009某高校教学楼间歇采暖系统节能潜力分析

1、某高校教学楼间歇采暖系统节能潜力分析天津大学环境学院孙贺江由世俊国霖摘要 针对天津某高校教学楼等建筑采暖系统的特点，采用能耗分析的方法，探讨了采用间歇供 暖的可行性。用温频法计算出采用间歇采暖后建筑的耗热量，通过与连续采暖的耗热量对比，得 出教学楼等建筑每年采用间歇运行方式可节省能量1941759 kwh,节约标准煤3411,减少水泵耗 电72679 kwh。由于采用节能运行的方式，夜间使用小流量供暖不但节约了燃料消耗量，减少了 污染物排放，也显著降低了运行费用，是一种较为理想的节能方法。关键词 间歇采暖，建筑节能，温频法，气象参数0引言随着人民生活水平的提高，我国建筑能耗总量逐年上升，在能源

2、总消费量中所占的比例已高 达38%,其中釆暖空调能耗约占建筑能耗的55%,占全社会能耗的20%。我国建筑能耗浪费严重, 为欧洲的3.8倍。采暖建筑维护结构保温水平低、运行管理不善等原因引起采暖能耗人的状况 日前仍然普遍存在。2007年1月11 口教冇部下发了各地高校采取措施切实措施努力建设节约 型校园的通知，其中特别指出了高校由于采暖带來的能源浪费问题，耍求各高校根据本单位的 实际，采取切实措施，克服各种浪费现象，努力建设节约型校园。由于人部分髙校采暖系统多采 用上供下i叫垂直单管顺流式或单管顺流带跨越管的系统型式，外网无变流量控制装置，户外入口 也为常规设置，用户无法自行调节室温，出现上热下

3、冷温度分布不均，室温过高开窗放热的现彖, 造成了供热能量大量浪费。高校内的既冇建筑根据使用功能差别较大（冇教学楼、宿舍楼、办公 楼等），如何实现此类建筑供热系统的节能运行是亟待解决的问题。本文针对天津某高校既有建 筑供热系统的特点，釆用能耗分析的方法，探讨采用间歇供暧的町行性，为供热系统运行的合理 模式捉供依据。1研究方法采暖系统全年能耗分析必须以建筑物全年负荷计算为基础。关于建筑物全年负荷计算令两种 方法:一是建立建筑物热过程的动态模型，在计算机上进行全年或某时间段的逐时模拟，逐时计算 法是最复杂，也是最准确的一种能耗计算法，它是根据室外逐时的气象数据、室内设计参数逐时 计算出建筑的能耗。二

4、是各种简化计算方法，如度ii法、扩大度日法、当量满负荷运行时间法、温 频法（bin）等。bin法即温频法是一种简化的能耗计算方法。该方法根据计算地点室外空气焙、含湿量、干 湿球温度出现的年频率数（用于全年运行的空调系统）或季节频率数（用于季节性空调系统）和 空调系统的全年或季节运行工况计算出不同室外空气状态卞的加热量、冷却量和加湿量，然后累 计计算出全年能耗量或季节耗能量，采暖系统也同样适用。季节冷负荷或热负荷的计算公式如下:q =k（qx-4爪（1）式中：q建筑物季节冷负荷或热负荷，kj；k建筑物综合传热系数，kj/h. °c；tw.x一一某一时刻室外空气的干球温度，°c

5、；tn室内设计状态的干球温度，°c；fx一一某室外空气干球温度值的年(或季节)小时频率值，h。对美国ashrae改进的bin能耗计算方法(modified bin method)12'3'41作一些适合于我国华北 地区民用住宅使用的修改后，可根据天津市标准年的气彖数据，计算天津地区的全年bin数据, 建立间歇采暖方间的全年能耗分析模型。2研究对象天津某高校共设置了 6个换热站，现仅以笫十教学楼换热站所供暖面积为研究对象进行分析。 此工程采暖面积217381.4m2,主要为教室、办公室和学生宿舍，二次管网参数见农1。间歇釆暧 方式设定为：采暖系统22:006:00防冻运

6、行(小流量)，6:0022:00保持止常运行，冬季防冻运 行阶段室内设计参数为12°c,正常运行阶段室内设计温度为18°co表1笫十教学楼换热站二次管网支路编号供热对象管径面积(n?)流量(t/h)t教学楼273mm3666188ii教7楼、实验楼273mm74171178iii教学楼、食堂、学生宿舍、设计院300mm106549*256*其屮学生宿舍和设计院64967m23天津地区bin气象参数为了分析计算所选丄程的实际能耗，需耍确处天津地区bin气象参数。根据天津地区标准 年的气彖资料，以2 °c温差作为一个温频段，得到天津地区bin气象参数。分别计算出以下三

