一、供热系统消耗能量的环节和评估
1．供热系统消耗能量的环节
供热系统由热源反热能送达热用户，一般都要经过热制备、转换、输送和用热这几个环节。
我国城市集中供热热制备主要来自燃烧化石燃料（煤、油、气）的区域锅炉房和城市热电厂。区域锅炉房的主要耗能设备是锅炉、燃料输送及灰渣清除机械、鼓风机和引风机、水制备和输配系统的水泵（循环水泵、补水泵和加压泵）；它们耗用的能源是燃料、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。热电厂是由抽凝式、或背压式（包括恶化真空）供热机组排（抽）汽通过热能转换装置（通常称为首站热交换器）传递给热网系统；首站是供热系统的热源，主要耗能设备是热交换器、输配系统的水泵。它们耗用的能源是蒸汽、电力、水和热；通常可能用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。
热能输送由热网承担，供热管道由钢管、保温层和保护层组成，其结构依敷设而异。管道敷设有架空、管沟和直埋三种方式。它们的能量消耗是沿途散热的热损失和泄漏的水、热损失。一般可用热网热效率来表示其保温效果和保热程度；热网补水率来表示热网水泄漏的程度。在热网管线上有时还设置中间加压泵，以降低和改善系统水力工况（设置在非空载干线上，还能节省输送电耗），它的能量消耗设备是水泵，可用单位供热量的耗电量来评定耗能水平。 毕业论文
能量转换是通过热力站交换器把一级网的热能传递给二级网，并由它输送到热用户。热力站是二级网的热源，主要耗能设备是热交换器、二级网系统循环水泵和补水泵。它们耗用的能源是一级网高温水/蒸汽、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。
用热环节即终端系统用热设备。城市集中供热主要是建筑物内的采暖（为简化分析只谈最大热用户）。一般都是通过采暖散热器把热传给房间以保持舒适的室内温度。它的耗能设备是采暖散热器。其能耗量取决于建筑维护结构保温性能、保持的室内温度和外界环境的温度；其耗热量可通过计量进入的循环水量和供、回水温差积分获得。通常以单位供暖面积的耗热量来评定耗能水平。
2．系统热耗的估计
供热系统从热制备→转换→输送→用热环节的能量进入和输出必须相等，即：
输入能量=可用能量+∑能量损失
能源利用率=可用能量/输入能量
可以这样认为：供热系统是由多个子系统组成。热用户是终端，采暖散热器是终端用热设备。热力站、二级网和终端组成二级网子系统，热力站热交换器成为该子系统的能量转换点，一级网水则为它的热源。锅炉房（或热电厂首站），一级网和热力站组成一级网子系统，热力站是该子系统的热用户，锅炉受热面（或首站热交换器）成为能量转换设备，锅炉（或热电厂流经汽机制蒸汽）是热源。锅炉本体（或热电厂）自成一个子系统，称为热源子系统。若设采暖散热器耗为NO，二级网管路热损失为E1，泄露漏热损失E2，热力站内热损失E3，二级网管路热损失为E4，泄漏热损失E5，锅炉房（首站）内热损失E6。输入能量是燃料热N3，能量损失包括化学不完全燃烧损失E7、固体不完全燃烧损失E7、飞灰热损失E8、灰渣热损失E9，排烟热损失E10、（热电厂还应增加一项；供热分担的厂内热损失E11），输出则是二级网子系统的输入能量N2。 毕业论文
则：一级网子系统的输入热量N1=NO+E1+E2+E3
一级网子系统热能利用率B1=100×NO/N1（%）
二级网子系统的输入热量 N2=N1+E4+E5+E6
二级网子系统热能利用率B2=100×N1/N3（%）
热源子系统的输入热量N3=N2+E7+E8+E9+E10（+En）
热源子系统热能利用率B3=100×N2/N3即锅炉热效率（热电厂热效率）（%）
供热系统热能利用率B=B1×B2×B3
3．系统电耗的估计
系统电耗评估与热能评估一样可以子系统后叠加。系统主要耗电设备有循环水泵、补水泵、鼓风机和引风机等，它们单位供热量的电耗由下式计算：
（1）水泵耗电量
式中，G……水泵运行流量 m3/h；ΔH……水泵运行扬程 m；η……水泵运行效率%；∑NO……系统供热量； h……有效小时数。
（2）风机耗电量可用同一个计算公式。此时
式中，G……风机运行风量 h；ΔH……风机运行风压 m；η……风机运行效率（对皮带传动应包括机械传动效率）%；∑NO……系统供热量
4．系统泄漏损失的估计
系统泄漏损失导致水资源和热能两方面损失。
毕业论文
(1) 水资源损失量可认为等于系统补水量BS。若系统运行循环水量为G，则
系统补水率P=100×BS/G （%）
(2) 系统泄漏热损失由下式计算：
单位供热量的泄漏热损失BR=（P×G×ρ×c（t1-t0）/∑NO）式中ρ……水的密度，C……水的比热，t1……供水温度，t0……水源温度
二、从供热系统供热现状看节能潜力
下面列举一些实例，一是说明供热系统供热现状能耗存在着很大的差别，节能潜力巨大。二是说明经科学技术来改进和完善的系统，节能效果显著。
