北方地區(qū)居住建筑供暖系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

高峰

【摘要】隨著全球經(jīng)濟的持續(xù)增長，城市建設(shè)與能源消耗之間的矛盾日益突出，人們認(rèn)識到節(jié)約能源、生態(tài)保護、可持續(xù)性發(fā)展的重要性。對于建筑產(chǎn)業(yè)而言，供暖系統(tǒng)的設(shè)計方案應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出綠色節(jié)能理念，以我國北方寒冷地區(qū)為例，在其建筑工程項目的供暖設(shè)計中，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)考慮到建筑能耗的數(shù)值與占比，優(yōu)化設(shè)計方案，實現(xiàn)節(jié)約能源的目標(biāo)。下文中，筆者將結(jié)合個人參與國內(nèi)北方寒冷地區(qū)建筑工程供暖系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗，從室溫調(diào)控裝置、分戶熱計量、選擇熱源、計算熱負(fù)荷、確定室內(nèi)設(shè)計溫度等幾個方面進行分析，總結(jié)設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)注意的要點及事項。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能環(huán)保;供暖系統(tǒng);設(shè)計方案;北方寒冷地區(qū)

對于普通建筑工程項目來說，電梯、家用電器、炊事、照明、熱水供應(yīng)、通風(fēng)、空調(diào)和供暖是建筑能耗的主要來源;對于北方寒冷地區(qū)的建筑工程來說，冬季供暖成為建筑能耗的主要來源，從冬季開始到來年的春天，長達(dá)四個月的漫長供暖期，成為北方建筑工程的主要能耗內(nèi)容。伴隨著社會主義現(xiàn)代化中國特色市場經(jīng)濟的深入發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)進一步加速，北方地區(qū)的建筑工程數(shù)量將繼續(xù)增多，將加劇北方地區(qū)建筑能耗的總和。因此，作為相關(guān)企業(yè)與設(shè)計師應(yīng)當(dāng)從實踐出發(fā)，提出優(yōu)化建筑工程供暖系統(tǒng)設(shè)計的建議與策略。

建筑工程供暖設(shè)計方案中，涉及到供暖系統(tǒng)設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計兩方面內(nèi)容。從國內(nèi)北方建筑供暖系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的情況來看，熱傳遞數(shù)值高，圍護結(jié)構(gòu)保溫性差，成為供暖設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié);設(shè)計單位與設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)注重思考如何提升建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫防寒性能，從而實現(xiàn)建筑能耗數(shù)值的降低。從具體實踐經(jīng)驗來看，改善建筑工程圍護結(jié)構(gòu)的防寒性能，盡管起到了建筑保溫的作用，但是其設(shè)計水平受到經(jīng)濟條件的影響，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上起到的節(jié)能作用越來越低。設(shè)計師應(yīng)當(dāng)注重從其他供暖設(shè)計環(huán)節(jié)上，尋找提升建筑項目供暖效果、降低能耗使用率的方法與路徑。

1、優(yōu)化建筑室內(nèi)溫度的設(shè)計

根據(jù)我國《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中，關(guān)于建筑室內(nèi)供暖設(shè)計定的相關(guān)規(guī)定，北方寒冷地域的建筑工程供暖系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)當(dāng)確保建筑物室內(nèi)溫度維持在18℃至24℃之間。如果人們穿著適量的衣物，安靜呆在建筑室內(nèi)，保持建筑物室內(nèi)溫度數(shù)值在18℃附近，人們感覺不到寒冷;保持建筑物室內(nèi)溫度數(shù)值在20℃附近，人們感覺非常溫暖舒適;如果建筑室內(nèi)溫度數(shù)值低于15℃，人們將感到非常寒冷。因而可歸納為，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)確保供暖系統(tǒng)設(shè)計維持室內(nèi)溫度在固定舒適數(shù)值范圍之內(nèi)，不得隨意改變室內(nèi)溫度，同時盡量降低建筑供暖所產(chǎn)生的能耗。

2、科學(xué)計算供暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷數(shù)值

為了合理選擇供暖設(shè)備，管道規(guī)格，在施工圖設(shè)計時，必須對每個房間進行熱負(fù)荷計算，不得采用供暖熱負(fù)荷指標(biāo)進行估算。供暖熱負(fù)荷指標(biāo)是一種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，是供方案、初步設(shè)計階段使用的。熱負(fù)荷主要由圍護結(jié)構(gòu)耗熱量、加熱由外門、窗縫隙滲人室內(nèi)的冷空氣耗熱量、加熱由外門開啟時經(jīng)外門進人室內(nèi)的冷空氣耗熱量等組成。

