流體輸送能耗

流體輸送能耗水泵輸送能耗

在空調(diào)系統(tǒng)或供熱系統(tǒng)中，涉及的水泵能耗包括：空調(diào)冷凍水輸配系統(tǒng)、冷水機組的冷卻水輸配系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)熱水輸配系統(tǒng)。

空調(diào)冷凍水輸配系統(tǒng)包括：冷水機組、水泵、空調(diào)末端設(shè)備、閥門、水過濾器、管網(wǎng)等。通常，將設(shè)備、管件、彎頭等產(chǎn)生的流動阻力視為局部阻力，將管路系統(tǒng)產(chǎn)生的阻力視為沿程阻力。在實際計算中，局部阻力占總阻力的50%左右。

管路的遠近、管材表面粗糙度、管網(wǎng)系統(tǒng)的維護都是影響管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力的因素。在日常運行管理中，對產(chǎn)生阻力的部件不進行及時的清洗，造成管網(wǎng)因水垢和污染物阻塞等將增加管網(wǎng)系統(tǒng)的總阻力，進而增加流體的輸送能耗；沒有根據(jù)空調(diào)負(fù)荷的變化適時調(diào)整流量，造成流量過大或不能及時減小流量，是造成流體輸送能耗不能實現(xiàn)節(jié)約的主要因素。

供熱系統(tǒng)中的流體系統(tǒng)包括：鍋爐房、水泵、換熱器（站）、閥門、水過濾器和管網(wǎng)等。對于高溫水系統(tǒng)，水中的鈣鎂離子存在會導(dǎo)致管壁結(jié)水垢，因此，水處理設(shè)備運行的好壞、維護管理工作等直接影響管網(wǎng)系統(tǒng)的表面粗糙度和阻力大小。根據(jù)負(fù)荷的變化調(diào)整水流量的大小，可以直接影響流體輸送能耗。特別是近年來開展的計量供熱運行模式，人對散流器的調(diào)節(jié)行為，直接影響到對流量的需要變化，而水泵流量調(diào)節(jié)的反應(yīng)時間和調(diào)節(jié)的精度，直接關(guān)系到供熱水系統(tǒng)的流體輸送能耗。

流體輸送能耗風(fēng)機的輸送能耗

建筑的空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)，包括風(fēng)機、含風(fēng)機的空氣處理機組，閥門，送、回風(fēng)風(fēng)口和風(fēng)道系統(tǒng)。與水系統(tǒng)一樣，空調(diào)與通風(fēng)管網(wǎng)的阻包括局部阻力和沿程阻力。風(fēng)道系統(tǒng)中的某些局部構(gòu)件的形狀，如彎頭、三通等的形狀，與局部阻力系數(shù)有很大的相關(guān)關(guān)系。如果彎頭、三通等的形狀接近流線型，其產(chǎn)生的阻力相對較?。蝗绻捎弥苯切突蚱渌c流線不相吻合的角度，在較高的空氣流速條件下，會產(chǎn)生很大的阻力，有時阻力高達數(shù)百帕。因此，從建筑空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計開始，就應(yīng)該特別關(guān)注局部阻力構(gòu)件對產(chǎn)生阻力的影響。

風(fēng)道系統(tǒng)的積灰，不僅影響房間的空氣環(huán)境，而且會造成風(fēng)道表面粗糙度增加，進而導(dǎo)致沿程阻力增加。空氣處理機組內(nèi)的表冷器、加熱器和空氣過濾器的積塵，是造成這些局部構(gòu)件阻力增加的主要原因，及時對這些局部構(gòu)件進行清理和必要的維護，是防止這些局部構(gòu)件阻力增大的有效措施。

流體輸送能耗流體管網(wǎng)系統(tǒng)水力不平衡造成的能耗

在空調(diào)和供熱的管路系統(tǒng)中，根據(jù)所要輸送的流體流量，按照合理的流速選配管徑。流速的合理性指所產(chǎn)生的阻力合理、選配的管徑和由此確定的管材消耗量合理。所以，在管網(wǎng)系統(tǒng)的運行中，也應(yīng)該有合理的流體輸送能耗。管網(wǎng)系統(tǒng)一般由復(fù)雜的串聯(lián)管路和并聯(lián)管路組合而成，在管網(wǎng)系統(tǒng)施工結(jié)束后，有必要對管網(wǎng)系統(tǒng)進行水力平衡的調(diào)節(jié)。所謂水力平衡的調(diào)節(jié)，指按照負(fù)荷的需要確定流量，通過閥門調(diào)節(jié)對并聯(lián)管路的流量進行分配。

