供热系统节能潜力与节能技术分析.doc

供热系统节能潜力与节能技术 清华大学 石兆玉 【摘要】本文详细分析了供热系统各个环节的节能潜力，并有针对性的对相关环节（热源、热网、热用户）的节能技术进行了论述。 【关键词】供热系统、节能潜力、节能技术 我国“十一五”规划的节能指标是20%，其中建筑节能担负着举足轻重的责任。为了更有效地推动建筑节能工作，有必要对供热系统的节能潜力与节能技术，做一比较详细的分析，目的在于提高建筑节能工作的有效性，克服盲目性。 供热系统的节能潜力 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）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我在参考文献【1】中有详细介绍，粗略估算可用下公式（1）计算： （1） 式中， Q —— 热源燃料总供热量； ΣQ —— 热源燃料、电力总供热量，其中1Kwh(电)=3.314 Kwh(热)； ηg、ηr —— 分别为热源、热网效率； ηj —— 系统冷热不均系数，粗略按照1蒸吨锅炉热量，实际所带 供热面积与理论能带供热面积之比； q ——有效利用的自由热量。 按照上述公式（1）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” 【2】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