T/CABEE 033-2022 相变蓄热供暖工程技术标准

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资源简介

  团 体 标 准

T/CABEE 033-2022

相变蓄热供暖工程技术标准

Technical standard for thermal storage heating system with

phase change materials

2022-02-14 发布 2022-04-01 实施

中国建筑节能协会 发布

前 言

根据《中国建筑节能协会团体标准管理办法(试行)》(国建节协(2017) 40号)及《关于印发<2021年度第一批团体标准制修订计划>的通知》(国建节协[2021]22号)的要求,由天津大学会同有关单位组建编制组,经广泛的调查研究,认真总结实践经验,考察有关国内外标准和先进经验,并在广泛征求意见的基础上,共同编制了本标准。

本标准的主要内容包括:1 总则;2 术语;3 设计;4 施工与安装;5 系统调试、检测及验收;6 运行管理。

本标准由中国建筑节能协会标准化管理办公室负责管理(联系电话:010- 57811483,邮箱:biaoban@cabee.org), 由天津大学负责具体内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送至天津大学(地址:天津市津南区海河教育园区雅观路135号,邮编:300350)。

本标准主编单位:天津大学

河北工业大学

本标准参编单位:中国建筑科学研究院有限公司

沈阳建筑大学

西南交通大学

西安建筑科技大学

内蒙古工业大学

长沙理工大学

西安交通大学

北京华厚能源科技有限公司

北京民利储能技术有限公司

江苏启能新能源材料有限公司

北京嘉洁能智慧新能源科技有限公司

北京健远泰德工程技术有限公司

中节能工程技术研究院有限公司

中航天建设工程集团有限公司

北京中建工程顾问有限公司

中国公路工程咨询集团有限公司城市建筑设计分公司上海铃俊新能源科技有限公司

本标准主要起草人员:吕石磊 孔祥飞 刘宗江 范敏超 任键林 许勃文贺梓健 黄凯良 曹晓玲 刘 衍 张 力 闫素英钟俞良 刘显华 杜海兵 杨肖虎 李传常 穆世慧孙 利 林权益 翟 雪 王 冉 赵 靖 张炳康周立健 朱 颖 孙鹏程 马明珠 葛 军

本标准主要审查人员:张寅平 李德英 冯 雅 杨西伟 薛 峰 李一力

李 忠 周 宁 李晓峰

1 总 则

1.0.1 为了规范相变蓄热供暖工程技术要求,做到安全环保、经济适用、技术可靠和高效运行,确保工程质量,制定本标准。

1.0.2 本标准适用于新建、扩建和改建的民用和工业建筑相变蓄热供暖系统的设计、施工、调试、检测、验收及运行管理。

1.0.3 相变蓄热供暖工程除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术 语

2.0. l 相变材料 phase change material (PCM)

可随温度变化而改变物质相态,能提供潜热储存和释放的物质。

2.0.2 相变蓄热供暖系统 thermal storage heating system with PCMs

将热量以潜热和显热的形式储存在相变蓄热装置中,并在需要时释放出热量的供暖系统。

2.0.3 相变蓄热装置 PCM thermal storage device

以相变材料为蓄热介质,以水或其他已知比热的流体为传热介质的建筑供热用装置。

2.0.4 相变蓄热装置组 PCM thermal storage device set

由一定数量的相变蓄热装置并联形成的蓄热装置组。

2.0.5 相变温度 phase change temperature

物质吸收或释放热量从一种物相转变为另一种物相的温度点或温度范围。

2.0.6 相变潜热 phase change latent heat

单位质量的相变材料在一定温度和压力条件下,从一种物相完全转变为另一种物相时吸收或放出的热量。

2.0.7 过冷度 degree of supercooling

相变材料在降温过程中开始发生结晶的温度点与凝固点之间的差值。

2.0.8 额定蓄热量 rated heat storage capacity

相变蓄热装置标称的蓄热量。

2.0.9 额定供热量 rated heat supply capacity

相变蓄热装置标称的供热量。

2.0. l0 有效蓄热量 effective heat storage capacity

蓄热装置按本标准规定完成 3 个完整周期的蓄、释热过程,单次蓄存热量的平均值。

2.0. ll 有效供热量 effective heat supply capacity

蓄热装置按本标准规定完成 3 个完整周期的蓄、释热过程,单次供出热量

的平均值。

2.0. 12 相变蓄热装置热效率 thermal efficiency ofPCM thermal storage device相变蓄热装置的有效供热量与有效蓄热量之比。

2.0.13 相变 蓄 热装置 的 蓄 热密度 heat storage density of PCM thermal storage device

相变蓄热装置单位体积蓄热量。

2.0. 14 平均蓄热速率 average heat storage rate

相变蓄热装置有效蓄热量与有效蓄热量平均测试时间的比值。

2.0.15 平均释热速率 average heat release rate

相变蓄热装置有效供热量与有效供热量平均测试时间的比值。

2.0. 16 热损失率 heat loss ratio

经过相变蓄热装置边界向环境散失的热量与有效蓄热量的百分比。

2.0.17 传热流体 heat transfer fluid(HTF)

相变蓄热装置中与相变材料进行热量传递的流体。

3 设 计

3.1 一般规定

3.1.1 在设计相变蓄热供暖系统前,应结合所在地区气象条件、能源资源、电力供应及能源政策等条件,根据建筑物规模,对其动态热负荷特性、供暖时间和运行特点等进行分析,通过技术与经济比较,确定整个供暖系统形式。当符合下列条件之一时,宜采用相变蓄热供暖系统:

1 以电力作为能源供给,设计热负荷峰值发生时刻与电力供应峰值时刻接近,且电力低谷时热负荷较小;

2 电力峰值供应受限,不使用蓄热系统无法满足建筑热负荷需求时;

3 在不稳定能源供给、发电峰值与电负荷或热负荷峰值不匹配时;

4 执行分时电价、峰谷电价差较大或有其他用电鼓励政策的地区;

5 以太阳能光热、余热、多能互补等技术作为供暖热源,且需储存部分热量时;

6 要求部分时段有备用热量,或有应急热需求的建筑。

3.1.2 相变蓄热供暖系统的设计计算应包括:供暖系统负荷、相变装置蓄热量、释热量和热源容量计算。

3.1.3 相变蓄热供暖系统的热源由相变蓄热装置和热源设备共同组成,采用电直接加热设备作为热源设备时,应在用电低谷时进行供暖或蓄热。

3.1.4 相变蓄热供暖系统的选型设计应根据容量要求、施工安装、运行管控、维护保养等要求进行,并应安全、可靠、经济、适用。

3.2 相变材料

3.2.1 宜采用相变温度适合、相变潜热和导热系数高、热稳定性和安全性好、经济性适宜的相变材料,主要技术参数应符合表 3.2. 1 给出的推荐值:

表 3.2.1 相变蓄热装置用相变材料参数推荐值

3.2.2 相变材料的热物性测试宜参照如下规定进行:

1 相变材料的相变温度、潜热、比热容等可采用差示扫描量热法(DSC)或参比温度曲线法(T-history)进行测试并计算;

2 相变材料导热系数可通过导热系数仪进行测试或参比温度曲线法(T- history)测试并计算。

3 相变材料热稳定性测试宜符合现行行业标准《建筑用相变材料热可靠性测试方法》JC/T 534 的相关规定。

3.2.3 相变材料蓄、释热量应按下式计算:

qS=cp, soΔT1 +L1 +cp, liΔT2 (3.2.3-1)

qR=cp, liΔT3 +L2 +cp, soΔT4 (3.2.3-2)

式中:

qS—单位质量的相变材料蓄热量(kJ/kg);

qR —单位质量的相变材料释热量(kJ/kg);

cp,so—固态相变材料的比热容 [kJ/(kg ·℃)];

cp,li—液态相变材料的比热容 [kJ/(kg ·℃)];

L1—相变材料从固态到液态的熔化潜热(kJ/kg);

L2—相变材料从液态到固态的凝固潜热(kJ/kg);

ΔT1—相变材料从固态初始温度到熔化温度的温差 (℃);

ΔT2—相变材料从熔化温度到液态终止温度的温差 (℃);

ΔT3—相变材料从液态初始温度到凝固温度的温差 (℃);

ΔT4—相变材料从凝固温度到固态终止温度的温差 (℃)。

3.3 相变蓄热装置

3.3.1 相变蓄热装置应符合以下规定:

1 应采用模块化设计, 占地面积小、形状便于拼装、运输,便于检修、更换,可根据热负荷要求实现多个或多组模块的连接;

2 内部传热流体管道应通畅,应采取强化换热措施,换热器(管) 应采用耐腐蚀金属或高分子材料,且符合现行国家标准《热交换器》GB/T 151 的规定;

3 应配备相变材料灌料和卸料口、泄漏报警装置内部结构稳定、抗压,使用寿命周期内不应出现腐蚀损坏和泄漏现象;

4 应采用外保温,其保温设计应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019 和《设备及管道绝热设计导则》GB/T 8175 的规定;

5 应标注额定蓄热量、额定供热量、相变蓄热装置热效率、相变温度区间、相变材料质量;

6 应具备显示内部温度和可利用热量功能,以及异常报警功能。

3.3.2 相变蓄热装置在标准测试环境下的热效率不应低于90% ,并按下式计算:

式中:η—相变蓄热装置热效率;

QSE—蓄热装置的有效蓄热量(kJ);

QRE—蓄热装置的有效供热量(kJ)。

3.3.3 相变蓄热装置平均蓄、释热速率应分别按下式计算:

式中:vS——平均蓄热速率(kW);

vR——平均释热速率(kW);

tSE——有效蓄热量平均测试时间(s);

tRE——有效供热量平均测试时间(s);

(3.3.2)

(3.3.3-1)

(3.3.3-2)

3.4 供暖热负荷计算

3.4.1 在进行相变蓄热供暖系统设计时,应对蓄热-释热时间段内的设计热负荷进行逐时计算。蓄热-释热时间段应根据负荷的特点、电网峰谷时段等因素经过技术经济比较确定。

3.4.2 相变蓄热供暖系统设计热负荷的计算应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019 的相关规定。蓄热-释热时间段内的逐时热负荷应采用动态方法计算,并应选择与温度与室外计算温度相近时间段的逐时负荷计算结果。

3.4.3 对进行间歇运行的相变蓄热供暖系统负荷计算时,应根据停机时间、预热时间和保证率等因素,计入停用时段累计耗热量所形成的附加热负荷。

3.4.4 对改、扩建工程,相变蓄热供暖热负荷宜采用实测和计算相结合的方法计算。

3.5 相变蓄热供暖系统

3.5.1 设计总蓄热量应通过全年逐时热负荷计算及能耗分析,结合分时电价和蓄热-释热时间段进行投资和运行费用分析,经多个方案比较后确定。

3.5.2 热源热功率选型应按照供暖热负荷、相变蓄热装置蓄、释热量、蓄释热时间和运行模式进行综合考虑,热源容量可按照以下两种情况计算:

1 对于热源采用电锅炉、热泵时:

WH k (3.5.2)

式中:q1i——由相变蓄热装置供热期间的建筑逐时热负荷(kW);

q2i——相变蓄热装置蓄热期间的建筑逐时热负荷(kW);

λ——热损失率,可参照 T/CECS 10023-2019 《无内置热源相变蓄热装置》附录 A 中的 8h 静置热损失率测试并计算;

n1 、n2——分别为由蓄热装置供暖的时长、相变蓄热装置的蓄热时长(h),全天供暖时 n1+n2=24;

k——热源选型余量及安全系数,取 1.1~ 1.2。

2 对于选择太阳能作为热源时,可通过所需热功率计算集热量,参考现行国家标准《太阳能供热采暖工程技术标准》GB 50495 的相关规定,并选取适当的辅助热源。

3.5.3 输配系统应符合下列规定:

1 根据建筑的逐时热负荷,可对相变蓄热装置进行分组设计形成不同相变蓄热装置组,根据装置组数量调节流量;为保证相变蓄热单元的蓄热-释热与建筑末端负荷需求匹配,应在相变蓄热装置组接口端设置电磁阀,电磁阀的数量可根据末端负荷变化设置的相变蓄热装置组的数量确定;

2 热源与蓄热装置连接应符合:供水、回水管道上应分别设置关断阀、温度、压力测量装置;应设置过滤器及旁通管;热源和相变蓄热装置组之间连接采用同程式连接;除多个相变蓄热装置组热力的出入口的干管设置一块共用热量表的情况外,每个相变蓄热装置组热力入口处均应设置热量表;

3 常压相变蓄热系统应设置通向外部的排气阀/透气管;

4 室内供暖系统管道中的热媒流速,应根据系统的水力平衡要求及防噪声要求等因素确定,最大流速不宜超过现行《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019 中的限值;

5 相变蓄热供暖系统的输配管道设计应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019 的相关规定;

6 输配系统应增加保温层,绝热材料及其制品的主要性能及保温层厚度应符合现行国家标准《设备及管道绝热设计导则》GB/T 8175 的有关规定;

7 设备与管道的绝热材料燃烧性能应满足现行有关防火规范的要求。

3.5.4 末端系统应符合下列规定:

1 当相变蓄热供暖系统的相变蓄热装置的蓄热-释热温度范围大于75℃且小于 95℃时,末端宜采用散热器供暖方式,关于散热器的数量、布置方式、安装位置等应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 的相关规定;

2 当相变蓄热供暖系统的相变蓄热装置的蓄热-释热温度位于 45℃到60℃范围时,末端宜采用热水地面辐射供暖、风机盘管或毛细管供暖方式。关于热水地面辐射供暖系统地面构造、埋置方式、敷设间距等应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 的相关规定。采用风机盘管机组应进行专项设计,且应符合现行国家标准《风机盘管机组》GB/T 19232 在相应供暖工况下的性能要求。

