摘要：作為當(dāng)前我國(guó)實(shí)現(xiàn)高層建筑節(jié)能的重要途徑之一，目前采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案優(yōu)化也逐漸引起業(yè)內(nèi)人士的普遍重視，文章分別從采暖體系分區(qū)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)化平衡調(diào)節(jié)技術(shù)、直接采暖技術(shù)普及與應(yīng)用以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)與補(bǔ)水泵變頻調(diào)速定壓等技術(shù)領(lǐng)域?qū)υO(shè)計(jì)流程進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：高層建筑節(jié)能；采暖系統(tǒng)；設(shè)計(jì)
盡管隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)水平的不斷提升，當(dāng)前城市化取得了階段性進(jìn)展。但是隨著城市高層建筑的不斷增加，高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)問(wèn)題也逐漸浮出了水平。當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)高層建筑缺乏有效的節(jié)能設(shè)計(jì)，具有能耗較高的問(wèn)題，其中采暖設(shè)計(jì)更是節(jié)能設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)之一。根據(jù)國(guó)家相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)北方超過(guò)50%的能源消耗都來(lái)自于建筑物的取暖，可見(jiàn)其發(fā)展形勢(shì)不容樂(lè)觀。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)就高層建筑節(jié)能采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)要闡述如下。
一、采暖體系分區(qū)設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)該明確高層建筑對(duì)于采暖設(shè)計(jì)的基本要求。高層建筑一般是指總層高在40層以上的建筑物，這部分建筑物在采暖設(shè)計(jì)中會(huì)面臨水壓失衡、保溫效果不強(qiáng)以及能源消耗嚴(yán)重等問(wèn)題。[1]為了進(jìn)一步保證采暖系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源以及降低整體能源消耗的任務(wù)，就必須重視采暖系統(tǒng)的科學(xué)分區(qū)。采暖體系的分區(qū)設(shè)計(jì)需要遵循一定的設(shè)計(jì)原則，其不但要求設(shè)計(jì)人員要充分了解高層建筑的用途與用戶的實(shí)際需求，同時(shí)還要綜合考慮管道材料、設(shè)備采暖過(guò)程中所承受的壓力，然后結(jié)合上述內(nèi)容開(kāi)展系統(tǒng)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)部的垂直劃分工作。垂直劃分工作需要具有針對(duì)性，對(duì)于采暖集中區(qū)域進(jìn)行密集供暖，而其他區(qū)域則根據(jù)需要進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整，從而提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能奠定基礎(chǔ)。
二、動(dòng)態(tài)化平衡調(diào)節(jié)技術(shù)
根據(jù)高層建筑的采暖特點(diǎn)來(lái)看，在實(shí)際采暖過(guò)程中地?zé)崮苤兴鶅?chǔ)備的地?zé)崴|(zhì)往往得不到充分的保障，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中要嚴(yán)格避免地?zé)崴畬?duì)管道造成的影響與腐蝕作用。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，在采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)地?zé)衢g接供暖的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)換熱器分區(qū)設(shè)置，從而有效確保室內(nèi)供熱網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)獨(dú)立，以確保安全和穩(wěn)定。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以通過(guò)避免遠(yuǎn)端壓降下降超出預(yù)期來(lái)控制近端的壓降，從而讓整個(gè)采暖體系實(shí)現(xiàn)平衡控制。[2]隨著動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前該技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)全面應(yīng)用，應(yīng)該重視以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：其一，在采暖體系的回路發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)該通過(guò)保持自身關(guān)鍵位置在壓降差當(dāng)中不會(huì)隨著變化而變化，從而保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)閥門位置相對(duì)穩(wěn)定，這樣一來(lái)不但可以降低采暖水的流轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于系統(tǒng)的流量也不會(huì)產(chǎn)生較大影響。其二，在外界采暖環(huán)境出現(xiàn)明顯變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部的回路會(huì)出現(xiàn)一定的改變，這個(gè)時(shí)候通過(guò)動(dòng)態(tài)平衡的調(diào)整實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵位置的壓差相對(duì)穩(wěn)定，從而更好的控制其他支路的并聯(lián)流量穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)體系的流量穩(wěn)定。
三、直接采暖技術(shù)的普及
