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文档简介

1、2005/10/27 大连,1,公共建筑节能设计标准GB 50189-2005- 编制思路和要点,中国建筑科学研究院 郎四维 2005/10/27-29 大连,2005/10/27 大连,2,介绍要点 编制背景(第一章) 第三章 室内环境节能设计计算 参数 第四章 建筑与建筑热工设计 第五章 采暖、通风和空调 节能设计,2005/10/27 大连,3,编制背景,建筑分类,公共建筑特点: 建筑类型多; 体量大; 全年采暖空气调节、照明,能耗高; 建设量大,目前每年城镇建成公共建筑约3 - 4亿m2 ; 存量大,到2003年年底,全国城镇既有公共建筑约37亿m2,居住建筑以住宅为主 居住建筑主要包

2、括住宅建筑(约占92%-90年代初资料)和集体宿舍、招待所、旅馆、托幼建筑等,2005/10/27 大连,4,建筑能耗迅速增长, 建筑能耗的总量逐年上升,在我国能源总消费量中所占的比例已从1978年的10%上升到2003年的27.47%,资料来源:建设部,建筑能耗:指消耗在建筑中的采暖、空调、降温、电气、照明、炊事、热水供应等所消耗的能源。采暖、空调能耗占建筑能耗 55 %,2005/10/27 大连,5,节能设计标准,建设部从八十年代初抓建筑节能工作,1996年7月1日施行 目前正在修编,2001年10月1日施行 目前正在修编,2003年10月1日施行,2005年7月1日实施,正在修编JGJ

3、 26-95和JGJ 134-2001,并与JGJ 75-2003合并为国家标准居住建筑节能设计标准,2005/10/27 大连,6,建筑节能进展不容乐观,为了了解近年来(20002004年)全国建筑节能实施情况,建设部下发了关于进行全国建筑节能实施情况调查的通知(建办市函2005322号),建设部市场管理司勘察设计管理处委托中国建筑科学研究院具体经办。仅从上报的17个省、自治区、直辖市的项目看,情况不容乐观。,2005/10/27 大连,7,大力发展节能省地型住宅与公共建筑,中央、国务院领导关于发展“节能省地型”住宅的论述: 胡锦涛同志在2004年中央经济工作会议上明确提出要大力发展“节能省

4、地型”住宅,全面推广和普及节能技术,制定并强制推行更严格的节能节材节水标准。 温家宝总理在今年政府工作报告明确提出鼓励发展节能省地型住宅和公共建筑 曾培炎副总理批示要切实推进建筑节地、节能、节水和节材 建设节约型社会是国务院今年的一项重要工作,2005/10/27 大连,8,建科200578号(2005/5/31),关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见 一、充分认识发展节能省地型住宅和公共建筑的重要意义 二、指导思想、工作目标、基本思路和途径 三、主要政策和措施 四、切实加强对发展节能省地型住宅和公共建筑工作的指导,2005/10/27 大连,9,标准编制指导思想和原则,指导思想: 技术

5、先进、经济合理、切实可行 指标要达到平均先进水平,要适度超前,可操作性强 与现行设计标准相比,本标准强调节能目的 编制原则: 全国按严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖及温和地区建筑气候区考虑围护结构节能设计限值 从办公建筑起步 “基准”建筑的围护结构热工性能参数,暖通空调设备及系统,以及照明功耗参数按八十年代情况确定 2004年12月9-10日建设部标准定额司在上海组织召开了标准审查会。建设部于4月26日在京召开公共建筑节能设计标准发布宣贯会。该标准由建设部组织编制、审查、批准并与国家质量技术监督检验检疫总局联合发布,于7月1 日起正式实施,2005/10/27 大连,10,标准目录(93条、3附

6、录),第一章 总则(4条) 第二章 术语(5条) 第三章 室内环境节能设计计算参数(2条) 第四章 建筑与建筑热工设计(17条,其中强条4条) 4.1 一般规定 (2条) 4.2 围护结构热工设计 (11条) 4.3 围护结构热工性能的权衡判断(4条) 第五章 采暖、通风和空气调节节能设计(65条,其中强条6条) 5.1 一般规定(2条) 5.2 采暖(8条) 5.3 通风与空气调节(30条) 5.4 空气调节与采暖系统的冷热源(13条) 5.5 监测与控制(12条) 附录A 建筑外遮阳系数计算方法 附录B 围护结构热工性能的权衡计算 附录C 建筑物内空气调节冷、热水管的经济绝热厚度,2005