在實際管網(wǎng)系統(tǒng)的運行中，往往忽略了水力平衡調(diào)節(jié)，或者水力平衡的調(diào)節(jié)工作不完善，由此造成水力失調(diào)。水力失調(diào)的后果是流體流量的分配不能滿足負(fù)荷要求，進而使得空調(diào)房間或供熱房間的空氣熱工參數(shù)不能達到要求。實際工程中解決這一問題的較為普遍的做法是加大流量，以大流量的方式，掩蓋水力不平衡現(xiàn)象。

流體輸送能耗總結(jié)

由前述分析可知，理論上，流體管網(wǎng)系統(tǒng)或風(fēng)機的能耗是流量的三次方關(guān)系，因此，流體管網(wǎng)系統(tǒng)水力不平衡所造成的能耗是巨大的，通過管網(wǎng)系統(tǒng)的水力平衡調(diào)節(jié)，降低管網(wǎng)系統(tǒng)能耗的潛力也是巨大的。 2100433B

在集中處理空氣后，將滿足參數(shù)要求的空氣從空調(diào)機組送至空調(diào)房間，再將全部或部分空氣從空調(diào)房間輸送回空調(diào)機組進行再處理和再使用，期間流體輸送過程必然要消耗能源。另外，冬季集中制備的熱量（熱水或蒸汽）和夏季集中制備的冷量（冷凍水）以及在制備冷凍水時冷水機組所需的冷卻水系統(tǒng)，都將產(chǎn)生流體的輸送能耗。理論上，流體流動產(chǎn)生的阻力與流量是二次方關(guān)系，流體的輸送功率與流量是三次方關(guān)系。

盡管經(jīng)濟效益在增長，但德國的一次能耗在東、西德統(tǒng)一后卻適度地下降，主要得益于由于重新統(tǒng)一后的德國在經(jīng)濟和能源相關(guān)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)調(diào)整。從1995年以來，除了隨著氣溫和經(jīng)濟的改變而發(fā)生的波動，德國的能源需求是相對穩(wěn)定的，如圖2所示，2007年的一次能耗在14000PJ左右。

2009年一次能耗的明顯降低主要是由于2008年能源價格的強進增長和后續(xù)的金融危機。

化石燃料在一次能耗中仍占主導(dǎo)地位，其市場占有率從1990年的87%減少到2010年的78%：煤炭和褐煤市場占有率下降，同時期天然氣的占有額由15%上升至22%：2010年主要在交通行業(yè)的推動下，石油產(chǎn)品的需求幾乎又回到1990年的水平-在過去幾年中核能的占有率稍微下降，2010年降到約1530PJ。

德國嚴(yán)重依靠進口來滿足能源需求，所需化石燃料的凈進口份額由1990年的53%增加到2010年的77%。德國最重要的外國能源供應(yīng)商是俄羅斯，份額幾乎占到整個能源進口的30%。

可再生能源在一次能耗中的貢獻由1995年的275PJ（1.9%）上升至2010年1322PJ（9.4%），如圖3所示。

這樣大幅度的增長要歸因于生物質(zhì)能，該物質(zhì)主要用于產(chǎn)生熱，今后會用于生物質(zhì)燃料，生物質(zhì)能和生物垃圾處理的份額將超過可再生能源的78%。另外10%主要是風(fēng)能，從2000年起風(fēng)能增長勢頭很高。利用太陽熱量和光伏電池使用太陽能的形式在過去幾年中也明顯增加，但其對能源供給的貢獻率仍然非常低，地?zé)崮艿那闆r也一樣。水電能源的利用份額在1995年已達到約77PJ，之后未能再增加。

