呼和浩特鐵路局中小站區采暖情況現狀及節能技術研究

賈建新

(呼和浩特鐵路局科研所,內蒙古呼和浩特 010050)

呼和浩特鐵路局中小站區采暖情況現狀及節能技術研究

賈建新

(呼和浩特鐵路局科研所,內蒙古呼和浩特 010050)

本文講述了通過現場調研呼鐵局中、小站區房屋建筑及使用熱媒鍋爐的具體情況;研究現有鐵路中小站區的采暖和節能效益,并進行科學分析與評價;為我局鐵路中小站區采暖綜合節能技術的規劃、設計和改造提供參考。

鐵路 采暖 現狀 研究

1 背景和國內現行的措施及研究現狀

隨著我國鐵路運營里程的不斷增長,鐵路沿線中小站區的冬季采暖問題日益突出。由于中小站區規模小、人員少,傳統的大型鍋爐集中式采暖難以應用。鐵路沿線中小站區的采暖方式仍以最早的小燃煤爐為主。這種采暖方式存在效率低下、燃料運輸困難、環境污染嚴重、管理不便,以及燃煤過程中產生的廢氣、廢料對人體健康構成潛在的安全隱患等問題。為節約能源、提高站區供暖舒適度和安全性,迫切需要對目前鐵路中小站區供熱采暖系統進行調查,發現共性和特性問題,開發新的采暖技術替代傳統燃煤取暖爐以解決鐵路沿線中小站區建筑采暖和節能問題。

2 調研的目的和意義

針對鐵路沿線中小站區采暖問題,通過現場調研,提出既有建筑和新建建筑的節能改造及設計方法,根據不同站區自然氣象條件和采暖需求確定中小站區綜合節能方案與系統組成及優化,最后結合實際情況對中小站區建筑各種采暖技術進行科學的技術經濟性分析,使鐵路沿線中小站區建筑太陽能采暖的經濟效益、環境效益和節能效益最大化。

3 主要調研內容

(1)對我局中小站區采暖現狀進行充分調研,對1000平方米以下的站區建筑現有采暖技術的優劣和節能情況進行分析研究,對現有建筑的采暖節能技術應用情況進行對比統計研究。

(2)通過鐵路中小站區的建筑采暖節能新技術和地方一些中小建筑采暖先進技術應用的調查、監測研究,對不同技術應用的調查、監測研究,對建筑保溫、太陽能采暖、熱泵等不同采暖技術應用的節能效果進行對比、統計、分析與評價,為鐵路中小站區采暖綜合節能技術的規劃、設計和改造提供參考。

(3)在中小站區采暖現狀調研基礎上,將鐵路中小站區采暖需求和特點與建筑保溫節能、主、被動太陽能供暖、低谷電價儲熱供暖、熱泵供暖等技術相結合,研究適合不同氣候條件、不同基礎設施、不同資源類型、不同人員數量的中小站區采暖節能綜合技術方案,對其節能的綜合效益如環境效益和社會效益進行分析研究。

4 關鍵技術和研究方法

4.1 關鍵技術

(1)對我局鐵路中小站區采暖現狀的調查、對比、統計、分析與評價研究。

(2)適合鐵路中小站區的采暖綜合節能技術方案研究。

4.2 研究方法

首先,進行資料搜集與分析。通過文獻資料的搜集分析,收集國內外有關鐵路站區采暖節能技術措施、節能效果、管理政策等資料,分析國內外采暖節能研究現狀;其次,進行較為全面詳盡的現場調研。通過進行技術與管理交流研討。通過與路內、路外的暖通專家和技術人員進行廣泛交流與研討,征詢他們對本課題研究所提中小站區采暖綜合節能技術方案的意見與建議,進一步修正、完善采暖綜合節能技術方案,使方案兼顧技術的先進性和可操作性,為我局中小站區采暖綜合節能技術工作提供指導和參考。

5 調研情況

根據本次調研情況,從建筑年代、建筑面積、建筑類別和建筑結構等方面對建筑現狀進行了描述。其中在對建筑結構進行現狀描述時分別從站區建筑結構的基本形式和站區建筑的外圍護結構進行說明,建筑外圍護結構主要有建筑外墻、建筑外門、窗和屋頂。

5.1 建筑年代

根據調研發現,1993年以前的站區建筑物包括生產辦公、伙食團、單身宿舍、運轉室、行車室、坂道房、貨運室等功能的建筑。從調研站區建筑物建設年代比例可以看到1993年前的老式建筑占的比例最大,為57．3%;1993年-2005年的站區建筑包括生產車間、行車室及辦公等功能的建筑,所占比例為19．1%;2005年以后建設的建筑物有信號樓、綜合辦公樓,這些新式建筑所占比例較小,為9．2%;調研過程中,還有14．4%的建筑的建設年代未知。