7、/10/27 大连,11,标准节能对象和目标,目的: 设计阶段控制采暖、通风和空气调节,以及照明的能耗 节能对象和目标:通过改善建筑围护结构保温、隔热性能,提高采暖、通风、和空气调节设备、系统的能效比,采取增进照明设备效率等措施,在保证相同的室内热环境舒适参数条件下,与八十年代初设计建成的公共建筑相比,全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗应减少50% 由于我国已经颁布、施行了建筑照明设计标准GB 50034-2004,所以在该标准中就不列出照明设计条文 适用范围:适用于新建、改建和扩建的公共建筑的节能设计,也可用于既有公共建筑节能改造设计的依据,2005/10/27 大连,12,建筑照明设计

8、标准 GB 50034-2004,2004年6月18日发布 2004年12月1日实施,第6章 照明节能 -强制性条文,2005/10/27 大连,13,两种设计途径,方便应用,标准应用两条途径(方法)来进行节能设计 规定性方法(查表):如果建筑设计符合标准中对窗墙比等参数的规定,可以方便地按所设计建筑的城市(或靠近城市)查取标准中的相关表格得到围护结构节能设计参数值 性能化方法(计算):如果建筑设计不能满足上述对窗墙比等参数的规定,必须使用权衡判断法来判定围护结构的总体热工性能是否符合节能要求。权衡判断法需要进行全年采暖和空调能耗计算,以确定该建筑的设计设计参数。 规定性方法操作容易、简便;性

9、能化方法则给设计者更多、更灵活的余地。,2005/10/27 大连,14,2005/10/27 大连,15,第三章 室内环境节能设计计算参数,第三章 3.0.1, 3.0.2条,3.0.1 集中采暖系统室内计算温度宜符合表3.0.1-1的规定;空气调节系统室内计算参数宜符合表3.0.1-2的规定。 3.0.2 公共建筑主要空间的设计新风量,应符合表3.0.2的规定。 表中参数参考采暖通风与空气调节设计规范GB 50019-2003和 全国民用建筑工程设计技术措施 - 暖通空调.动力中有关内容,并根据工程实际应用情况提出的建议性意见,2005/10/27 大连,16,第三章 3.0.1, 3.0

10、.2条,2005/10/27 大连,17,第三章 3.0.1, 3.0.2条,目的:给出既能满足室内热舒适环境需要,又符合节省能源原则的设计集中采暖和空调系统时室内计算参数的建议值 针对目前设计选取参数标准过高,提出建议的室内设计参数,以免设备、能源浪费。列出三张表:集中采暖系统室内计算温度;空气调节系统室内计算参数;公共建筑主要空间的设计新风量 “空调适应不全症”:长期处于室内空调送风环境下,缺少各种环境刺激(如温度、风速的波动),容易导致人体生理机能退化,人体调节机能衰退和抵抗力下降 问题:出现了室内计算温度冬夏倒置的怪现象。如供暖时室内计算温度要求保持24,供冷时却要求保持22。还有一些

11、非生产性建筑,居然要求室内温度全年保持在22(1) 我国颁布的规范和标准室内空气质量标准(GB/T 18883-2002)、采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)等,都规定了不同用途房间所需的最小新风量。这些数据大都高于欧州规范CEN1996规定的等级B(无吸烟,不满意率为20%),有些略低于美国ASHRAE 62-2001。因此,把“本标准中列出的新风量,作为低污染建筑所需的新风量是恰当的”,2005/10/27 大连,18,美国ASHRAE 62-2001: 以办公楼为例: 办公室、商务中心、会议室:10(L/s.人),相当36(m3/h.人) 接待区:29 (m3/h.

