城市雨水利用与蓄水屋顶防热节能

2004年第7期节能(总第264期)ENERGYCONSERVATION)17)城市雨水利用与蓄水屋顶防热节能123杨晚生,张艳梅,张吉光(11广东工业大学,广东广州510500;21太原理工大学,山西太原030024;31青岛建筑工程学院,山东青岛266033)摘要:雨水回用作为节约用水的有效措施之一,已日益受到人们的普遍关注。如何综合利用雨水是节约水资源的重要环节。本文将雨水利用与屋顶蓄积雨水防热节能二者综合起来加以考虑,就是对雨水综合利用措施的一个探讨。屋顶蓄积雨水技术难度小,雨水利用方便简单,同时又能很好地防热节能,是一种具有双重优势的节约水资源和建筑节能的综合措施。关键词:雨水;回用;节水;蓄水屋顶;节能中图分类号:TU991164文献标识码:A文章编号:1004-7948(2004)07-0017-021引言它还具有改善生态和环境的意义,这一点是我们今面对日益严重的水资源危机,城市雨水的利用后雨水利用考虑的重点;最后,雨水利用应因地制日益受到人们的普遍关注。它涉及到雨水资源的管宜,注重根据实际情况进行相关开发,特别是要注重理、技术控制及相关产业的发展,是一项涉及面非常地区之间的条件(如气候、地质、水资源状况、雨水水广的系统工程。质和建筑等因素)的差异,灵活利用各种综合措施,对雨水的利用尤其是城市雨水的利用,人们从这样才能真正达到雨水利用的生态化和可持续发展20世纪80年代逐渐发展起来,许多国家开展了相的目的。关的研究,并建成了不同规模的示范工程。在此基目前,我国城市雨水利用技术主要表现在以下础上,发达国家首先在雨水利用方面进入到标准化几个方面:和产业化的发展阶段,并开发研制了相应的雨水利(1)分散式住宅雨水利用收集系统;用设备及系统。我国城市雨水利用起步较晚,目前(2)建筑群或小区集中式雨水收集利用中水系主要在一些缺水地区有一些小型的局部应用,例如统;山东的长岛,大连的獐子岛和浙江的舟山市等雨水(3)分散式雨水渗透系统;集流利用工程,大中城市的雨水利用基本处于探索(4)集中式雨水渗透系统;和研究阶段,但已显示出良好的发展势头。2001年(5)屋顶花园式雨水利用系统;国务院批准了包括雨水洪水利用规划内容的521世(6)生态小区雨水综合利用系统(如屋顶花园中纪初期首都水资源可持续利用规划6。这些都充分水、渗透水系统)等。其中利用屋顶收集并蓄存雨水说明了雨水利用的前景十分广阔,将对今后我国水是其中较为关键的环节之一。资源利用的战略产生较大影响。在华南地区,夏季气候炎热,太阳辐射强度大,[1]2我国城市雨水利用的多元化发展思路而且炎热气候持续时间长,同时该地区全年降雨量对于城市雨水的利用,有关专家根据国内外雨大,降雨持续时间长,雨量充沛。对于建筑物防热节水利用的现状,分析提出了我国今后雨水利用的发能而言,建筑物屋顶又是太阳辐射热传入室内及室展方向。首先,雨水利用将会从研究和示范利用工外环境向室内进行传热的重要部位。炎热的夏季,程向产业化、标准化方向发展,目前国外在这方面已太阳辐射热会通过屋顶大量传入室内,严重影响室做得很好,我国对此也提到议事日程上来;其次,城内的温湿度环境和居住的舒适性;在炎热地区的多市雨水利用技术应向集成化和国际化方向发展,例层及高层建筑中,顶层房间的屋顶防热对调节和改如德国的雨水利用设备实现了产品的系列化和标准善建筑物内的微气候条件、满足人们的舒适度要求化;第三,城市雨水利用应向多目标和综合技术发和节约环境设备所耗的能量(如空调设备的用电量展,它不是狭义上的雨水资源利用和节约用水,同时等)显得十分重要。目前对于屋顶防热节能的主要 节能2004年第7期)18)ENERGYCONSERVATION(总第264期)措施包括:(1)采用通风屋顶进行隔热节能,即利用水管,以便在需要时进行补水。一定建筑材料如大阶砖等在屋顶设置带有空气间层312节水效应分析的架空隔热面层,一方面利用架空面层隔绝太阳的根据所蓄积水层的厚度,蓄水屋顶一般可分为辐射热;另一方面利用间层内的流动空气将部分热深蓄水屋顶和浅蓄水屋顶两种,其中深蓄水屋顶蓄量带走,从而起到防热节能的目的。试验研究表水层厚度一般在600~700mm左右,浅蓄水屋顶蓄[2]明:这种屋顶防热方法可有效降低室内空气温水层厚度一般在150~200mm左右。从室内给水的度,在同等条件下屋顶内表面温度可比实砌屋顶平角度考虑,蓄水屋顶相当于一个大的蓄水水箱,如果均降低5e左右,而且还可以对高峰热量起到延迟能利用其蓄积的雨水进行冲洗厕所,则可节约大量的作用,延迟时间约为3h左右,节能效果明显。(2)的自来水,这对于我们缓解日益紧张的水资源短缺采用带有封闭空气层的实体材料屋顶。这类屋顶可状况无疑有着十分重要的作用。