4.3 规划热指标
4.3.1 热指标的分类很多,本节中的分类是我国目前及未来一段时期内的供热规划中经常使用的主要分类方式。
4.3.2 建筑采暖综合热指标的确定应综合城市总体规划中的人均建设用地指标、建设用地分类、估算容积率、现状供热设施供应水平和现状建筑节能改造程度等因素,在调查的基础上,确定采暖综合热指标。
4.3.3 建筑采暖热指标是针对不同建筑类型,综合不同时期节能状况的单位建筑面积平均热指标。不同地区、不同年代的建筑采暖热指标均有一些差异。
1.建筑采暖热指标
1)行业规范使用的建筑采暖热指标
建筑采暖热指标与室外温度、建筑维护结构、保温材料的传热系数、窗体的传热系数、建筑物体型系数、新风量大小、热损失等都有关系,致使同类建筑的热指标有所差异,各地的热指标更有所差异。下表给出了《城镇供热管网设计规范》CJJ 34-2010中的推荐值。
表1 建筑采暖热指标推荐值(W/m2)
注:1.表中数值适用于我国东北、华北、西北地区;
2.热指标中已包括约5%的管网热损失。
2)部分城市建筑设计采用的采暖热指标
部分城市建筑设计院目前做建筑单体设计采用的热指标如下:
表2 北京采用的建筑采暖热指标(W/m2)
注:外围护结构热工性能好、窗墙面积比小、总建筑面积大、体型系数小的建筑取下限值,反之取上限值。
表3 沈阳采用的建筑采暖热指标(W/m2)
3)规范编制调研中收集的资料
有关单位在2005~2006年采暖季对北京一些建筑采暖系统进行了测试诊断工作,根据各单位建筑内的室内温度逐时记录、管网供回水温度逐时记录、室外温度逐时记录,以及各建筑的供水量,计算得到建筑实测耗热量,这里根据测试的采暖能耗数据经过整理折算成北京计算室外温度下的采暖热指标,详见表4、表5。
表4 部分居住、办公小区采暖热指标
注:住宅类建筑采暖设计热负荷指标折算成室外供暖计算温度-9℃、室内温度18℃的耗热指标。宾馆、办公类建筑采暖设计热负荷指标折算成室外供暖计算温度-9℃、室内温度20℃的耗热指标。
表5是通过测量500多个不同换热站单位采暖面积耗热量,分析折算的建筑采暖热指标。
表5 通过换热站折算的建筑采暖热指标
注:除住宅、学校按室温18℃折算外,其他按20℃折算。室外温度已经折算至标准气象年,指标中包含管网损失。
表6是通过对济南9个换热站进行调研,根据换热站的运行参数分析折算出的建筑采暖热指标,数值中包括采暖建筑本身热负荷和二级热网的管网损失。供热区域内住宅主要为20世纪80~90年代建筑。
表6 济南几种典型建筑采暖热指标(W/m2)
建筑类型
住宅
商业金融
教育科研
采暖热指标
47.1
52.6
49.4
4)居住建筑采暖热指标的推算
由表2~6可以看出,由于各地情况不同,考虑因素不同,而且多数数据不能区分是否采取节能措施,很难从上述资料直接分析出比较适用的建筑采暖热指标。为此,按照建筑节能的要求,编制组对国内部分城市的建筑采暖热指标进行了推算,见表7。
本节提出的部分城市居住建筑采暖热指标是参照《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ 26-95和《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26-2010中全国主要城镇采暖期有关参数及建筑物耗热量、采暖耗煤量指标表中的有关数据,根据建筑物耗热量指标与采暖设计热负荷指标的关系式折算得到。《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ 26-95和《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26-2010主要针对居住建筑采暖能耗分别降低50%和65%左右作为节能目标。
建筑物耗热量指标与采暖设计热负荷指标(不含管网及失调热损失)的关系式如下:
式中:q——采暖设计热负荷指标(W/m2);
qh——建筑物耗热量指标(W/m2);
tn——室内采暖设计温度(18℃);
tw——采暖期的室外计算温度(℃);
twe——采暖期室外日平均温度(℃);
tne——采暖期室内平均温度(16℃);
td——太阳辐射及室内自由热引起的室内空气自然温升(℃),一般为(3~5)℃,居住建筑取3.8℃。
表7 推算的全国部分城市居住建筑采暖热指标
5)不均匀热损失与管网热损失
不均匀热损失是由供热管网难以调节或没有进行有效的初调节,导致存在各种失调现象而产生的。主要包括高温热力管网调节不均匀,热力站之间失调;小区室外管网调节不均,建筑物之间的失调;室内管网无法调节,房间之间失调。出现失调现象后,为满足末端用户的供热要求,系统加大供热量,同时末端无有效的调节手段和激励调节的机制,部分用户为防止室内过热,只能开窗调节,使得建筑物的实际散热量显著增加。对北京几个小区多个建筑单元的测试结果表明,室外管网调节不均匀是导致不均匀热损失的主要原因,这部分损失甚至比管网的直接热损失还要大。大多数集中供热系统现有的调节手段和调节水平很难减少这部分损失,在目前的调节水平下,集中供热的不均匀热损失为(4~8)W/m2。