12、人) 根据ASHRAE 62-2001,表2的2.3 住宅的通风新风需求量 起居室:不小于27 (m3/h.人),我国室内空气质量标准GB/T 18883-2002 适用于住宅和办公建筑物。规定:新风量30 m3/h.人,2005/10/27 大连,19,2005/10/27 大连,20,第四章 建筑与建筑热工设计,第四章 4.2 围护结构热工设计4.2.2、4.2.4、4.2.6条(强制性条文),4.2.2 根据建筑所处城市的建筑气候分区,围护结构的热工性能应分别符合表4.2.2-1、表4.2.2-2、表4.2.2-3、表4.2.2-4、表4.2.2-5以及表4.2.2-6的规定,其中外墙的

13、传热系数为包括结构性热桥在内的平均值Km。当建筑所处城市属于温和地区时,应判断该城市的气象条件与表4.2.1中的哪个城市最接近,围护结构的热工性能应符合那个城市所属气候分区的规定。当本条文的规定不能满足时,必须按本标准第4.3节的规定进行权衡判断。 4.2.4 建筑每个朝向的窗(包括透明幕墙)墙面积比均不应大于0.70。当窗(包括透明幕墙)墙面积比小于0.40时,玻璃(或其它透明材料)的可见光透射比不应小于0.4。当不能满足本条文的规定时,必须按本标准第4.3节的规定进行权衡判断。 4.2.6 屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%,当不能满足本条文的规定时,必须按本标准第4.3节的规定

14、进行权衡判断。,2005/10/27 大连,21,第四章 4.2 围护结构热工设计4.2.2条,表3(强制性条文),2005/10/27 大连,22,第四章 4.2 围护结构热工设计4.2.2、4.2.4、4.2.6条(强制性条文),围护结构的热工性能限值表的确定原则 采用DOE-2动态逐时程序计算; “基准建筑”围护结构、暖通空调、照明设备能效比按八十年代水平选取 将“基准建筑”放到严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖地区进行能耗计算,从北方至南方,围护结构分担节能率约25% - 13%;空调采暖系统分担节能率约20% - 16%;照明设备分担节能率约7% - 18%。由此可见,执行本标准后,全国

15、总体节能率可达到50%。,2005/10/27 大连,23,第四章 4.3 围护结构热工性能的权衡判断,权衡判断不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能,而是着眼于总体热工性能是否满足节能标准的要求。 围护结构热工性能的优与劣,直接反映在建筑在规定条件下全年的采暖和空气调节能耗的多少上。因此,围护结构热工性能的权衡判断也落实在比较参照建筑和所设计建筑的采暖和空调能耗上。 所谓参照建筑就是一栋与所设计的建筑基本一致的虚拟建筑,但是它的围护结构完全满足第4章条款的要求。,2005/10/27 大连,24,2005/10/27 大连,25,软件与标准的一致性原则,怎样使用建筑能耗模拟软件,2005/1

16、0/27 大连,26,怎样使用建筑能耗模拟软件,2005/10/27 大连,27,2005/10/27 大连,28,第五章 采暖通风空调节能设计,“采暖通风空调节能设计”节要点,施工图设计阶段,必须进行详细负荷计算(强条) 对冷热源规定设备选型的能效比限值(强条) 严格限制直接用电作为采暖和空调系统的热源(强条) 控制水、空气输送系统中的功耗 推荐进行排风热回收 鼓励、推荐应用可再生能源和蒸发冷却技术等 提出监测与控制的要求,2005/10/27 大连,29,5.1条 严格负荷计算(强制性条文),5.1.1施工图设计阶段,必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。 目前,有些设计人员,错误地利用设

17、计手册中供方案设计或初步设计时估算冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标,直接作为施工图设计阶段确定空调的冷、热负荷的依据。由于总负荷偏大,从而导致了装机容量偏大、管道直径偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大的“四大” 现象。其结果是初投资增高、能量消耗增加,给国家和投资人造成巨大损失,因此必须作出严格规定。国家标准采暖通风与空气调节设计规范GB 50019-2003中6.2.1条已经对空调冷负荷必须进行逐时计算列为强制性条文,这里再重复列出,是为了要求设计人员必须执行。,2005/10/27 大连,30,5.4.5条 控制冷源能效比(强制性条文),能效等级的含义: 1等:企业努力目标 2等:节