1．1993年北京对住宅供暖煤耗进行抽查，结果是煤耗差别很大；数据如表2-1；
1993年北京住宅供暖煤耗情况统计 表2-1
单位供暖面积煤耗（kg/m2）
22
25
31
39
占全市最单位的百分数（%）
5
20
45
30
与全市煤耗平均值比较（%）
-30.71
-21.26
+2.36
+19.08
说明：H煤发热量为23.03MJ/Kg
毕业论文
H全市煤耗平均值为32.75 Kg /m2。
2．沈阳惠天热电有限公司沈海热网（原沈阳第二热力公司）应用微机监控，节能可观：该公司于1993年12月7日对33个微机监控的热力站统计，采暖平均热指标为35.5Kcal/h·m2，而无微机监控的热力站统计，采暖平均热指标为42 Kcal/h·m2。这说明采用微机监控，实施科学运行，消除系统失调，可节能15%左右。
3．山东省荣成市供热公司安装自力式平衡阀，即节能又增收：该公司文化站（热力站）是以热电厂蒸汽为热源的一个热力站。供热面积12万平方米，分东、南、西北三条支线，连接91热用户。1997年在供水或回水管上共安装73台自力式流量控制器（除末端和压差较小的引入口不设置外，占全部热用户的80%），使热网系统水力工况大为改善；原来三条支线的供回水温差分别为东区5.5℃、南区9.1℃、西北区15.2℃，现在的供回水一样，都是13℃，实现了水力平衡；经调整后的单位供热面积循环水量在2-3公斤/小时，大多数在2.5公斤/小时，达到设计要求；在与去年蒸汽用量持平的情况下，增加供热面积1万平方米，增收用户热费达18.8万元。只运行一强45KW的水泵（原来是二台30KW的水泵），节约循环水泵电费约70万元。说明二级热网改善，解决水平失调，就可节约热能8%，循环水泵电功率减少25%。
毕业论文
4．山东省烟台技术开发区热力公司发现架空和地沟敷设管道的热损失很大：该公司于去年冬天对热力管道保温状况进行测定。发现热网效率低于90%，其中架空和地沟热损失占85.5%，其保温效果远不如直埋敷设。经初步整理的结果如表2-2。
三种敷设方式管道保温状况实测数据表 2-2
敷设方式
架空
地沟
直埋
管道外径（mm）
820
820
529
测点间距（m）
355
2133．5
2647
保温材料/厚度（mm）
海泡石/20
岩棉/68
聚氨脂/50
实测流量（m3/h）
2228
1364→2073
353.5→447.3
管壁温度（℃）
69.8→9.5
69.5→67.9
69.3→8.4
单位面积热损失（W/m2）
850
572
92
沿途温度降（m2/km）
0.85
0.75
0.34
说明：实测时间：1999.2.1. 实测时室外温度：3-4℃ 毕业论文
5．山东省烟台市民生小区计量收费改造试验有效果：1997年在建设部城建司的指导下，美国霍尼韦尔公司与烟台市合作在烟台市民生小区建立示范点进行计量收费的实验。试验有单管式和双管式系统，并有相应的对比楼。
试验楼内采暖系统入口都安装热量计、散热器前都设温控阀；入口的自力式压差控制阀、立管的平衡阀、散热器回水支管制流量表、散热器上的热分配器按不同方案设置、对比楼内只在采暖系统入口安装热量计。
根据一个冬季运行的数据表明，没有过热和地冷现象，用户满意，能耗都低于对比楼，节能率4.13-10.76。
三、供热系统能耗悬殊的原因分析
1．设备效率的不同
¨锅炉热效率是衡量热源子系统热能利用率的指标。体现燃料热被有效利用的程度。，燃煤供热锅炉的设计热效率（≥7MW）一般在75-85 %（燃油、汽供热锅炉热效率在90%左右）。但在使用时，由于锅炉结构、燃料供应、技术水平、管理水平、人员素质等方面不同的原因，使锅炉的运行效率差别很大。好的，能达到设计热效率，保证锅炉出力。差的，燃烧不完全、排烟温度高、各项热损失大，热效率不及50%，锅炉出力大帐降低；导致能源浪费，大气环境污染增加。
¨风机、水泵效率是电能转化为有用功的份额，体现电能被有效利用的程度：目前，风机、水泵效率一般在55-75%。它们的流（风）量和扬程（压头）的选择与配置是十分重要的，选择与配置得当，装机电功率合适，运行工作点处于设备高效率区域，电耗少。选择与配置不当（一般是偏大），装机电功率偏大，运行工作点偏离设备高效率区域，则电耗多，两者的相差可达10-30%。不仅如此，锅炉的鼓、引风机配置不当，还会导致锅炉热效率下降。循环水泵配置不当，还会系统水力工况。 毕业论文
风机是热源子系统的主要附属设备，水泵是热网（一级和二级）网子系统的主要设备。其电耗大小，不但对电资源有影响，也对运行成本有显著影响。由于城市集中供热热负荷有随气候及用热变化的特点，设置变速风机和水泵已在并被实践证明可以进一步节能。
2．输送条件的不同：
¨热网热效率是输送过程保热程度的指标，体现管道保温结构的效果。一般热网热效率应大于90-95%。从上面实测情况看，直埋敷设管道能达到这一要求；而架空和管沟都达不互要求，其热损失远大于10%。如果地沟积水，管道泡水，保温性能遭破坏，其热损失甚至大于裸管。这一广泛存在于早期建设的热网。