3、合理選擇供暖系統(tǒng)的熱源

應(yīng)優(yōu)先選用城市熱網(wǎng)提供的熱水作為供暖熱媒，若當(dāng)?shù)貨]有熱電聯(lián)產(chǎn)、工業(yè)余熱和廢熱可利用，應(yīng)建設(shè)以集中鍋爐房為熱源的供熱系統(tǒng)，新建鍋爐房時，應(yīng)考慮與城市熱網(wǎng)連接的可能性。除當(dāng)?shù)仉娏Τ渥愫凸╇娬咧С?，或者建筑所在地?zé)o法利用其他形式的能源外，不應(yīng)設(shè)計直接電熱采暖。因為電能為高品位能，直接將燃煤發(fā)電生產(chǎn)出的高品位電能轉(zhuǎn)換為低品位的熱能進行供暖，能源利用效率低。

4、設(shè)置分戶熱計量

新建建筑及既有建筑的改造必須設(shè)置熱計量裝置，并具備室溫調(diào)控功能。居住建筑應(yīng)以樓棟為對象設(shè)置熱量表。當(dāng)樓棟為熱量結(jié)算點時，目前的分戶計量方式主要有散熱器熱分配計法、流量溫度法、通斷時間面積法、戶用熱量表法。

4.1散熱器熱分配計法

此種計量方式適用于新建和改造的各種散熱器供暖系統(tǒng)，不適用于地面輻射供暖系統(tǒng)，其工作原理是利用散熱器熱分配計所測量的每組散熱器的散熱量比例關(guān)系，來對建筑的總供熱量進行分?jǐn)?。此種熱計量方式只是分?jǐn)傆嬎阌脽崃?，不具備室溫調(diào)控功能。

4.2流量溫度的計量方法

在擁有水平單管、共用立管的循環(huán)分戶供暖系統(tǒng)、垂直單管的跨越式供暖系統(tǒng)中，供水流量的比例是穩(wěn)定的，因此可以準(zhǔn)確測量出管道中的流量數(shù)值和比例系數(shù)。該種流量溫度的計算方法，能夠計算出分?jǐn)偟臒崃繑?shù)值，不能對室內(nèi)的溫度數(shù)值形成調(diào)控作用。

4.3通斷時間面積的計量方法

在地面輻射供暖系統(tǒng)、單管水平跨越式供暖系統(tǒng)和水平串聯(lián)式、循環(huán)分戶的供暖系統(tǒng)中，可以采用通短時間面積的計量方法，起到調(diào)節(jié)分戶室內(nèi)溫度、分?jǐn)偀崃康淖饔?。該種計量方法，以戶為單位實現(xiàn)整體性溫度控制和調(diào)節(jié)。

4.4熱量表的計量方法

樓棟熱量表和戶用熱量表，共同組成了分戶熱計量的供暖系統(tǒng);將用戶熱量表（包括計算器、溫度傳感器、流量傳感器）安裝在供暖環(huán)路系統(tǒng)中，測量每個住戶的供暖熱能耗數(shù)值。熱量表的類型劃分為：電磁熱量表、超聲波熱量表和機械熱量表。

5、 自動控溫閥的設(shè)計與安裝

采用分戶熱計量的供暖方法，可以實現(xiàn)室內(nèi)溫度的自動調(diào)控，為居民提供健康、舒適的室內(nèi)生活環(huán)境。

如果供暖系統(tǒng)中安裝了散熱器，則應(yīng)當(dāng)在進水支管上安裝自動控溫閥。

如果供暖系統(tǒng)采用水平或者垂直的雙管，則應(yīng)當(dāng)安裝高阻力的自動控溫閥;當(dāng)樓層超過五層，應(yīng)當(dāng)安裝有調(diào)節(jié)阻力作用的自動控溫閥，從而避免垂直供暖失調(diào)。

如果供暖系統(tǒng)采用跨越式的單管，則應(yīng)當(dāng)安裝2-3通低阻力的自動控溫閥。

如果供暖系統(tǒng)采用地面輻射設(shè)計方案，可以選擇環(huán)路或者總體自動控溫兩種方式——環(huán)路控制系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)為每個環(huán)路配備單獨的自動控溫閥，實現(xiàn)每個環(huán)路的單獨控溫;總體控制系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)在總回水管或者總供水管上配備自動控溫閥，實現(xiàn)總體的溫度控制。

自動控溫閥的類型 包括：自力式自動控溫閥、熱電式自動控溫閥。

結(jié)語：

綜上所述，在我國北方寒冷地區(qū)的建筑工程供暖系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)樹立節(jié)能降耗設(shè)計意識，精確計算熱負(fù)荷的數(shù)值，將建筑室內(nèi)溫度控制在合理范圍內(nèi)，科學(xué)安裝自動控溫閥，提升供暖系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量，促進我國建筑產(chǎn)業(yè)健康蓬勃發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉剛，薛一冰，房濤.被動式低能耗建筑供暖通風(fēng)節(jié)能設(shè)計分析與探討——以山東建筑大學(xué)教學(xué)實驗綜合樓為例[J].墻材革新與建筑節(jié)能，2018（01）.

[2]董旭娟.夏熱冬冷地區(qū)住宅供暖與節(jié)能設(shè)計研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2016.

[3]魏成幸.夏熱冬冷地區(qū)居住建筑供暖設(shè)計分區(qū)研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2016.