时间:2022-02-13 19:06:04
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇冬季建筑论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:冬季施工措施
一、一般情况下在冬季施工应注意的问题
1.1冬季施工必须确保工程质量,做到安全生产。冬季施工的措施方案金经济合理,使增加的费用最少,并尽量减少能源消耗,缩短工期。
1.2本工程部分雨、污水管线处于冬季施工,因此必须生产计划中统一安排,并提前落实,做到合理搭接,尽量减少冬季施工的作业面。
1.3已确定进入冬期施工的项目,在冬施材料、设备落实后,要保证施工力量,做到连续施工,避免造成不必的浪费。
1.4编制冬季施工方案,应根据工程特点及冬季施工信息的反馈情况,布置年度冬期施工原则及实施方针,根据公司总的原则,结合本单位的具体情况,编制冬季施工方案,编制一般工程冬季试过女冠措施和重点工程的单位工程冬期施工方案,主要内容有:冬期施工生产任务特点部署,主要的冬期施工方法,热源设备计划,保温材料、外加剂材料计划,冬期施工人员培训计划,施工管理工作,冬期施工项目及热源安排。
1.5外加剂的准备材料部门应根据计划采购订货,其他资源的准备:保温、覆盖材料的设备,根据工程任务特点及主要施工方法,确定保温、覆盖材料的用量,编制计划,组织进场存放和保管。
1.6技术培训,进入冬季施工前,施工管理人员、测温人员进行培训考核,施工管理人员的培训主要包括一下内容:学习有关冬期施工规范、规定;学习公司制定的冬期施工原则,主要的冬期施工方法与技术措施;学习冬期施工中要采用的新技术;学习冬期施工日常的管理工作和安全消防措施。测温人员的培训应包括的内容:了解测温工作的意义和重要性,提高责任心,学习掌握各种测温仪器仪表的使用方法,学习各分项工程的测温要求,学习记录各种测温数据和填写表格。
1.7施工现场所有准备工作,必须在砼浇筑前完成,达到进入冬期施工的条件。现场准备要求:原料加热设备符合要求,保温围护好;外加剂有储备,保管好,无破裂;供水消防管线,模板的保温措施已完成;测温工作已开始进行,测温记录齐全,现场生活设施做好入冬准备,并符合安全消防要求,未完成工序进入冬期施工前应停在合理部位。
1.8冬季施工计划管理,进入冬期施工前,将冬季施工准备工作项目和用工纳入生产计划和用工计划,并结合各级施工方案,统一安排生产计划。冬季施工过程中严格按《冬期施工技术规定》中的要求和冬期施工方案确定的原则和施工方法进行施工。
1.9外加剂的管理,冬季施工使用市售成品或企业内部集中生产的小包装复合外加剂,禁止使用现场无计量临时配制的外加剂。外购的成品复合外加剂,必须有鉴定材料和试验资料。项目自配的复合外加剂必须经公司鉴定,购入生产复合外加剂的原料,须有产品合格证或公司试验室的检验证明。
1.10测温与保温管理
在整个冬期试过女冠过程中项目组织专人进行测温工作,负责测温人员应每天测温情况通知工地负责人,出现异常情况立即采取措施,测温记录最后由技术员归入技术档案,测温项目:每日实测室外最低、最高温度、砂浆温度。
1.11安全消防管理
1.12冬期施工检查工作
1.13冬期施工管理工作,冬期施工过程中除值班经理每周检查一次外,执法部门应每周组织检查二次冬期施工管理工作,检查各项冬期施工措施的落实,同时做好检查记录。
二、在各个工程中应采取的措施
凡昼夜室外平均气温连续五昼夜低于+5℃和最低气温低于-3℃时,即由常温施工转入冬期施工。冬季施工又易出质量安全事故。
2.1砌筑工程
冬施期间的砌筑工程主要是采用抗冻砂浆法施工。
2.1.1防冻剂的掺量应根据当日气温和实验配合比实施。
2.1.2当室外大气温低于-10℃及施工上需要时,对原材料进行加热,应优先加热水,当满足不了热工计算的温度时,再进行砂子加热,但要注意水温不得超过80℃,砂子温度不得超过40℃,水泥不可加热,但应放在不低于0℃得室内。
2.1.3砌筑砂浆使用温度,当气温在-10℃以内,在-10℃~20℃时,为+10℃。搅拌好得砂浆要注意运输、存放、使用时的温度损失,最好随用随拌。
2.1.4操作上应按照“三一”砌筑法砌筑。灰缝应控制在10mm以内,砖砌体在当日施工完毕后,必须在表面覆盖保温材料。
2.1.5砖上冰、霜、雪要清除,一般不得浇水,冬施工砌筑工程不可采用无熟料水泥,不得使用白灰砂浆或粘土砂浆,砂子要清除冰块。
2.1.6每日砌筑后,应及时在砌筑表面进行保护性覆盖,砌筑表面不得留有砂浆。
2.2钢筋工程
钢筋现场焊接要设置简易挡风及覆盖措施。防止焊后急剧降温。接头在焊接之前应清楚冰雪、污垢杂物。应使焊缝和热影响区缓慢冷却。焊后未冷却的接头应避免碰到冰雪,当环境温度低于-20℃时,不得进行施焊。钢筋在负温度下进行冷拉时,其温度不宜低于-20℃。
2.3砼工程
在冬施期间应对搅拌站及时提出对原材料,外加剂及到达现场时的砼温度等技术要求,厂家需进行试配合格后,方能生产,以确保砼工程质量。
2.3.1根据自然气温条件和工程的结构类型、原材料、工期限制等要求,从节约能源和降低冬施费用着想,采用蓄热法、掺外加剂、保温材料覆盖的综个法进行施工。
2.3.2砼应及时运到浇筑地点,在运输过程中,要注意防上砼热量损失,表面冻结,砼离析、水泥和砂浆流失,坍落度变化等现象。砼入模温度不得低于10℃,一般控制在15℃~20℃。
2.3.3砼在浇筑前应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢,浇筑时风力超过4级,需在迎风面采取防风、防冻保扩措施。
2.3.4砼浇筑完毕后,应立即对砼表而进行保温,墙模板外挂阻燃草袋子。砼板上应覆盖一层薄膜,一层阻燃草袋,气温特别低时,再加盖—层阻燃保温材料。
2.3.5作好砼的测温工作,按施工方案布置测温孔,并应编号。砼浇筑前,对测温人员应作详细交底。测温孔应在浇筑砼的同时及时留好。
2.3.6按规定作好冬期施工砼试块管理工作,试块组数应比常温多两组,此两组试块应在施工部位同条件养护。
关键词:建筑节能设计;保温;围护结构
Abstract: nowadays the use of the plant is more and more common. Cold areas building more to consider the problem of energy consumption. This paper, from the thermal insulation design, roofing aspects of the design of steel structure plant design core issues to discuss, summarizes the key points of the design of the building energy saving, and puts forward some problems that should be paid attention to in the design and the suggestion, choose mainly from the process flow, energy conservation of the building design, technical and economic analysis to determine the comprehensive consideration.
Keywords: building energy saving design; Heat preservation; Palisade structure
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
引言:
我国是世界上第三能源生产和消费国,单位产值能耗名列世界前茅,表明我国经济效率能源利用率较低。我国建筑能耗目前每年已高达2亿吨左右标准煤,占全国总能耗量的1/4~1/3,是能耗大户。在节约能源中,建筑节能尤其值得关注。建筑节能不仅是为了减少能耗、提高经济效益的迫切需要,而且也是减轻大气环境污染、改善气候与生态环境、造福子孙后代的百年大计。
一、我国建筑能耗现状
建筑能耗主要包括建筑材料和建筑设备的生产用能、房屋建筑时施工用能、建筑物在使用期间的日常用能(采暖、空调、降温、电气、照明、炊事、热水供应等),房屋维修、拆除用能等四个方面,其中尤以日常使用能耗为最大。据国外分析,使用能耗与其他能耗之比一般为8:2~9:1,而采暖建筑大部份为9:1,其次是建筑生产能耗。所以在建筑节能中应以日常使用能耗为节能重点,而在使用能耗中则以采暖用能为主。据统计我国采暖地区约占国土60%,在全国城市民用建筑中采暖建筑占45%,而住宅建筑又占民用建筑中的70%,因此建筑的节能重点应是采暖能耗。特别是在工业生产中,厂房的节能设计及节能措施更加重要。
我国自八十年代才开始重视建筑节能,自八六年七月颁布“民用建筑节能设计标准”以来,在设计和实施过程中还没有引起足够重视,更缺乏监督,导致与国外差距拉大。譬如:我国建材工业能耗仅次于电力工业而居备工业中第二位,用于生产建筑钢材、水泥、砖瓦等各种建材的能耗,每年约1亿吨标准煤,占建材工业总能耗50%,随着经济发展、基建项目增加,这个比例还在扩大,而且单位能耗比发达国家高得多。因此,一方面要大力降低建材生产的单位能耗,另一方面要大力研制、开发低能耗的建材产品,以取代传统性粘土砖瓦的墙体材料,这已成为当前建筑节能中一个非常重要环节。
二、屋顶设计的问题
1、屋盖支撑。
规范第9.1.20条规定,屋盖支撑杆件宜用型钢,目前多数采用圆钢,甚至在8度地震区也有用圆钢的,必须引起高度重视由于人们对震害的感受不深,认为地震发生的概率很小,因此重视不够。作者建议8度地震区应用型钢截面,7度及7度以下视刚架跨度和荷载大小可考虑是否一律采用型钢。
2、钢结构厂房屋面设计的防水问题。
屋面防水设计涉及屋面坡度、天沟形式、单坡屋面长度等因素。屋面坡度,根据《屋面工程技术规范》的规定,屋面坡度最小为5%。但在实际工程中,一些外资钢构公司屋面坡度经常做到3%,甚至2%。考虑到同前国内钢构厂家技术力量、节点的处理、材料性能方面参差不齐,人们将屋面坡度控制在5%。在积雪较大的地区,坡度应适当增大。单坡屋面长
度,主要取决于工程所在区域的最大温差以及降雨所形成的最大水头的高度。根据收集的资料和工程设计经验,单坡屋面长度宜控制在70m以内,若超过70m,需做专题研究、特殊处理。哈尔滨地处严寒地区.冬季气温低,堆积的冰雪反复冻融,容易对普通钢屋面造成破坏,尤其是天沟处,造成渗漏,根据以往的经验,内天沟尚无成功的实例,故确定设计方案全部采用外天沟。另外哈尔滨冬季雪大,在高低跨处宜积很高的雪,威胁厂房安全,故确定设计方案采用一个屋脊双坡屋面。
3、提高屋顶的热工性能
屋顶构造设计应综合考虑防火、防水、保温、隔热措施,提高保温材料厚度,选择优质的保温材料。提高或改善屋面热工性能在北方着重是保温,在南方着重是隔热,因此要选择容量轻、吸水率、含水率较低的高效保温材料,如聚苯乙烯板,岩棉等。常见屋顶做法:
1)平屋顶,在北方较多应用,保温材料采用加气混凝土(50。100mm),已逐步推行岩棉制块、聚苯板等。
2)尖屋顶,在南方应用广泛,在顶内铺设轻质保温材料(玻璃棉、聚酯板),也可在天棚上铺设轻质保温材料。尖屋顶做法在西欧或发达国家很广泛。
三、提高围护结构的热阻
1、厂房围护结构存在的不足
建筑热工设计不仅应满足建筑热工和卫生要求,而且要立足于能源经济学的观点。现在一般厂房所用的围护结构的热阻仅仅是考虑了建筑热工和卫生的要求,即满足内表面和材料内部不结露,而很少考虑能源消耗的因素。欧美各国的研究分析认为:隔热保温是建筑节能最有效的途径并把改善建筑保温性能当作建筑节能的首要任务。许多国家制定了建筑节能法规。现在,我国厂房外墙外窗的综合传热系数一般在2.O~3.0W/m℃之间,超过美国节能控制标准的22%~52%;屋顶的综合传热系数一般在1.05~1.396w/m℃之间,超过美国节能标准50%~100%。美国建筑节能法要求采暖房屋的护结构必须采用导热系数小于0.233w/m℃的保温材料,对导热系数O.814w/m℃的砖砌体不视为保温材料。西北建筑设计院通过对北京和哈尔滨采暖耗能与造价之间的分析,得出两地采暖砖混建筑的外墙最佳保温厚度分别为2砖和3砖,但从墙体结构受力和室内有效面积等角度考虑是不合适的。我们应从设计上改变过去的传统和习惯,从建筑节能和能源经济学的角度出发,适当增加主厂房围护结构保温厚度或采用新型的高性能保温材料,以提高主厂房围护结构保温性能。
2、一般的解决措施
(一)尽量减少外门数量,缩小外门尺寸。有的工程中,工艺专业仅根据本专根据本专业的需要提出所需外门的数量和尺寸,建筑专业应对此逐一落实,是否需要这么多,这样大,尽量压缩。门洞留大了,热风幕吹风作用范围达不到封堵冷风的作用。在较寒冷的地区,这一条十分重要,设计人员一定要充分考虑到气候因素的影响,绝不应把东北地区与江南地区等同对待。
(二)凡有外门必设门斗,必加装热风幕。经验表明,凡这样处理的外门,保温效果根好,门斗加装热风幕,可在门斗区域造成一个缓冲空间,有利于减少室外渗入的冷风。地处严寒地区的某电厂主厂房主入口,就是做了上述处理,实际运行中,保温效果很明显。
(三)注意门型的选择。选用的主厂房外门一定要密闭性好,关闭可靠、结实。较大的外门上要特设供人通行的小门。据了解,目前电厂主厂房常用的大门的保温密闭效果都不太理想,急需设计一种新型的主厂房外大门。
(四)注意外门的位置。外门尽量避免放在当地冬季主导风向的位置,也要尽量避开当地寒潮来临时主导风向的方向。显然,在设计主厂房外门时,多做些工作,多动动脑筋,会收到十分明显而可靠的节能效果,可谓事半功倍。
结束语:
节能是我国的一项基本国策,建立节约型社会是我们的目标。作为耗能大户的工业厂房,节能工作任重而道远。厂房建筑节能可采取以下措施:1、充分利用设备散热量,从节能角度看,锅炉不应露天布置,应把锅炉放在厂房内,以回收锅炉设备的散热量。2、锅炉送风机室内吸风量应根据室外温度进行调节,以回收余热。尤其是在夏季,送风机应在室内吸风。3、提高围护结构保温性能,限制外墙综合传热系数在1.60~1.80w/m℃之间。4、减小窗墙之比,建议主厂房窗墙之比值控制在10%~20%之间。5、为减少冬季冷风渗透量,应改进大门结构、形式,设置门斗,凡有外门处均应设置热风幕。
参考文献:
[1]王小华.陈侨建筑设计与节能措施[期刊论文]-科技信息2008(24)
[2]胡伟民 建筑设计与节能浅论[期刊论文]-中国高新技术企业2008(10)
[3]陈明 对绿色建筑设计与节能技术探讨[期刊论文]-城市建设与商业网点2009(21)
[4]李先林 浅析提升我国绿色建筑经济效益的策略分析[期刊论文]-科技资讯2011(3)
关键词:地源热泵,土壤源,节能,逐时负荷,TRNSYS
中图分类号: TE08 文献标识码: A
Energy saving analysis of hybrid ground-source heat pump system
Tang Tianping,Zhangjie,He Hailong
(Tianjin MCC20 Group Engineerings, Tianjin 300160,China)
Abstract: The hybrid ground source heat pump system of a building in cold region, using TRNSYS which is software for simulation analysis.Get the best ratio of the Cooling Tower-Ground source hybrid heat pump system.This method can be used to find the ratio of the Cooling Tower-Ground source hybrid heat pump system in different climate region of building.