同时利用屋顶收集分为坡顶和平顶两种形式,是应用较广的一种防热雨水还具有造价相对低廉、节省建筑面积、实施操作节能屋顶,但其隔热性能较差。(3)采用铺土植被屋方便和利用成本较低等优点。以深蓄水屋顶为例进顶进行隔热节能。其原理是利用植物的光合作用、3行计算,每平方米屋顶面积可蓄积约0165m的雨叶面的蒸腾作用及叶面对太阳辐射热的遮挡作用,水,设一栋六层三单元居住建筑,其屋顶可利用作为来减少太阳辐射通过屋顶传导至室内的热量;同时蓄积雨水的面积为400m2,则该屋顶可蓄积约所铺土壤及土壤中所含的水分也可蓄积一定热量或3260m的雨水;如果每户居民利用所蓄积的雨水进利用水分蒸发吸热来提高隔热效果,这种隔热屋顶行冲厕使用,以节水型便器冲洗一次所用水量为6L的防热效果较通风屋顶还要好,值得推广。(4)采用计算,每个住户平均每天冲厕次数以15次计,则一蓄水屋顶进行防热节能。即利用水的比热大个住户一天的冲厕用水量为90L。若按该住宅每层-1(41186kJ#(kg#e)),蒸发1kg水可带走2428kJ每单元两户计算,整栋楼所有住户每天的冲厕用水热量的特点,在屋顶蓄积一定厚度的水层作为隔热量约为90@12@3=3240L。因此从理论上讲,屋顶材料,实验结果表明:这种隔热屋顶的节能效果好,蓄积的雨水可满足本楼所有用户冲厕使用的时间为可有效降低室内温度,延迟并衰减高峰热负荷,是一t=260/3124=8013天。同时在华南地区夏季雨量种有效的节能隔热措施。其所需水源应以天然雨水充沛,降雨频次高,雨水具有不断蓄积的天然优势,为主,这样既可以利用屋顶蓄积雨水,又能起到防热即屋顶蓄积的雨水可完全满足至少夏秋两炎热季节节能之功效,一举两得,是一种值得推广的节能节水的住户冲厕要求。也就是说,该楼住户利用屋顶蓄的好方法。积雨水进行冲厕,每年至少可节约城市自来水约为:3蓄水屋顶的设计及节水节能效应分析3240(L/天)@180(天)=58312m3。如果一个城市311蓄水屋顶的设计有50%的屋顶采用这种方式进行蓄积雨水并供用蓄水屋顶由于需要长期蓄积一定的水量,增加户冲厕,则其节水量将十分可观。同时利用屋顶雨了建筑结构的载荷,同时也提高了建筑屋顶的防水水进行冲厕的实施也较容易,只需将原有的冲厕系要求。一般可采用刚性防水屋面及卷材防水屋面,统稍加改装,并与屋顶蓄水池连接即可实现,因此应通常情况下不设置排水坡度,在设计蓄水屋顶时,应大力加以推广。将其划分为若干个蓄水区段,用钢筋混凝土分仓壁313防热节能效应分析进行分隔;同时不应跨越伸缩缝。每一个区段蓄水利用屋顶蓄积雨水进行隔热节能,主要是利用池外壁的根部处,应设置1~2个泄水孔,以便于检水的比热大(约为41186kJ#(kg#e)-1),同时水在修和清除屋面积水。在蓄水池外壁上,还应根据水蒸发时1kg水可带走约2428kJ的热量的特点进行面的设计深度设置不大于150mm的溢水孔,以便排防热降温的。试验研究表明[2]:同样气候条件下,除过多的雨水。当屋面面积过大或降雨量较大的地在屋顶蓄积厚度约100mm的水层与不蓄积水层的区,溢水孔间距宜为3~4m,而且在檐部应设置排水屋顶比较,其蓄水屋顶的外表面比不蓄水屋顶的外表檐沟,使得过多的雨水先流入檐沟再排到排水管,也面温度要低约15e,内表面要低约8e;这就是说蓄可将多余的雨水直接排到雨水管。同时为保证水源水屋顶要比不蓄水屋顶在保持同样的室内温度的条的稳定,还应根据所在地区的降雨实际情况,设置给件下,可减少进入室内的最大传热量的比例约为2/3 2004年第7期节能(总第264期)ENERGYCONSERVATION)19)炼钢过程中煤气回收的优化控制12谢志英,侯宝稳(11河北能源职业技术学院,河北唐山063004;21河北理工学院,河北唐山063009)摘要:简要介绍了转炉煤气回收的工艺过程,分析了相关参数及其特性;提出了既提高煤气回收的质和量,又降低系统电能消耗、提高除尘效果的模糊控制策略。关键词:转炉炼钢;CO;回收;模糊控制;变频调速中图分类号:X757文献标识码:A文章编号:1004-7948(2004)07-0019-031控制对象简介后经排烟风机加压,送入储气柜。在冶炼后期CO转炉炼钢主要是将铁水中的硅、锰、磷、硫、碳等含量较低也直接由烟囱放散。杂质氧化,使其进入废气、炉渣并能排除,从而得到转炉煤气回收工艺流程见图1。成分合格的钢水。炼钢时,先将铁水装入炉内,加入2煤气回收的相关变量造渣料,下降水冷氧枪吹氧。各种杂质氧化而放出一个系统必有其功能,而这些功能是为解决特热量,供冶炼用。在吹炼过程中,铁水中的碳氧化为定的问题,由系统中各个部件协同工作、相互配合而3CO和CO2,每吨钢约产生50~100m的CO,这是具备的。