¨热网补水率可近似认为（忽略水热胀冷缩的补充）是输送过程失水的指标。目前，热网（特别是二级网）运行补水率差别很大，在0.5-10%范围变化。正常情况下，应在2%左右；好的，补水率可在1%以下；差的，管道泄漏和用户放（偷）水严重，补水率可达10%左右。系统泄漏丢失的热水，补充的是比回水低得多的冷水（一般是10-15℃），要把它加热到供水温度至少是循环水的三倍（二级网运行供水温度一般为55-85℃，回水温度40-60℃）。这就是说，系统补水不仅是水耗问题，热耗是更大的问题。例如：补水率1%，即相当于减少至少3%的供热量；补水率10%，则相当减少至少30%的供热质量，其差别多大呀！ 毕业论文
3．运行技术水平的不同：
¨热网水力失调度是流量分配不均程度的指标：按用户热负荷分配流量，使每个用户室温达到一致且满足要求，则失调度为1，即热网无水力的失调，若分配不当，出现冷，热不均现象，说明有水力失调，其失调度是大于或小于1。大于1，会把用户室温过高，导致热量浪费，小于1，会使用户室温达不到要求，供热不合格是不允许的。为解决失调问题，正确的做法应该是改进和完善热网，如在终端设置自力式流量平衡阀或其它有效措施；但至今仍然有大量的系统工程不同程度地采用'大流量小温差'来缓和这一问题。其实，'大流量小温差'运行并不减少供热量的热损失，而且带来循环水泵电耗的在幅度增加和热源供热量的增大（电耗与流量、扬程成正比；在管网不变条件下，电功率随流量的三次方变化）。实例说明，解决水力失失调，系统在设计流量下运行，能挖出8-15%的供热量。
¨科学运行调度实施按需供热，实现设备长期在高效率区间运行：做到这一点，供热能耗就会降低，违背这一点的，供热能耗就会升高。下面仅举几例说明：
☆根据实际情况，制订调节方式：目前，一般采用质调节。有些系统条用质、量并调，在初、末寒期适当减少循环不泵运行台数，就明显降低电耗。国外普遍采用量调节，其原因是：①量调节的循环水泵电耗最少。从上说，在管道尺寸已经确定的情况下，减少流量和降低电耗是三次方关第。如流量减少30%，电功率节省65.7%，对于多数地区一长段时间用70%左右的流量运行，年减少电耗40%左右是不成问题的。这是一个十分可观的节能数字。②量调节对用户用热量变化的响应比质调节快得多，质调节的温度变化从热源到用户的传递是以流速进行，管道中水流速为1至2米/秒，传送到1公里远的用户需要的时间是8分20秒-16分50秒，如果传送到10公里远的用户就需要1.5-3小时；如果水流速低，传递时间将增加。而量调节是以声速传递，其响应几乎是同步的，因此，一级网采用量调节是发展趋势。量调节应采用变速循环水泵，采用阀门节流的量调节运行，省电很少。 毕业论文
按照室外温度绘制运行负荷图、温度图、流量图甚至时间图，并以它们指导运行。这样可以避免初、末寒期供大于需，浪费能量。
☆热源的容量和台数是由设计人员根据设计负荷、最大负荷、最小负荷和平均负荷的大小而确定的。运行时应根据热负荷的大小选择投入台数，这是因为锅炉热效率是随运行负荷变化的，一般地说，每台都维持在80%以上负荷能获得高效率运行。低负荷运行效率降低，这里有10%以上的节能潜力。
☆设置热源和热网的微机监控系统，可实行最优化的运行调节和控制，实践已说明是目前实现运行节能的有效技术措施。
4．管理体制和水平的不同：
¨供热单位正处于体制转轨过渡时期，自我经营、自我改造和自我发展的思想和能力有差别：在供热从福利变为商品、经营单位从事业机构转变以的期间，有的已经成为自负盈亏的企业（包括承包的），为质量保证和效益驱动，在上级主管部门支持下积极以科学技术改进和完善系统，以高质量商品供给用户，以减少能耗来降低成本和提高经济效益。有耕耘就会有收获，因而能源利用率逐年提高。有的还停滞不前留原来的位置，热费收不上、效益谈不上、改造无资金；老系统、老设备、老，于是，能耗就居高不下，能源利用率也就居高不下
毕业论文
¨供热单位管理水平的不同显著影响能耗：人员和技术管理、系统和设备的检查、保养、维修和改造更新，……等差别对能耗影响是不言而喻的。例如，链条炉采用分层燃烧技术，就能改善燃烧提高热效率，保护和保持管道无泄漏和保温结构完好，就能减少大量能源浪费；严格水处理和保持水质，维持转换设备传热表面清洁，就能减少传热热阻、提高设备传热效率；对用户实行计量收费，就能刺激用户节能的积极性；……等等。不一一列举。
四、依靠科学技术提高供热热源利用率
1．利用科学技术提高能源利用率：所谓'节能潜力'是预测一定时期内，耗能系统和设备的各个环节，利用当前科学技术，采取技术上可行、经济上合理、优化系统和设备以及用户能接受的措施后，可取得的节能效益（减少能耗量或降低能耗率）。也就是说，预测通过技术改造和用户可接受的有效措施后，可取得的系统能源利用效率提高的程度。