Key words: Ground-source heat pump, Ground-source,Energy saving, hourly heat load,TNSYS.
0 引言
众所周知,地源热泵是一种利用浅层地热能源,通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低品位热能向高品位热能转移的设备。理论上是一种高效节能的空调系统。但是有些特殊建筑或者地区在实际运行中,地源换热侧向土壤或其他地源释放的热量远远大于从其中提取的热量,势必会造成热量在换热管周围的积累。如果温度累积得不到很好的解决的话,就会造成热泵系统运行效率下降,则地源热泵系统的优越性尽失,因此科学的解决热量的积累是至关重要的。本文主要以冷却塔-土壤源混合式热泵系统作为研究对象,解决如何提高土壤源热泵系统能效及热量堆积的问题。
1 混合式热泵系统
1.1土壤初始温度
以青岛地区某一实际项目为示范项目进行研究混合式热泵的节能情况。该地区岩土的平均导热系数为1.95W/(m・℃)岩土的体积比热为2000KJ/ (m・℃),密度为2119kg/m3。并对土壤温度测试实验,经计算,土壤初始温度平均值为14.88℃。
1.2逐时负荷
通过计算得到热泵系统需要承担的逐时负荷。如图1-1。
图 1-1 热泵系统承担全年逐时负荷图
由上图得到,热泵系统需要承担全年最大冷负荷为2270KW,最大热负荷为1330KW;通过累计得到热泵系统承担全年冷负荷总量为1736000KWh,热负荷总量为1189600KWh。因此为避免热量逐年堆积,故采用冷却塔为辅助冷源。
1.3混合热泵方案
图 1-2 冷却塔-土壤源混合热泵系统
本文共采用五种方案:
方案一:全部采用土壤源热泵系统,没有辅助冷源,地埋管的长度为51400m,钻孔的数量为257。
方案二:采用冷却塔做辅助冷源,其承担夏季冷负荷总量的20%,冷却塔的容量为410KW,地埋管长度为41200m,钻孔的数量为206个。
方案三:冷却塔承担夏季冷负荷总量的30%,冷却塔的容量为545 KW,地埋管长度为36000m,钻孔的数量为180个。
方案四:冷却塔承担夏季冷负荷总量的40%,冷却塔的容量为680 KW,地埋管长度为30800,钻孔的数量为155个。
方案五:在满足冬季热负荷需求的情况下计算,地埋管长度为27100m,总共需要136个钻井就可满足热需求,计算冬季提取的热量总量,然后从夏季冷负荷总量中去除,剩下的冷负荷全部由冷却塔承担,经计算冷却塔承担的夏季冷负荷超过50%,冷却塔的容量为890KW,钻孔的数量为136个。
2 系统仿真参数
五种不同的方案,热泵机组的性能参数是一样的,基本保持不变。热泵机组的参数输入主要包括基本参数和输入参数,基本参数基本上是系统提供的,不需要做修改,只需要修改输入参数和热泵的外部文件,其设置如下表。
表 2-1 热泵机组输入参数
地埋管换热器系统的参数和输入有些是根据地埋管的数量变化而变化的,其中有些参数是固定的,需要随方案改变的主要参数有存储容积和钻孔数。
表 2-2 不同钻孔数对应热存储容积
表 2-3 地埋管换热器输入参数
冷却塔参数确定如下表。
表 2-4 冷却塔参数
五种方案的冷却塔的容量不同,其设计流量和功率也是不同的,其详细见下表。
表 2-5不同方案冷却塔设计工况下的参数
3 仿真结果分析
利用TRNSYS进行仿真,仿真系统图如下图。
图 3-1 冷却塔-土壤源混合热泵系统仿真图
3.1系统能耗分析
能耗仿真结果如图3-2。
图 3-1 系统年能耗
从结果来看,五种方案夏季能耗均大于冬季能耗,原因是建筑物冬季的热负荷相对较小,冬季多数情况下仅有一台机组运行,只有在峰值负荷出现时才开启两台机组。而夏季的冷负荷较大,多数情况下都是两台机组在运行。
由于辅助冷源开启是在夏季,因此五种方案冬季的能耗相差不大,微小差别的原因是夏季向土壤中排热的情况不同。在夏季空调期,方案二和方案三比方案一能耗大,主要是增加了冷却塔的能耗,冷却塔的能耗增加到峰值时才有所下降,主要取决于控制方案。方案二和方案三的冷却塔的制冷量相对小,在制冷初期如果只开启冷却塔,满足不了冷负荷的需求,但只开地埋管系统能满足,因此初期开启地埋管系统,当地埋管运行一段时间后,再开启冷却塔。而方案四冷却塔的容量比较大,在夏季初期能满足负荷要求,并且开启冷却塔的能效比开启地埋管的能效高,运行一段时间后,再开启地埋管系统。方案五的控制运行策略与方案四相同,但是由于冷却塔的制冷量过大,在冷却塔能效低时能耗增加,因此方案五的能耗比方案四增加。
3.2土壤排热分析
系统向土壤排热分析如图3-2。
图 3-2 系统排热分析
从结果来看,方案五向土壤排热量最少,由于方案五冷却塔容量大导致的。但是排热量少会影响冬季空调的效率,土壤积存的热量满足不了冬季空调的需求,导致冬季能耗增加,加之夏季冷却塔在能效低时所增加的能耗,方案五不是最佳方案。综合能耗分析和土壤排热分析,方案四是最佳配比方案。
4 结论
通过模拟仿真得出混合式热泵的最佳配比方案,此方法可适用于工程设计阶段,为降低建筑空调能耗做出合理的方案。本文仅利用青岛地区一实际工程作为案例模拟分析,青岛地区属于寒冷地区。因此各地区对混合式热泵配比还需根据各自地区的气候分区和实际情况去确定配比方案。
参 考 文 献:
[1] 丁勇,浅埋套管式地源热泵地下储热模型及冬季供热实验研究:[硕士学位论文]
[2] 曾森,地源热泵地下换热器换热计算模拟与实验研究:[硕士学位论文],重庆:重庆建筑大学,1999
[3] 何海龙,动态负荷下混合式土壤源热泵的模拟研究[D]:[硕士学位论文],青岛:青岛理工大学,2011
【关键词】暖通施工图施工图问题 防治措施
中图分类号: TU96+2文献标识码:A 文章编号:
一.引言。
暖通是我国建筑设计工作中的一个分类,暖通设计主要是要对工程项目中需要的“空气调节系统”即空调系统来进行设计,以满足建筑制冷供暖、通风排风的需要,暖通是建筑工程的重要组成部分,是建筑舒适度的有力保障。在暖通施工设计中,存在较多问题点,影响了实际施工效果。
二.暖通施工图的常见问题。
1.设计方面的问题。
(1)采暖设计。
《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)JGJ26—95第4.1.3条规定“在采暖期室外平均温度为-0.1~-6.0℃的地区楼梯间不采暖时,楼梯间隔墙和户门应采取保温措施;在-6.0℃以下地区楼梯间应采暖……”,在采暖地区,住宅采暖必须采用分户热计量的采暖系统,分户热计量涉及收费问题。当楼梯间设置采暖时,这部分费用的分摊使复杂的热计量收费更增加复杂性。为此,绝大多数住宅楼梯间不设置采暖。但设计中隔墙及户门未按JGJ26-95中第4.2.1条中表4.2.1所规定的围护结构的传热系数进行设计。因此,当采暖设计方案确定楼梯间不设采暖时,要求设计人应该注意建筑对有关部位是否采取保温,并应核对保温做法是否满足规范要求。
《采暖通风与空气调节设计规范》规定“新建住宅热水集中采暖系统,应设置分户热计量和室温控制装置”,工程项目中仍有未执行此条规定设置分户热计量和室温控制装置。不执上述规定的原因是:a,有的单位要求不做,这些单位的人员常年在国外工作,家中无人居住,且暖气费由单位统包,不实行按户计费。b.投资方要求不做,投资方对分户热计量认识不足,习惯旧有的采暖方式,有的认为分户热计量会占用套内使用面积,增加投资。c.旧小区特别各单位大院内加建住宅楼后,新旧楼采暖系统阻力相差很大,为了达到系统阻力平衡,必须对旧楼采暖系统进行改造。有的认为是内部锅炉房供暖,不存在分户计费问题。作为设计人应执行国家制定的方针政策,按上述规范在设计图中表示出来。
(2)通风设计。
根据《锅炉房设计规范》GB50041—92第13.3.6条规定,设在其他建筑物内(这里指附属在建筑物的地下室、半地下室、设备层内)的燃气锅炉间,应有每小时不小于3次的换气量(不含锅炉燃烧用风量),为了满足换气量应设机械通风。同时,附属在建筑物的地下室、半地下室、设备层内的燃气锅炉间,根据《城镇燃气设计规范》GB50028—93第7.5.1条、《暖通规范》GB50019—2003第5.3.4条规定应设事故排风。由于附属在建筑物的地下室、半地下室、设备层内的燃气锅炉间按《规范》已设置了泄爆窗,设计者认为可以采用泄爆窗作为自然通风,故设计中未设机械通风及事故排风。但设在建筑物的地下室、半地下室、设备层内的燃气锅炉间往往靠一面外墙,自然通风效果很差。在大量燃气泄漏时,不能及时将燃气排出室外。所以,必须设置机械通风及事故排风。
使用燃气的地下厨房和无外窗地上厨房未设全面机械通风和事故排风。根据《城镇燃气设计规范》GB50028—93第7.5.1条的规定,公共建筑用气设备应安装在通风良好的专用房间内。当安装在地下室和内厨房(没有直接通向室外的门和窗)时,应符合本《规范》第7.2.28条的规定。7.2.28条第(2)规定,敷设人工煤气和天然气管道的“地下室或半地下室设备层内应有机械通风和事故排风设施”。当这些部位可燃气体突然泄漏时,设在室内的气体浓度探测器发出信号,启动事故排风机进行排风。
位于柴油发电机房及锅炉房内部的油箱间没设机械通风系统。因为位于柴油发电机房及锅炉房内部的油箱间由防火墙和其他房间隔开,当油路及油箱漏油时,油蒸汽在油箱间越聚越多,因此,必须设置机械通风把油蒸汽随时排至室外。
制冷机房应有良好通风。应根据制冷剂的允许浓度不同计算通风量,在设计中应明确采取良好通风措施。
对外新、排风口(防雨百叶)没有提出通风净面积要求,造成新、排风口风速过高。
(3)空调系统。
《暖通规范》GB50019—2003第8.4.8条[GBJ19—87(2001年版)第7.2.5条]规定“空气调节系统的电加热器与送风机联锁,并应设无风断电、超温断电保护装置;电加热器的金属风管应接地。”这一规定防止送风机停机时无风电加热器单独工作导致的火灾。由于对电加热器可能引起火灾认识不足,设计时没有给电气专业提出要求。很多空调工程未设排风出路,特别是人员集中或过渡季节使用大量新风的空调区,未设机械排风设施。
商场冬季室温过高,室内空气品质不佳,新风量不足,冬季室温过高是由于耗热量计算时,人和灯的发热量没有计入室内发热量或设计新风量不足。
吊顶式风机盘管凝结水管路太长,水平坡度不够,造成水患。原因是建筑吊顶空间太小,建筑平面大且长,排水点不易解决。也有设计坡度不正确所造成。
空调机、风机盘管与散热器共用一个水系统,由于阻力大小相差悬殊,使系统很难平衡。因此,划分水系统时,应将空调机、风机盘管与散热器系统分开。当系统分开确有困难时,应有可靠的调节平衡措施。
2.施工图审查问题点。
(1)居住建筑。
在设计分户热计量采暖系统的采暖设备和户内管道时,未计入户间传热引起的耗热量附加,导致户内管道和采暖设备偏小。应按规范执行,但应注意此部分负荷不应计入总热负荷内。计算时按照《城镇住宅供热计量技术指南》的相关规定执行。
采暖系统各并联环路未进行水力平衡计算,不进行认真的水力计算,仅靠估算来确定系统阻力,过分依赖水力平衡阀的作用,其结果是循环泵选择过大,浪费能源。要按规范严格执行,并将总压力损失标注在设计说明中。
暖通专业采暖负荷计算中围护结构传热系数K值常出现与建筑节能计算中不一致。建筑专业在给暖通专业提条件时未认真进行建筑节能计算。应先进行建筑节能计算,然后再给暖通提条件。
分户热计量热水集中采暖系统,没有在建筑物热力入口设置热量表、差压或流量调节装置。应在建筑物热力入口设置热量表、压差(变流量表)或流量(恒定流量)调节装置。特别是热量表,有些时候是热费结算的依据。
(2)消防排烟。
高层建筑机械排烟设计,在计算走廊面积时未包括与其连通的无窗房间或设固定窗房间的面积。当地上无窗(或固定窗)房间≤100㎡或一个地下房间≤50㎡(总面积≤200㎡)时,可仅在走道设排烟系统。但计算排烟量时应包括其中最大一间房间的面积。
防烟楼梯间前室、消防电梯前室、合用前室可开启外窗面积不够自然排烟条件。应核实防烟楼梯间前室、消防电梯前室可开启外窗的开启面积不应小于2㎡、合用前室可开启外窗的开启面积不应小于3㎡,否则应设加压送风。
多层公共建筑中超过20m且无自然排烟、或有直接自然通风但长度超过40m的疏散内走道未设排烟设施。当公建的内走道大于20m以及其他建筑的疏散走道大于40m时,应考虑设置自然排烟和机械排烟。自然排烟时应满足排烟口净面积的要求。
三.结束语。
暖通工程设计人员要熟悉工作流程,要及时处置施工现场的问题。施工人员要严格根据施工工艺来组织施工,将国家规范作为施工标准,来提高暖通工程施工质量。
参考文献:
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关键词:学校公共建筑;空间组合方式;比较;节能
Comparison of several ways the public school building space combined
Liang Zuo -you,Guo Jin-hui
(Gian Vocational and Technical College, Ji'an 343000)
Abstract: In this paper, the characteristics of the five combinations of public building space construction, land use, lighting, shading, ventilation, energy and other aspects of comparative analysis, argumentation Hybrid III (inside and outside the cloister-style) is a natural ventilation, lighting, shading, optimal space saving combination of public school buildings.