3.6 系统监测与控制

3.6.1 相变蓄热供暖系统宜设置监测系统,监测内容应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB 50736 、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019 的规定,采样时间间隔应根据数据规律设定,且记录时间间隔不宜大于 15 分钟,并应对下列参数和设备状态进行监测和记录:

1 相变蓄热装置和蓄热系统的进出口温度和流量;

2 相变蓄热装置内部温度和装置剩余的蓄热量;

3 相变蓄热装置的其他状态参数及故障报警信息;

4 热源设备的进出水温度、流量和压力;

5 系统相关的电动阀门的阀位状态;

6 系统当前所处的电力峰谷时段、运行模式等状态信息;

7 系统蓄热量、供热量的逐时值和累计值,各设备分项能耗的逐时值和累计值;

8 室内外温度参数;

9 其他应检测的设备状态参数。

3.6.2 对相变蓄热装置蓄热量测试的温度、流量传感器精度应满足现行行业标准《蓄能空调工程技术标准》JGJ 158 ,且传感器设置应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736 中的相关规定。

3.6.3 热源设备的自动控制和安全保护宜由热源设备自带的控制系统进行监控。相变蓄热供暖监控系统应具有进行数据交换的数据总线通信接口。

3.6.4 相变蓄热供暖系统应配置自动控制系统,控制内容应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 》GB 50736 的规定,并应实现下列控

制内容:

1 热源设备和相变蓄热装置的实时控制;

2 系统各运行模式的实现和转换控制;

3 根据电力峰谷时段、运行时间、热源设备供热量、能效等数据,切换不同运行模式,调整系统及设备设定值或设备优先级别,实现节约运行费用或其他控制目标;根据历史记录和实时监测数据对建筑负荷进行预测;

4 热量和用电量的分项、分设备计量与管理,运行费用的统计计算 ;

5 蓄热系统自动保护控制与报警 。

3.6.5 设计文件中应对相变蓄热供暖系统的运行模式进行描述,应包括不同时间段、负荷率等条件下的运行模式选择、各种运行模式及对应的控制动作,以及其他调节措施。

3.6.6 相变蓄热供暖系统的运行模式应根据负荷、热源设备特性、能源价格及政策等统筹制定,实现室内热舒适和系统高效经济运行。

3.6.7 当相变蓄热供暖系统运行模式为热源设备与相变蓄热装置联合供热时,经过技术经济分析后,宜根据系统效率、运行费用及系统流程选择下列控制策略之一:

1 热源设备优先,即设定热源设备出口温度,使其满负荷运行或限定热源设备直热运行;

2 相变蓄热装置优先,即设定相变蓄热装置的进、出水流量,使其满负荷运行或限定释热量运行;当热负荷超出释热量时,按设定的出口温度开启并运行热源设备,实现供水温度的恒定;

3 比例控制,即根据蓄热装置的剩余蓄热量,按单位时段调节热源设备与蓄热装置的投入比例,投入比例可通过调节限定热源设备制热量或相变蓄热装置释热量;

4 优化控制,即在对次日逐时负荷准确预测的基础上,根据负荷分布情况对热源设备的运行和相变蓄热装置的蓄、释热进行合理调控,各时刻供热量的分配情况通常采用最优化方法确定。

4 施工与安装

4.1 一般规定

4.1.1 相变蓄热供暖工程的安装应与建筑、结构、电气、给水排水等专业相互协调,合理布置。

4.1.2 相变蓄热供暖工程施工前应有完备的施工图纸、技术文件、完善的施工组织设计和专项实施方案,并应已完成技术交底。

4.1.3 相变蓄热供暖系统热源设备、蓄热装置、管道、管件的型号、规格、性能及技术参数等必须符合设计文件要求,所有设备、材料外观完好、无损伤,随机的产品合格证和技术文件及相应配件应齐全,铭牌标志应清晰。

4.2 设备安装

4.2.1 当重大设备运输及吊装时,应制定专项方案并采取防护措施,应做到施工安全。

4.2.2 热源设备、相变蓄热装置及其他设备安装前应符合下列规定:

1 设备安装前应进行设备基础验收,基础应满足设备承重要求,表面平整;

2 设备到场后,建设单位、设计单位、施工单位、监理单位及生产厂家应联合进行设备开箱验收,并应进行验收记录;

3 系统传感器安装位置应预留检修空间;

4 安装人员进入现场后,应按设备、电气、给水排水等图纸核对预留孔洞及预埋件标高与位置、设备基础等;

5 设备安装应符合说明书及安装手册要求。

4.2.3 相变蓄热装置的安装应符合下列规定:

1 相变材料如需现场灌装应编制专项方案,且应单独设置材料保存区和灌装区,并保证材料储存环境和灌装环境安全;

2 相变蓄热装置宜在设备到货 1 个月内完成现场安装;

3 相变蓄热装置之间应留有足够检修空间,每两排之间通道大于一个蓄热装置的宽度,各部分之间管道连接应合理布置;

4 相变蓄热装置内的换热盘管布置应紧凑,装置上方应预留不小于蓄热装置

内的盘管高度作为检修空间;

5 相变蓄热装置的安装位置应符合设计要求,基础表面应平整,倾斜度不应大于 5‰ ,同一系统中多台蓄热装置基础的标高应一致。

4.2.4 热源为电锅炉时安装应符合下列规定:

1 电锅炉产品的性能、技术参数应符合设计要求,并应具有出厂合格证、产品性能检验报告;

2 电锅炉和大型用电设备应设置可靠的接地装置;

3 锅炉本体及管道、 电控系统等辅助设备安装按照应满足现行相关标准《加热炉安装工程施工规范》SY/T 0404 及《锅炉安装工程施工及验收规范》 GB 50273 的相关要求;

4.2.5 热源为太阳能集热系统时安装应符合下列规定:

1 太阳能集热器的安装方位和安装倾角应符合设计要求;

2 太阳能集热器基座的强度应符合实际要求,基座与建筑主体结构连接应牢固,并应进行防水处理;

3 太阳能集热系统的施工安装不得破坏建筑物的结构、屋面、地面防水层和附属设施,不得削弱建筑物在寿命期内承受荷载的能力;

4 太阳能集热系统的管道施工安装应符合现行国家标准《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范》GB 50242 的规定;

5 用于制作太阳能蓄热装置的材质、规格应符合设计要求;钢板焊接的蓄热水箱内、外壁应按设计要求做防腐处理;

6 太阳能蓄热装置保温应在蓄热装置检漏试验合格后进行,保温制作应符合现行国家标准《工业设备及管道绝热工程施工质量验收标准》GB/T 50185 的规定。

4.2.6 热源为热泵机组时安装应符合下列规定:

1 热泵机组产品的能效等级、技术参数应符合设计要求,具有出厂合格证、产品性能检验报告,开箱检查时设备完好;