18、能型产品 3、4等:我国的平均水平 5等:未来淘汰的产品,根据冷水机组能效限定值及能源效率等级GB 19577-2004表2能源效率等级指标,取: 活塞/涡旋式:5级 螺杆式: 4级 离心式: 3级,节能评价值,2004年8月23日发布 2005年3月1日实施,5.4.5 电机驱动压缩机的蒸气压缩循环冷水(热泵)机组,在额定制冷工况和规定条件下,性能系数(COP)不应低于表5.4.5的规定。,2005/10/27 大连,31,5.4.8条 控制冷源能效比(强制性条文),根据单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级GB 19576-2004表2能源效率等级指标:取第4级,能效等级的含义: 1等:

19、企业努力目标 2等:节能型产品 3、4等:我国的平均水平 5等:未来淘汰的产品,节能评价值,2004年8月23日发布 2005年3月1日实施,5.4.8 名义制冷量大于7100W、采用电机驱动压缩机的单元式空气调节机、风管送风式和屋顶式空气调节机组时,在名义制冷工况和规定条件下,其能效比(EER)不应低于表5.4.8的规定。,2005/10/27 大连,32,节能产品公告,2005年3月29日中标认证中心在北京举办以“提高能源效率,共创节约型社会”为主题的国家首批单元式空调机和冷水机组节能认证产品发布会(12家企业512个型号产品) 2005/6/30,“中标认证中心简报”(2005年第二期)

20、又颁布了一批单元式空调机和冷水机组达到节能产品要求(4家企业31个型号产品),2005/10/27 大连,33,5.4.2条 限制直接电热(强制性条文),5.4.2 除了符合下列情况之一外,不得采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源: 1 电力充足、供电政策支持和电价优惠地区的建筑; 2 以供冷为主,采暖负荷较小且无法利用热泵提供热源的建筑; 3 无集中供热与燃气源,用煤、油等燃料受到环保或消防严格限制的建筑; 4 夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热式电锅炉不在日间用电高峰和平段时间启用的建筑; 5 利用可再生能源发电地区的建筑; 6 内、外区合一的变风量系统中需要对局部外区进行

21、加热的建筑。,2005/10/27 大连,34,5.4.1条 合理选择冷热源,5.4.1 空气调节与采暖系统的冷、热源宜采用集中设置的冷(热)水机组或供热、换热设备。机组或设备的选择应根据建筑规模、使用特征,结合当地能源结构及其价格政策、环保规定等按下列原则经综合论证后确定: 1 具有城市、区域供热或工厂余热时,宜作为采暖或空调的热源; 2 具有热电厂的地区,宜推广利用电厂余热的供热、供冷技术; 3 具有充足的天然气供应的地区,宜推广应用分布式热电冷联供和燃气空气调节技术,实现电力和天然气的削峰填谷,提高能源的综合利用率; 4 具有多种能源(热、电、燃气等)的地区,宜采用复合式能源供冷、供热技

22、术; 5 具有天然水资源或地热源可供利用时,宜采用水(地)源热泵供冷、供热技术。,2005/10/27 大连,35,5.4.1条 合理选择冷热源鼓励、推荐应用可再生能源,中华人民共和国可再生能源法将于2006年1月1日起施行 第二条:本法所称可再生能源,是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源 第十七条:国家鼓励单位和个人安装太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。 第十三条:国家鼓励和支持可再生能源和并网发电。 地源热泵系统工程技术规范 (报批稿)的强制性条文: 3.1.1地源热泵系统方案设计前,应进行工程场地状况调查,并对浅层地热能

23、资源进行勘察。 5.1.1地下水换热系统应根据水文地质勘察资料进行设计,并必须采取可靠回灌措 施,确保置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层,不得对地下水资源造 成浪费及污染。系统投入运行后,应对抽水量、回灌量及其水质进行监测。,2005/10/27 大连,36,地热源热泵实例一(北京)- 资料来源:建研院空调所爱华公司,别墅:580 m2;地上三层,地下一层 空调机房设于地下一层设备间(2台热泵机组) 采用水-风系统 垂直埋管,10个U型环路,孔深70米,孔间距5.5米,2005/10/27 大连,37,地热源热泵实例一(北京)- 资料来源:建研院空调所爱华公司,经济比较 方案一:风冷