管网热损失包括保温热损失和漏水热损失,根据实测和调研,管网漏水热损失占管网热损失的比例很小。表8为实测的北京几个小区从锅炉房或换热站至建筑物热入口之间的热损失。可以看出,保温热损失是管网热损失的主要部分。同时,不同的管网热损失差别很大,这与管网敷设方式、建造年代、保温水平、管网规模、供回水温度和维护水平等都有关。一般室外管网热损失为(2~5)W/m2。
表8 集中供热系统管网损失测试结果(W/m2)
不同小区
A
B
C
D
E
F
G
H
I
保温热损失
2.6
3
4.9
4.2
4.5
4.1
3
2
1.8
漏水热损失
0.03
0.1
0.2
0.4
0.4
0.5
0.3
0.1
0.2
管网热损失合计
2.63
3.1
5.1
4.6
4.9
4.6
3.3
2.1
2
城市一级管网与居住区二级管网相比,保温水平和管理水平远高于二级管网,因此热损失较小。以北京为例,目前北京城市热网热源供水温度与大多数热力站处测出的供水温度之差均小于2℃,则总损失温差在3℃左右。目前供热高峰期供回水温差约为65℃,因此,城市高温热力管网热损失不超过输送热量的5%,约为2W/m2。
随着分户计量手段的完善,采暖收费制度的改革,用热激励调节机制的健全,使采暖用户有效的调节手段增加。不均匀热损失会大幅度降低。考虑到现有建筑存在一定的改造难度,不均匀热损失不能完全消除,初步按2W/m2考虑。综上,不均匀热损失与管网热损失约为(4~7)W/m2。
6)采暖热指标推荐值
本规范推荐的建筑采暖热指标是以《城镇供热管网设计规范》CJJ 34-2010中的数据为基础,在建筑分类和采暖热指标数值上进行部分调整得出的。
在建筑分类方面:推荐的指标为了适应规划的使用习惯,在类别中将学校与办公分开。学校指中小学,高等学校可以参照办公指标。近几年,城市周边和郊区,兴建了一些低层别墅;中小城市的居住建筑,则仍以多层和低层为主;小城镇居住建筑则主要是平房和低层建筑。低层建筑由于体型系数较大,外围护结构传热损失较大,热指标相比多高层住宅高。因此,将《城镇供热管网设计规范》CJJ 34-2010表中的住宅分为低层住宅和多高层住宅。原表中的居住区综合类,在规划中多为采暖综合热指标,其数值的确定应综合当地不同时期建筑建设标准、建筑节能标准、现状建筑情况、节能改造情况及居民的生活水平等因素进行理论分析,并结合实测数据进行研究,故本次规范制定将该类别去除。
在采暖热指标数据方面:本次仅对住宅类建筑的采暖热指标进行调整。对于其他类别建筑,因规范编制过程中未能收集到足够的数据进行分析,因此没有对相关内容进行修正。国家颁布的节能标准有一步节能标准和二步节能标准,根据表7可知,采取二步节能措施的多高层住宅建筑采暖热指标在30W/m2左右,采取一步节能措施的多高层住宅建筑采暖热指标在43W/m2左右。考虑到全国范围内供热设施建设水平的差异,不均匀热损失、管网损失等存在较大差异,多高层住宅建筑采暖热指标推荐值取(35~45)W/m2。二步节能标准的多高层住宅建筑取下限,一步节能标准的多高层住宅建筑取上限。根据表4的实测数据分析,低层住宅采暖热指标比多高层住宅采暖热指标高(5~10)W/m2,推荐值取(40~55)W/m2。
2.生活热水热指标
生活热水热指标是对有生活热水需求,且采用供热系统供应的建筑,单位面积平均热指标。生活热水可以由热网供应,也可以由太阳能热水器、燃气热水器、电热水器等设施供应。若采用热网供应方式,应将生活热水负荷指标纳入热指标中。
本节计算生活热水热负荷的方法采用指标法,生活热水热指标参照《城镇供热管网设计规范》CJJ 34-2010给出的居住区生活热水日平均热指标。具体在选择指标时可根据各地的人均热水用水定额、人均建筑面积及计算冷水温度综合考虑。
3.工业热负荷指标
工业热负荷指标是对不同工业的单位用地平均热指标。本规范采用的热负荷指标值是通过对天津、上海已建工业园区热负荷调研及资料整理,同时结合设计规范和相应的设计技术措施,得出不同类型产业、单位用地面积的平均热负荷。由于不同工业类型、不同工艺的蒸汽需求差异较大,用工业区单位占地面积热负荷指标估算规划热负荷的方法还不太成熟,需要进一步总结和积累经验。为了提高工业热负荷预测的科学性和可靠性,还应该进行大量的实地调查研究,对大量的已建成区域的不同类型的工业区域进行总结、分析。
4.3.4 制冷用热负荷指标
制冷用热负荷指标是针对不同建筑制冷的单位建筑面积平均热指标。空调夏季冷负荷主要包括围护结构传热、太阳辐射、人体及照明散热等形成的冷负荷和新风冷负荷。设计时需根据空调建筑物的不同用途、人员的群集情况、照明等设备的使用情况确定空调冷指标。其中空调冷指标对应的是单位空调面积的冷负荷指标,空调面积一般占总建筑面积的百分比为70%~90%。然后根据所选热制冷设备的COP折算成热负荷指标。