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熱源與末端(二)

摘 要 本文對南方與北方的建築熱工進行了對比分析, 結合南北方的供暖溫差差異, 分析了建築的能耗情況。 本文還針對間歇供暖,

進行熱指標折算計算的演示, 以便朋友們對南北方能耗及供熱熱源與末端做出適當調整, 必要時對建築進行保溫改造, 以避免熱源和末端負荷過大。

關鍵字 熱源;末端;地暖盤管;建築能耗

有的朋友可能有這樣的疑問:“安安老師, 南方沒有北方冷, 為什麼南方地區做供暖的時候, 地暖盤管間距比北方還要密?”這個問題問得很好。

南方的地暖盤管盤得密與熱源運行方式、建築能耗等因素有關。 我們知道, 南方常用壁掛爐、空氣源熱泵作為供暖熱源, 屬於間歇供暖, 需要對供暖設備容量進行放大, 這是其一, 我們在上個專題已經講過。 這個專題我們重點談談建築能耗的問題。

以空氣源熱泵作為供暖熱源

北方相對來說比較冷, 為了降低建築能耗, 會給建築做很厚的保溫層, 就像給人穿上棉襖, 這樣才不會冷。 以京津冀地區為例, 相對上個世紀80年代的建築, 新建的居住建築, 節能比例已經達到了75%。 也就是說, 原來供暖熱指標為120W/m2, 現在僅需30W/m2。

建築熱工節能措施包括給外牆做外保溫,

採用雙層中空玻璃, 給屋頂做保溫等。 設備專業的節能措施包括給室內供暖設備安裝溫控裝置, 給室外管道限定保溫厚度, 以及規定熱源的熱轉化效率。

我們一起看一組建築熱工參數, 我們用傳熱係數表徵單位面積的窗、牆, 在單位溫差下的傳熱能力, 數值越大, 傳熱能力越強;數值越小, 傳熱能力越弱。

比如說370型號的粘土磚外牆傳熱係數約為1.56W/(m2•K), 單層玻璃窗戶的傳熱係數約為4.7W/(m2•K)。

此外, 節能75%的建築外牆的傳熱係數約為0.5W/(m2•K), 雙層中空玻璃窗戶的傳熱係數約為2.4W/(m2•K)。

通過上面的資料, 我們可以分析並得到以下幾點結論:

1、不管是節能建築還是非節能建築, 窗戶的耗熱量要比牆體大很多, 並且單位面積的窗戶耗熱量可能是牆體耗熱量的若干倍。

2、南方的不節能建築, 外牆的傳熱能力是節能75%建築的3倍, 即同樣的面積、室內外溫差下, 不節能外牆的能耗是節能外牆的3倍。 單層玻璃外窗的能耗是節能75%建築的2倍。 如果我們假設窗牆比為20%, 那麼我們可以折算整個建築的綜合能耗情況:3×80%+2×20%=2.8。 即同樣的面積、傳熱溫差, 不節能建築的能耗是節能75%建築的3倍。

節能建築牆體示意圖

我們再來看看南方和北方供暖設計溫差的情況。

朋友們可能都知道, 南方室外的供暖計算溫度一般是0℃左右, 北方室外的供暖計算溫度一般是-10℃左右, 室內的供暖的計算溫度我們就取18℃。

南方室外的供暖計算溫度0℃時的溫差:18-0=18℃。

北方室外的供暖計算溫度-10℃時的溫差:18-(-10)=28℃。

溫差比:18/28=0.64。

接下來我們綜合考慮建築熱工的保溫措施和南北溫差的影響, 即2.8×0.64=1.8。

於是我們可能得到這樣的結論:南方的不節能建築, 需要的供暖能耗大概是北方節能建築的1.8倍, 考慮到南方比較潮濕, 建築物的傳熱係數會增加, 我們可以近似取2。

也就是說同樣的建築, 在北方以節能75%的建築呈現, 當供暖熱指標數值為30的時候,如果將其建在南方且不採取節能措施,其供暖熱指標數值為60。在此請注意:這是連續供暖條件下的數值。當間歇供暖的時候,比如供暖時間只有12小時,我們需要進行折算:60×24/12=120。

如果是北方的不節能建築呢?我們只需考慮建築綜合能耗情況,不必考慮溫差的影響,即取2.8的倍數。我們依然假定節能75%的建築,當供暖熱指標數值為30且連續供暖時,30×2.8=84;當採取空氣源熱泵、壁掛爐等熱源進行間歇供暖時,也應該進行相應的折算。比如供暖時間只有12小時,我們需要進行折算:30×2.8×24/12=168。

單元戶在未採取保溫措施條件下每年熱損失量

單元戶在採取保溫措施條件下每年熱損失量

當然了,北方建築的結構比較複雜,除了有節能75%的建築,可能還有節能50%以及節能65%的建築。這一現象是源於我們國家的節能建築要求是隨著社會經濟和技術的發展,逐步完善起來的。

安安在此為大家普及一下,節能建築是相對於上個世紀80年代建築而言的,我國建築節能發展的基本目標為:新建供暖居住建築自1986年起,在1980~1981年當地通用設計能耗水準基礎上普遍降低30%,此為第一階段;1996年起在達到第一階段要求的基礎上再節能30%(即總節能50%),此為第二階段;2005年起在達到第二階段要求的基礎上再節能30%(即總節能65%),此為第三階段。

朋友們看到這裡是不是有點暈了呢?