Keywords: school of public buildings; spatial combinations; comparison; saving
建筑设计的首要任务是对基地环境、使用功能、结构形式、施工条件、材料设备、建筑经济及建筑艺术等各方面的条件和要求进行综合考虑后,做出的平面关系、空间关系和造型的设计。满足建筑物的采光、日照和通风功能要求,为人们的工作和生活创造舒适的良好环境。
各种性质与类型的公共建筑一般都是由主要使用部分、交通联系部分、次要使用部分这三类功能与空间组合而成。以学校教学楼为例,教室、实验室、教师备课室、行政办公室是主要使用部分;厕所、仓库、贮藏室等是次要使用部分;而走廊、门、厅、楼梯等则是交通联系部分。公共建筑空间组成都可以概括为主、次要使用空间及交通联系空间这三大空间。三大空间以不同的方式组合,就形成了不同的设计方案。下面选择单内廊式、单外廊式、混合式一(内外并列式)、混合式二(内回廊式)、混合式三(内外回廊式)等五种组合方式进行比较其特点。
建筑造价经济,用地也经济;采光为单侧采光,室内光线不均匀,内廊光线不好,进深不能过深,通风不畅,内廊空气不新鲜;冬季保温较好;夏季南向需外加遮阳设施以阻挡太阳直接照射到房间里,增加结构成本。
根据以上五种组合方式的特点比较,可以看出混合式三(内外廊式)是一个最佳的学校公共建筑组合方式。其走廊面积虽然高一些,但不是太高,却极大地满足了学校建筑物的自然采光、自然遮阳和自然通风功能要求,交通又便利,交流方便,为学生的学习和生活创造舒适的良好环境。
参考文献
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关键词:独立控制;空调系统;原理;前景
Abstract: the summer, air conditioning system will remove indoor waste heat and wet. Besides, it also improves indoor air quality function. The current air conditioning system also has very many problems, such as temperature and humidity control is not independent, humidity control is not reasonable, summer wet surface pollution and so on. This paper introduces the temperature and humidity of the air conditioning system independent control principle and the temperature and humidity of the air conditioning system independent control related equipment composition, comparing the temperature and humidity control air conditioning system with the general independence and the advantages and disadvantages of the air conditioning system, and finally to independent control temperature and humidity of the air conditioning system development prospect.
Keywords: independent control; air conditioning system; principle; prospects
中图分类号:TU831.3+5文献标识码:A文章编号:
1 前言
改革开放以来,我国经济的发展非常迅速,人民生活的水平也迅速提高,这就急切需要增加或者改造建筑来满足人们的物质需求,同时也导致了建筑能耗的增加。有资料显示[1],全国的建筑能耗约占总能耗的30%多。很多因素会影响到建筑能耗,例如,空调系统、空调环境、人员及其它设备等。空调系统能耗非常大,以集中空调系统来说,它的能耗占建筑能耗的50%多[2,3],约占全国总能耗的15%。因此,必须要降低空调系统的能耗,这也是实现国家“节能减排”以及构建资源型、节约型社会的重要途径。温湿度独立控制空调系统是在空调应用方面进行的新的尝试,是其新形式之一,很多学者对该系统已经进行了比较全面而细致的理论研究,而且这个系统在工程应用上,在节能方面也有很好好的收效。因此,寻找一种可以为人们提供舒适并且健康的空气环境,又能节约能源的空调系统,在当今社会显得更加迫切,因此,温湿度独立控制空调系统将会吸引更多的学者来关注。
2. 温湿度独立控制空调系统原理及相关设备组成
2.1温湿度独立控制空调系统的原理
温湿度独立控制空调系统是指在一个空调系统中,采用两种不同蒸发温度的冷源,用高温冷冻水取代传统空调系统中大部分由低温冷冻水承担的热湿负荷,这样可以提高综合制冷效率,进而达到节省能耗的目的。在温湿度独立控制空调中,高温冷源作为主冷源,它承担室内全部的显热负荷和部分的新风负荷,占空调系统总负荷的50%以上;低温冷源作为辅助冷源,它承担室内全部的湿负荷和部分的新风负荷,占空调系统总负荷的50%以下。
2.2相关设备组成
温湿度独立控制系统由4个核心组成部件组成,分别为高温冷水机组、新风处理机组、去除显热的室内末端装置、去除潜热的室内送风末端装置。
除湿系统主要由再生器、储液罐、新风机、输配系统和管路组成。除湿系统中,主要采用分散除湿和集中再生的方式,再生浓缩后的浓溶液被输送到新风机中。储液罐具有存储溶液的作用和蓄存高能力的能量,可以缓解再生器对持续热源的需求,可以降低整个除湿系统的容量。
3. 温湿度独立控制空调系统与传统空调系统的比较分析
3.1 温湿度独立控制空调系统的优点
3.1.1 可以避免过多的能源消耗
从处理空气的过程我们可以知道,为了满足送风温差,一次回风系统需对空气进行再热,然后送入室内。这样的话,这部分加热的量需要用冷量来补偿。而温湿度独立控制空调系统就避免了送风再热,就节省了能耗。传统的空调系统中,显热负荷约占总负荷的比例为50%~70%,潜热负荷约占总负荷的3比例为0%~50%[4]。原本可以采用高温冷源来承担,却与除湿共用7℃冷冻水,造成了利用能源品位上的浪费,这种现象在湿热的地区表现的尤为突出;经过处理的空气,湿度可以满足要求,但会引起温度过低的情况发生,需要对空气再热处理,进而造成了能耗的进一步增加。
3.1.2 温湿度参数很容易实现
传统的空调系统不能对相对湿度进行有效的控制。夏季,传统的空调系统用同一设备对空气热湿处理,当室内热、湿负荷变化时,通常情况下,我们只能根据需要,调整设备的能力来维持室内温度不变,这时,室内的相对湿度是变化的,因此,湿度得不到有效的控制,这种情况下的相对湿度,不是过高就是过低,都会对人体产生不适[5]。温湿度独立控制空调系统通过对显热的系统处理来进行降温,温度参数很容易得到保证,精度要求也可以达到[6]。
3.1.3空气品质良好
温湿度独立控制空调系统的余热消除末端装置以干工况运行,冷凝水及湿表面不会在室内存在,该系统的新风机组也存在湿表面,而新风机组的处理风量很小,室外新风机组的微生物含量小,对于湿表面除菌的处理措施很灵活并很可靠。传统空调系统中,在夏季,由于除湿的需要,而在供冷季,风机盘管与新风机组中的表冷器、凝水盘甚至送风管道,基本都是潮湿的。这些表面就成为病菌等繁殖的最好场所。
3.1.4 不需另设加湿装置
温湿度独立控制空调系统能解决室内空气处理的显热和潜热与室内热湿负荷匹配的问题,而且在冬季不需要另外配备加湿装置[7]。传统空调系统中,冬季没有蒸汽可用,一般常采用电热式等加湿方式,这会使得运行费用过高。如果采用湿膜加湿方式,又会产生细菌污染空气等问题。
4 温湿度独立控制空调系统的发展前景
温湿度独立控制空调系统作为新的空调形式,有着非常明显的节能优势。温湿度独立控制空调系统可以有效的避免室内空气的交叉污染,可以有效的阻断由于空调系统而导致的空气流通传播的疾病。目前,在能源消耗日益增加的环境下,温湿度独立控制空调系统为营造既节能又舒适的室内空调环境提供了一个有效可靠的解决方式,具有良好的应用前景,在不久的将来会得到完善和成熟。
参考文献:
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关键词:居住区供暖规划;太阳能供暖;联合供暖
中图分类号:TU984文献标识码: A
1引言
目前,我国能源储备面临巨大的挑战[1]。传统能源面临较大压力,我们必须要开发和利用各种新能源与可再生能源,走一条可持续发展之路。
我国太阳能资源丰富,全国有三分之二以上地区的年太阳辐照量超过5000MJ/m2,年日照小时数超过2200h。我国太阳能资源分布的主要特点是太阳能的高值中心和低值中心都处于北纬22°~35°太阳年辐射总量西部地区要高于东部,南部地区低于北部[2]。因此我们应合理利用太阳能资源,本文研究了沈阳地区太阳能与常规能源联合供暖。
2 多层建筑采暖负荷动态模拟
1建筑概况:本文以沈阳一栋六层三个单元一梯两户的住宅建筑为模型,建筑面积2901.12 ,供暖期限为11月1日至翌年3月31日。
2.用DEST软件模拟建筑动态负荷,并分析多层建筑逐时单位面积负荷,可知最大采暖负荷为1月,采暖负荷指标为41.61w/,平均采暖负荷指标为16.49w/,采暖耗热量为6.24x105 MJ。
3 规划居住区内利用太阳能集热器的集热量分析
1.太阳能集热器类型
太阳能集热器是太阳能热利用的关键部件[3],分为平板型多层太阳能集热器、真空管太阳能集热器[4―5]、聚焦型太阳能集热器、太阳能空气集热器 [6]。
2.住宅建筑外观设计之中太阳能集热器布置位置
1)太阳能集热器的布置位置:屋顶、南向、与遮阳板相结合。
3.屋顶布置太阳能集热器的间距
按互不遮挡原则最小间距为[8]:
(3.1)
式中,S――满足不遮挡条件的最小安装距离,m;
H――前排集热器最高点与后排最低点的垂直高差,m;
H――太阳高度角[9];
R――太阳光线水平投影与集热器表面法线在水平投影间夹角。
偏离南向,中午前后两个时刻夹角最小值[10]:
(3.2)
式中,a――计算时刻太阳方位角,上午取负值;
P――集热器方位角[11]。
4.倾斜面上太阳辐射量的计算方法
Mills D[12]提出集热器大多数用固定安装。张鹤飞认为最佳倾角是使系统使用期内总得热量最大[13]。本文以固定集热器的方式布置集热器,倾斜面上的太阳辐照量为:
(3.3)
式中,I――倾斜面上太阳辐射量,MJ /(・d);
――水平面上直射辐射,MJ /( ・d);
――水平面上散射辐射,MJ /( ・d);
β――集热器倾角;
――地面反射率[14];
――斜平面上直射辐射的修正因子。
5.单位面积集热器的集热量
(1)沈阳市气象及地理概况
沈阳地势平坦,为温带季风气候。夏季平均气温为 20℃,最高气温为 36℃。冬季最低温度为-30℃。沈阳位于中国东北地区南部,北纬 41.8°。
(2)屋顶集热器单位面积集热量
沈阳纬度为41.8°,本文取太阳能集热器安装角度为42°。计算出采暖期逐时太阳能集热器单位面积集热量。
(3)南向集热器单位面积集热量
为避免遮挡阳光,南向集热器布置在两窗间的外墙上,倾角为90°。计算得单位面积集热器逐时集热量。
4 多层住宅建筑采暖中利用太阳能保证率分析
通过对多层建筑三种情况:第一种t1,只在屋顶布置;第二种t2,只在南向布置;第三种t3,在屋顶和南向同时布置,分析多层住宅建筑采暖中可利用太阳能的保证率。
4.1太阳能集热量
图4.1 太阳能集热器布置在屋顶集热量
多层建筑屋顶面积为484,能布置太阳能集热器的面积为192。集热器只布置在屋顶情况下逐时的集热量。(如图4.1所示)
用同样的方法计算出,太阳能集热器只布置在屋顶的逐时集热量。
由于太阳能集热器布置在屋顶与南向两者并无相互遮挡。因此t3情况太阳能集热器集热量为t1与t2的代数和。
4.2常规能源需要量
通过对t1情况下采暖季五个月(11月、12月、1月、2月、3月)的前五日对采暖负荷与常规能源需要量逐时进行对比。发现11月1日~11月5日:几日内的采暖负荷几乎都由常规能源来承担;12月1日~12月5日:只在个别时刻太阳能集热器的集热量能完全满足建筑物所需采暖负荷,不需常规能源提供;1月1日~1月5日:只有在1月2日11刻时常规能源需要量为0;2月1日~2月5日:某些时刻采暖负荷曲线明显高出常规能源需要量曲线,差值为可利用太阳能;3月1日~3月5日:太阳能集热器的集热量完全满足负荷需要。