5.2 建筑面積

調研得到的數據中,44個站區包含131棟建筑物,其中100m2以下的建筑有8棟,100m2-600m2的建筑物有71棟,9600m2以上的有52棟。

對調研站區建筑總面積分析可以看到,鐵路沿線建筑面積為100m2的建筑占6．1%,建筑面積為100m2-600m2的建筑物占54．2%,由此看出,建筑面積小于600m2的建筑物超過了60%,也就是說,鐵路站區以中小站區為主,這充分反映了鐵路運輸特點：建筑隨鐵路線零星分布,密度小,規模小,但總體數量較大,其能耗水平會對整個站區的能耗產生重要影響。因此,該課題的開展會對評價鐵路沿線站區的采暖能耗狀況,實現節能降耗具有現實意義。

5.3 建筑類別

通過調研得到的資料中,站區建筑物主要有行車室、辦公室、信號樓、貨運樓、坂道房、生產用房、運轉樓、活動室、伙食團和休息室等。

通過分析鐵路沿線的中小站區中的公共建筑以行車室和辦公室為主,各占25．19%和24．43%;休息室在站區建筑中所占的比例很小為1．53%;其他建筑數量相當,幾乎沒有較大的差別;住宅建筑主要是宿舍樓占據了總建筑數量的8．4%。這說明了,鐵路沿線中小站區建筑物的特殊性：鐵路不同功能任務站段多,其建筑功能也多種多樣,每一功能的建筑占據的比例又小,繁多的不同功能建筑增大了建筑節能的難度。

5.4 建筑結構

調研發現,建筑的結構形式主要有磚混結構、磚木結構和框架結構等。站區中的建筑多為平房與多層建筑,建筑層數為1—3層,個別為4-5層。使得鐵路中小站區建筑體型系數偏大,不利于采暖節能。從結構種類看,本次調研總建筑數為131棟,建筑主要以磚混結構形式為主,占到了所調研建筑數量的59．49%,磚木結構的建筑占21．4%,框架結構為15．3%,還有3．82%的土坯及其他結構形式,這也印證了前面分析的呼局鐵路沿線中小站區建筑年代較早。

5.5 采暖現狀

調研站區的熱源有鍋爐房、土暖氣、電采暖幾種形式。調研站區共有44個,建筑物共有131棟。以鍋爐房為熱源的建筑占66%,其中獨立鍋爐房占57%,區域鍋爐房占9%;其中有6個坂道房采用土暖氣的熱源形式;某些房間采用電采暖形式。

采用土鍋爐的建筑物,因土鍋爐熱效率極低,而且爐膛較小,燃燒時需要不斷加煤。土鍋爐熱損失大,有用能僅占燃煤所放出熱量的一小部分,導致供暖系統耗煤量大,效率低下,能源浪費。

6 中小站區采暖節能可行性分析

通過以上理論分析,可看出若欲降低建筑采暖能耗,主要應從提高建筑節能設計及供熱采暖系統的綜合效率入手,鐵路中小站區建筑也不例外。但因鐵路行業特點,其也具有一定的特殊性,故對鐵路中小站區的建筑采暖節能可行性分析如下：

(1)鐵路中小站區建筑本身就是普通工業與民用建筑,因此一切建筑節能措施都可以適用。包括建筑保溫、節能門窗、結構節能設計等。以上技術目前已較為成熟,應對優先考慮。需要特別指出的是,由于鐵路線分布特點,鐵路各站段建筑規模小而分散,造成建筑體形系數偏大,不利于采暖節能。隨著鐵路技術的不斷進步,未來集中辦公或集中聯控站段成為可能,這將提高鐵路站段規模,有利于控制站段的建筑體形系數,降低建筑采暖耗熱量。

(2)鐵路中小站區供熱采暖系統的節能需具體分析。從熱源上說,鐵路中小站區傳統鍋爐效率大幅提升有一定的困難。這是因為中小站區建筑規模小,供熱負荷要求也較小,高效的大中型燃煤鍋爐不可能應用而只有采用效率較低的小型鍋爐;從管網輸送節能效率上講,因鐵路中小站區管網總規模較小,可以加強保溫,改造局部管線,適當設置節流閥,改善管網失調熱損失,達到高效的供熱管網輸送效率是完全可能的;室內采暖系統的節能措施類似于建筑節能,也是沒有問題。

(3)鐵路中小站區建筑分布及規模特點很適合可再生清潔能源采暖節能技術利用。鐵路中小站區沿鐵路沿線分布,有較為豐裕的土地資源。對我國大部分地區太陽能資源也較為豐富,尤其是西北地區,處在太陽能資源豐富地區。通過主被動太陽能采暖配合低溫地板輻射采暖能讓二者有較完美結合,可大幅降低傳統化石能源消耗;另外隨著熱泵技術進步,二氧化碳熱泵,低溫蒸發氣源熱泵,地源、水源、污水源熱泵技術趨于成熟,經濟性也將會有長足提升,因此這些技術具備了在中小站區應用的可能性。這些可再生能源技術比較適合中小站區的采暖規模,因此是未來發展的一個趨勢。