能耗我國能耗特點

1．南方和北方能耗差異大

我國處于北半球的中低緯度，地域廣闊，南北跨越嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、溫和及夏熱冬暖等多個氣候帶。夏季最熱月大部分地區(qū)室外平均溫度超過26℃，需要空調(diào)；冬季氣候地區(qū)差異很大，夏熱冬暖地區(qū)的冬季平均氣溫高于10℃·，而嚴(yán)寒地區(qū)冬季室內(nèi)外溫差可高達50℃，全年5個月需要采暖；我國北方地區(qū)的城鎮(zhèn)約70%的建筑面積冬季采用了集中采暖方式，而南方大部分地區(qū)冬季無采暖措施，或只是使用空調(diào)器、小型鍋爐等分散采暖方式。

2．城鄉(xiāng)住宅能耗差異大

我國城鄉(xiāng)住宅使用的能源種類不同，城市以煤、電、燃?xì)鉃橹?，而農(nóng)村除部分煤、電等商品能源外，在許多地區(qū)，秸稈、薪柴等生物質(zhì)能仍為農(nóng)民的主要能源；另外．我國目前城鄉(xiāng)居民平均每年消費性支出差異較大，城鄉(xiāng)居民各類電器保有量和使用時間差異較大，這也是城鄉(xiāng)住宅能耗差異的原因。

3．面積能耗差異大

當(dāng)單棟面積超過2×10⁴ m²，采用中央空調(diào)時，其單位建筑面積能耗是小規(guī)模不采用中央空調(diào)的公共建筑能耗的3～8倍，并且其用能特點也與小規(guī)模公共建筑不同。因此，將公共建筑分為大型公共建筑與一般公共建筑兩類。

能耗我國民用能耗分類

1．北方城鎮(zhèn)建筑采暖能耗

黃河流域以北地區(qū)，包括黑龍江、吉。林、遼寧、內(nèi)蒙古、新疆、青海、甘肅、寧夏、山西、北京、天津、河北的全部城鎮(zhèn)及陜西北部、山東北部、河南北部的部分城鎮(zhèn)，這些地區(qū)采暖能耗與建筑物的保溫水平、供熱系統(tǒng)狀況和采暖方式有關(guān)。

2．長江流域住宅采暖能耗

長江流域一帶冬季也有短期出現(xiàn)0℃左右的外溫，但日均溫很少低于0℃，一年內(nèi)日均溫度低于10℃的天數(shù)一般不超過100天。歷史上這些地區(qū)都不屬于法定的建筑采暖區(qū)，除少數(shù)高檔建筑外，一般都采用局部采暖方式。傳統(tǒng)上這一地區(qū)采用木炭烤火，改革開放后，城鎮(zhèn)建筑的采暖方式變成電暖氣、電熱毯、熱泵式空調(diào)以及一些以燃?xì)狻⑷加蜑槿剂系牟膳b置。

3．城鎮(zhèn)住宅除采暖外能耗

城鎮(zhèn)住宅除采暖外能耗包括照明、家電、空調(diào)、炊事等城鎮(zhèn)居民生活能耗。除空調(diào)能耗因氣候差異而隨地區(qū)變化外，其他能耗主要與經(jīng)濟水平有關(guān)。

4．大型公共建筑除采暖外能耗

大型公共建筑是指單體面積在2×10⁴ m²以上且全面配備中央空調(diào)系統(tǒng)的’高檔辦公樓、賓館、大型購物中心、綜合商廈、交通樞紐等建筑。其能耗主要包括空調(diào)系統(tǒng)、照明、電梯、辦公用電設(shè)備、其他輔助設(shè)備等。

5．一般公共建筑除采暖外能耗

一般公共建筑是指單體建筑面積在2×10⁴ m²以下的公共建筑或單體建筑面積超過2×10⁴ m²但沒有配備中央空調(diào)的公共建筑，包括普通辦公樓、教學(xué)樓、商店等，其能耗包括照明、辦公用電設(shè)備、飲水設(shè)備、分體式空調(diào)等。

6．農(nóng)村建筑能耗

農(nóng)村建筑能耗包括炊事、照明、家電等用能。農(nóng)村秸稈、薪柴等非商品的消耗量很大，而且此類建筑能耗因地域和經(jīng)濟發(fā)展水平不同而差異很大。

能耗建筑節(jié)能技術(shù)

1．建筑節(jié)能的概念

與建筑能耗相對應(yīng)，建筑節(jié)能也有兩個層次的概念。建筑節(jié)能目的是在建筑全壽命周期內(nèi)，從建筑材料（建筑設(shè)備）的開采、生產(chǎn)、運輸，到建筑壽命期終止銷毀建筑，在保證建筑功能和要求的前提下，達到降低能源消耗、減輕環(huán)境負(fù)荷。

