供热技术系列讲座之九：供热系统节能潜力和节能技术.pdf

147供热技术系列讲座之九供热技术系列讲座之九:供热系统节能潜力和节能技术主讲：清华大学教授 石兆玉7.7.供热系统节能潜力和节能技术供热系统节能潜力和节能技术7.17.1 能耗指标以及换算能耗指标以及换算1）单位面积耗热量1487.27.2 节能潜力节能潜力建筑能耗占全国能耗的 1/3，供热、空调又占建筑能耗的 1/3，因此，供热、空调的节能对建筑节能具有重要意义。供热的建筑能耗，其影响因素主要由四部分构成：1）建筑物围护结构的保温状况；2）建筑物的室内温度设计标准；3）建筑物自由热的有效利用程度；4）供热系统的能效水平。首先讨论建筑物围护结构的保温性能。我国公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）已于 2005 年 7 月 1 日公布实施，国家严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准已完成送审稿，即将批准发布实施。在制定这些国家的设计标准的过程中，对建筑物围护结构的保温性能做过深入研究，基本认为：建筑物围护结构的保温状况对供热、空调的热（冷）149负荷的影响要占到 20-50%。若把全国的气候分为五个区，则夏热冬暖地区（广州、香港等），约占 20%；夏热冬冷地区（上海、重庆、成都等）约占 35%；寒冷地区（北京、西安、兰州等）约占 40%；严寒地区 A（海拉尔、哈尔滨等）、B（长春、沈阳、呼和浩特、乌鲁木齐等）约占 50%。越是北方寒冷地区，建筑物围护结构的保温状况对供热热负荷的影响愈大。过去我国的居民建筑，基本上没有外墙保温，门窗的密闭、保温性能也差。与世界发达国家相比，我国的建筑能耗过大，这是其中的一个重要原因。我国新的设计标准，在这方面已经作了很大改进。普遍推广外墙保温后，墙体的保温性能已接近先进国家的设计标准，只是窗的保温性能与国外相比尚有 10-20%的差距。建筑物室内温度设计标准与建筑能耗有密切关系。研究表明：在加热工况下，室内设计温度每降低 1，能耗可减少 5-10%；在冷却工况下，室内设计温度每提高 1，能耗可减少 8-10%。长期以来，由于缺乏节能意识，我国在室内温度的控制上，常常过于粗糙。特别是行政办公等公共建筑，不论春夏秋冬，也不考虑上班时间，还是节假日，冬天室内温度一律 18，夏天室内温度经常要求在 24。实际上，冬天在无人居住的房间，只要保持 8室温，避免设备冻坏是完全可能的。过去外国人在夏天上班都要西装革履，室温必须保护在 24，现在为了节能，室内提高到 26，允许150上班穿衬衫，连生活习惯都改变了。几年前国务院在节能措施中，明确提出，冬天室温 18，夏天室温 26。严格执行这些举措，建筑能耗就会有明显的降低。建筑物自由热的有效利用。自由热主要指太阳能，家电和人体的散热。这部分热量，对于夏天，是冷负荷的重要组成部分，应尽量避免；对于冬天，是加热室温的有效热量，应尽量利用。这部分热量，随着地区、季节的不同而不同，在冬季，大体上约占总热负荷的 10-15%左右。对于太阳能日照，在建筑物热负荷计算中，考虑了这部分影响，主要体现在散热器传热面积的选择上。但由于过去，供热属于社会福利，未进入商品市场，也未推广计量收费，室内供暖系统难以实现室温的自动调节，因此，在我国的大部分地区，房间的自由热，还很难在供热系统中充分利用，这也是我国建筑能耗大的一个重要因素。最后谈到供热系统能效问题，系统能效表示系统热源处输入的总能量（包括热能与电能的折合热能）在热用户中真正用来提高室温的有效热量（将室温加热到设计室温）的份额。系统能效的计算方法在参考文献中有详细介绍，粗略估算可用下公式（1）计算：151按照上述公式 7.7 和前述的有关国家的建筑节能规范，对北京哈尔滨（选择了北方二个典型地区）的供热系统的能效进行了统计计算，见表 1 所示。该表给出的数据，与“提高供热系统能效是建筑节能的重要途径”一文有一些修正，主要是因为国家节能建筑设计规范（三步节能）的基础数据做了调整。主要的调整：一是将室内设计温度由 16提高为18；二是将锅炉的年均运行效率提高到 70%，管网的输送效率提高到 92%；三是考虑到设计标准涉及不到运行调节，因此未计入耗煤量指标；四是根据近十年的气象数据，重新修正了供暖天数和室外平均温度。表 7.1 的计算数据，与国家节能建筑设计规范给出的数据有些不同，后者只给出了耗热指标，表 7.1 不但给出了耗热指标，而且给出了概算热指标。另一不同是后者只给出了第三阶段的节能标准，表 1 同时给出了理想阶段的节能标准。152在表 7.1 的计算中，突出分析了冷热不均对供热系统能效的影响。由于我国的供热系统规模大，再加自控技术比较落后，因此，冷热不均的现象尤为突出。长期以来，业内人员对冷热不均对系统能效的影响未于重视。近年来，虽然给予了关注，但常常把冷热不均归于系统管网热损失中，这样做，不但性质搞错了，而且数量也难