事實上,不管是在南方做戶式供暖,還是在北方做“煤改電”,朋友們都最應該實地考考察專案,看看建築的建造年代,有無保溫措施,使用了什麼樣的節能措施等,比如看看外牆有沒有保溫,窗戶的玻璃是單層的還是雙層的,屋頂和地面有沒保溫等。

在實地考察過程中,我們可以先直觀地看看建築的新舊程度,敲敲外牆,如果是空響,那麼一般是做了保溫的。查看外牆的時候,我們要有這樣一個概念:不保溫的最大散熱量是保溫的大概3倍。看玻璃的時候,我們還應該意識到,窗戶的耗熱量要比牆體大很多,單層玻璃的散熱量大概是中空玻璃的2倍。我們還要注意,窗戶是不是很大,並估算一下窗牆比,看看是不是落地窗。

一般來說,“煤改電”的時候我們要考慮是否對建築的窗牆頂進行節能改造,否則無論是熱源還是末端負荷可能都要大出2倍,另外選用間歇性供暖熱源的時候,要依照實際執行時間進行折算。

本文對南方與北方的建築熱工進行了對比分析,結合南北方的供暖溫差差異,分析了建築的能耗情況。本文還針對間歇供暖進行熱指標折算計算的演示,以便朋友們對南北方能耗及供熱熱源與末端做出適當調整,必要時對建築進行保溫改造,以避免熱源和末端負荷過大。

參閱資料

[1]《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》(GB 50736-2012)

[2]《輻射供暖供冷技術規程》(JGJ 142-2012)

[3]《嚴寒和寒冷地區居住建築節能設計標準》(JGJ 26-2010)

[4]《民用建築熱工設計規範》(GB 50176-93)

[5]《實用供熱空調設計手冊》(2008版) 陸耀慶 主編

當供暖熱指標數值為30的時候,如果將其建在南方且不採取節能措施,其供暖熱指標數值為60。在此請注意:這是連續供暖條件下的數值。當間歇供暖的時候,比如供暖時間只有12小時,我們需要進行折算:60×24/12=120。

如果是北方的不節能建築呢?我們只需考慮建築綜合能耗情況,不必考慮溫差的影響,即取2.8的倍數。我們依然假定節能75%的建築,當供暖熱指標數值為30且連續供暖時,30×2.8=84;當採取空氣源熱泵、壁掛爐等熱源進行間歇供暖時,也應該進行相應的折算。比如供暖時間只有12小時,我們需要進行折算:30×2.8×24/12=168。

單元戶在未採取保溫措施條件下每年熱損失量

單元戶在採取保溫措施條件下每年熱損失量

當然了,北方建築的結構比較複雜,除了有節能75%的建築,可能還有節能50%以及節能65%的建築。這一現象是源於我們國家的節能建築要求是隨著社會經濟和技術的發展,逐步完善起來的。

安安在此為大家普及一下,節能建築是相對於上個世紀80年代建築而言的,我國建築節能發展的基本目標為:新建供暖居住建築自1986年起,在1980~1981年當地通用設計能耗水準基礎上普遍降低30%,此為第一階段;1996年起在達到第一階段要求的基礎上再節能30%(即總節能50%),此為第二階段;2005年起在達到第二階段要求的基礎上再節能30%(即總節能65%),此為第三階段。

朋友們看到這裡是不是有點暈了呢?

事實上,不管是在南方做戶式供暖,還是在北方做“煤改電”,朋友們都最應該實地考考察專案,看看建築的建造年代,有無保溫措施,使用了什麼樣的節能措施等,比如看看外牆有沒有保溫,窗戶的玻璃是單層的還是雙層的,屋頂和地面有沒保溫等。

在實地考察過程中,我們可以先直觀地看看建築的新舊程度,敲敲外牆,如果是空響,那麼一般是做了保溫的。查看外牆的時候,我們要有這樣一個概念:不保溫的最大散熱量是保溫的大概3倍。看玻璃的時候,我們還應該意識到,窗戶的耗熱量要比牆體大很多,單層玻璃的散熱量大概是中空玻璃的2倍。我們還要注意,窗戶是不是很大,並估算一下窗牆比,看看是不是落地窗。

一般來說,“煤改電”的時候我們要考慮是否對建築的窗牆頂進行節能改造,否則無論是熱源還是末端負荷可能都要大出2倍,另外選用間歇性供暖熱源的時候,要依照實際執行時間進行折算。

本文對南方與北方的建築熱工進行了對比分析,結合南北方的供暖溫差差異,分析了建築的能耗情況。本文還針對間歇供暖進行熱指標折算計算的演示,以便朋友們對南北方能耗及供熱熱源與末端做出適當調整,必要時對建築進行保溫改造,以避免熱源和末端負荷過大。

參閱資料

[1]《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》(GB 50736-2012)

[2]《輻射供暖供冷技術規程》(JGJ 142-2012)

[3]《嚴寒和寒冷地區居住建築節能設計標準》(JGJ 26-2010)

[4]《民用建築熱工設計規範》(GB 50176-93)

[5]《實用供熱空調設計手冊》(2008版) 陸耀慶 主編

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