7、 种运行模式下的bin气彖参数。(1)模式一：全天24小时运行模式，其bin气象参数见表2,该运行模式适用于供热季全 天运行的场所。表2天津地区24小时bin气象参数北纬39°06东经117。10",海拔3.3m干球温度(°c)-1197531135小时数(h)423113185341508596391296(2)模式二：白天6:0022:00运行模式，其bin气象参数见表3。该运行模式适用于供热 季仅人员活动时间段内运行的场所，如教室等。表3天津地区6:0022:00 bin气象参数 北纬39。06',东经117°10海拔3.3m干球温度(&#

8、176;c)-11-9-7531135小时数(h)4135692204332399301237(3)模式三：夜间22:006:00低负荷防冻运行模式，其bin气象参数见表4。该运行模式适用于供热季夜间无人时为防止管道冻裂的场所。表4天津地区22:006:00 bin气象参数 北纬39。06',东经117°10海拔3.3m干球温度(°c)-1197-53135小时数(h)010579313717619790594能耗分析模型的建立及能耗计算在收集并整理了天津地区bin气象参数的基础上，采用bin法即可对上述工程的全年采暖 能耗情况进行分析。能耗分析模型为：采暖系统23

9、:006:00保持防冻运行，6:0023:00保持止常 运行。天津地区冬季供暖室外计算温度为-9°c,対于此工程而言，按面积热指标70 w/m2计算，则 总的热负荷为10669 kw (已扌ii除学生宿舍和设计院)。室外温度低于5 °c时开始供热，室内设计 温度正常运行阶段为18°c,夜间防冻运行阶段室内设计温度为12°c。则按温频法计算的全年节 能运行总的耗能量为15632455 kwh,连续运行模式时年总耗能量为17574214 kwh。图1间歇运行和连续运行模式能耗比较采用间歇采暖灰可以节省1941759 kwh的能量，相当于原来用能的11%- 5

10、燃料消耗量及燃烧产物计算由式(2)可计算燃料消耗量：b=-= °”(式中：b锅炉的燃料消耗量，kg/h；qgi锅炉每小时冇效吸热量，kj/h；ngi锅炉效率；qr每公斤燃料带入锅炉的热量，kj/kg；2j,煤的应用基低位发热量，kj/kgo取锅炉效率为70%,贝ij锅炉标准煤消耗量及大气污染物排放量如表5：表5标准煤消耗量及污染物排放量®采暖方式耗煤量(t)co2 (t)so2(t)烟尘排放量(t)可节省标准煤连续运行308476872312097341节能运行2743683720618656水泵等耗能设备的节能分析假设使川变频泵进行流量调节时，水泵效率保持不变，则水泵耗功

11、率与流量的三次方成正比。 此工程锅炉房一次网所用循环泵为6台，每台功率90kw,总的供热面积为2417491 m李志浩.基于建筑节能的暖通空调节能措施.电力需求侧管理，2004, 6:49-50. bulut, husamettin. bin weather data for turkey. applied energy,2001,70(2): 135-155 ashrae handbook, 1997,chapter f30, energy estimating and modeling methods. 龙惟定.用bin参数作建筑物能耗分析.暖通空调,1992,2 ,第十教 学楼换热站所供

12、面积占总的供热面积的9%,则笫十楼换热站一次网每年循环水泵耗功量为 123784kwh,二次网所用循环水泵一台，功率为75 kw,考虑采用节能运行模式后水泵耗功是 原来的50%,则意味着在小流量供暖的时间内可以节省50%的能量。一次网和二次网循环水泵耗 功量比较如表6和表7所示。一次网和二次网共节电72679kwh,相当于节约标准煤291t,减少 二氧化碳排放725t,二氧化硫2t,烟尘20t，环保效益显著。农6 次网循环水泵耗功量对比运行方式流量(t/h)循环水泵耗功(kwh)可以节省的能量(kwh)连续运行26212378441966节能运行13181818表7二次网循环水泵耗功量对比运行方式流量(t/h)循环水泵耗功(kwh)可以节省的能量(kwh)连续运行52418427530713节能运行2491535636结论用温频法计算出采用间歇采暖后房间的耗热量，通过与连续采暖