对于t2和t3情况,与t1的分析方法相同,在此不详细介绍。
4.3太阳能保证率分析
保证率:
(i=1,2,3)(4.1)
式中,Qti――不同布置情况下满足采暖需要的集热量,MJ;
Qf――采暖季总采暖负荷,MJ。
采暖季每月利用太阳能的保证率见表4.1。
表4.1 多层住宅能耗中太阳能的保证率
屋顶布集热器保证率 南向布集热器保证率 屋顶和南向布集热器保证率
十一月 11.31% 7.99% 14.72%
十二月 8.60% 6.15% 12.01%
一月 8.47% 5.77% 12.00%
二月 12.35% 8.71% 16.27%
三月 16.90% 11.32% 20.98%
采暖季 10.54% 7.33% 14.17%
由数据可知,多层建筑太阳能集热器只在屋顶布置与在屋顶和南向同时布置集热器的保证率相差不大,但初投资会减少一半。
5结论
(1)多层建筑在屋顶布置集热器的太阳能保证率高于在南向两窗之间垂直布置太阳能集热器的太阳能保证率。
(2)在本研究设定条件下规划区多层建筑屋顶与南向同时布置集热器可满足采暖季平均太阳能保证率为14.17%。其中太阳能的保证率在十二月份为最小,可达12.00%。在三月为最大,可达20.98%。
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关键字:地源水泵;问题;办法
Abstract: The ground source heat pump systems are energy efficient air conditioning systems for both heating and cooling utilization of geothermal resources. Because of its energy-saving, environmentally friendly features, making this technology in the last decade, especially in the last five years, some developed countries in North America, Northern Europe has been rapid development in China's market is becoming increasingly active.Key words: ground source pumps; problem; way
献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)01-0020-02
中图分类号:TU-0
一、地源热泵的技术原理
地源热泵分为地下水源热泵、地表水源热泵和地埋管地源热泵。地埋管地源热泵系统为闭式系统,通过循环液(水或以水为主要成分的防冻液)在封闭的地下埋管中流动,实现系统与大地间的传热。结构上有一个由地下埋管组成的地埋管换热器。地埋管换热器的设置形式主要有水平和竖直两种。竖直埋管的形式是在地层中钻直径为0.1m~0.15m的钻孔,在钻孔中设置1组(2根)或2组(4根)U形管并用灌浆材料填实。
地源热泵作为一种有益环境、节约能源和经济可行的建筑物供暖及制冷新技术越来越受到关注。它是利用地下相对稳定的土壤温度场,通过一定的介质来获取土壤内热(冷)能量的新型装置,可一年四季方便地调节建筑内的温度。由于该制冷供热方式不存在能量形式的转换,几乎是一种能量的自动“转移”过程,因而其能量转换效率高、运营成本低。
二、地源热泵的形式和特点
地表水体作为热泵系统的热源和热汇,通常有两种形式:开式和闭式。闭式系统就是在地表水体中设置换热盘管,用管道与热泵的蒸发器或冷凝器连接成回路,充以媒介水,在水泵的驱动下循环;开式系统中,从水源的底部抽水,送入换热器与循环介质换热,如果冬季水温比较高,也可以将水直接送到机组的换热器,经过换热的水重新排放到水体中。地表水源热泵所具有的优点使其不断的向前发展,又因为所具有的缺点使其在使用中受到诸多的限制。从优缺点对比中也可以看出,水源问题是限制地表水源热泵推广使用的主要障碍。如果水源问题解决好,势必会促进地表水源热泵的推广应用。
地源热泵系统在应用的所存在的问题
1、进水温度过低,机组保护停机。
地表水水温随着季节和地理环境的不同而变化。夏季,地表水水底水温一般不超过32℃,制冷没有问题。冬季,特别是北方地区,地表水温度很低,甚至结冰。这种温度很低的水源进入系统换热后温度进一步降低,如果换热温差过大,就会出现冰冻堵塞或者胀裂管道的危险,从而影响整个系统的运行。为了防止这种故障的发生,热泵系统一般都会设置进水温度保护装置。当水温低于设定值时,机组保护停机,水温恢复到设定值以上时,机组重新开机。如果水温反复变化,机组就会出现频繁的开停机,严重的影响了机组的寿命。
保护停机或频繁的开停机影响了建筑物的空调效果,这种情况下一般采取加辅助热源的方式保证系统正常运行。辅助热源有锅炉、电加热和太阳能等。锅炉辅助热量较多,但投资较大;电加热启动速度快,但能源利用效率较低;太阳能是绿色环保的辅助热源,但是受天气的影响很大,见效相对也慢一些。在实际使用中,辅助热源的选择要根据具体情况慎重考虑,以保证系统的经济高效运行。
2、对地下水资源的影响
地下水热泵空调系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。 虽然在理论上抽取的地下水可以回灌到地下,但目前国内地下水回灌技术还不成熟,在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度,从地下抽出来的水经换热器后很难被全部回灌到含水层内,造成地下水资源的流失;即使能够把抽取的地下水全部回灌,怎样保证地下水不受污染也是一个难题。
3、生物污泥
自然水体中常见的有害微生物主要有藻类、细菌和真菌。它们的生成主要是由于水体的温度和pH值恰好适合微生物的生长。而且水体中有它们生长所需的营养源,如有机物、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐等,加上自然水体常年有阳光照耀,给微生物的生长提供了良好的条件。许多细菌都具有粘性细胞壁和形成菌角团的能力,能将悬浮水中的无机物、腐蚀产物、灰砂淤泥等粘结在一起,形成淤泥沉淀物,附着在管壁上,且越积越厚。微生物沉淀不仅增大传热热阻,还会影响冷却水的流通性,使传热系数进一步降低。
4、使用土壤热源热泵(闭式系统)需要的场地大
土壤埋管式热泵系统在冬季供热过程中,栽热介质从地下收集热量,再通过系统把热量带到室内。夏季制冷时系统逆向运行,即从室内带走热量,再通过系统将热量送到地下岩土中。因此,土壤埋管式热泵系统保持了地下水热泵利用大地作为冷热源的优点,同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。它是一种可持续发展的建筑节能新技术。但这种地源热泵系统对土壤换热器的材质及地质结构的要求比较高,同时埋设换热器需要较大的场地,系统投资也较其它方式要高,所以这种系统一般应用于面积比较小的居住类单体建筑,在大型工程中应用相对困难。
在国外,地源热泵的主要研究和应用对象还是土壤源热泵系统,国内理论研究和实验研究的重点也是如此。然而,土壤源热泵系统远比地下水热泵系统和地表水热泵系统复杂,一次投资相对较高。
地源水泵系统的发展前景
应用自然能源,通过地源水泵技术的使用,为建筑物提供热(冷)能,对低品位可再生能源的应用和建筑节能的发展都具有重大战略意义,符合科学用能的基本原理,并已在工程上积累了较为丰富的经验。
我国政府已将淡水源、海水源、土壤源和污水源地源水泵技术列为重点支持的技术领域,推动低品位可再生能源在建筑中的应用,这是实施国家能源战略的重大决策和必然选择,对我国节能事业的发展具有重要战略意义,建议将低品位可再生能源的利用补充列入现已实施的《中华人民共和国可再生能源法》。地源水泵技术的应用在我国已受到广泛重视,其应用规模迅猛发展,但是产品和应用的技术水平尚有待进一步提高。强化传热、减少热阻和降低泵功率消耗都是是重要的技术发展发向。地源水泵技术在我国的应用将在近期形成前所未有的宏大规模,对于可能带来的生态问题应予充分的重视。面对这一重大发展机遇,应当进一步发展拥有自主知识产权的先进技术,为我国建筑节能事业的发展做出更大的贡献。
参考文献
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关键词:教堂;外部空间环境;寒地城市
0引言
二十世纪初是哈尔滨教堂兴建盛期,拜占庭风格教堂成为哈尔滨独特的文化地标。在近几年快速城市更新中,教堂相对“孤立”被保护的情况屡见不鲜,然而教堂并不是孤立存在的,它与外部空间环境是一个有机构成的完整系统。其演变过程与外部环境时刻进行着信息及能量的交换[2]。
哈尔滨是中国纬度最高、供暖期最长、平均气温最低的特大城市,年平均温度仅3.6度,属于典型的寒地城市。圣・阿列克谢耶夫教堂在城市中心区内,因此本文以阿列克谢教堂及其周边空间环境为研究对象,挖掘教堂与教堂外部空间环境之间的相互影响,并有针对性地提出对策。
1背景简介
1.1圣・阿列克谢耶夫教堂及广场概况(以下简称阿列克谢教堂)
教堂位于哈尔滨市南岗区,退居于果戈里大街及革新街两侧,以广场围合。教堂1912――1913年为木结构,1936年又改建成砖石结构,形成两堂并立又浑然一体的特殊格局。广场属于开放的现代欧式风格,占地0.3公顷。(见图1)
2教堂外部空间环境要素分析
2.1空间格局
空间格局包括二维空间的长宽比及三维空间的宽高比、空间围合感等,影响到教堂对于外部空间环境的控制力及微环境等。
阿列克谢教堂周围主要为多层商业办公与居民楼,西南角有较大建筑高差,容易形成涡流。广场形态为矩形开放型,长宽比为1.6,高宽比为0.4,制高点是教堂。(见图2)教堂广场北侧为主要活动区,以钢结构廊架及小钟楼为弱围合。(见图3)教堂对广场具有较强控制力。
2.2外部空间环境微气候
微气候影响着场地使用率的高低、使用人群的活动质量及时间长短,直接关系到外部空间环境的活力。
通过对教堂广场的日照条件、气温、风速进行调研,得出教堂外部空间微气候的综合评价图(见图4)。广场东侧及西北角、西南角为最不宜人区域,广场北侧及教堂北侧为最佳区域。经分析,阿列克谢教堂广场南侧有一栋新建25层高层,经日照模拟,冬至日下午两点阴影遮挡了广场内大片场所,而风速在高层底部加速。[5]教堂东侧由于“狭管效应”,不宜停留。(见图5)广场四周缺乏有效挡风设施,冬季休息座椅完全处于寒风吹袭中。教堂的外部空间规划设计缺少对微气候环境的考虑,导致空间活力受影响。
2.3空间使用功能与驻留行为模式分析
空间环境及其他因素影响会产生驻留行为。经观察,阿列克谢教堂广场空间使用功能比较丰富。(见图6)广场上人群的驻留行为夏季主要包括摄影、欣赏、闲谈、锻炼、娱乐;冬季驻留行为主要包括摄影、锻炼、闲谈。广场冬季人丁稀薄,与夏季形成鲜明对比,这主要由于哈尔滨冬季气候极端恶劣,不利于户外活动的开展的原因。
通过注记得到人群驻留统计结果(见图7)。夏季人群驻留行为主要发生在建筑小品附近、西南角和小舞台附近,冬季驻留行为主要发生在教堂北侧及地下商业街入口附近。经分析,夏季广场上缺乏遮阴设施,因此活动人群主要在建筑小品周边遮阴驻留,西南角夏季举行啤酒节,中青年驻留较多,小舞台举办商业活动,青年、老年驻留较多。冬季教堂北侧微气候条件较好,因此驻留集中于此。驻留行为有寒地特点,包括抽冰嘎、滑冰、扭秧歌等。冬季由于缺乏防护设施及活动组织,部分老年人选择在广场周边餐厅内部打牌、闲谈。
2.4最佳视距
教堂的外部空间环境应该满足能够为观察教堂提供三个层次最佳视距,包括建筑物细部、建筑物整体、建筑群体及环境。建筑物与视点的距离(D)与建筑物高度(H)相等,即D/H=1,45°垂直视角,利于观看建筑物的细部;D/H=2,视角为27°时,是观察建筑物整体的最佳视角;D/H=3,视角为18°时,为观赏建筑群体及其环境的理想视角。[4]
阿列克谢教堂北立面和西立面是建筑的主要观赏立面,分别以两个立面为圆心,取得最佳视距范围如图。(见图8)根据图得出广场能够为观察建筑细部提供最佳视距。仅北侧可提供观察建筑整体最佳视距,其他方位被建筑和道路占领。教堂外部空间没有提供观察建筑群体及环境的最佳视线通廊。
2.5过度附加商业元素对历史显示度的影响