24、管道机系统(燃气采暖) 燃气炉供热风,应用风道系统进行采暖 配制冷蒸发器以及室外机组进行夏季空调 方案二:地热源热泵机系统,地源热泵空调系统运行费:冬夏季26元/m2;燃气采暖风冷空调系统运行费:冬夏季66元/m2. 地源热泵空调系统与燃气采暖风冷空调系统相比,投资回收年限约为2.2年,2005/10/27 大连,38,地热源热泵实例二(北京)- 资料来源:际高集团有限公司,北京九华山庄二期酒店工程位于北京市昌平区,是一家涉外四星级、庭院式度假酒店,建筑面积共计131262 m2,地下一层,地上十三层,建筑高度55.2 m,冷热源设计方案 采用土壤源热泵复合式系统,共设700个双U地下换热器(

25、深100米)。冬夏季基本负荷由土壤热泵系统承担;峰值负荷冬季由汽水换热系统承担(蒸汽由原有锅炉房提供),夏季由冰蓄冷系统承担,达到削峰填谷,节省运行费用的目的。 土壤源热泵选择5台(单台制冷量1251kW,单台制热量1423kW,冰蓄冷系统选用3台双工况主机,单台制冷量为1192 KW,单台制冰量为821KW;蓄冰设备采用蓄冰盘管。汽水换热器2台,单台装机容量为2100KW。,2005/10/27 大连,39,地热源热泵实例二(北京)- 资料来源:际高集团有限公司,冷热源系统方案的选择 项目周边无城市蒸汽管网,无其他热源。采用土壤源热泵可以有两种选择:一种是按设计峰值负荷全部采用土壤源热泵系统

26、;一种是采用复合式系统,土壤热泵系统仅承担基本负荷,峰值负荷由其他冷热源来补充。,冷热源系统方案的选择 地下换热器数量减少4050%,系统总的投资也会降低3540%,因为峰值负荷出现的时间不足全年运行时间的10% ,超过80%设计负荷所出现的时间也只有全年运行时间的25% 可以控制地下热平衡,25年模拟计算结果,2005/10/27 大连,40,地热源热泵实例二(北京)- 资料来源:际高集团有限公司,实测结果: 一台热泵机组设计工况运行 开启1台热泵机组,按设计要求地下开启2个区,地下换热器进/出水温度基本稳定在31.3/27.4,与设计参数基本相符。,实测结果: 两台热泵机组设计工况运行 开

27、启2台热泵机组,地下开启4个区,开启 2台冷冻水泵,2台冷却水泵,地下换热器进/出水温度基本稳定在30.9/27,与设计参数相符。,2005/10/27 大连,41,地热源热泵实例二(北京)- 资料来源:际高集团有限公司,地下换热器系统设计 测取地下热工参数,是地下换热器系统设计的基础 根据热响应试验测出的土壤特性,输入建筑负荷,由地下换热器计算软件,确定工程的埋管形式,垂直埋管的深度、打井数量和分布等 地下热平衡模拟 地下换热器施工关键问题 埋管技术 :热熔连接 回填料 :回填料有较好的传热性能,并要求有较好的可塑性、耐压性 回填技术 :比如由孔底部位注入填料向上反填,逐步排除空气,确保无回

28、填空隙 ,保证了传热效果 调试及运行 热泵机组试运转之前,应对地下系统进行水力平衡的调试,确定系统循环总流量、各分支流量达到设计要求,否则水力不平衡会导致地下温度不稳定,不利于地下换热。 并不是地下换热器开启越多换热效果越好,如果开启地下换热器过多,而没有增加系统的流量,会导致每个地下换热器的流量均达不到设计值,处于层流状态,会导致地下流体温度上升或下降较快,也不利于地下换热。,2005/10/27 大连,42,5.3.11条 推荐鼓励平衡式热量利用,5.3.11 对有较大内区且常年有稳定的大量余热的办公、商业等建筑,宜采用水环热泵空气调节系统(GB 50189-2005) 水源热泵早在194