2 热泵机组的主机、管道、控制系统安装应按工程设计和产品技术文件进行,并符合国家现行标准《多联式空调(热泵)机组应用设计与安装要求》 GB/T 27941 、《地源热泵工程技术规范》GB50366 、《空气源热泵热水工程施工及验收规范》NB/T 34067 等的相关规定。

4.2.7 系统投入使用前应进行清洗,清洗环节应符合下列规定:

1 对相变蓄热供暖系统中除相变蓄热装置以外的管路、过滤器内的残渣、废料以及脏物等进行冲洗;

2 冲洗时应将清洁水注入系统,开通系统中所有阀门和管路、开启系统循环泵、蓄热装置上旁通阀门,使冲洗水分段充满管段后排放,管路铁锈、残渣等不应进入蓄热系统;

3 如需添加清洗剂溶液清洗时,不应采用对设备管道附件具有腐蚀作用的清洗剂,且清洗剂溶液应在管路系统中充分溶解和扩散,不应在系统中的任何部位沉淀;清洗完成后,应使用自来水清洗置换系统内含有清洗液的液体。

4.3 控制系统安装

4.3.1 相变蓄热供暖控制系统的安装必要时应根据设计文件进行控制系统深化设计,并应在系统安装前提供深化设计图纸。

4.3.2 对相变蓄热供暖系统控制设备安装时,传感器应采取防腐蚀,应防止电动控制阀、传感器、发送器、执行器进水,应对测量电路采取隔离与绝热措施。

5 系统调试、检测及验收

5.1 一般规定

5.1.1 相变蓄热供暖系统调试与检测应在系统施工全部完成,且设备单机试运行完成后进行;相变蓄热供暖工程应在系统调试合格后竣工验收。

5.1.2 相变蓄热供暖系统工程施工质量的保修期限应为自竣工验收合格日起 2 个供暖期。

5.1.3 相变蓄热供暖系统应在试运行、调试及验收合格后交付使用。

5.2 系统调试

5.2.1 相变蓄热供暖系统的试运行和调试,应在施工完毕后,且具备正常供暖和供电的条件下进行。

5.2.2 相变蓄热供暖系统调试应包括设备单机、部件调试和系统联合调试。系统联合调试应连续完成不少于 3 个蓄释热周期。

5.2.3 相变蓄热供暖系统的联合调试应在供暖季正常运行条件下进行。

5.2.4 系统联合调试应包括下列内容:

1 调整系统各个分支回路的调节阀门,使各回路流量平衡,达到设计流量;

2 调整电磁阀使阀前、阀后压力处于设计要求的压力范围内;

3 调试热源设备与相变蓄热装置的蓄热/释热流程的切换,达到设计要求。

5.2.5 系统联合调试后的基本运行参数应符合下列规定:

1 额定工况下相变蓄热供暖系统的流量和供回水温度调试结果应满足设计负荷要求,且满足现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243 的相关规定;

2 额定工况下相变蓄热供暖系统蓄热量和释热量、蓄热速率和释热速率与设计值的偏差不应大于 5% ,相变蓄热装置蓄热量和释热量、蓄热速率和释热速率与设计值偏差不应大于 5%;

3 额定工况下相变蓄热供暖系统工质的流量、压力、温度及进出口温差应符合设计要求;

4 相变蓄热供暖系统连续稳定能运行 3 个蓄释热周期,不发生故障。

5.2.6 相变蓄热供暖系统首次启动前,应符合下列规定:

1 相变蓄热供暖系统的传热流体物性参数应符合设计要求;

2 电磁阀安装方向应正确,调节阀指令与反馈一致且线性良好;

3 各阀门应开启灵活,密封应严密;

4 温度、温差、水位、流量、热量、电量等仪表显示应正常,系统无泄漏;

5 防冻、过热保护装置应工作正常;

6 剩余电流保护装置动作应准确可靠;

7 制热设备应已经完成供暖工况参数设定;

8 制热设备工作应正常,制热能力应符合设计要求;

9 蓄热装置应运行正常,并应完成其与自控系统的空载调试;

10 相变蓄热供暖系统应有足够的负荷消耗蓄热装置内所有的蓄热量。

5.2.7 监控系统调试前应符合下列规定:

1 设备的外观和安装状况应符合设计要求;

2 控制器的要求应已完成运行可靠性测试;

3 控制系统的传感器应已校对,且应读数准确,工作正常;

4 控制器、输入输出组件和监控点元件的硬件、接线位置应与软件的地址、型号、状态一致,完成控制程序编写并下载到控制器中;

5 应使用计算机或现场测试仪器,对控制器和现场控制设备以手动控制方式,按设计要求测试模拟量、数字量的输入输出,并作记录;

6 现场网络通信系统应稳定可靠;

7 系统的受控设备、子系统单体的调试已结束,设备或子系统的测试数据应符合设计和工艺要求;

8 系统的调试环境和工业卫生要求(温度、湿度、防静电、电磁干扰等)应符合设备技术文件要求。

5.2.8 监控系统调试后应符合下列规定:

1 应具备与其他子系统通信能力;

2 对相变蓄热供暖系统内各类设备控制应安全、可靠;

3 应具备实时采集、记录并应保存设备、关键点运行数据的能力,且应方便导出;

4 应实现对电、热等能源消耗的监测和计量;

5 应有历史记录存储容量和保存时间,应满足系统性能、能效、经济性等分析要求;

6 应具备故障诊断和报警功能;

7 应具有良好的可扩展性和上下兼容性,在系统升级或有新设备接入后,能方便集成到控制系统中。

5.2.9 传热流体充灌应在系统冲洗和试压完毕后进行,充灌前管路及设备中的水和冲洗液应已排净、泄水阀关闭、排气阀开启;应进行水压试验和水溶液的试运行,确保整个系统运行正常。

5.2. 10 相变蓄热供暖系统工况调试和验收应符合下列规定:

1 系统连续运行正常、平稳,水泵压力及电流无大幅波动,系统运行噪声应符合设计要求;

2 各水系统压力、温度、流量应符合设计要求;

3 当多台制热设备并联运行时,机组之间水力平衡应满足设计要求,各机组进出口水流量与设计流量的偏差不应大于 10%。

5.2.11热源和相变蓄热装置单独供热工况的调试和验收应符合下列规定:

1 系统循环工质的流量、压力、温度应符合设计要求;

2 系统实际蓄热量和释热量应符合设计要求;

3 系统的蓄热速率和释热速率应符合设计要求;

4 系统在蓄热、释热过程中运行应正常、平稳,水泵压力及电流应无大幅波动,系统运行噪声应符合设计要求。

5.2. 12 相变蓄热供暖系统联合调试和验收应符合下列规定:

1 单体设备及主要部件联动应符合设计要求,动作应协调正确,无异常;

2 各运行模式下系统运行应正常、平稳,运行参数应满足设计要求;各运行模式转换时动作应灵敏、正确;

3 系统运行过程中管路应无泄漏现象;

4 系统各保护动作反应应灵敏、动作应可靠;

5 各自控计量、检测元件及执行机构应工作正常,对系统各项参数的反馈及动作应正确、及时。

5.2.13 相变蓄热供暖系统调试完成后,应提供下列书面报告:

