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严寒、寒冷地区居住建筑供暖系统节能设计分析
作者：孙雪丰
来源：《建筑建材装饰》2016年第10期
摘要：供暖能耗在严寒和寒冷地区的建筑能耗中占有很大的比例，降低严寒和寒冷地区的供暖能耗是这些地区建筑节能的关键。本文从供暖室内设计温度的确定、热负荷的计算、热源的选择、分户热计量的设置及室温调控装置的设置这五个方面对降低建筑供暖能耗进行分析探讨。
关键词：居住建筑；节能；分户热计量；室温调控 前言
居住建筑的能耗系指建筑使用过程中的能耗，主要包括供暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等的能耗。对于地处严寒和寒冷地区的居住建筑，供暖能耗是建筑能耗的主体，尽管寒冷地区一些城市夏季也有空调降温需求，但是，对于有三四个月连续供暖的需求来说，仍然是供暖能耗占主导地位。而且随着国家经济的发展。居民生活水平的提高，城市化发展的加速，这一比例还有进一步增长的趋势，因此，降低建筑供暖能耗是建筑节能的关键问题。
建筑供暖节能主要包括围护结构节能和系统节能两方面。我国建筑与同纬度的其他发达国家节能建筑相比，我国供暖建筑的围护结构保温性能不好，传热系数高，建筑供暖能耗量高。因此，改善围护结构的热性能，加强围护结构节能一直以来成为我国节能的主要工作。但是研究表明，增加围护结构的保温性能在一定程度上节能是有限的，受到经济陛的制约，随着保温的加强。节能效果则越来越不显著。根据文献。通过围护结构的热陛能改善，建筑物耗热量的节能率已达1980年基准的54%。而供热系统的节能率仅提高14.5%。 1.供暖室内设计温度的确定
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》的要求，严寒和寒冷地区主要房间供暖室内设计温度应取18℃～24℃。当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静状态时，室内温度20℃比较舒适。18℃无冷感，15℃是产生明显冷感的温度界限。在满足热舒适性的前提下。不应随意提高供暖室内设计温度，因为供暖室内设计温度每降低1℃，供暖能耗相应减少5%～10%左右。 2.热负荷的计算
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为了合理选择供暖设备，管道规格，在施工图设计时，必须对每个房间进行热负荷计算，不得采用供暖热负荷指标进行估算。供暖热负荷指标是一种统计数据。是供方案、初步设计阶段使用的。热负荷主要由围护结构耗热量、加热由外门、窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量、加热由外门开启时经外门进入室内的冷空气耗热量等组成。 3.供热热源的选择
应优先选用城市热网提供的热水作为供暖热媒，若当地没有热电联产、工业余热和废热可利用，应建设以集中锅炉房为热源的供热系统，新建锅炉房时，应考虑与城市热网连接的可能性。除当地电力充足和供电政策支持，或者建筑所在地无法利用其他形式的能源外，不应设计直接电热采暖。因为电能为高品位能，直接将燃煤发电生产出的高品位电能转换为低品位的热能进行供暖，能源利用效率低。 4.分户热计量的设置
新建建筑及既有建筑的改造必须设置热计量装置，并具备室温调控功能，居住建筑应以楼栋为对象设置热量表。当楼栋为热量结算点时，目前的分户计量方式主要有散热器热分配计法、流量温度法、通断时间面积法、户用热量表法。 4.1散热器热分配计法
此种计量方式适用于新建和改造的各种散热器供暖系统，不适用于地面辐射供暖系统，其工作原理是利用散热器热分配计所测量的每组散热器的散热量比例关系，来对建筑的总供热量进行分摊。此种热计量方式只是分摊计算用热量，不具备室温调控功能。 4.2流量温度法
此种计量方式适用于垂直单管跨越式供暖系统和具有水平单管跨越式的共用立管分户循环供暖系统，其工作原理是基于流量比例不变的原理，因此现场预先测出的流量比例系数必须准确。与散热器热分配计法一样，此种热计量方式只是分摊计算用热量，不具备室温调控功能。 4.3通断时间面积法
此种计量方式适用于分户循环的水平串联式系统，也可用于水平单管跨越式系统和地板辐射供暖系统，该方式同时具有热量分摊和分户室温调节的功能，即室温调节时对户内各个房间室温作为一个整体统一进行调节，通断时间面积的工作原理是以每户的供暖系统通水时间为依据，分摊建筑的总供热量。 4.4户用热量表法
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该分户热计量系统是由每户的户用热量表和楼栋热量表组成，在每户的供暖环路中设置户用热量表来测量每个住户的供暖耗热量。热量表由流量传感器、温度传感器、计算器组成。户用热量表通常有机械式热量表、超声波式热量表、电磁式热量表等这几种形式。 5.室温调控装置的设置
室温可以调控是分户热计量，实现节能，保证室内热舒适要求的必要条件，散热器供暖系统应在每组散热器的进水支管设散热器恒温控制阀。垂直或水平双管系统时设置高阻力恒温控制阀，超过五层的垂直双管系统，为了防止垂直失调。应采用有预设阻力调节功能的恒温控制阀。单管跨越式应采用低阻力两通或三通恒温控制阀。
低温热水地面辐射供暖系统的室温调控方式可分为总体控制和分环路控制。总体控制应在分集水器的总供水管或总回水管处设置一个自动控制阀，控制整个用户的室内温度。分环路控制应在分集水器的每一分环路处设置自动控制阀，对每一环路分别进行控制，自动控制阀可选用热电式控制阀或自力式恒温控制阀。 6.结论
为了有效的降低供暖能耗，必须合理的确定室内设计温度，准确的计算热负荷，尽可能采用热水作为热媒，对新建建筑和既有建筑的节能改造必须设置热计量装置，并具备室温调控的功能。