2．与先进评估指标的差距体现节能的潜力：节能的潜力是通过分析对比得出的。目标是反各个耗能环节现有的耗能指标提高到先进水平，其运行评估指标的变化量则体现了节能潜力。因此，其潜力大小于对比对象和自身的基础有关，所以，各单位、各系统的潜力是不可能完全相同的。
毕业论文
各环节欲追求的先进评估指标可以选用：①上最好的水平；②国内先进水平；③全国平均水平；④国际先进水平；⑤理论上能达到的最高水平。而且，随着节能科学技术的发展，系统和设备的不断进步和完善，选择先进的评估指标也会不断变化。
3．寻找能耗差距，制订可行措施，挖掘节能潜力：每个供热低位要定期检测评估各耗能环节的能耗指标，对比先进指标寻找能耗差距，分析能耗差别的原因，结合实际情况，研究和提出为实现先进指标的可行（包括技术和管理等方面）方案，经技术经济论证认为技术可行且经济合理后才能（分期或一次）实施。实施后，在运行中再检验是否达到预测的应挖掘的节能潜力和经济效益。
建立满足基于“工作过程”项目导向教学的实训室是必要，能保证学生在校期间学习有一个真实的工作环境，为培养学生的技术应用能力提供保证。实训室应具有高新的技术内涵、逼真的实训环境、完备的设备配置、配套的实训教材、科学的组织管理。 关键词：高职教育；竞争力；能力；素质 由于我国的高等职业教育在起步较晚，其人才培养模式基本上是以学科为核心的普通教育模式，强调培养的学生具有扎实的理论基础、具有一定的研究和设计能力，还没有完全形成培养职业人才的教育体系和教育模式。相应的实验室也满足不了培养职业人才的要求。现有高职院校的实验室基本上是本科和中专学校的原有实验室，而本科院校的实验室是以理论研究和验证为主，中专学校的实验室是以教学演示为主，两者均缺乏培养学生动手操作能力、分析和解决问题能力的功能。如何搞好高等职业院校实验室建设，使其能更好地为教学服务以满足培养高素质职业人才的要求，是迫切需要解决的问题。 我院的“供热通风与卫生工程技术”专业为中德联合办学的首批试点专业，省级重点专业。通过与德国专家的全面合作，我们制定了“面向实践的课程”体系和人才培养模式。该课程体系打破了传统的“老三段”式的教学模式，把和专业教学有关的“基础课”、“专业基础课”和“专业课”合并成“职业技术课”，所有“职业技术课”按专业特点进行整合，分别在“供热”、“给排水”和“通风空调”三个实验室内组织教学。因此，这三个实验室的建设对课程体系的改革至关重要。下面就这三个实验室的建设谈谈自己的看法。 1 应以服务课堂教学为建设宗旨 原来的课堂教学大多数是在教室内进行，实验室内进行的教学演示实验和验证实验相对很少，即使建设了设备先进的实验室，对课堂教学来讲，利用率也是极低的，造成了资源的大量浪费。由于人才培养模式的不同，工科高等职业院校实验室的建设与同类型的本科院校有很大差异，它不需要过多地进行教学演示实验和验证实验，其重点应放在为课堂教学服务上。 通过对高职的人才培养模式的研究和借鉴德国的成功经验，我们制定了一个既能适应“面向实践的课程”体系又能提高实验设备的利用率的教学实验室的建设计划，该计划的最大特点是将课堂教学改在实验室内进行，即把实验室作为课堂教学的主要场所，这就要求实验室除满足实验教学外更主要的应满足课堂教学要求。这样的实验室与传统的实验室有很大的不同，实验室的功能、系统的组成、设备的布置等都有较大变化。“供热通风与卫生工程技术”专业的教学内容，主要是讲授“供热”、“给排水”和“通风空调”系统的组成和分类、热力和水力计算、设备选型计算、安装及运行管理等方面的知识。按三大系统建立三个实验室，分三条教学主线组织教学，所有的专业教学均在三个实验室内进行。三个实验室分别建有各种类型的供热系统、给水排水系统、通风空调系统，教师在实验室内参照各种系统讲授、提出问题并和学生一同解决问题。这样的教学与传统的学科教学相比很多优点。 第一，教学直观方便，系统中所有的设备、管路、附件、仪表均为实物就地安装，教师按实物讲解它们的构造、工作原理、安装位置等，既方便又直观。 第二，系统的整体感较强，系统中所有的设备、管路、附件、仪表均安装在同一实验室内，使学生一眼就能看出系统的整体结构，不存在传统的学科教学中首尾分离的现象。 第三，教学过程中师生可以互动，能充分调动学生学习的积极性。 2 应注重学生动手能力、分析和解决问题能力的培养 工科高等职业院校主要培养的是技术应用型人才，学生应具有较强的动手操作能力、分析和解决问题的能力，而这些能力的培养主要是在校内学习期间完成的。培养学生动手能力、分析和解决问题能力可以有很多途径，除了参加社会实践、毕业实习外，在校内建立高标准的实验、实训基地是最为有效的方法。 我们的实验室建设从一开始构思就把学生动手能力、分析问题和解决问题能力的培养问题放在了首位。从实验室整体设计到系统某一局部的细化处理处处都考虑上述问题，贯穿始终。如“供热实验室”设计时，我们首先考虑把系统中的供热热源、泵站、热力分配站、热用户用管道连接组合成一个完整的、实际的供热系统，系统中安装有各种管路附件、热工检测和控制仪表、实验用仪表等。