1 设计变更证明文件和竣工图;

2 单机设备运行调试记录,可参考附录 A 中表 A.1 编写;

3 系统联合调试及试运行记录,可参考附录 A 中表 A.2 编写。

5.3 系统检测

5.3.1 相变蓄热供暖系统联合调试前,应按设计要求对各运行模式进行试运行。联合调试后,应进行不少于 3 个蓄热-释热周期的工况检测,并出具系统热工性能检测报告,可参考附录 B 编写。

5.3.2 相变蓄热供暖系统性能检测时,应尽可能接近设计工况。检测应包括下列内容:

1 系统的运行模式;

2 热源、相变蓄热装置、水泵、阀门等的运行状态;

3 传热流体及末端设备供回水温度、流量及压力;

4 热源设备耗能量、水泵等设备的耗电量、变频水泵运行频率;

5 检测周期内系统实际蓄热量和释热量;

6 检测周期内系统的蓄热速率和释热速率;

7 系统检测期间典型供暖房间的实测温度。

5.3.3 当系统传热流体浓度检测及调整时,应开启系统循环泵,并应从不同的泄水点取液进行相对密度检测。应根据浓度进行补液调整,且系统中传热流体的浓度应达到设计要求。

5.4 系统验收

5.4.1 相变蓄热供暖系统调试合格后应进行竣工验收。竣工验收资料应包括下列文件和记录:

1 图纸会审记录、设计变更通知书和竣工图;

2 主要设备、材料、仪表的出厂合格证明及进场检(试)验报告;

3 设备和材料的现场复验报告;

4 隐蔽工程检查和验收记录;

5 设备和管道的安装和检验记录;

6 水系统冲洗和试压试验;

7 设备单机运行调试记录;

8 系统联合调试与试运行记录;

9 系统热工性能检测报告;

10 工程质量检验表。

5.4.2 应对相变蓄热供暖工程的分项工程进行验收,分项工程可按表 5.4.2 划分。

表 5.4.2 相变蓄热供暖工程的分部、分项工程划分

5.4.3 竣工验收通过后,施工单位应对使用方进行必要的交底或使用培训。工程质保期不应少于 2 个供暖期,并应保证系统能够满足设计要求。

5.4.4 相变蓄热供暖系统工程的验收应符合现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300 的规定。

6 运行管理

6.0.1 应建立相变蓄热供暖系统安全措施、运行管理、维修等规章制度、运行日志和设备技术的档案。

6.0.2 应对相变蓄热装置及供暖系统的运行管理操作人员定期培训,运行操作应符合技术文件以及设计文件的规定。

6.0.3 每个供暖季应监测和分析相变蓄热装置及供暖系统性能、能耗、运行费用等指标,并应据此优化相变蓄热供暖系统运行模式。

6.0.4 热源设备每个供暖季应检修、保养,提高实际制热运行效率。

6.0.5 传热流体输配系统每年应进行检查和维修。

6.0.6 相变蓄热装置维护应符合下列规定:

1 每个供暖季应检查蓄热装置,内外紧固件应牢固,槽体构架和支撑架不应被腐蚀;

2 定期进行蓄热装置的性能衰减检查、泄露检查。

6.0.7 每个供暖季应检查蓄热装置和输送管道的绝热性能,并应符合现行国家标准《设备及管道绝热效果的测试与评价》GB/T 8174 的规定。

6.0.8 每个供暖季应校核和维修自动控制设备及监测计量仪表,应导出历史记录数据并妥善保存。

6.0.9 对相变材料回收和处理时,应保证回收、处理过程中不会对环境造成污染。

附录 A 调试记录样表

表 A.1 相变蓄热供暖设备单机运行调试记录

1.设备基本信息

2.设备参数信息

3.设备调试结果

年 月 日

表 A.2 相变蓄热供暖系统联合调试及试运行记录

年 月 日

附录 B 系统热工性能检测报告

B.0.1 系统热工性能检测报告应包括报告首页和报告正文。

B.0.2 系统热工性能报告首页应包括委托单位、检测单位、检测项目、检测依据、检测时间等信息。

B.0.3 报告正文应包括下列内容:

一、项目简介

1.1 项目概述:包含项目基本信息、系统描述等。

1.2 系统配置:包含主要设备参数等。

二、检测内容

应说明包含的检测内容,如蓄热、释热量、释蓄热量比、热能转换率等。

三、检测方案

3.1 定义:给出蓄热过程、蓄热时间、释热时间、蓄热量、释热量、蓄释热量比、热能转换率的基本定义,以及额定工况设置情况。

3.2 检测仪器参数及精度:说明采用的检测仪器及其测量精度。

3.3 具体检测方案:给出检测具体方案及实施步骤。

四、检测结果

表 B.0.3 检测结果记录表

五、结论

本标准用词说明

1 为便于在执行本导则条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

1)表示很严格,非这样做不可的用词:

正面词采用“必须 ”,反面词采用“严禁 ”;

2)表示严格,在正常情况均应这样做的用词:

正面词采用“应 ”,反面词采用“不应 ”或“不得 ”;

3)表示允许有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:

正面词采用“宜 ”,反面词采用“不宜 ”;

4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可 ”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为: “应符合……的规定 ”或“应按……执行 ”。

引用标准名录

1 《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019

2 《自动化仪表工程施工及验收规范》GB 50093

3 《工业设备及管道绝热工程施工质量验收标准》GB/T 50185

4 《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范》GB 50242

5 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243

6 《锅炉安装工程施工及验收规范》GB 50273

7 《地源热泵工程技术规范》GB50366

8 《建筑节能工程施工质量验收规范》GB 50411

9 《太阳能供热采暖工程技术标准》GB 50495

10 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736

11 《压力容器》GB 150

12 《热交换器》GB/T 151

13 《设备及管道绝热设计导则》GB/T 8175

14 《风机盘管机组》GB/T 19232

18 《空气源热泵热水工程施工及验收规范》NB/T 34067

19 《加热炉安装工程施工规范》SY/T 0404

20 《无内置热源相变蓄热装置》T/CECS 10023

中国建筑节能协会团体标准

相变蓄热供暖工程技术标准

T/CABEE 033-2022

条文说明

编制说明

《相变蓄热供暖工程技术标准》T/CABEE 033-2022 经中国建筑节能协会2022 年 2 月 14 日以第 6 号公告批准发布。

本标准在编制过程中,编制组进行了深入广泛的调查研究,总结了相关相变蓄热供暖系统相关研究成果,同时参考了国内外先进技术法规、技术标准,提出了相变蓄热供暖系统的设计、施工与安装、调试、检测、验收到运行管理全过程的技术要求。

为便于广大设计、施工、科研、学校等有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定,标准编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明,对条文规定的目的、依据及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是,本条文说明不具备与标准条文同等法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。

