(qū)建筑物包括生產(chǎn)辦公、伙食團、單身宿舍、運轉(zhuǎn)室、行車室、坂道房、貨運室等功能的建筑。從調(diào)研站區(qū)建筑物建設(shè)年代比例可以看到1993年前的老式建筑占的比例最大,為57．3%;1993年-2005年的站區(qū)建筑包括生產(chǎn)車間、行車室及辦公等功能的建筑,所占比例為19．1%;2005年以后建設(shè)的建筑物有信號樓、綜合辦公樓,這些新式建筑所占比例較小,為9．2%;調(diào)研過程中,還有14．4%的建筑的建設(shè)年代未知。

5.2 建筑面積

調(diào)研得到的數(shù)據(jù)中,44個站區(qū)包含131棟建筑物,其中100m2以下的建筑有8棟,100m2-600m2的建筑物有71棟,9600m2以上的有52棟。

對調(diào)研站區(qū)建筑總面積分析可以看到,鐵路沿線建筑面積為100m2的建筑占6．1%,建筑面積為100m2-600m2的建筑物占54．2%,由此看出,建筑面積小于600m2的建筑物超過了60%,也就是說,鐵路站區(qū)以中小站區(qū)為主,這充分反映了鐵路運輸特點：建筑隨鐵路線零星分布,密度小,規(guī)模小,但總體數(shù)量較大,其能耗水平會對整個站區(qū)的能耗產(chǎn)生重要影響。因此,該課題的開展會對評價鐵路沿線站區(qū)的采暖能耗狀況,實現(xiàn)節(jié)能降耗具有現(xiàn)實意義。

5.3 建筑類別

通過調(diào)研得到的資料中,站區(qū)建筑物主要有行車室、辦公室、信號樓、貨運樓、坂道房、生產(chǎn)用房、運轉(zhuǎn)樓、活動室、伙食團和休息室等。

通過分析鐵路沿線的中小站區(qū)中的公共建筑以行車室和辦公室為主,各占25．19%和24．43%;休息室在站區(qū)建筑中所占的比例很小為1．53%;其他建筑數(shù)量相當(dāng),幾乎沒有較大的差別;住宅建筑主要是宿舍樓占據(jù)了總建筑數(shù)量的8．4%。這說明了,鐵路沿線中小站區(qū)建筑物的特殊性：鐵路不同功能任務(wù)站段多,其建筑功能也多種多樣,每一功能的建筑占據(jù)的比例又小,繁多的不同功能建筑增大了建筑節(jié)能的難度。

5.4 建筑結(jié)構(gòu)

調(diào)研發(fā)現(xiàn),建筑的結(jié)構(gòu)形式主要有磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)等。站區(qū)中的建筑多為平房與多層建筑,建筑層數(shù)為1—3層,個別為4-5層。使得鐵路中小站區(qū)建筑體型系數(shù)偏大,不利于采暖節(jié)能。從結(jié)構(gòu)種類看,本次調(diào)研總建筑數(shù)為131棟,建筑主要以磚混結(jié)構(gòu)形式為主,占到了所調(diào)研建筑數(shù)量的59．49%,磚木結(jié)構(gòu)的建筑占21．4%,框架結(jié)構(gòu)為15．3%,還有3．82%的土坯及其他結(jié)構(gòu)形式,這也印證了前面分析的呼局鐵路沿線中小站區(qū)建筑年代較早。

5.5 采暖現(xiàn)狀

調(diào)研站區(qū)的熱源有鍋爐房、土暖氣、電采暖幾種形式。調(diào)研站區(qū)共有44個,建筑物共有131棟。以鍋爐房為熱源的建筑占66%,其中獨立鍋爐房占57%,區(qū)域鍋爐房占9%;其中有6個坂道房采用土暖氣的熱源形式;某些房間采用電采暖形式。

采用土鍋爐的建筑物,因土鍋爐熱效率極低,而且爐膛較小,燃燒時需要不斷加煤。土鍋爐熱損失大,有用能僅占燃煤所放出熱量的一小部分,導(dǎo)致供暖系統(tǒng)耗煤量大,效率低下,能源浪費。

6 中小站區(qū)采暖節(jié)能可行性分析

通過以上理論分析,可看出若欲降低建筑采暖能耗,主要應(yīng)從提高建筑節(jié)能設(shè)計及供熱采暖系統(tǒng)的綜合效率入手,鐵路中小站區(qū)建筑也不例外。但因鐵路行業(yè)特點,其也具有一定的特殊性,故對鐵路中小站區(qū)的建筑采暖節(jié)能可行性分析如下：

(1)鐵路中小站區(qū)建筑本身就是普通工業(yè)與民用建筑,因此一切建筑節(jié)能措施都可以適用。包括建筑保溫、節(jié)能門窗、結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計等。以上技術(shù)目前已較為成熟,應(yīng)對優(yōu)先考慮。需要特別指出的是,由于鐵路線分布特點,鐵路各站段建筑規(guī)模小而分散,造成建筑體形系數(shù)偏大,不利于采暖節(jié)能。隨著鐵路技術(shù)的不斷進步,未來集中辦公或集中聯(lián)控站段成為可能,這將提高鐵路站段規(guī)模,有利于控制站段的建筑體形系數(shù),降低建筑采暖耗熱量。

(2)鐵路中小站區(qū)供熱采暖系統(tǒng)的節(jié)能需具體分析。從熱源上說,鐵路中小站區(qū)傳統(tǒng)鍋爐效率大幅提升有一定的困難。這是因為中小站區(qū)建筑規(guī)模小,供熱負荷要求也較小,高效的大中型燃煤鍋爐不可能應(yīng)用而只有采用效率較低的小型鍋爐;從管網(wǎng)輸送節(jié)能效率上講,因鐵路中小站區(qū)管網(wǎng)總規(guī)模較小,可以加強保溫,改造局部管線,適當(dāng)設(shè)置節(jié)流閥,改善管網(wǎng)失調(diào)熱損失,達到高效的供熱管網(wǎng)輸送效率是完全可能的;室內(nèi)采暖系統(tǒng)的節(jié)能措施類似于建筑節(jié)能,也是沒有問題。

(3)鐵路中小站區(qū)建筑分布及規(guī)模特點很適合可再生清潔能源采暖節(jié)能技術(shù)利用。鐵路中小站區(qū)沿鐵路沿線分布,有較為豐裕的土地資源。對我國大部分地區(qū)太陽能資源也較為豐富,尤其是西北地區(qū),處在太陽能資源豐富地區(qū)。通過主被動太陽能采暖配合低溫地板輻射采暖能讓二者有較完美結(jié)合,可大幅降低傳統(tǒng)化石能源消耗;另外隨著熱泵技術(shù)進步,二氧化碳熱泵,低溫蒸發(fā)氣源熱泵,地源、水源、污水源熱泵技術(shù)趨于成熟,經(jīng)濟性也將會有長足提升,因此這些技術(shù)具備了在中小站區(qū)應(yīng)用的可能性。這些可再生能源技術(shù)比較適合中小站區(qū)的采暖規(guī)模,因此是未來發(fā)展的一個趨勢。