锅炉点火、水泵启动这个系统就可以运行。而过去的这些实验室（台）均是独立的，没有形成整体。学生可以通过锅炉点火、水泵启动、锅炉烟气测定、热工和水力参数检测、维护管理等培养其动手操作能力。由于系统是一个实际运行的整体，各设备、附件、仪表相互关联，可以通过系统运行、参数调节及人为故障设定等培养学生分析问题、解决问题的能力。这在过去的课堂上和分散的实验室里是绝对做不到的。 3 应密切结合生产实际 我们培养学生的目标是毕业即顶岗、毕业即就业，也就是说学生毕业到工作单位后能够胜任自己的工作。对“供热通风与卫生工程技术”专业来讲，毕业生应能独立完成一般的安装工程施工、施工管理及暖通空调系统运行管理等工作。为了达到这一目标，所建设的实验室要和生产实际紧密结合。我们实验室内安装的系统应为生产实际中常见的系统，所选的设备应为生产实际中常用的设备，并且尽可能采用新工艺、新材料、新设备，也就是说实验室内的系统、设备和材料要比生产实际所采用的要更好更新。这就要求教师除正常教学外，要积极参加本专业的学术活动，及时了解本专业的新技术和新工艺，更好的服务于教学。 4 加强厂校合作，保证设备及时更新 实验室建成后，经过一段时间的使用，随着技术的进步，其系统和设备就要落后，如何对落后的技术和设备进行更新，是每一个实验室都要面对的问题。与其他专业不同，暖通工程中使用的设备种类繁多且更新较快。为了使我们的实验室能更好地服务于教学、服务于生产，就要求其系统、设备和材料按工程实际不断地进行更新，对于学校来讲这是一笔不小的费用。我们的做法是，利用我们的技术优势和生产厂家的设备资源，积极开展厂校合作，互惠互利，及时更新实验设备。比如某厂家生产出了新型的设备，可免费安装在我们的实验室内，生产厂家可以以我们的实验室作为基地，进行产品宣传、组织用户参观、对用户进行安装和运行等方面的培训。我们也可以免费为他们进行性能测试、产品鉴定等。通过这种合作方式使我们和生产厂家都受益，真正实现了互惠互利。目前我们已经和多个生产厂家达成了这样的协议。 实践教学是达到教学要求、实现培养目标、保证教学质量、提高教学效益的重要环节，必须科学合理建立相应的专业实验实训室及其配套管理机制。建设好高职院校专业实验实训室，提高学生综合技能，提高就业率，是所有高职院校领导和老师的期望，是企业、社会进行市场竞争的需要，需要建设者付出大量辛勤的劳动和汗水。
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1引 言
1.1热水供热的研究对象
人们的日常生活中需要大量的热能，尤其在冬季。现在在北方大多家庭取暖用热水集中供暖，而在淮阴等江苏地区冬季室内一般用空调或不提供供暖设备，靠自然光照和多穿些衣服来驱寒。近年来随着人们的生活水平的提高，越来越多的家庭购买空调或电取暖器用来冬季室内供暖。然而空调和电取暖器的耗电量太大及它们采用热风供暖在取暖时，室内空气太干燥等缺点。所以一般家庭买了，但用的很少，造成资源的浪费。经调查热水供暖同样适用于江苏地区，一些家庭已经安置了热水锅炉加散热片取暖系统。随着经济技术的提高和人们的需求增加，热水供热工程已经悄然在江苏大地上发展起来。
1.2本设计的供暖系统的型式和主要内容
热能的供应是通过供热系统完成，本设计供暖系统包括三个组成部分：
（1） 热源：热水锅炉。
（2） 供热管网：输送热媒的供热管路系统。
（3） 热用户：直接使用或消耗热能的室内供暖系统。
根据三个主要组成部分的相互关系来分，供暖系统可分为局部供暖系统和集中供暖系统。本设计是热源、供热管网和热用户三个主要部分在构造上连在一起的局部供暖系统。主要内容为房间的设计和供暖系统设计热负荷以及燃气热水锅炉的设计。
引言：
随着2001年9月1日北京市建委颁发的《北京市建筑节能管理规定》京建法[2001]689号文，以及《北京市新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》(DBJ01-605-2000)的出台，规定了我们必须按节能的方针进行采暖设计，把“热”作为商品来向用户收取热费。停止福利供热，按面积收费改为由居民家庭直接交采暖热费，从而使居住建筑分户计量成为建筑节能的重要手段之一，把采暖节能变成人们使用热量时的一种自觉行动。这不仅仅是采暖收费制度的改革，也导致了传统的采暖设计方法的转变。无论是从建筑围护结构的热工性能，采暖系统的布置，热负荷的计算等多方面都带来了观念性的挑战。
2．建筑围护结构热工性能及体形系数对建筑节能的重要影响：