教堂保护中经济消费与文化消费对保护效果具有双重影响,权衡消费程度是关键。若过于保守,采用福尔马林式保护,历史建筑的文化辐射就难以全效发挥。[1]若消费过度,商业化会使历史文化特色丧失。
阿列克谢教堂的间接文化消费带动了周边商业发展,但引来了过度的经济消费。商业活动过多,夏季长期举行啤酒节,还有定期商业宣传活动。广场上搭建的舞台、大型广告牌,遮挡了教堂的立面,教堂的历史文化特色显示度随着周围商业化的加剧而降低(见图9)。
3教堂外部空间环境更新改善对策
3.1空间尺度的控制对策
寒地城市广场不应求大,而应以小取胜,在构成上减弱冬季主导风向的影响,形成若干小广场连续成群的效应。教堂外部环境的空间比例应控制在1:2-1:3,有较强的围合感,并保证冬季有足够太阳直射面积,夏季有遮阳驻足场地。周围建筑高度差不宜变化太大,保证广场微气候适宜。应将最佳视距纳入外部空间格局规划的考虑中,控制最佳景观视廊上的建筑高度及用地性质。对于阿列克谢教堂南侧已有高层的处理,可考虑在建筑底层设置较宽的裙房,有效阻挡下降气流,减少强风对保护建筑侵蚀,同时改善外部空间微环境。
3.2微气候设计对策
绿化是控制微气候的有效手段。由于西向太阳辐射最大,保护建筑应首先考虑西侧绿化。结合哈尔滨寒地气候,在教堂外部空间设置防风绿化。防风林应与盛行风向垂直:单排、高密度的防风林,距4倍建筑高度处,风速会降低90%,可以减少被遮挡建筑60%的冷风渗透量,节约教堂能耗 15%[6]。针对阿列克谢教堂南侧的“狭管效应”,可在风道上加盖透明顶棚或利用多层绿化带遮挡强风。[5]
3.3外部空间环境及要素控制引导对策
将教堂外部环境划分为保护区、控制区和协调区,针对建筑密度、高度、建筑造型及沿街立面等进行分区指标控制,使教堂周边轮廓线及背景和谐。权衡空间开发尺度,通过适度文化消费带动周边商业发展,提高整体空间活力。教堂外部空间应谨慎引入商业活动,需考虑活动氛围是否与保护建筑氛围和谐。避免临时商业构筑物遮挡保护建筑,保证教堂高历史文化显示度。周边减少大体量、高层建筑建设,尽量保护原有城市肌理。可根据哈尔滨严寒气候综合考虑地下空间的开发,并且引入冬季特色活动,为冬季教堂周边增添活力。
参与调研人员:孙铮 陈璐露 刘羿伯
参考文献:
[1] 彭颖,刘大平,哈尔滨索菲亚教堂周边环境演化与整合,建筑历史与理论2008年学术研讨会论文选辑-第九辑,2008;
[2]张凯莉,教堂的环境设计研究,2005;
[3] 谢姝,教堂周边环境整治模式探析,山西省自然科学基金资助项目,2010;
[4]芦原义信,街道美学,百花文艺出版社;
[5] 冷红,王吉勇,基于环境行为学的寒地城市广场气候设计对策,第八届环境行为研究国际研讨会论文集,2008;
[6] Michele G,Wind in Architectural and Environmental Design,New York:Van Reinhold,1982。
[基金支持]
【关键词】小框体复合保温隔热系统;建筑节能;热阻
中图分类号:TU201.5文献标识码: A 文章编号:
建筑节能是当今建筑界共同面对的重要技术领域,改进建筑护结构的保温隔热性能、结构性能、耐久性能是外墙外保温技术发展的重要方向。作者针对当前外墙外保温系统存在的质量通病,以满足建筑节能标准,提高使用寿命并降低后期更换和维修成本、以及提高系统的结构性能、耐久性能为目的,研发了小框体复合外墙保温隔热系统[1,2,3]。将该系统应用到某试点工程进行实测验证,以检验该系统在实际工程应用当中的可靠性及适用性,为其后续广泛地推广提供依据。
1 工程概况
小框体复合外墙保温隔热系统的研发及试点工程的试验工作位于郑州市索凌路交国基路某住宅小区。其具体参数如下:
建筑体形:板式
墙体材料:黄河淤泥多孔砖
墙体保温体系:XKT系统
体形系数:0.29
热工分区:寒冷(B)区
冬季采暖室内计算温度应取18℃
冬季采暖计算换气次数应取0.5h-1
节能计算建筑面积(地上):3765.41 m2
建筑体积(地上):11294.68 m3
节能计算总建筑面积:4272.35 m2
建筑总体积:12409.95 m3
建筑表面积:3501.01 m2
建筑层数:地上7层、地下室1层
建筑物高度:21.00 m
2 工程实测
2.1测试目的
通过现场测试小框体复合保温隔热系统的热阻,与理论计算值相对比,以检验理论计算的正确性。
2.2测试方法及原理
采用双热流计平板导热仪测量法[4],其原理是根据平壁稳定传热的原理制成的,当达到稳定传热状态时,满足如下关系:
(1)
式中, 热流量(J);温度(K);面积(m2);换热系数W/(・K); 导热系数W/(・K); 材料层厚度(m)。
由于平壁两侧的换热和导热面积是相同的,经整理可以得出:
(2)
(3)
只要测量出试件两表面的温度值t1,t2 ,以及通过墙体的热流值q,就可以计算出试件热阻R的数值。
实际上,由于温度波的时间延迟,两者在时间上并非相吻合的;另一方面,由于墙体的蓄热作用,由外表面进入墙体内部的热流值,与同一时刻由墙体内部流过内表面的热流并不一致。采用“双面热流计法”测量墙体的热阻,就可以消除这两个影响[4,5]。另外,为了准确地得到通过墙体的热流值,以通过墙体内、外表面的热流的平均值代替。
只有消除温度波的时间延迟所带来的影响,测试的结果才是可用的。测试是于2010年1月1日开始,测试过程中,设定DC100数据采集仪每隔1小时记录一次数据,再取整个测试时间2010年1月2日至2010年1月11日共计10天内的数值求平均值,这显然足以消除时间延迟所带来的影响[6]。
任意时刻墙体内外表面温差写作:
(4)
测试期间温差平均值:
(5)
任意时刻通过墙体的热流密度写作:
(6)
测试期间热流密度平均值:
(7)
式中 任意时刻墙体外表面的温度测定值(℃); 任意时刻墙体内表面的温度测定值(℃); 任意时刻墙体外表面的热流密度测定值(W/m2); 任意时刻墙体内表面的热流密度测定值(W/m2);测试时间的整体跨度,=240h。
2.3测试结果及数据处理
图1温度实测值 图2热流密度实测值
Fig.1 measured temperatureFig.2 measured heat flux density
由数据采集仪记录的结果计算得:
15.641℃;10.366 W/m2
3 热阻理论计算值
护墙保温隔热构造作法为:水泥砂浆(20.00mm)+聚氨酯小框体保温隔热系统(XKTP)(40.00mm)+黄河淤泥多孔砖(240厚) +水泥砂浆(20.00mm)。
由文献[7]可知:
外粉水泥砂浆热阻:
XKTP(40.00mm)热阻:
内粉水泥砂浆热阻:
护墙保温隔热构造总热阻:
4 实测值与理论值相对误差
=8.48%
由于实际测定时要包含各种测量误差及材料导热系数与理论值的差别,因此,本文的相对误差在可接受的范围内,也证明了该系统在实际工程应用当中的可靠性及适用性,为其后续广泛地推广提供依据。
【参考文献】
童丽萍,李建光,曹源(等).一种空腔式小框体保温隔热复合板[P].中国,200820220705.4.2010-2-3
Li Jianguang. Thermal stress performance analysis for a new external wall insulation system[J], Applied Mechanics and Materials, 2011(71-78),1929-1932
Li Jianguang, Tong Liping, Tian Lihui, Thermal performance analysis for a new external wall insulation system[J],Advanced Materials Research, 2012(383-390), 6476-6483
王珍吾,孟庆林,张百庆.双面热流计法现场测墙体构造热阻[J].建筑节能,2004,(9):38~40
王晶晶.环境条件引起的热流计法测试误差研究[D].[硕士学位论文].上海:同济大学,2007
关键词: 热泵 节能 冷暖
热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点,目前在国内广泛应用。本次收集了在全国各类报刊杂志、年会资料集及论文集有关热泵技术及应用这方面的论文共207篇。在此作为一个专题研讨,供在座的各位教员和同学们参考。有关问题综述如下:
一、空气源热泵
空气源(风冷)热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%,年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始,在夏热冬冷地区得到了广泛应用,据不完全统计,该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20~30%,而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。本次收集的空气源热泵方面论文有55篇,主要内容有:
1、关于空气源热泵能耗评价问题
为了评价和比较热泵机组与其它冷暖设备的能耗,大约有30篇论文涉及此问题。介绍了适用于热泵机组能耗分析的理论与软件,根据空调冷负荷、室外干球温度、热泵出水温度等参数,采用温频数法,求解热泵供冷全年能耗。在求解热泵冬季能耗时,除考虑空调热负荷、热泵出水温度、室外干球温度外,还把室外相对湿度(即温湿频数)考虑到热泵供热性能中,软件经工程实例计算,与实际耗能量有较好的吻合,为能耗评价提供了一种方法。
2、风冷热泵机组的选用
目前设计选用风冷热泵冷热水机组,常根据计算得到的冷热负荷,考虑同时使用系数及冷(热)量损耗系数后,按机组铭牌标定值选择机组台数。由于空气源热泵机组的产冷(热)量随室外参数的改变而变化,这种选择方法可能造成机组选得过大,造成浪费;或者选得过小,使供冷(热)量不足,达不到使用要求。为此建议采用空调的逐时冷热负荷和热泵机组的供热供冷能力的逐时变化曲线对照选择,会得到比较满意的结果。
3、热泵机组冬季除霜
空气源热泵冬季供热运行时,最大的一个问题就是当室外气温较低时,室外侧换热器翅片表面会结霜,(需要采取除霜措施)。根据有关文献摘录,经二年的现场跟踪测试,其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%,而由于除霜控制方法问题,大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重,不需要除霜的情况下进入除霜循环的。目前常用的一些方法,或多或少都存在一些问题,如发生多余的除霜动作,或需要除霜时而不发出信号等弊病存在。有关文献提出的最佳除霜时间控制及最大平均供热量控制除霜等方法,从理论上讲很有新意,但实现起来比较困难。本人认为:采用自调整模糊除霜控制的思路及系统的基本结构,确定室内外大气温度、相对湿度之差及翅片温度的变化率等作为输入论域,经对输入量的模糊化和模糊推理方法,在高位机上实现模糊除霜控制的仿真,采用这种方法除霜经与实验数据对比,判别结果与实际情况较吻合。这种方法与常规除霜方法相比,不仅延长了制热工作时间,减少了除霜次数和除霜损失,而且使机组工作性能和可*性得到了提高。
在室外空气温度低的地方,由于热泵冬季供热量不足,需设辅助加热器。常用方法是在室内机出风口处设加热器,这种方法不仅传热效率低,安全性能差而且化霜时间长,室内温度下降大,采用氟里昂加热器可以明显克服以上缺陷,这种方法就是把室内侧换热器分前后两部分,在中间增加一个氟利昂辅助加热器,即热泵在冬天运行时,压缩机排出的高温氯利昂气体进入室内换热器前部分时已有部分气体被冷凝成液体。此时经氟利昂加热器的加热,使该部分液体再次蒸发成气体,然后再进入室内换热器的后半部分。这样,依*整个室内换热器,将热泵室外换热器的吸收的热量,连同氟利昂加热器所产生的热量一并传给空调房间内,补足了由于室外环境温度低而引起的供热量不足。相关文献介绍在KFRd-70LW热泵空调器上试验,得到了很好的辅助加热效果,而且化霜时间由3min减少到1min(室外温度-1℃时);由10min减少到3min(室外温度-7℃时)。
4、热泵机组的噪声治理
单台或多台热泵机组的噪声治理。分析风冷热泵机组的噪声传播特性,结合热泵机组的噪声治理工程实例,介绍了封闭式隔声消声装置的设计方法、设计要点和治理效果。
由于风冷式热泵的操作、管理及维修比较方使,具有制冷制热的双重功能,机组的散热又不需要冷却塔,因此,应用越来越多。但热泵机组的噪声易对周围环境产生一定的影响,近几年上海等地发生热泵噪声扰民的事件增多,已成为近期城市中一类带有普遍性的固定源噪声污染问题。因此了解单台或多台热泵的噪声传播特性,探讨热泵机组群噪声防治的方法,具有一定的普遍现实意义。