1 总 则

1.0.1 本条规定了本标准的编制目的和原则。随着全国建筑面积的迅速增加和供热需求快速增长,建筑供暖在社会能源需求中所占比例有持续增长的趋势。蓄热供暖系统的合理应用有助于转移能耗高峰、平衡热网负荷,也有助于在整个热力能源系统范围内获得节省投资、降低运行费用、节约能源和环境保护的效果。与此同时,相变蓄热供暖系统的应用还存在一定的局限性,很多工程项目实施环节较为粗放,影响了相变蓄热供暖系统的运行效果和进一步推广。相变蓄热供暖系统较常规系统更为复杂,专业性更强,为适应形势发展需要,更好地规范相关系统的设计、施工、调试、检测、验收及运行管理,确保系统经济、高效、安全、可靠的运行,特编制此标准,用以规范、优化相关工程项目的实施,更好地提高建筑能效,降低碳排放。

1.0.2 本条文规定了本标准的适用范围。本标准适用于各种类型的工业与民用建筑,其中包括各类厂房、居住建筑、办公建筑、科教建筑、医疗卫生建筑、交

通邮电建筑、文体集会建筑和其他公共建筑等。对于新建、改建和扩建的工业与民用建筑,其采用相变蓄热供暖时的设计施工、调试、检测、验收及运行管理,均应符合本规范各相关规定。

1.0.3 根据国家主管部门有关编制和修订工程建设标准、规范等的统一规定,为了精简标准内容,已有的相关国家和行业标准、规范等明确规定的内容,除确有必要明确说明的部分外,本标准均不再另设条文。本条文的目的是强调在执行本标准的同时,还应注意贯彻执行相关标准、规范等的有关规定。

2 术 语

2.0.1 在相变蓄热供暖领域中,主要应用固液相变材料,因此这里特指固液相变材料,本标准所有相关内容均指固液相变材料。

2.0.2 本标准中的相变蓄热供暖系统包括热源设备、相变蓄热装置、输配系统和供暖末端。

2.0.3 本标准中特指无内置热源相变蓄热装置,蓄热装置所用相变材料可以采用整体封装即直接封装在容器中,或采用分散封装即以一定数量封装成独立相变材料单元,再将多个相变材料单元封装在一个容器中。

2.0.4 按照工程需求,将一定数量的相变蓄热装置组成一组便于按负荷需求优化运行控制。

2.0.8 额定蓄热量应由各厂家按照产品应用实际需求在定义的额定工况下进行测试与计算。可参照团体标准 T/CECS 10023-2019 《无内置热源相变蓄热装置》附录 A 规定的方法。

2.0.9 额定供热量应由各厂家按照产品应用实际需求在定义的额定工况下进行测试与计算。可参照标准 T/CECS 10023-2019 《无内置热源相变蓄热装置》附录A 规定的方法。

2.0. 10 参照标准 T/CECS 10023-2019 《无内置热源相变蓄热装置》附录 A 规定的方法,连续进行 3 次蓄、释热试验结果计算蓄热量的平均值,减小随机误差。

2.0.11 参照标准 T/CECS 10023-2019 《无内置热源相变蓄热装置》附录 A 规定的方法,连续进行 3 次蓄、释热试验结果计算供热量的平均值,减小随机误差。

2.0.15 在完整周期内,散失热量与有效蓄热量的比。

2.0. 16 在相变蓄热供暖系统中通常为水、导热油等。

3 设 计

3.1 一般规定

3.1.1 当供暖的热源来源于电力时,相变蓄热系统能够对电网起到“ 削峰填谷” 的作用,有助于电力系统的安全稳定运行,在设计中可以适当的推荐采用。当电力安装容量受到限制时,通过设置相变蓄热系统,可以使得在负荷高峰时段用热源设备与相变蓄热系统联合运行的方式而达到要求的峰值负荷。当建筑热负荷的高峰与电力负荷的峰值时段比较接近时,使用蓄热系统,可以使得热源设备的电气安装容量下降,在非峰值时段可以运行较多的设备进行蓄热。对于执行分时电价且峰谷电价差较大的地区来说,采用相变蓄热系统能够提高用户的经济效益,减少运行费用。当供暖的热源来源于太阳能、余热、多能互补技术时,由于受时间和天气等条件的限制等原因,供应与供暖负荷需求时段往往不相匹配,此时采用蓄热系统可提高余热的利用效率。相变蓄热供暖系统可存储一定热量供应急情况使用。

3.1.2 相变蓄热供暖系统的设计包括供热热源、蓄热装置、系统负荷计算等内容,因此,在后面条文中,规定了不同环节的计算原则,给出了计算公式。

3.1.3 相变蓄热供暖系统热源从资源条件、经济成本和节能效益角度选取,热源宜由多种形式设备组成。太阳能集热装置作为可再生能源具有较好的节能效益,但其受时间与天气等条件限制,一般无法保证稳定的热量供应;电直接加热设备的应用应充分利用谷电价进行蓄热,保证供暖经济性且不会进一步拉大电网峰谷差。

3.1.4 在工程投资中,相变蓄热供暖系统会占有重要份额且运行能耗较大,因此相变蓄热供暖系统的设计,应结合国家有关安全、节能、环保、卫生等政策、方针,考虑当地的环境条件以及能源状况,根据建筑物的用途与功能、使用要求、负荷特点等,同时兼顾施工安装、运行管控、维护保养等要求。设计中应确定整体安全可靠、技术适用、经济合理的设计方案,优先采用近十年来国内外出现的新技术、新工艺、新设备、新材料。

3.2 相变材料

3.2.1 相变蓄热装置的综合性能主要取决于相变材料的热物性、化学性及经济性。本条文基于现有常用材料性能和工程应用情况,给出对相变材料各性能指标的定性及定量推荐。其中相变温度与传热流体温度之间温差参数推荐值旨在突出通过较大温差强化传热;潜热、比热容、密度等参数推荐值旨在突出相变材料应具有较好蓄热能力;安全性、环保性对相变材料应用过程中对人体、环境的影响做出要求,热稳定性的参数则在于保证相变蓄热装置安全稳定运行。

3.2.2 本条文根据 目前应用情况以及国际上两个机构: 美国材料与试验协会ASTM(American Society for Testing and Materials)和德国相变材料质量协会(Quality Association PCM)颁布的测试方法,《ASTM C 1784-20 “Standard Test method for Using a Heat Flow Meter Apparatus for Measuring Thermal Storage Properties of Phase Change Materials and Products” 》 以及《 Quality and Testing Specifications for PCM:RAL-GZ 896》,给出了两种可用于相变材料热学的测试方法,分别是差示扫描量热法 (DSC) 和参比温度曲线法 (T-history) 。其中 DSC方法是在程序控制温度下,将有相变的样品与在测定温度范围内不发生相变的参照物进行比较,测量两者的功率差或者温度关系的一种方法。T-history 方法能够同时测定多组相变材料的潜热、比热容及导热系数,通过把相变材料和水分别放在相同的试管中,使它们的温度大于相变材料的相变温度,并将它们暴露在空气中进行冷却,得到降温曲线,从而计算出相变材料的吸热量和比热容,最后计算出相变材料的导热系数和相变潜热。