2001年之前的主要节能手段，仅限于居住建筑改善墙体和门窗的保温性能，当然，这是很有意义的。而分户热计量和收费，建立了用户的经济利益与能耗的直接关系，将会减少供热过量建筑采暖热量的无效消耗，同时使开发商真正意识到建筑围护结构的热工性能的重要意义。保证居住建筑围护结构传热系数 K（W/m2.℃）满足《北京市民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）北京地区实施细则》（DBJ01-602-97）的规定。可目前建筑专业大多喜欢追求建筑外观上大玻璃的通透效果，使得建筑物的窗墙比大都超过规范推荐值。这就对围护结构（特别是外窗）的传热系数及建筑的体形系数有较高的要求。我在设计建外SOHO一、二期住宅建筑中，就碰上此类问题。日本建筑大师山本理显所做的方案中，为了追求外表美观，外墙面除了柱子、梁、少量的墙体外均为落地大玻璃。这个方案国内能否满足节能要求，经过热工计算，它的体形系数及建筑物耗热量指标分别如下表，
从表中看出，由于严格控制了外窗的传热系数和体形系数，使得该方案的耗热量指标qH<20.6 W/m2。同时，我发现，同样的平面当楼层下调至3层时，其体形系数大于0.3时，为满足节能要求，外窗的传热系数必须达到1.3 W/m2.℃，正常情况下的中空玻璃已无法满足这种K值要求，必须用洛依玻璃才可能达到。这一点充分反映了建筑物围护结构的热工性能及体形系数在建筑节能中的相互关系，也是在做住宅分户采暖设计时首先应注意的问题。
* 分户采暖设计中热负荷计算时值得注意的问题：
3.1.基本耗热量：按《住宅设计规范》（GB50096-1999）（2003年版）规定：卧室、起居室和卫生间温度为 18℃，但室内采暖计算温度应按提高2℃来计算，即20℃，以此温度与室外采暖计算温度的温差，计算出的耗热量为每个房间的基本耗热量。
3.2.户间传热量：传统的住宅设计，并不考虑户与户之间的热传递，当部分房间空置、或部分住户降低采暖标准、或有的住户间断采暖时，户与户之间的墙体及楼板就会有较大的热传递量，一般散热器采暖户间传热按6℃温差计；当采用地板辐射采暖时，则按8℃温差计算。不可简单地按基本负荷的附加系数取值。只有当户间传热量大于基本耗热量80%时，按基本耗热量的0.8倍计，此举为避免增加不必要的投资。基本耗热量及户间传热量之和是布置室内散热器及户内管道管径的计算依据。
3.3.如若该房间采用地板辐射采暖时，则室内计算温度应比室内采暖温度降低1~2℃来计算温差。且地板表面温度不得大于60℃，以防地面由于温度过高而产生龟裂。
3.4.在设计建筑物采暖热力入口时，对户外供热量要求，则应仍按基本耗热量提出。
3.5.通常按规范要求做的节能建筑，整幢住宅楼采暖热负荷指标绝大部分可<52 W/m2（塔楼甚至可以做到40~43 W/m2，板楼可做到45~48 W/m2，）。
* 分户热计量采暖系统的各种形式：
4.1.独立燃气炉采暖:
北京时代庄园东区（为连排别墅式）即采用此种形式，每户根据采暖热负荷再加上生活热水用热量，来选择壁挂炉的大小和型号，将壁挂炉设置在封闭阳台或面积较大的厨房内，靠外墙设置，且炉体设有单独通向室外的排烟及进气风管，并可根据起居室的温度来自动调节天燃气火力大小，控制出水温度，有严格自动熄火装置。壁挂炉自带采暖用循环水泵，需注意的是当系统末端为风机盘管时，要校核该水泵扬程。时代庄园工程系统末端为散热器，壁挂炉选用依马强制排风产品，其质量安全可靠。目前该项目已经竣工。
另据北京市环保局意见，在高层建筑不推广此种做法，因其排放物-氮氧化物浓度超过《大气环境质量标准》） GB3095-1996）中二级标准，但在多层（如回龙观小区）或别墅区使用效果良好，氮氧化物排放浓度合格。用户室温调节自如。
4.2.低温发热电缆地板辐射采暖:
在建筑保温较好的住宅内，使用电热采暖，是可行的，从能源利用上分析，把高品位电能当作热能使用是不经济的，但随着2002年北京供电局出台《北京市电采暖低谷用电优惠办法》的通知，经过一次投资与运行费用比较，若合理使用是可行的。如北京龙潭路住宅小区，采用低温发热电缆地板辐射采暖，由于该小区建筑保温做的较好，墙体采用欧文斯科宁的外保温材料，K值达到0.6 W/m2K，外窗为进口产品，K值达到2.0 W/m2K。经过去年一个冬季的试运行测定，使用效果良好，运行费用为35元/平方米，总体比热水采暖费用略高一点。
4.3.集中热水采暖分户热计量：
目前大多数住宅建筑仍以集中供热为主。经过3年设计经验的积累，下面将总结几条集中热水采暖分户热计量设计的经验：
4.3.1根据《分户热计量设计规程》DBJ01-605-2000第8.3条规定，采暖热力入口要设置热量表及各种阀门、压力表、温度计、水过滤器及平衡阀等装置，其中热量表要注明额定流量以便订货。
4.3.2各居民用户须设置户用热表，锁闭阀，水过滤器等，并且要一户一表。
4.3.3.建筑物热力入口处要说明该系统热负荷及系统总阻力，因为户内部分装了户用热表，其采暖水阻力约为30kPa，再加上热力入口的总热表及各种附件阻力，提供外网设计依据时总阻力值约在50kPa左右。目前小区采暖外网设计较为混乱，有的住宅小区部分建筑物是2000年以前建成的，未设分户热计量装置，而现在新建的住宅均设了分户计量装置，二者水阻不平衡，外网又用一套热力管道系统，结果阻力相差甚大，新建楼群室温达不到标准，连调试都难以解决。目前东冠英小区即是如此。我认为这个问题应提醒重视。