廣義的建筑節(jié)能是指在民用建筑的建設(shè)、改造、使用過程中，以及在工業(yè)建筑和城市基礎(chǔ)設(shè)施的施工過程中，按照有關(guān)法律、法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，采取有效措施，降低能源消耗，提高能源利用效率的活動。

狹義的建筑節(jié)能是指在建筑物正常使用期限內(nèi)，提高建筑設(shè)備的能效系數(shù)，降低建筑物通過外圍護結(jié)構(gòu)的能量損失，同時充分利用可再生能源，在保證建筑功能和要求的前提下，達到降低能源消耗、減輕環(huán)境負(fù)荷的目的。《民用建筑節(jié)能條例》中對民用建筑節(jié)能的定義是：在保證民用建筑使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低其使用過程中能源消耗的活動。

2．節(jié)能技術(shù)的保障體系

建筑節(jié)能的核心是提高建筑能源的使用效率，而效率的提高最終將落實在技術(shù)的支撐上。從目前專業(yè)技術(shù)工種的劃分來看，節(jié)能技術(shù)的保障體系大致可以分為以下兩個方面。

（1）建筑規(guī)劃與設(shè)計節(jié)能

合理的建筑規(guī)劃和設(shè)計，可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃募練夂蛱攸c，為建筑創(chuàng)造一個良好的風(fēng)環(huán)境、水環(huán)境、光環(huán)境、熱環(huán)境和潔凈環(huán)境等。比如朝向的選擇、植被體系的選擇與設(shè)計、水體和山體的合理利用等，可以為合理應(yīng)用自然環(huán)境、降低建筑能耗、提高室內(nèi)人工環(huán)境的舒適度和健康水平奠定基礎(chǔ)。

（2）建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能

建筑圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能措施體現(xiàn)在對熱工參數(shù)的控制上。在建筑實體墻部分，利用保溫隔熱技術(shù)，在冬季采暖季節(jié)，降低通過圍護結(jié)構(gòu)向外的熱損失；在夏季空調(diào)季節(jié)，降低通過圍護結(jié)構(gòu)向外的冷損失；在過渡季節(jié)，充分利用自然通風(fēng)，調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。

在建筑物透明結(jié)構(gòu)部分，主要控制的是太陽能的熱流方向。通過選擇合適的窗戶結(jié)構(gòu)及遮陽技術(shù)，在冬季采暖季節(jié)，增加太陽能向室內(nèi)的滲透，阻止室內(nèi)熱量通過透明結(jié)構(gòu)輻射到室外；在夏季空調(diào)季節(jié)，熱流的控制過程與冬季恰好相反；過渡季節(jié)則根據(jù)實際情況，在上述兩個過程中選擇。

3．能耗設(shè)備與系統(tǒng)的節(jié)能

建筑內(nèi)的能耗設(shè)備與系統(tǒng)主要包括建筑的空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、熱水供應(yīng)系統(tǒng)及電梯設(shè)備等。其中空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)在大多數(shù)的民用建筑能耗中占主導(dǎo)地位，成為主要的控制對象。

4．用能控制與管理

由于建筑內(nèi)部設(shè)備與系統(tǒng)的設(shè)計往往是以滿負(fù)荷運行為假設(shè)條件的，而實際上，設(shè)備和系統(tǒng)往往運行在非滿負(fù)荷條件下，這就要求配備優(yōu)良的控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及具備敬業(yè)精神和專業(yè)技能的專門管理人員，根據(jù)不同負(fù)荷特點對有關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)進行自動或人工調(diào)節(jié)，避免大馬拉小車現(xiàn)象。用能控制與管理對于建筑運行能耗的節(jié)約具有特殊的意義。

5．綜合節(jié)能技術(shù)

由于建筑及其設(shè)備系統(tǒng)是一個有機的整體，在建筑節(jié)能方面，往往需要多工種的協(xié)調(diào)工作，從而產(chǎn)生一些綜合的節(jié)能措施。例如，可再生能源利用的建筑一體化技術(shù)、多能耗系統(tǒng)之間的聯(lián)動技術(shù)等。綜合節(jié)能技術(shù)體現(xiàn)了未來節(jié)能工作的主流方向。