29、0年代已在美国采用。1961年加州热泵公司首先应用封闭水环路水源热泵系统,其优点为:无需集中机房,应用灵活、节能、能满足用户不同需求等 封闭水环路内的水温范围:1535(由加热装置和冷却塔保持) 当建筑中有采暖也有空调时,可大大减少或无需加热及冷却量(中间区长年空调,周边区过渡期及冬季采暖时),2005/10/27 大连,43,5.3.14,5.3.15条 推荐鼓励排风热量回收,5.3.14 建筑物内设有集中排风系统且符合下列条件之一时,宜设置排风热回收装置。排风热回收装置(全热和显热)的额定热回收效率不应低于60%。 1 送风量大于或等于3000m3/h的直流式空气调节系统,且新风与排风的温

30、度差大于或等于8; 2 设计新风量大于或等于4000m3/h的空气调节系统,且新风与排风的温度差大于或等于8; 3 设有独立新风和排风的系统。 5.3.15 有人员长期停留且不设置集中新风、排风系统的空气调节区(房间),宜在各空气调节区(房间)分别安装带热回收功能的双向换气装置。,2005/10/27 大连,44,5.3.6 利用室外空气能量,5.3.6 设计定风量全空气空气调节系统时,宜采取实现全新风运行或可调新风比的措施,同时设计相应的排风系统。新风量的控制与工况的转换,宜采用新风和回风的焓值控制方法。 对本条的理解 设计中应考虑全年运行的节能问题。要尽量利用室外空气能量,减少人工冷热源耗

31、量 “过渡季”的概念:不是“一年中自然的春、秋季节”,而是指“与室内、外空气参数相关的一个空调工况范围,其确定的依据是室内、外空气参数的焓值比较而定的” ,一些城市在炎热夏天的早晚也可能出现“过渡季”工况 本条实施的关键因素 应设有与全新风运行相对应的机械排风系统,排风量的变化应与新风进风量的变化同步; 空调机组新风管的设计要考虑到全新风时的风量要求; 强调实时控制概念,应配置空调系统的自动控制装置(或系统)。,2005/10/27 大连,45,5.3.24条 推荐蒸发冷却技术,5.3.24在满足使用要求的前提下,对于夏季空气调节室外计算湿球温度较低、温度的日较差大的地区,空气的冷却过程,宜采

32、用直接蒸发冷却、间接蒸发冷却或直接蒸发冷却与间接蒸发冷却相结合的二级或三级冷却方式。,蒸发冷却空调是利用水分蒸发吸热来降低送风温度,使房间降温的一种空调方式 适用于夏季气候干热的、相对湿度低于60%地区 与传统冷水机组空调相比,由于无须冷水机组,大大节能,也不存在制冷剂破坏环境问题,全新风运行,2005/10/27 大连,46,5.2.8,5.3.26、5.3.27控制水、空气输送能耗,5.2.8 集中热水采暖系统热水循环水泵的耗电输热比(EHR),应符合下式要求: 5.3.26空气调节风系统的作用半径不宜过大。风机的单位风量耗功率(Ws)应按下式计算,并不应大于表5.3.26中的规定。 5.

33、3.27 空气调节冷热水系统的输送能效比(ER)应按下式计算,且不应大于表5.3.28中的规定值。 技术关键:水系统、风系统的平衡,2005/10/27 大连,47,什么是“水力失调”,水力失调 系统虽然经过水力平衡计算,并达到规定的要求,但在施工安装,并经初调试后,各用户的实际流量仍旧与设计要求不符。这种水力失调是先天性的、根本的、如果不加以解决,影响将始终存在(稳态失调) 系统中一些用户的水流量改变时( 关闭或调节时),会使其它用户的流量随之变化, 如果其变化程度小,则水力失调程度小,也即水力稳定性好(动态失调) 问题和对策:室温冷热不匀,设计选用大型号水泵(风机),解释水力失调(与供电系统比较): 水泵扬程 - 电压 输送系统水力阻力(大)- 电力输配系统电阻(小) 末端散热器阻力(小) - 电器电阻(大),典型水力失调现象,2005/

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