现行行业标准《建筑用相变材料热可靠性测试方法》JC/T 534 中利用了加速冷热循环实验,使相变材料在规定次数下实现快速熔化、凝固循环,结合DSC 测试仪,测试相变温度和相变潜热的变化量。

3.2.3 本条文主要目的是指导相变蓄热装置理论蓄热量的设计计算。相变材料蓄、释热量计算公式指的是装置内部的所有相变材料理想状态下完全熔化/凝固,且所有相变材料起始/终止温度一致下的蓄热/释热量。

3.3 相变蓄热装置

3.3.1 本条文主要对相变蓄热装置的形式、内外部功能等方面提出要求。

1 模块化设计形式的相变蓄热装置为企业生产、运输、安装以及检修更换提供便利,同时可为相变蓄热供暖工程应用提供灵活性;将一定数量的模块化相变蓄热装置组成一组更有利于按实时负荷需求进行运行控制;

2 为保证相变蓄热装置内部的换热效果,提高蓄、释热速率,首先应保证相变蓄热装置内部流体管道的畅通,其次应在符合相关标准要求下采取强化换热措施如增加翅片或优化翅片高度与间距、调整盘管管径、管间距、排间距等;

3 相变蓄热装置应便于装卸相变材料;内部结构应具有稳定性使得相变材料不发生泄漏、相变蓄热装置不被腐蚀,从而保证在使用期间的安全性;

4 相变蓄热装置宜采取保温措施,以降低热损失率,提升装置热性能,减少供暖能耗;

5 为相变蓄热装置标注具体性能参数,便于生产商、安装者及运维人员核对,避免生产、安装、使用时造成混淆,同时有利于根据额定参数判断、调整运行情况;

6 相变蓄热装置可配置显示功能、异常报警功能,辅助用户及运维管理人员了解蓄热装置内部情况,及时发现问题,保证系统安全高效运行。

3.3.2 相变蓄热装置蓄热量、供热量的测试与计算参照 T/CECS 10023-2019 《无内置热源相变蓄热装置》附录 A.4 所述方法,在标准环境条件下,蓄热量和供热量的测试应连续进行 3 次,以 3 次试验的平均值作为装置的有效蓄热量和有效供热量。

3.3.3 平均蓄、释热速率反映了相变蓄热装置中相变材料的换热情况,过低的蓄、释热速率有时难以满足系统调控要求,影响相变蓄热供暖系统的运行效果。

3.4 供暖热负荷计算

3.4.1 一般选择以一个设计日为蓄热系统的蓄热—释热时间段;根据室内热负荷的周期变化规律,也可以增加或缩短蓄热—释热的时间段;为了满足不同时段的负荷特性,调整相变蓄热供暖系统的运行策略,应采用逐时负荷计算。

3.4.2 本条文给出设计蓄热—释热时间段内的逐时热负荷的计算方法。可采用模拟软件采用动态方法进行逐时热负荷计算。由于冬季热负荷受建筑构件热惰性影响较大,若仅对一个蓄热—释热时间段进行动态模拟,则可能导致计算结果与实际偏差较大,因此要求对整个供暖季进行逐时模拟计算。动态负荷模拟计算软件一般采取典型气象年逐时室外气象参数,但在蓄热供暖系统中,应选择与温度与室外计算温度相近时间段(如蓄热-释热时间段为 1 天,则选择日平均温度与室外计算温度相近的 1 天),将这个时间段的计算结果作为蓄热—释热时间段内的逐时热负荷。

3.4.3 供暖系统间歇运行时,在停机时段建筑构件本身的蓄热性能使室内外温差仍然存在,建筑仍然持续向外释放热量,建筑内表面温度也随之逐渐降低。而供暖系统恢复运行后,较低的建筑内表面温度在最初的几个小时内形成了较大的附加热负荷。因此供暖系统间歇运行时,一般需要提前一定时间开启系统,以降低峰值热负荷。

按现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 第5.2.8 条的要求,仅白天使用的建筑物,间歇附加率可取20%;对不经常使用的建筑物,间歇附加率可取30%。由于该附加率是平均附加率,宜根据间歇时间、预热时间、室内温度保证率等情况,合理分配逐时附加率。当采用动态负荷模拟计算软件时,可按设计要求对间歇时间、预热时间、室内温度等日程进行设置,并进行动态计算直接得到逐时热负荷。

3.4.4 对于既有建筑物改造工程,原有负荷数据的主要来源包括:

1 原监测控制系统的历史记录;

2 原供暖系统热源设备的运行记录;

3 在与设计气象数据相近的条件下进行测试得到的数据;

4 根据非设计气象条件下的测试数据建立数学模型,计算设计气象条件下的负荷。

3.5 相变蓄热供暖系统

3.5.1 蓄热系统能够对电网起到" 削峰填谷" 的作用,对于电力系统来说,具有较

好的节能效果,系统最优的蓄热量需要经过能耗分析、运行费用分析后确定方案,并在设计中适当的推荐采用。对建筑进行逐时热负荷计算,有助于根据建筑全天热负荷特征,综合考虑电价峰谷时段和蓄热投资和运行成本,确定系统总蓄热量。对于供暖面积或供暖总负荷较大的相变蓄热供暖系统,必要时需进行专家论证,保证设计的合理性。

3.5.2 相变蓄热供暖系统的热源选型应保证热源容量能够满足供热及相变蓄热需求。因此,对于电制热设备热源,需要分别考虑在相变蓄热装置蓄热的时间内(如低谷电价时段)满足待供暖时间(如次日峰、平电价时段)内的热负荷所需的热功率,以及蓄热时段内同时供暖时的热功率。对于太阳能作为供暖热源时,由于实际项目情况不同,可参照相关标准根据蓄热需求确定热功率,进而确定集热量及集热面积,并确定适当的辅助热源。

3.5.3 本条文提出对相变蓄热供暖系统中输配系统的要求。

1 在确定相变蓄热装置数量后,可根据建筑热负荷将装置进行分组形成相变蓄热单元,为了减少初投资,在每个蓄热单元干管设置电磁阀即可。本条文对热量表设计的规定应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 中 “集中供暖系统热计量与室温调控 ”章节、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019 中“供暖管道”及“供暖热计量及供暖调节”中对于输配系统及安装热量表的方法、安装要求、阀门选用等的规定;

2 应在热源与蓄热装置连接处的供回水总管上分别设置关断阀、温度计、压力表,其目的主要是为了检修系统、调节温度及压力提供方便条件。为满足供热计量和收费的要求,促进系统的节能和科学管理,除了多个蓄热单元热力入口设置一块共用的总热量表用于热量管理,每个热力入口处均应单独设置一块热量表;

3 系统必须妥善解决管内空气的排除问题,应设置通向外部的排气阀/透气管,排气阀应设在系统位置最高处以保证将系统空气排净,且排气阀设置应满足操作方便、不伤人。

4 现行《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 中有关室内供暖系统管道中热媒最大流速的规定如表 3.5.3 所示:

表 3.5.3 室内供暖系统管道中热媒的最大流速(m/s)

5 对管道设计的规定应符合现行《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB 50736 中的“供暖管道设计与水力计算 ”部分以及《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019 中“供暖管道 ”部分的相关规定,包含供暖管道的材质、阀门设置、补偿器设置等要求;

第 6 、7 款对输配系统的规定应符合现行标准《设备及管道绝热设计导则》 GB/T 8175 中关于保温层厚度、散热损失的计算要求。

3.5.4 本条文根据在供暖系统一次侧应用相变蓄热供暖系统的温度范围,在考虑中间换热的情况下给出对应二次侧末端形式建议;

1 根据现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736的相关规定,散热器集中供暖系统宜按 75℃/50℃连续供暖进行设计,供水温度不宜大于 85℃ , 供回水温差不宜小于20℃ 。因此,当相变蓄热装置的温度范围大于 75℃时,末端宜采用散热器系统;

2 根据现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736的相关规定,热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用 35℃~45℃ , 供水温度不宜大于 60℃ , 供回水温差不宜大于 10℃ , 且不宜小于 5℃;毛细管网辐射系统供水温度宜根据设置位置采用 25℃~40℃之间的温度。当相变蓄热装置的温度范围大于 45℃时,末端宜采用热水地面辐射系统。同时从安全、寿命和舒适考虑,在经过蓄热装置蓄热后的热水出水温度不应超过60℃。

3.6 系统监测与控制

3.6.1 本条文规定了对相变蓄热供暖装置、热源设备等系统重要参数的监测和记录具体内容。

本条文第 1 、4 款, 温度和流量是供暖系统重要的运行参数,同时也是能耗计算的重要参数,因此要做好相变蓄热装置以及热源设备进出水温度、水流量监测和记录,便于系统运行情况分析及用能情况统计;通过监视各分段压力

来确定系统是否有泄漏及泄漏位置;

2 在相变蓄热装置内部一般沿垂直方向设置温度传感器,监测垂直方向温度分布,掌握相变材料融化及凝固状况,其中传感器间距不宜大于200 mm;同时也可根据内部温度估算装置剩余蓄热量,掌握系统蓄、释热状态;

3 监测相变蓄热装置其他参数如泄漏情况等,根据故障报警信息可判断装置状态是否安全,并及时进行运行维护;

本条文第 5 、6 、7 款,记录系统的阀门、运行模式、负荷率、蓄、供热量以及能耗等信息,即记录相变蓄热供暖系统的实际运行情况,据此可分析系统运行效果,并进一步进行优化,挖掘节能潜力;

8 室内温度参数的监测可直接以用户体验为依据更好的调节相变蓄热系统运行状态。对于间歇性供暖的工况,提前预热时不仅要求供回水温度达标,而且需要根据室内温度判断预热时间;

9 其他辅助设备参数等如有需要也可进行监测记录。

3.6.2 相变蓄热供暖系统一般需要根据监测的温度、流量、负荷率、蓄热量或释热量等数据进行系统和设备的控制,并实现特定的控制策略,因此相比常规系统需要更高质量的流量、温度传感器。行业标准《蓄能空调工程技术标准》JGJ 158 参考 ASHRAE 手册推荐给出的传感器的精确度、精密度、分辨率要求。此外,现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 中也对传感器的选择原则、设置基本条件进行了规定,应同时遵守。

3.6.3 建立热源设备控制器通信接口,可使集中监控系统的中央主机系统能够监控热源设备的运行参数,并使相变蓄热供暖系统的能量管理更加合理。

3.6.4 相变蓄热供暖系统中会包含大量的蓄热装置,依靠传统的人工管理费时费力,难以满足用户室温要求以及节能运行的目标,因此为了保证供暖房间的热量按需供应,本条文对相变蓄热供暖系统配置自动控制系统做出规定,使系统中的设备及元件按规定的程序启停,有利于相变蓄热供暖系统的安全、稳定、经济运行,同时符合智慧供热管理的需求。

1 热源设备和相变蓄热装置是相变蓄热供暖系统的核心所在,实现其自动控制有利于实现精准控制,并且可提高运维管理系统效率,减少人员使用;

本条文2 、3 款,监测及自动控制系统应根据蓄热—释热周期内系统状态,负荷情况和时段切换蓄热运行模式:如热源设备供热、相变蓄热装置单独供热,

热源设备与相变蓄热装置联合供热等,并采取相应的控制策略;

4 热量和用电量的分项计量可用于对供暖能耗做出准确分项,是实现系统以优化方式运行,更好实现能量管理的重要条件;

5 该控制内容旨在保证蓄热系统的安全性。

3.6.5 相变蓄热供暖系统的运行模式是系统阶段性的运行状态,为保证系统高效、节能运行,各类蓄热运行模式的判断依据(如根据电力峰谷开启蓄热、根据太阳能光照强弱开启蓄热、根据日/夜开启蓄热、根据经济性电价开启蓄热等)、选择逻辑及各运行模式切换的控制动作,如各设备开关、调节和设定值的改变,阀门动作(开关或调节)等内容应在设计文件中予以说明。

3.6.6 常用运行模式包括:热源设备单独供热模式,热源设备供热—相变蓄热装置蓄热模式,相变蓄热装置供热模式,热源设备与相变蓄热装置联合供热模式等。热源设备单独供热模式适用于相变蓄热装置已经充分蓄热、能源价格高、热源设备供热仅能满足供暖需求等情况。示例:电锅炉相变蓄热供暖系统,当用电低谷期间相变蓄热装置已完成蓄热,或用电高峰期间的电力价格高,可采用相变蓄热装置单独供热模式;太阳能相变蓄热供暖系统,当太阳能热水仅能满足建筑供暖需求时,可采用热源设备单独供热模式。

热源设备供热—相变蓄热装置蓄热模式适用于相变蓄热装置未充分蓄热、能源价格低、且热源设备供热远大于供暖负荷等情况。示例:电锅炉相变蓄热供暖系统,当用电低谷期间相变蓄热装置蓄热不充分,且电锅炉功率远高于供暖负荷时,可采用该运行模式;太阳能相变蓄热供暖系统,当太阳辐射充足,太阳能得热高于供暖负荷,可采用热源设备供热—相变蓄热装置蓄热模式。

相变蓄热装置供热模式适用于相变蓄热装置释热速率高于供暖负荷,且热源设备供暖成本较高或无法满足供暖需求时。示例:电锅炉相变蓄热供暖系统,相变蓄热装置在用电低谷期间充分蓄热,在用电高峰期间代替电锅炉给建筑供暖。太阳能相变蓄热供暖系统,在夜间没有太阳辐射时,可采用相变蓄热装置供热。

热源设备与相变蓄热装置联合供热模式适用于相变蓄热装置无法单独满足供暖需求的情况

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  • 本文由 发表于 2026年5月19日 11:14:45
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