特定问题的表现形式就是问题载体的关键很好的能源,是实现负能炼钢的重要环节,目前大部点的参数和特性。因此,要解决转炉煤气回收的优分生产厂家都加以回收利用。化控制问题,就要了解和掌握回收工艺过程中的关转炉开始吹炼时,炉温较低,烟气量不大,且键参数及其特性。分析他们的特点和相关性,从而CO含量较低,此时不回收煤气,调节烟囱和储气柜找出规律,制定正确的控制策略。间的三通阀,直接排入大气。烟气回收系统此时以211CO气体含量除尘(湿法喷雾除尘)、余热利用为主。数分钟后,降转炉在吹炼时产生大量的炉气,炉气中含有较下活动烟罩,打开储气柜阀门,此时,应保持转炉炉多的CO,是很好的燃料。收集CO是为了利用,而口正压趋于零,避免烟气外逸污染环境,也避免吸入只有当CO在所收集的气体中占有一定比例时才有空气使CO过多氧化,浪费能源。转炉炉气经冷却应用价值。所以在收集转炉煤气时,一定要检测烟道及二级文氏管冷却洗涤除尘,由原来含尘量为CO含量来确定回收时间。当CO含量大于等于N33150g/m降至150mg/m以下,温度约降为60e,然时,将烟气净化后压入储气柜,否则放散。在控制中左右,即可节约室内空调等降温设备的最大负荷约济效益,只有因地制宜地实施综合节水措施才是我为2/3强,蓄水屋顶平均传入室内的热量是不蓄水们实现节约用水的根本出路。本文从雨水的蓄积利屋顶的1/35,这种节能效果是十分可观的;同时,蓄用与建筑物的防热节能结合起来考虑,就是对综合水层还可将高峰负荷有效地进行衰减和延迟,对用利用雨水及节约水资源的一个思考,具体如何实现电量的调峰有着积极的作用。为防止水质恶化,可这一构想的措施,将在不断的实践中总结经验,并使在水中栽植少量浅水植物或养殖少量浅水鱼。同时之推广应用。屋顶蓄积雨水还可防止放水层因高温而发生的涨缩参考献文破坏作用及由于温度应力而引起的屋顶裂缝。[1]车武,李俊奇.从第十届国际雨水利用大会看城市雨水利4结束语用的现状和趋势[J].给水排水,2002,(3).[2]柳孝图.建筑物理[M].北京:中国建筑工业出版社,节约水资源必将是我们从现在到未来要十分关1990.注的课题,同时如何根据所在地域的气候特点和具作者简介:杨晚生(1970-),男,山西高平人,硕士。体条件实施这样的课题则显得更加重要,单纯地走(收稿日期:2004-03-11)单一节水战略对节水的发展不会有太好的社会和经 节能2004年第7期)2)ENERGYCONSERVATION(总第264期)Thevariationandprofileofthetemperatureofatubeshapedelec-tricheatelementwereanalyzednumericallyunderdifferentcompactionEnergyConservation(Monthly)conditionusingCRANK-NICLOSONmethod.Sponsor:LiaoningProvincialInstituteofScienceandTechnologyInformationKeywords:numericalsimulation;heatconduction;electricheatPublisher:5EnergyConservation6MagazinePublishing14HouseRainwaterutilization&preventingcoldlossChiefEditor:ZHANGWe-ihuaandsavingenergyinusingroofstoredwaterAddress:No.274QingnianBoulevardShenyangCityYANGWan-sheng,ZHANGYan-mei,ZHANGJ-iguangLiaoningProvinceChinaAsoneofusefulmeasuresofsavingwater,rainwaterutilizationisbePostCode:110016paidmuchattentiontobywaterengineers.Amongthesemeasuressyn-thesizingwaysofusingrainwateristhekeyofsavingwater.Inthispa-perthemeasureofutilizationofrainwaterandthepreventingheatandsavingenergyofusingroofstoredwaterisintroducedandthismethodABSTRACTSmeritsofsavingwaterandenergyareanalyzed,atthesametimethede-July2004No.7TotalIssueNo.264signofstoringwaterroofispointedout.Althesewaysisvaluableforsavingwatersourceandenergy.Keywords:rainwater;reutilization;savingwater;storedwaterReviewandnewdevelopmentsofthetheoreticalmodelsofCHFLEWei,LIMao-deroof;savingenergy17ThisarticlehasareviewofthemodelsandthenewdevelopmentsofTheoptimizecontrolsystemforthecoalthesaturatedcriticalheatflux(CHF)ofthepoolboiling.Afterliteraturegasbecallbackedfromsteel-makinganalyzing,notesthattheanalysistotheavailableexperimentalfactsisnotenoughyet.Almostallthetheoreticalmodelsisdeducedbytime-aver-XIEZh-iying,HOUBao-wenagedorspace-averagedmethods,whichcouldcoverupthedynamicInthisarticle,thetechnicsofthecoalgasbecallbackedfromcon-characteristicofboiling.Soweneedthenewexperimentalmethods,suchverterisintroduced,thearametersandspecialitiesofthemaboutsystemasmicro-opticalprobe,micro-thermocoupleetc,toinvestigatetheareanalysed.Themistinesscontrolsystemwasputforwardforthequal-irolesofthoseinfluentialparametersinCHF.tyandthenumberofthecoalgasbecallbackedfromconverterweread-Keywords:criticalheatflux;macrolayer;vaporpatch;vaporvancedandtheelectricityexpendedissmallerandtocleanbyremovingdustisbetter.stream;contactangle3Keywords:makingsteelwithconverter;CO;callback;mistinessApplicationresearchofevaporativecoolingtechniqueinnon-drydistrictcontrol;frequenceyconversionforspeedregulation19WANGQian,SUNXiao-qiuEnergyefficientglassselectioninbuildingsatNorthofChinaThepaperpresentstheprinciplesandvarietiesofevaporativecoo-lYUWen-hong,YANGZhaoing,throughanalyzesandcalculations,itisfeasibletousedesiccantevap-AimingatNorthofChina.sclimatetrait,thispaperanalyzestheorativecoolinginnon-drydistrictsinourcountry.Theapplicationsofcomfortabilityofindoorthermalenvironmentandreasonabletypechoicethistechniqueisnotonlybenefitforenvironmentprotecting,butalsoforofglasssysteminbuildings.TheutilizationofSolarEnergyinBuildingindoorairquality,especiallyinthecasewithsurplusheatorwastedheat,inWintercannotbeignored,glasssystem.senergysavinginsummeritcansavetheelectricenergylargely,andtheenergysavingeffectisveryobvious.Advisesspreadingthetechniqueinourcountryandmakecorre-forshadingsolarheatandinwinterforpenetratingsolarheatarebothspondingstandards.important.Keywords:directevaporativecooling;indirectevaporativecoo-lKeywords:energyefficientglass;shadingcoefficient;comforta-ing;desiccantcooling;indoorairquality;desiccantwheeldehumidificationbilityofindoorthermalenvironment278ThestrategyandsimulationofnaturalventilationAnalysisonheattransferandGONGBo,YUNan-yang,WANGLeioptimizationofanewtyperadiatorPresentthestrategyofnaturalventilationandtheapplicationofYIQiu-jie,TIANMao-cheng,YANGQian-ming,etalNetworkMethodandCFDinthesimulationofnaturalventilation.SomeAccordingtotheexperimentalresearchwork,thetemperaturedis-possibleproblemsaboutnaturalventilationaredescribed.tributionaroundthedifferentgeometricstructuralfinnedtubesisob-Keywords:naturalventilation;strategy;networkmethod;CFDtained.Theheattransfercharacteristicsofdifferentgeometricstructuralfinnedtubesareanalyzedandcompared.Throughthedisposalandanaly-30sisoftheexperimentaldata,theempiricalformulasofthemeanheatEnergy-savingmodificationinkerosoneabsorptionsystemtransfercoefficientshavebeenobtained.Thefactorsthataffectthemeanheattransfercoefficientsareanalyzed.BymeansofthemathematicalYANGHu-ilin,ZHANDe-shengprogrammingtheoptimalgeometricstructuralparametersofthefinnedKerosoneisusedasobsorbentinbutadienereclaimationprocess.Atubeareobtainedwhenthemetalcalorificintensityisthemost.heatexchangehasbeenaddedtomakehotkerosone(about55e)ex-Keywords:radiator;finnedtube;naturalconvection;structuralchangingwithcoldkerosoen(about15e,containingwithsomebutad-ience).Theconsumptionofsteamandliquidammoniahasreducedalotoptimization11anditcansave591.3thousandyuanperyear.NumericalsimulationonunstablestateheatKeywords:Kerosone;heatexchange;energy-savingmodifica-conductofatubeshapedelectricheatelementZHENYong-jie,SHIJin-sheng,LIUZhen-yi,etaltion45