4.3.4住宅楼内的公共用房、商业用房、人防、地下车库等应单独设置采暖热表，便于将来收费方便。
4.3.5一个单元的采暖公用立管及户用入口装置要设置在户外，一般设在楼梯间的公用管井内，这样物业管理人员可将拒付采暖费的用户进行锁闭，立管放气也可在管井操作，不必进入户内，减少物业管理与用户间的纠纷。
4.3.6散热器应选用铸铁无沙型或钢制型，以免堵塞热表。每个散热器宜设温控阀，以实现分室调温。
4.3.7采暖系统水平敷设有双管同程式，双管异程式，单管串联式，双管放射等形式。
4.3.8. 高层建筑采暖公用立管应注意热膨胀问题，每户水平支管与立管连接处宜设软连接（金属软管），以防由于热表或分集水器固定而立管胀缩导致接口开裂。
4.3.9. 每户的户用入口宜设泄水装置，泄水管可引至下一层管井内，以便维修或装修时，将户内水平管道泄空。但管井内不宜做垫层，否则三通接头在垫层内。
5.采暖用塑料类管材选用及施工问题：
5.1. 从公用立管户用入口引入室内开始至户内的采暖管道多为埋在地面面层内，该管道采用塑料类管材，常用的有铝塑复合管，PB管，PE-X管，PP-R管。
5.2.埋在面层内的塑料管不得有接头，当采用PB管或PP-R管时，连接散热器处可以采用热熔连接，面层厚度一般不小于50mm。
5.3.采用塑料类管材时，供暖热水温度不宜高于85℃。
5.4.选用塑料类管材时，应考虑管材温度、压力及使用寿命为50年来选择使用等级，采暖管材可按5级来选，其壁厚应根据管材许用设计环应力和系统承压之间的关系来计算，或按《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》附录J-1~4表来选择。当采暖热水温度为90℃时，应按5A级来选择塑料管材的厚度。
5.5.在《北京市新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》(DBJ01-605-2000)中第6.4.4条中明确：“在垫层内埋设的管道：除采用下分双管式系统连接散热器处的PB管和PP-R管可采用相同材质的专用连接件进行热熔外，其它管材和所有管材在其它部位均不应设置连接配件。”而实际市场中PP-R管为直段管材，长度一般为6~8米，如果房间内需连接的管道长度超过8米，其接头处必须上翻，影响美观，垫层内做热熔接头又违反规范；同样，管径大于25mm的PB管市场上只有直段管材，问题与PP-R管相同；管径小于25mm的PB管材市场上有盘管，但是盘管的弯曲半径有一定要求，且有弯曲方向性，这就导致了PB管在某些转角处不能紧贴墙边且离墙较远，若在靠墙处有散热器时，就需在干管上做三通，接出一段支管再接散热器或采用弯头作为热熔连接件，此两种热熔连接件（三通、弯头）都在垫层内又违反了规范。而如果否定这两种做法，等于否定了PB和PP-R这两种管材。北京幸福家园一、二期工程中就遇到此问题，质量检查监督站就此问题提出疑义，经几次讨论，并咨询了北京市建筑设计标准化办公室，得到的答复是上述两种做法是可行的。但目前技术规程与实际施工验收有矛盾，我认为应尽快对规程进行修订，保持其初衷：减少埋在地下的隐患；同时又要让先进的材料及做法普遍推广，并持续发展下去。
5.6.埋地管道穿卫生间时的做法问题：目前的标准图集和规程中均未提及。在实际工程中各种做法都有：有采暖用塑料管道走卫生间防水层上，水平穿防水卷边的；有管道走卫生间防水层下，接散热器支管竖直穿防水层的；两种做法穿防水层处均做防水套管。但每种做法均存在一定问题和隐患。前者做法，当卫生间不做结构降板时，防水套管下部空间太小，一般仅为10mm~20mm，工人不便操作，防水处理很难到位，在卫生间闭水试验时，很容易从套管渗漏到其它居室，在朗琴园一期工程中就发生了此种情况，在住户购房时引起了纠纷。后者做法，防水套管不好固定，尤其是采暖以后，由于管道的热伸缩则更要破坏防水涂料层，致使卫生间内的水泄漏到下层用户，也要引起纠纷。通过经验总结，我目前通常采用不穿防水层的做法：采暖干管不进入卫生间，接散热器的支管埋入卫生间侧墙（非承重墙），并上翻至防水卷边上部（一般为30cm）进入卫生间，一进入卫生间就接散热器，保证不影响高点放气。而卫生间散热器要高于地面30cm安装，只要散热器布置时注意与其它洁具协调即可。这种方式用于北京幸福家园一、二期工程，通过一个采暖季的使用，效果较好，甲方及业主均满意。
6.采暖分户热计量各种形式经济比较：
新建或改建采暖系统应根据该地区具体条件来选择热媒，根据环保要求，城市热力气源、电源、水源等因素做相应的技术经济比较，由开发商和设计人员共同协商决定，下面列出各种能源的一次性投资和运行费用参考价格。
我国建筑节能现状及未来发展趋势和前景分析