从热泵机组的噪声源、噪声特性、热泵机组的噪声治理实例、噪声控制及治理的技术角度看,热泵机组噪声治理工程实例有一定的推广价值和意义,在较好地解决了热泵机组通风散热、进排风问题、确保热泵正常运行的前提下,采用全封闭的隔声消声装置,把热泵的A声级噪声降低20 dB左右,为在某些特殊场合把热泵噪声降低至需要的程度的噪声治理工程设计提供了一个可以借鉴的成功实例,尤其是在热泵的排风余压较低或不了解具体的余压时,在设计隔声消声装置的进风排风系统时可以有一个具体的计算依据。 二、水源热泵
虽然目前空气源热泵机组在我国有着相当广泛的应用,但它存在着热泵供热量随着室外气温的降低而减少和结霜问题,而水源热泵克服了以上不足,而且运行可*性又高,近年来国内应用有逐渐扩大的趋势。本次共收集到这方面的论文15篇,主要内容综述如下:
1、开发和使用未利用能、发展水源热泵技术
未利用能指的是还没有利用的能,大致包括自然类(如地热、温泉、河水、海水、湖水及地下水等)和城市基础设施类(如工场、发电厂、矿井、工业废弃物及公共浴室等等),如何利用这部分未用能作为生活用采暖、空调的热源、是应引起足够重视的问题,空调所对大连电力大厦采用发电厂循环水作为大厦水源热泵空调系统的热源,在技术上和经济上进行了分析,并进行了水面积的模拟试验,结果表明,采用水源热泵供热,其COP为4,每平方米采暖可以节约运行费5万元,节标煤5公斤。某作者还对利用某矿区现有的地下水(作热源),对单身18层职工公寓和住宅小区实施冷暖联供的四种方案进行了综合比较,结果是采用水源热泵的空调系统,不管是从投资上,还是从运行费上,都具有明显优势。
2、发展住宅的水源热泵系统
随着我国住宅市场化改革,新建住宅小区迅速发展和居民对居住环境的改善需求,以及环保方面的要求,如何满足居住建筑的冷暖空调要求,是急需解决的问题。清华大学江亿提出采用深井回灌的水源热泵方式可能成为满足这种需求的住宅供热空调方式。
其原理,地下水从深井1中抽出进入板式换热器械2,与楼内循环水系统的水换热后,再通过深井2排到地下,循环水系统经住宅楼内管网送入各户,经各户的水源热泵产生热水(冬季)或冷水(夏季)送入末端装置,满足供热或空调的要求。 在对深井、水系统及水源热泵和末端装置进行了详尽讨论,最后进行了经济分析,结果表明,采用这种“一户一机、深进回灌”的水源热泵方式,优于目前的冬季燃煤锅炉采暖+夏季分体空调方式。同时系统管理方便,住户可很方便地单独对温度调节。这一方式全部能源由电提供,无任何污染,空调排热全部进入地下用于冬季供暖,不再对小环境造成热污染,并且遭受不悬挂室外机,美化了建筑外表面。由于地下水是全封闭式系统,因此既不消耗任何地下水源,又不会对其带来污染。目前需要政府部门制定相应政策,以支持这种节能、节水、保护环境的方式。
3、水源热泵应用测试分析
空调所李先瑞等对大连发电总厂新建综合楼三层西侧一个房间()的水源热泵系统进行了一个冬季的实侧,得到如下结论:
(1)水源热泵是一种介于中央空调和分散空调之间的优化空调能源方式,它既具有中央空调能效高,成本低和安全、可*等优点,又具有分散式调节灵活、方便和便于收费等优点,是一种适合民用建筑的采暖空调方式。
(2)由于余热水源热泵具有热回收率高的特点,因此,经济性、节能性十分明显,在有条件地方应大力推广。
(3)自来水水源热泵系统,冬季采暖需补助加热,其经济性与加热热源方式有关。采用热效率高的燃气加热方式或以价格较低的蒸汽加热水作为加热源等热源时,以它们作为补助加热热源是合理的。
4、水源热泵冷热水机组的经济性
长沙铁道学院丁力行对湖南地区的中央空调系统,分别采用水源热泵冷热水机组、风冷热泵、溴化锂直燃机、水冷冷水机组+燃油锅炉四种方案进行了经济比较,结论是水源热泵冷热水机组具有初投资较小,且成本比其它三种中央空调小19~65%的优点。
5、中高温水源热泵用混合工质研究
在地热利用中存在的主要问题是利用后排放的水温较高,一般为40~45℃。如利用这部分热水作为热泵热源,这就存在着一个使用甚么样的热泵工质问题,经采用CSD方程的大量计算,筛选出了一种低环害的非共沸混合工质,经实验测试,效果较好。采用此混合工质用以地热水(40~45℃)为低温热源的热泵系统,冷凝温度70℃左右,蒸发温度在20℃左右,冷凝压力在20以下,EER值在3.5~4之间,可以输出60℃左右的热水供用户使用。 三、地源热泵
地源热泵是以大地为热源对建筑进行空调的技术,冬季通过热泵将大地中的低位热能提高对建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用;夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量,以备冬用。由于其节能、环保、热稳定等特点,引起了世界各国的重视。欧美等发达国家地源热泵的利用已有几十年的历史,特别是供热方面已积累了大量设计、施工和运行方面的资料和数据。
我国是发展中国家,由于多种原因,地源热泵的开发研究仅仅是近几年的事。有关地源热泵方面的论文共收集了13篇,表明国内对研究开发地源热泵系统已引起了足够重视。论文主要内容有:
1、垂直U形埋管地源热泵实验
青岛建工学院1998年建设了垂直铺设的土壤源冷热两用闭式热泵系统,地面设备采用美国谷轮OM300热泵机组和立式风机盘管;地下垂直埋设一根d45*4mmU形聚乙烯塑料管,深53m,孔网直径1.10m,塑料管总长110m(包括水平埋管4m),为了测试土壤温度变化,距主井每隔0.8m打一深13m的辅井。1998年8月26日开始运行测试,整个试验包含了二个夏季,一个冬季和二个春秋季,共五个季节。通过试验得到了如下结论:
(1)垂直埋管系统既可作为冬季采暖的热源,又可作为夏季空调的冷源,一机两用是可行的,它同水平敷设的系统比较,只占用极小的室外场地。
(2)采用一个单井作热泵冷热源时。夏季储热和冬季的储冷不明显,从设计角度可不予考虑。
(3)经过整个夏天(或冬天)的长期运行,埋管周围温度场发生变化,其作用半径大约3m左右。
(4)塑料埋管同地下的热交换能力如下:
a.向地下放热(制冷工况):按管长计算:20m/kw;按井深计算10m/kw;按管路外表面积计算;2.5m2/kw;
b.从地下吸热(制热工况):按管长计算:35m/kw;按井深计算:17~18m/kw;按管路外表面积计算:4.5m2/kw。设计管路系统可按冬季工况设计,对夏季工况进行校核。
(5)在选择R22蒸发器和冷凝器时,建议参数如下:冷凝温度≤60℃,蒸发温度-2~7℃,制热时取低值,地下埋管充液按能抵抗-7℃的低温。地下流体流动温升6~8℃,蒸发器传热平均温差6~12℃,制热时取低值。冷凝器传热平均温差8~14℃,室内液体一般可不充防冻液。
(6)引进西方国家钻井下管一条成施工作业;开发特殊塑料管件:U型管件,二管接管技术。引进和开发特殊钻井回填填料,西方国家采用特殊的回填料可提高传热效果。
2、垂直套管式埋管地源热泵试验及传热模型
重庆建筑大学通过竖埋单管试验,地下套管式换热器较U形管换热器传热效率高20~25%,在单管试验的基础上,建设了10kw的地下套管式地源热泵系统,该系统地下部分为5排15根,深10m的竖埋套管,错排布置,间距1.5m,孔网与套管之间的缝隙用钻孔回收的岩浆回填,套管直径DN75~90mm,水管直径dN15~25mm,管材均为PVC塑料管。地上部分为水-空气热泵空调器;水-水热泵,末端采用立式风机盘管和冷暖地板。
热泵自98年10月投入使用,经过了两个冬季,两个夏季四个过渡季的连续运行测试,系统运行正常。冬季保持室温18℃以上,夏季保持室温28℃以下,热泵系统间歇运行,平均运行时间每天8~9个小时。通过2年的使用,积累了大量测试数据,并得到了一些有价值的结论。
(1)冬季运行,地下埋管,进水温度5.5~7.5℃(平均7.15℃),出水温度11.5~13℃(平均12.13℃,温差5℃左右),热泵压缩机吸气压力0.45~0.5Mpa(t0在3~6℃);水-空气热泵排气压力1.4~1.65Mpa(tk在40~45℃);水-水热泵排气压力1.60~1.80Mpa(tk在45~50℃)。热泵运行7~10天后,进出水温度趋于稳定。
(2)冬季运行室内保持18~22℃(平均19.39℃),热泵间歇运行,月平均运行小时数7.58h,地下埋管单位温度换热量平均为77.93w/m,平均传热系数9.45w/mk。热泵性能系数COP=3.06kw/kw。
(3)夏天运行,地下埋管进水温度34~43℃(平均41.48℃),出水温度27~34℃(平均32.3℃),温差9℃左右,排气压力1.6~1.8Mpa(tk在45~50℃),热泵压缩机吸气压力,水-空气热泵P吸=0.45~0.5Mpa(t0在3~6℃),水-水热泵P吸=0.40~0.45Mpa(t0在1~3℃)。热泵运行20天后,进出水温度趋于稳定。
(4)夏季运行,室内保持21~27℃(平均23.38℃),热泵间歇运行,月平均运行小时数8.88h,地下埋管深度换热量90.6w/m,平均传热系数5.70w/mk,热泵制冷系数5.70w/mk,热泵制冷能效比EER=3.46kw/kw。
(5)地下埋管支路是三根竖管串联,经测试各竖管温差平均为1.9、1.5、1.6℃,表明各竖管传热基本均匀。
(6)地下埋管系统流量大小对埋管换热器的传热有重要影响,经变水量测试,每个支管环路1200kg/h左右为最佳流量,此流量相当供水支管水流速1m/s,本管内水流速0.1m/s。在最佳水流量下单位埋管深度换热量和EER到达最大值。
(7)经重庆几个工程实例比较,地源热系统造价比家用分体空调器造价要高40~50%,用节约的电费偿还期约为4~5年。
(8)经测试分析地下埋管内热短路现象严重,测试结果为0.3~0.4℃,占埋管换热量的20%左右,如何减小热短路,提高竖埋管的传热效率是需进一步研究的手段。
(9)建立完善的地下埋管传热模型,以确定不同地区,不同岩土性质下的最佳地下埋管换热器尺寸,继推广和发展地源热泵的关键技术,作为参照V.C.Wei地下埋管传热理论,采用系统能量平衡结合热传导方程建立了二维温度场数学模型,其中包括单管间歇(或连续)运行传热模型,串联套管传热模型,管群换热模型。该模型经验证,比实测值偏低10%左右,若经进一步完善和修正,对地源热泵系统设计及运行具有重要的参考及应用价值。
(10)正确了解热泵冬(夏)季运行终止至夏(冬)季热泵运行开始,这个过渡季期间内,大地温度的变化情况,是建立地下埋管传热模型的重要边界条件,也是保证地源热泵长期有效运行的重要数据。作为采用按径向和管长方向建立二维传热模型计算大地温度恢复情况,并编制了相应的程序,计算值与实测结果有很好的吻合性。
(11)经模型计算,地源热泵连续运行30天热影响最远的距离(即传热远边界半径)为6m左右,但经计算其不同距离埋管对竖管干扰引起的大地热阻变化已变小,其干扰程度已小于2%,因此认为埋管间距采用3m是可行的,这与实测结果是一致的。
3、土壤及其黄砂混合物导热系数的实验研究
发展和推广地源热泵关键问题是要根据不同气候条件下及土壤的蓄、放热能力,选择热泵系统的合理容量和土壤中放热量的最佳间距和深度从而确定出最佳安装方案以便得到最大的经济和环境效益。本研究采用针对我国华东地区的有代表性土壤及不同比例的沙土混合物进行测试,其结论是:
(1)湿土壤及土沙混合物的导热系数,随密度P和含水率W的增加而增加。
(2)实验的纯土壤、纯黄沙,土沙比分别为1:2的混合物四种不同的测试对象中,以土壤混合物为1:2的导热系数最大,其关联式为K=2.38*10-10W0.79P2.79w/mk。
4、地源热泵采用蓄热水箱的夏季工况分析
一般地源地下埋管均为直流式水系统,当热泵间歇运行时,会造成压缩机起动负荷大,采用蓄热水箱就是在室外侧水系统上并联一个蓄热水箱,当热泵停止运行的间歇期,室外侧循环水泵继续运行使水流过蓄热水箱,以降低水箱及室外侧水系统的温度,经实验检验和数值模拟计算,采用为上方式可以明显降低水温,也即降低压缩机起动阶段的冷凝温度最终达到节能效果。 四、复合热泵
为了弥补单一热源热泵存在的局限性和充分利用低位能量,运用了各种复合热泵。如空气-空气热泵机组、空气-水热泵机组、水-水热泵机组、水-空气热泵机组、太阳-空气源热泵系统、空气回热热泵、太阳-水源热泵系统、热电水三联复合热泵、土壤-水源热泵系统等。有关复合热泵方面的论文共收集了12篇,论文主要内容有:
1、太阳-空气热源热泵系统
太阳-空气热源热泵系统是在传统的空气热源热泵系统的基础上,利用太阳能热源而新开发的系统。它可以制冷、供热、供生活热水,是一种利用自然能源、无污染、适用性广、效率高的新型冷热源系统。