直接采暖技術(shù)能夠有效解決高層高位置回水以及低位回水等情況所帶來(lái)的壓力問(wèn)題，而這部分問(wèn)題正是高層建設(shè)節(jié)能采暖設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題。盡管直接采暖技術(shù)設(shè)計(jì)能夠優(yōu)化節(jié)能性能，但是依然會(huì)面臨一些其他的問(wèn)題。比如在實(shí)行高位置區(qū)域的采暖系統(tǒng)加壓時(shí)，加壓泵往往只能夠?yàn)楦邊^(qū)域的部分提供一定的流量以及壓力，而這個(gè)壓力如果控制不好，就會(huì)導(dǎo)致流量失控，影響到其下部的流量與壓力。另外，在高位置區(qū)域通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行可以有效維持動(dòng)態(tài)平衡，但是一旦系統(tǒng)停止運(yùn)行，就會(huì)出現(xiàn)高位置壓力向低位置傳遞的風(fēng)險(xiǎn)，而這種風(fēng)險(xiǎn)在整個(gè)采暖過(guò)程中都會(huì)持續(xù)存在。最后，積極使用高低層的直接采暖手段能夠有效控制高區(qū)域位置的加壓穩(wěn)定性，其對(duì)于將水送入到用戶的供暖系統(tǒng)中具有一定的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)將流量控制在高區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)流量的區(qū)域性控制可以將數(shù)值保持在一個(gè)較為合理的范圍當(dāng)中，從而有效去除系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中所帶來(lái)的壓力，進(jìn)而保證整個(gè)區(qū)域管道的運(yùn)行安全性。
四、完善自動(dòng)控制系統(tǒng)
自動(dòng)控制系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)高層建筑節(jié)能的重要組成部分，其在針對(duì)建筑的采暖熱負(fù)荷變化過(guò)程中具有較強(qiáng)的針對(duì)性。在冬季，特別是在北方地區(qū)的冬季環(huán)境下，室內(nèi)外溫差較大，再加上氣溫變化較大，在供暖時(shí)熱負(fù)荷往往會(huì)隨著室外的氣候發(fā)生改變，而這種改變會(huì)成為節(jié)能控制的不穩(wěn)定因素。這個(gè)時(shí)候通過(guò)氣候補(bǔ)償器進(jìn)行智能布控，可以有效根據(jù)室內(nèi)外的溫度差距進(jìn)行調(diào)整與變化，同時(shí)可以根據(jù)用戶對(duì)于不同時(shí)段的采暖需求進(jìn)行室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，以獲得更加科學(xué)、合理的供水溫度曲線。在這個(gè)過(guò)程中，室內(nèi)溫度傳感器是信息采集工具，而溫度調(diào)節(jié)其是實(shí)現(xiàn)供水溫度進(jìn)行室溫補(bǔ)償?shù)姆答佁幚硐到y(tǒng)。在進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化時(shí)，務(wù)必遵守功能性、運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性等多個(gè)方面的基本原則，同時(shí)還應(yīng)該兼顧操作便利以及維護(hù)維修方便等要求。
五、通過(guò)變頻調(diào)速定壓方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能
變頻調(diào)速定壓系統(tǒng)是指在保證持續(xù)保持系統(tǒng)內(nèi)部不汽化不倒空的穩(wěn)定裝置，其通過(guò)補(bǔ)水泵的變頻調(diào)節(jié)來(lái)降低補(bǔ)水泵頻繁啟動(dòng)所帶來(lái)的諸多弊端。由于電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)速差較大，所以在進(jìn)行電機(jī)啟動(dòng)時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)較大的額定電流，其啟動(dòng)功率更是比額定功率高出至少三十個(gè)百分點(diǎn)。因?yàn)檠a(bǔ)水泵在啟動(dòng)過(guò)程中具有較大的啟動(dòng)電流，所以也會(huì)在客觀上增加能耗。由此可見(jiàn)，通過(guò)變頻調(diào)速定壓的方式進(jìn)行水流調(diào)節(jié)，可以有效避免頻發(fā)啟動(dòng)所帶來(lái)的影響，同時(shí)可以依靠補(bǔ)水泵的變速調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。根據(jù)壓力的給定值以及壓力傳感器監(jiān)測(cè)到的被調(diào)壓力值進(jìn)行信號(hào)的反饋以及壓力上的比較，從而更好的進(jìn)行細(xì)節(jié)上的微調(diào)。最后，在變頻器將頻率輸出后，再轉(zhuǎn)由補(bǔ)水泵進(jìn)行補(bǔ)水，從而轉(zhuǎn)變補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速。在系統(tǒng)的壓力值低于額定值時(shí)，會(huì)通過(guò)補(bǔ)水泵進(jìn)行補(bǔ)水操作，而超過(guò)設(shè)定的壓力上限值時(shí)則會(huì)通過(guò)電磁閥自動(dòng)啟動(dòng)的方式將水補(bǔ)至水箱中，從而實(shí)現(xiàn)全局精準(zhǔn)控制，保障采暖工作不受影響的前提下為建筑的節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，隨著國(guó)家對(duì)于能源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)要求的不斷加強(qiáng)，當(dāng)前高層建筑節(jié)能采暖設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸成為趨勢(shì)與建筑設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的必要條件。本文立足于高層建筑的采暖設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，分別從多個(gè)技術(shù)設(shè)計(jì)角度分析了采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)于高層建筑節(jié)能的影響以及其在行業(yè)中的應(yīng)用，也希望能夠?yàn)樾袠I(yè)的發(fā)展提供一定的參考價(jià)值。
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