我国现阶段越来越重视节能减排工作，并且积极倡导绿色环保理念，建筑行业在发展过程中实行节能策略在很大程度上能够有效的促进建筑行业向更好的方向发展，从而真正做到建筑行业在发展的过程中减少对环境的污染与资源的浪费。虽然我国在建筑节能工作中付出了努力，但是在建筑行业开展节能工作中依然存在一些问题，分析当前建筑节能的现状，有利于我们更好的解决建筑节能中出现的问题，促进建筑行业又快又好的发展。
1 建筑节能重要性
建筑节能在我国经济发展中有着重要作用，它不仅是时代发展的要求，更是当前经济进步的需要。建筑行业采取节能措施在很大程度上能够整合建筑行业中的各项资源，提高资源的利用率，降低对环境的污染，构建绿色型生态环境，为人们的生活创造更多的舒适感，从而提高城市居民对所居住城市的规划建设的满意度。由此可见，建筑行业中开展节能工作对城市居民以及资源利用等方面都有着重要的意义。因此，大力开展建筑节能工作是必须的。
2 我国建筑节能的现状
我国目前还是发展中国家，各项技术与设备还没有国外发达国家先进与高端，因此，导致了我国的建筑节能工作还与发达国家之间存在较大的差距。尽管建筑节能情况较为严峻，但是我国现在还在为构建节能建筑而不懈努力。从我国颁发的有关建筑节能的法律法规中可以看出，我国对建筑节能工作开展比较重视。尽管我国在颁发相关的建筑节能章法时比较晚，却是建筑行业实行节能工作的指导依据与标准，并且对于我国建筑行业发展成今天的状态有着直接的促进作用。
3 我国建筑节能存在的问题
3.1 激励政策不健全 目前，我国的建筑节能工作实行较为缓慢，建筑节能是我国现代建筑行业的一大目标，但是纯粹的借助用户与建设单位自发采取措施，按照节能标准开展工作是难以达到建筑节能的宏伟目标的。在我国对实行建筑节能工作单位的相应激励政策还不健全，特别是在开展建筑节能工作时没有雄厚的资金作为支撑，使得现代建筑节能工作开展效果还有待进一步提高。
3.2 缺乏应有的节能意识 建筑行业开展节能工作是一项必要的工作，不仅可以使资源重复利用，还可以保护人们所居住的生态环境。但是在开展这项工作时，相应的法律法规机制没有跟上节能工作开展的节奏，在一定程度上影响到建筑节能工作有效实施。在开展建筑节能工作过程中，存在一些市民对建筑节能的理解不透彻，重视度不高，更不知道实行建筑节能会给社会增添效益，从而导致其在开展建筑施工过程中出现浪费资源的现象。除了上述的两种缺乏节能意识的情况，另外地方政府对建筑节能意识不强，导致对建筑节能工作没有引起应有的重视。领导层人员的决策对地方经济或是本企业的发展有着重要的影响，而相应的标准与政策没有明确规定与要求，会影响到建筑节能工作的开展。
3.3 缺乏建筑节能技术支持力度 建筑行业在开展节能工作时，需要相关的施工技术与建筑产品作为支撑。然而，在当前我国的建筑节能工作起步较晚而且形式存在复杂多样性，并且其面临着技术不够成熟以及技术创新欠缺等若干问题。在我国南部地区由于气候偏炎热，因此相关的建筑节能工作逐渐实施。但是其在实施的过程中，还缺乏相应的施工技术与建筑产品，并且我国现在还没有对建筑节能施工技术创新与研发加大支持力度。
3.4 现行的供热收费制度的影响 我国在计收采暖费的依据标准是供热收费制度，且制度规定收费需按照建筑的面积大小进行合理化收费。采暖费用一般是国家或者单位进行承担，所以用能与用户并不存在直接的利益关系。供热采暖系统选择的连接方式是垂直单管串联，导致用户难以对供暖量进行调节，并且外网在受系统进行动态调节的过程中表现出来的状态是很难适应，一系列的弊端直接造成资源无可避免的出现浪费现象。从目前的收费体制上来看，供热单位在进行自主经营的过程中没有表现出一定的积极性，导致用户在使用过程中缺乏所需的热舒适感，并且热用户在进行采暖用能期间也缺乏节约用能的意识。我国北方开展建筑节能工作时，有效提高了建筑围护结构所带来的保温功能，使北方在寒冷的冬天室内也不会感觉到冷。但是用户在采暖过程中，会因为室内温度过高，只能采取开窗的方式进行调节，导致能量浪费，致使建筑节能工作存在一定的缺陷。
4 我国建筑节能未来发展趋势
下文将结合我国实际的发展状况，对建筑节能工作在未来的发展趋势进行具体的分析。
4.1 为促进建筑节能工作顺利开展以及相关的技术得到发展与应用，我国有关部门颁发了建筑节能方面的法律法规。在一定程度上能够为建筑节能技术研发与创新提供指导，规范我国现行的建筑行业中的行为操作，对于我国开展建筑节能工作有着积极的意义。
4.2 我国的经济紧随时代的变迁取得了很大的进步，人均可支配收入逐渐上升，人们早已开始关注市场上经济发展动向。其中房地产业在当前我国的经济发展中占有重要的地位，人们购房的欲望逐渐得到释放，并且我国已经实施了在住房中实行货币化的相关政策。随着人们掌握信息速度的提高以及追求更舒适的居住环境，人们对现代建筑中热环境问题更加重视，因此，这也是当今建筑行业中急需为人们改善的问题之一。在我国的北部地区实施建筑物采暖工作以来，很大程度上改善了北方地区人们的生活环境。我国可以借鉴这一突出成绩，加大开展节能示范地区的建设力度，扩大对建筑节能的宣传，在人们心中形成节能的意识与观念，从而促使节能工作在人们身边发展得越来越好。