北京市建筑设计院关磊设计的太阳-空气热源热泵系统。由压缩机组、冰(水)蓄热槽、设在屋顶上的集热/放热板及冷媒管道组成。制冷运行是在夜间进行,一是利用夜间电力,二是利用屋顶上的放热板在夜间向室外散热。供热运行在白天进行,它利用太阳热及空气对流热作为采热源,进行热泵制热工况的。首先冷媒被压缩机压缩成高压高温气体,然后进入蓄热水槽(与冰蓄热槽共用)的盘管冷凝放热,冷凝后的液体再通过膨胀阀变成低压低温的液体进入设在屋顶处的集热板吸收太阳热及空气对流热,又成为气体返回压缩机,如此反复形成热泵制热循环。与此同时,利用蓄热水槽内的热水对建筑供热。
系统的特点有:节约能源、经济、高效率、适应性广。
该系统适用于办公楼、医院、温水游泳池、疗养院、学校、研究所、工厂等建筑。同一般太阳能利用系统相比,集热板面积已经大幅度减少,但由于受屋顶设置面积的限制,一般适用于5层以下的建筑。对于5层以上的建筑采用该系统时,应考虑设其它辅助热源设备。
2、土壤-水热泵系统
土壤-水热泵(下称土壤热泵)可利用低品位的土壤热能提供热水或向建筑物供暖。美国、德国及瑞典等北欧国家,已有上万台此类热泵装置在运行,土壤热泵技术已趋成熟,并迅速地加以推广使用。目前正在制订土壤热泵用于供暖的技术规范。
天津商学院制冷技术研究所高诅锟介绍了无污染、低品位的土壤热源热泵实现冬季供暖的技术,提供了土壤热交换的设计参数和室内供暖的匹配方法,并指出,与空气热源热泵的全年电费相比较,土壤热源热泵节电10%~12%。
房间供暖一般只需要较低的温度,从的观点来看,用煤的高品位化学能取暖是很大的浪费,而且煤是很多产品的宝贵原料。而利用土壤热泵提供的40~45℃热水供暖(尤其是地板供暖)则把本来难以利用的低品位、无污染的能源利用起来,是节能的途径之一。
冬季土壤热源的温度不仅高于空气,而且较为稳定,如在天津市和河北省地区,在整个供暖期,地下1.6m深处土壤温度在13~10℃之间变化。空气热源的温度则不可能这样稳定,而且空气热泵不适于在7~-4℃范围内工作,它需要复杂的除霜装置,如空气热泵在外界温度-4℃以下工作时,蒸发温度较低,热泵性能系数明显下降。
在供暖季末期,由于供暖负荷的减少和土壤供热量的降低,土壤热泵的输出与负荷有较合适的匹配。冬季热交换器盘管附近土壤的湿润和结冰能为热泵提供附加热量。夏季可以将土壤热泵转换为空调运行工况,可以达到节水目的,同时为冬季供暖贮热。在其它季节里可以提供生活用热水。
根据本文提供的参数,可以很快地进行设计计算。如已知供暖面积F2,选择热交换器型式所对应的匹配系数n,可以立刻知道土壤热泵系统各设备的负荷及土壤热交换器的占地面积及其结构和尺寸。
在自然界和工业废汽、废热、废水中,低品位热源不少,往往未加利用,从观点分析,它们是冬季供暖的合适热源。土壤热泵可以把低品位的土壤热能利用起来,其性能系数可达2.5~3.0,是有效的节能技术。
从年度电费上与空气热泵相比,土壤热泵可以节省电费10%~12%(注:年度电费比较是土壤热泵、空气热泵夏天用于空调、冬天用于供暖时全年用电费用比较)。
3、太阳能-水源热泵空调系统
太阳能水源热泵系统由三部分组成,即太阳能集热系统、水源热泵系统和热水供应系统。其系统是将建筑物的消防水池作为蓄水供应系统。以解决太阳能的间歇性和不稳定性。当环路水温高于35℃时,水源热泵空调系统同消防水池断开,冷却塔投入运行,当环路水温在15~35℃之间时,太阳能作为冷却塔停止运行,生活热水供应的热源收集的太阳能用来加热生活用水;当环路水温低于15℃时,环路与消防水池连通,太阳能水源热泵空调系统吸收太阳能。若仍有多余的太阳能时,可继续加热生活用水。
作者对哈尔滨、上海、乌鲁木齐等六城市应用该系统进行了详尽的模拟计算和预测分析,得出了如下结论:
(1)太阳能水源热泵空调系统是一种节能系统,应用前景广阔。其系统拓宽了水源热泵空调系统的应用范围,使目前内部余热小或无余热的建筑物也可采用水源热泵空调系统节能。
(2)初步得到太阳能水源热泵空调系统在我国各地的应用运行情况,并分别指出,对于不同的热源设备形式及能源形式,该系统在各地区的运行能耗情况和节能特性。
(3)在我国大部分地区运用太阳能水源热泵空调系统,都会收到良好的节能效果,尤其是对于年太阳辐射总量较高,冬季日照率高的地区,该系统是一种理想选择。
空调所郑瑞澄根据全玻璃真空管太阳能集热器的热性能和上海、南京、武汉、济南四地的太阳能辐射资源,通过计算得出了太阳能水源热泵空调系统,该四地所需的太阳能集热器面积,经效益分析,以供暖面积100m2的水源热泵机组为计算对象,太阳能集热系统运行100天可节约的常规能源量为上太阳能集热系统供应生活热水(以住宅建筑面积100m2为例)可节约的年常规能源为天然气636.5Nm3,电5550kwh。以现阶段太阳能集热系统平均200元/m2和北京现行电价计算,太阳能利用增加的投资可在6年左右回收,之后的节能费用,即是用户的净效益。
4、热泵复合热电冷三联产的系统优化分析
随着能源供需矛盾的日益突出,能源的综合利用得到国内外广泛关注,从热电分产到热电联产乃至热、电、冷三联产的提出和运用,无不说明人们对节能进行了有益的探索,而实践证明,这些研究带来了较好的经济效益和社会效益。
热电分产就是供电和供热相互独立的供电供热方式,由于这种系统的经济性差,不利于能源的分级利用而逐渐发展为热电联产,在热电联产系统中较高参数的蒸汽首先用来作功发电,然后用汽轮机的排汽和抽汽供热,这样就减少有用功的损失,达到能源分级利用的目的,从而使有用功效率得到提高。随着生活水平的提高,夏季供冷、冬季供热的要求越来越强烈,而集中供热供冷由于它的优越性而偌受青睐,另外在热电联产中,由于夏季热负荷的降低,汽轮机抽汽量减少,整个系统的经济性下降,所以进一步发展成热、电、冷三联产系统。所谓热、电、冷三联产是指锅炉产生的蒸汽通过汽轮机发电做功后,汽轮机的排汽和抽汽作为吸收式制冷机的工作蒸汽,这样提高了夏季汽轮机的抽汽份额,同时也向用户提供了所需的冷量,从而大大减轻了空调制冷负荷对电网的压力,缓解了用电高峰的峰值负荷。另一方面,从环保角度上考虑,由于热、电、冷三联产一般不采用CFC工质,不破坏臭氧层,而且三联产系统充分利用品质较差的低位热源而不象压缩机制冷一样需高品质的电能,这样更有利于提高能源的综合利用率,但目前的热、电、冷联产系统从整个系统的优化方面考虑是有潜力可挖的,本文通过对目前的热、电、冷三联产系统的分析,提出用蒸喷式热泵以及吸收式冷热机组对热、电、冷三联产系统的优化方案,并对其优化效果进行分析。
东南大学动力系张小松等通过对热、电、冷三联产的系统分析,提出用蒸喷式热泵以及吸收式冷热机组对热、电、冷三联产系统的优化方案,并对其经济性进行分析,通过对CC25-8.83/0.98/0.12机组的系统进行实例计算,可知优化后在相同的供热条件下该机组的联产系统发电量增加5.2%。
文中讨论了直接抽汽供热、供冷的热、电、冷三联产系统的原理,热泵优化热、电、冷三联产系统,对蒸喷式热泵对三联产系统的优化、吸收式冷热机组对三联产系统的优化进行研究,得到如下结论:
(1)目前的热、电、冷三联产常规系统在供热经济性方面是有潜力可挖的。通过采用蒸喷式热泵和吸收式冷热机组对热、电、冷三联产的系统优化,在相同的供热条件下可以使三联产的发电量增加几个百分点。
(2)蒸喷式热泵和吸收式冷热机组对热、电。冷三联产的系统优化适合于企业自备电厂以及区域供热热电厂的建设和系统改造,在与常规的热、电、冷三联产系统投资差别不大的情况下能高效地满足冷用户、不同压力等级热用户的供冷、供热要求。 五、其它热泵
热泵除上述四类以外,还有喷射式热泵、吸收式热泵、工质变浓度容量调节式热泵及以CO2为工质的热泵系统。
1、喷射式热泵
随着现代工业和人类社会的发展,人们对节能与环境净化给予高度重视,国外对机械式和蒸汽喷射式热泵的应用已使用得比较成熟。国内对蒸喷式热泵的应用也作了一些工作。蒸喷式热泵具有结构简单,工作可*的特点,但效率较低、应用范围受蒸汽压力的限制,尽管如此,它在一定条件下,特别是用于蒸发单元,具有较好的节能效果。四川联合大学化工系刘代俊、王钟鸣、李军等用计算机对蒸汽喷射式热泵的热力过程进行变工况计算,分析了性能,指出了应用范围。以便我们对蒸喷式热泵的工作性能及应用范围有一个较为清楚的了解。
2、氨-水GAX吸收式热泵
早在1884年,就发现了液氢能汽化产生制冷作用,并通过氯化银对氨蒸气的强烈吸收作用形成制冷循环,此后,产生了许多以原理为基础的氨制冷设备,并一直沿用至今。氨-水和溴化锂-水一起被认为是最常用的、对环境无害的绿色制冷工质对。同溴化锂-水工质对相比,氨-水工质对的显著优点是能制取0℃以下冷量,不易结晶,可用于热泵供暖;氨-水工质对对铜以外的金属基本无腐蚀性;系统体积较小。缺点是蒸发压力较高,大量泄漏时,对人体有害。此外,氨与水的沸腾温差较小,需用精馏器、分离器以去除冷剂氨中的水蒸气。氨-水单效循环的制冷效率也较低。因此,氨-水工质对被认为是最适用于家用及小型吸收式热泵的工质对,如美国公司自1927年起就生产小型直燃式氨-水吸收式制冷机,该公司在60年代研制的风冷式小型燃气氨-水单效制冷机一直销售至今。在日本、中国等地也有此类产品销售。
由于电费的增长、用电高峰期电力的短缺和全球环保意识的日益增强,采用无公害工质的热能驱动吸收式热泵再次引起人们的关注。基于发生器-吸收器热交换(GAX)原理,具有较高制冷热力系数(COP),并能用于热泵式供暖的直燃型氨-水吸收式热泵再次成为美、日、韩及欧洲发达国家的研究热点。
同济大学机械学院热能系张敏华介绍了利用计算机仿真、设计及优化技术研制直燃型氨-水GAX(发生器-吸收器热交换)吸收式热泵的过程,并阐述了氨-水单效及GAX吸收系统的原理、结构及运行工况。
与氨-水单效吸收制冷机机组相比,在相同条件下,高效氨-水GAX吸收式热泵的制冷COP比前者提高约58%,即便在外界气温为-6℃条件下,其实际供暖COP也高达93.7%;当外界气温在-3.9℃时,其实际供暖COP则高达104%,远远高于普通锅炉供暖。而且改良型热泵结构简单,运行可*,确为理想的节能、环保型直燃吸收式热泵。
3、热泵空调系统工质变浓度容量调节方式试验研究
天津大学热能研究所杨昭、马一太和河北建筑工程学院赵三元、张少凡等提出了冷热泵容量调节的物理模型,建立混合工质变浓度容量调节制冷系统试验装置,进行了相同工况下变浓度对比测试及多工况变浓度稳态试验。证明所建立的混合工质变浓度试验装置及所选择的工质可以基本满足预定的容量调节要求,并可明显提高装置的节能效比。
比较相同工况下浓度调节前后的结果,说明此变浓度容量调节系统可以在运行中进行一定范围内的浓度变化和容量变化,系统内工质量基本稳定并可稳定运行。
由多工况稳态试验结果可见,采用本试验装置进行混合工质变浓度容量调节,可以使系统容量输出较好地跟随负荷的变化,R22/Rl42b及R32/124的可适应环境温度分别为℃及℃,以R22标准工况制冷量为基准,容量可调节范围分别为57.3%~91.8%及71.5%~101%。室内温度波动在1.2℃以内。在部分负荷区,R22/142b有着理想的变浓度容量调节特性,且明显地提高了稳态能效比。两种调节方式的季节能效比测试结果与理论分析在定性上是一致的。
初步试验证明了本文建立的混合工质变浓度实验装置及工质R22/R142b及R32/R124可以基本满足预定的容量调节要求,并可明显提高装置的季节能效比。与R22开停调节相比,工质对R22/142b和R32/R124的季节能效比分别提高28.3%和17.7%。可基本满足容量与负荷的匹配关系。压缩机不必作任何改动,这是变频调节所不能比的。
为了更有效地提高季节性能系数及容量调节的品质,对风冷系统应增加管排数以接近逆流换热。对精馏系统的设计有待更加工程化和实用化,应配以合适的控制系统。如采用电子膨胀阀和相关控制技术,这些问题有待于进一步的研究。
4、以CO2为工质的热泵系统的研究
由于(H)CHC的逐步禁用,工质替代成为人们越来越关心的问题。在寻找新的制冷剂的同时,许多人将目光又重新投向了C02。在本世纪初期,CO2曾经广泛应用于空调及船舶的制冷系统,直到50年代,在船舶制冷系统中,CO2仍是占统治地位的工质。后来由于氟里昂的出现,CO2逐渐被取代。同氟里昂相比,CO2在常温下的冷凝压力特别高,因而导致装置很笨重。但CO2也有其优点:不燃、无毒、容易获取、与油不反应、对装置无腐蚀作用。而且CO2的比容小,单位容积制冷量比R22大5倍,从而系统制冷剂流量小,装置可以做得比较小。此外由于CO2具有良好的热物理性质,传热性能好,而且其压比及压力损失比较小,所以压缩的效率高。由于这些原因,热泵系统具有较高的效率。
由于压缩后的CO2处于跨临界状态,与一般系统不同,所以在随后的冷却过程中,CO2状态变化也不同。一般系统中,工质在冷凝过程中发生相变,冷凝温度由冷凝压力所决定。而在CO2系统中,在冷却器中,CO2从过临界状态放热,温度降低,处于一种似液体的气体状态,因此冷却器中CO2温度下是由其压力所决定的。在冷却过程中,CO2的温度变化很大,所以当作热泵用时,可把需加热介质的温度提高很多。例如在CO2热泵型热水器中,水可被加热到80℃,而在普通的热泵系统中,热水温度一般只能达到55℃。
西安交通大学制冷教研室朱瑞琪等分析了以为工质的热泵循环及系统的特点,显示了CO2单级压缩跨临界循环系统当做热水器应用时所具有的优点和需要解决的主要问题。
在系统中设置回热器,用以蒸发从低压储液器中流出的液体,使油回到压缩机。在系统中设置一个低压储液器,这样可以保证蒸发器合适的供液量,有较高的平均传热系数,使蒸发器保持良好的工作性能,减小蒸汽出口过热度。而且,它能使系统高压侧的压力保持一个最佳值(高压侧压力对系统敏能的影响很大)。此外,储液器的设置还能使系统在对泄漏也不会太敏感。
综合各种因素,影响压缩机性能的最主要因素是气缸泄漏,所以必须采取有效的密封措施来设法减少泄漏。 六、热泵技术在我国的运用及发展
热泵在我国起步较早。50年代,天津大学的一些学者已开始从事热泵的研究工作。60年代开始在我国暖通空调中应用热泵。例如,从1963年起原华东建筑设计院与上海冷气机厂就开始研制热泵式空调器;1965年上海冰箱厂研制成我国第一台制热量为3720kw的CKT-3A热泵型窗式空调器。1965年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台水冷式热泵空调机。1966年又与铁道部四方车辆研究所共同合作进行干线客车的空气-空气式热泵试验。1966年原哈尔滨建筑工程学院与哈尔滨空调机厂研制成功LHR-20恒温恒湿热泵式空调机,首次提出冷凝废热用作恒温恒湿空调机的二次加热的新流程。但是,由于我国能源价格的特殊性,以及一些其他因素的影响,热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢。直至70年代末期,才又为热泵空调的发展与应用提供了机遇。80年代初至90年代末在我国暖通空调领域掀起一股热泵热。热泵空调在我国的应用日益广泛,发展速度很快、主要表现在以下几点。
1、热泵空调的学术交流活动十分活跃
1978年至2001年,中国制冷学会第二专业委员会主办过9届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”,今年十月将在杭州举办底10届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自90年代起,中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会第五专业委员会主办的各届“全国暖通空调制冷学术年会”上专门增设“热泵专题”交流。每届热泵学术会上都广泛地交流了大量的学术论文,这充分反映了我国热泵技术的发展和进步。
2、积极开展热泵空调技术的研究工作
(1)热泵空调技术在我国运用的可行性研究
1986年北京公用事业科学研究所开展了“燃气吸收式热泵供热制冷系统可行性研究“;1988年天津大学热泵研究所开展了京津地区运用热泵兼暖空调节能可行性的研究;1988年中国科学院广州能源研究所开展热泵在我国应用与发展问题的研究;1992年中国建筑科学研究院空调所开展了中、高档旅馆利用热泵技术节约能源的可行性研究;1991年开始,哈尔滨建筑大学开展了在我国应用电动热泵站、吸收式热泵站的可行性研究并进行了闭式环路水环热泵空调系统和太阳能开式环路水源热泵空调系统在我国应用的评价;1996年青岛建筑工程学院开展了青岛东部开发区建设以海水为热源的大型热泵站可行性研究。
(2)空气-空气小型热泵试验装置的研究
国际上公认的房间热平衡试验方法是小型空气-空气热泵性能测试最精确的方法。哈尔滨建筑工程学院于1980年建成国内第一台标定型房间热平衡法试验装置。空调所于1987年建成国内第一台平衡型房间热平衡法试验装置。某空调器检测中心于1986年底建成了由国外全套引进的平衡型房间热平衡法试验台。
建成试验装置后,开展了下述各项工作:
①为国家商检部门标定进口空调器性能,把好质量关;
②为开发空气-空气热泵新产品,对进口热泵空调器进行详细的实验研究;
③标定国产空调器性能;
④我国小型空气-空气热泵除霜问题的研究;
⑤我国小型空气-空气热泵供热季节性能系数的实验研究;
⑥探索提高标定型房间量热计的测试精度的技术措施;
⑦开拓房间热平衡法试验装置用途的研究。
(3)热泵空调的计算机模拟技术的研究与应用
浙江大学开发了一个风冷热泵全年性气候工作的计算机模拟软件,以此研究了风冷热泵运行特性。同济大学等作了直燃型氨-水GAX吸收式热泵的计算机仿真研究和吸收式热泵计算机模块化仿真设计和优化技术的研究。
(4)国内一些研究单位、高校对土壤源热泵十分感兴趣,作了一些实验研究工作。重庆建筑大学对垂直布置的U型管换热器进行了实验研究哈尔滨建筑大学和青岛建筑工程学院对水平布置的地下盘管换热器进行实验研究和计算机数值模拟。
3、热泵空调新产品、新技术不断涌现,产品不断更新换代
早在60年代我国开发了窗式热泵空调器,80年代初开发了分体式热泵空调器,质量不断提高,现已推出变频控制和模糊控制新技术。近年来,我国又先后开发了整体式风冷热泵式冷热水机组、模块式风冷热泵冷热水机组、水源热泵空调器等。例如,上海实业空调机有限公司研制成RF系列热泵空调机,采用全新的制冷系统,改进了热泵融霜、防冻结等功能;上海富田空调冷冻有限公司、厦门国本公司等经过几年的努力,不断改进产品质量,基本解决了低温启动、融霜等问题。1994年又研制出全电脑控制双螺杆型空气源热泵式冷热水机组,其性能已达到国外同类产品水平。上海台佳机电有限公司的螺杆采用第三代齿形,效率比活塞式压缩机高15%。合众-开利30GQ空气-水热泵机组采用多台06E半封闭压缩机,多回路设计,高效换热管,低噪声风机等,并微电脑控制,使机组始终处于最佳运行工况、该厂在1999年推出30HT新型空气-水热泵机组。
目前,空气源热泵冷热水机组市场空前繁荣,生产厂家已由1995年的十几家发展到现在40多家。产品规格齐全,据不完全统计,国内销售的机组共有45个品牌,其中国产机组约占25%左右,其余为合资产品、台资产品和进口产品。例如,美国特灵、开利、约克、麦克维尔,法国的西亚特,意大利的阿尔西;国产台资产品有上海富田、厦门国本、福州的等。合资的有上海合众-开利、上海新晃、广东吉荣等。根据国内空气源热泵冷热水机组样本及资料的统计,在额定工况下,空气源热泵冷热水机组的制热性能系数基本大于3,有的高达4以上。
4、热泵在空调工程中的应用日益广泛
早在1980年上海手工业局设计室与上海冷气机厂为上海某商场设计了国内第一套空气-水热泵空调系统,运行效果一直良好。近年来随着国内空调技术的飞速发展,热泵空调系统获得广泛的应用、主要表现在:
(1)自90年代起窗式热泵空调器、分体式热泵空调器有了突飞猛进的发展,开始步入我国百姓家庭。据国家有关信息中心预测统计,房间空调器在北京、上海、广州、深圳四城市居民家庭普及率达 42.8%,其中约有三分之一以上是热泵型的。
(2)热泵应用的重要方向是解决长江流域建筑物中央空调的冷热源问题。我国部分地区的气候特点是夏热冬冷。上海、浙江、江西、湖南、湖北全境,江苏、安徽、四川大部,陕西、河南南部,贵州东部,福建、广东、广西北部,甘肃南部的部分地区均属于夏热冬冷的气候。在这些地区很适宜应用空气源热泵冷热水机组,解决建筑物中央空调冷热源的问题。同时,再考虑到热泵的地球环保效益,使空气源热泵冷热水机组在这些地区的大、中、小城市中获得广泛的应用。目前,空气源热泵冷热水机组的地区应用范围仍有继续向北移动的趋势。例如,1993年在天津沃特文化游乐总汇第一期空调工程的KTV歌舞厅和餐厅雅座的新风系统中,选配了2台SJC-05H型空气源热泵冷热水机组(制冷量15.1kw,制热量17.9kw)。夏季供冷,过渡季节作为热源,为新风机组提供40~50℃热水,使用效果很好。因此,1994年第二期改造工程的客房空调设计又选2台SJC-15H(制冷量45.3kw,制热量53.8kw)作为空调的冷热源装置。1996年,烟台第一百货商场扩建工程中,也选用了空气源热泵冷热水机组作为空调冷热源,全年运行,效果也不错。
(3)近年来,在我国一些大中城市的现代办公楼和大型商场建筑中开始采用闭式环路水源热泵空调系统,以回收建筑物内的余热,效果很好,发展速度很快。
关键词:园林植物;配置模式;配置原则
1 园林植物配置研究进展
1858年,美国风景建筑师奥姆斯特德设计了以“绿草地”为主题的植物配置方案,获得了头奖,1892年,他又将波士顿公园、绿地、林荫道连接起来,形成了享誉世界的“宝石项链”绿色锥地,他也因此获得了无限的殊荣。早期在西方,人类征服一切的思想主导着西方园林植物配置的方式,其景观以规矩式居多。常常将各种植物修剪成几何体或者动物状,如紫衫尝尝被修剪成绿色的城墙型,锦熟黄杨则常常被用来做绿毯造型。而到了18世纪后期,这种配置方式逐渐被田园风所取代,设计家们往往根据自然,按照森林、草原、沼泽等景观来组织园林的植物配置。
而我国园林植物配置则是以自然为基础,栽种错落有致,有着一树一木一石一草成一景的美妙,以期达到与自然相和谐的程度。宋朝到清朝是我国园林发展相对成熟的时期,在对园林进行配置时对花木的选择都极为重视。尤其是在皇家园林中,常常以宫殿建筑为背景,结合古松、古柏等树木的苍劲挺拔以及桀骜不驯营造出雄伟威严的气势,而在南方的水乡园林中,往往注重清新淡雅,突出枫树的温彩流丹,垂柳的婀娜多姿,古松的峰峦叠嶂以及梨树的轻装素裹。近年来,我国已经将城市绿化系统建设列入整体规划中,并着人对各大城市园林植物的配置模式进行调查,并结合美学原理和生态环境的特点,对植物的配置方式进行改进,达到植物空间构景与建筑、道路等构筑物的和谐统一。
2 植物园林配置的四大原则
随着我国环境问题的日益严重以及人们对此问题认识的加强,很多学者已经从生态学的角度提升了植物配置的内涵,提出了配置时应准循的主要原则,这些原则对实际有着很强的指导意义。
2.1 生态原则
地球是一个自然存在的物体,一切自然生态形式都有其存在的合理性。一切的景观造景以及园林植物配置都应该从自然出发,尊重环境、保护生态,因此生态原则也就是园林配伍配置时要准寻的第一原则。利用生态学原则,遵照植物固有的生态习性,根据各个地区的气候以及自然地理条件选择植物。同时应尊重植物自身的生态习性和生长规律,例如,植物可以分为乔木、灌木、草木、藤木等,它们有的喜阴,有的喜阳,有的耐干旱,有的爱潮湿,在对植物配置时如果不尊重这些规律,就会导致生长缓慢甚至不生长。只有遵循自然生态规律,才可以使得各种植物配置相得益彰,达到预期的景观效果和生态效果。
2.2 艺术原则
随着经济的发展,人们对于园林植物的栽种的要求不仅仅限于对环境的改善,也往往需要带给人们赏心悦目的感觉。只有美的东西才能引起人们的共鸣,因此对于园林植物的欣赏性以及创造性要求也越来越高。中国的传统园林配置往往都很重视艺术性,以其潜在的文化内涵引起共鸣。植物是千娇百媚的,形式各种各样,在景观配置的时候,尽可能的考虑到植物的形态、色彩以及季节可能带来的变化等因素,根据美学原理,结合园林植物的形貌、色彩、质地以及线条等因素,提高造景的艺术观赏性。
2.3 季相原则
季相在植物的景观中占有重要位置,植物的季相变化是植物对季节的一种特殊反应,不同的季节植物有着不同的表现形式,需要通过合理的搭配,使得四季有景。在南方,四季变化不明显,植物配置受季相约束小。而在北方一年四季变化明显,大多数植物会在春季发芽,夏季开花,秋季结果,叶子变为黄色,冬季景色则相对孤单,因此,在植物配置的时候要充分地考虑到植物搭配方式,在种植开花类植物的时候,应考虑与其它常绿、落叶乔灌木的合理配置,这样便可以使四季有花,常年景色宜人,避免了冬季因气候原因引起的枯燥感。配置时上层应选择树冠稀疏的落叶性大乔木,下层为比较耐荫的花灌木,林下种植耐荫地被植物,这样既能充分利用光、水、肥,又有利于形成结构稳定、层次丰富、和谐持久的景观。
2.4 经济原则
城市园林配置在考虑其美观性的同时,不能忽略其经济性。对于珍贵的树木要避免滥用,多用乡土植物。因此该类植物对本地的环境适应性强,种苗易得,运输成本低,且存活率高。本地树木的大量应用还可以突出地方特色,使得各个地区景色各有千秋,避免重复。在树种的选择方面还应在不妨碍其功能与美观性的同时,选择对土壤要求低,易于养护的植物,还可以选择有较高应用价值的植物,实现美化与经济的双重价值。合理配置园林植物可以充分发挥其综合效益,达到生态效益、社会效益和经济效益的和谐统一。
参考文献