淺析建筑物節能和空調節能

　　0 引言

據有關統計，我國民生能耗占總能耗的30％多，而其中大部分又消耗在建筑物上。隨著人們生活水平的不斷提高，對舒適性空調的要求在數量和質量上要求不斷增加和提高。我們知道空調有“四度”：溫度、濕度、潔凈度、速度（氣流組織），而對每一項來說，控制技術的高低直接影響著建筑節能，同時建筑物本身的耗能指標，也直接影響到空調負荷的大小。現就建筑物節能、空調節能以及二者的關系淺析如下。


l 建筑物節能

隨著我國節能建筑規范的相繼出臺和完善，我國節能建筑己具備一定規模，在節能方面也取得了明顯成效。現在，社會各界對節能工作日益重視，對因建筑節能所帶來的節約能源、減少污染、改善環境、提高建筑物功能質量，乃至培育新的經濟增長點，促進建筑業結構升級，實現可持續發展整體綜合效益有了更進一步的認識。另外，我國的建筑節能技術和管理工作，通過近幾年來與歐美等發達國家合作，引進吸收和開發了一大批適合中國國情，以建筑節能為核心的新型墻體材料、保溫隔熱材料、節能門窗、供熱采暖節能設備、太陽能熱利用設備、綠色照明設備等新技術，并在我國的節能建筑中得到成功運用。像常見的空心砌塊、墻體鋪設聚苯板、雙層或多層中空玻璃、隔熱外門、保溫屋面等措施，加之先進的自控技術等，都起到了明顯的節能作用。但我們還要清醒地認識到，有些地方仍然存在著“節能設計，不節能建造”的現象，以及由于運行管理不當造成的“節能建筑不節能”的現象，這些問題更要引起相關部門的足夠重視。


1.1 建筑物朝向和平面形狀

據有關實驗數據表明，建筑物的朝向和平面形狀對建筑物的空調冷（熱）負荷影響較大。為從建筑源頭為節能創造條件，建議首選南北朝向，在建筑物體積相同的情況下建筑物外表面積越小，空調的冷（熱）負荷也越小。根據《傳熱學》穩態傳熱公式：Q=K·F·△T

其中：Q —— 傳熱量，W；K —— 傳熱系數，W /（m2·K）；F —— 換熱面積，m2；△T —— 傳熱界面兩側溫差，℃。


由上式可見，在K和△T相對穩定的情況下，換熱面積F直接影響換熱量的大小，因此，建筑物平面形狀盡量采用外表面積小的圓形或方形建筑。


1.2 建筑物維護結構的隔熱保溫性能

改善維護結構的隔熱保溫性能是建筑節能的首要任務。20世紀70年代后，很多國家都制訂了維護結構的熱工設計標準，大大改善了維護結構的保溫性能，降低了建筑物的耗能指標。我國“十一五”計劃中明確指出：“十一五”期間單位GDP要節能20%，而建筑節能要達到節能總量的42％。隨著節能建筑的進一步推廣，加之節能建筑的節能效果明顯，我國的節能建筑前景廣闊，但我們同時又要面對一項新課題，那就是規模巨大的老建筑的節能改造問題，值得深入研究，可以說是任重道遠。


1.3 窗戶隔熱與建筑遮陽

窗戶的主要功能是采光，但對空調而言，夏季室內日射得熱增加，引起冷負荷增加，而冬季進入室內的陽光又能減少熱負荷。但與維護結構相比，窗戶的熱阻要小的多，這樣因傳熱從窗戶損失的熱量要大得多。因此，應對窗戶采取相應措施：①減少窗戶的面積；②利用中空玻璃、反射玻璃等；③增加窗戶的密封性，以盡量減少冷（熱）風滲透造成的空調熱（冷）負荷的增加。


另外，除了內遮陽外，建筑物的外遮陽也可起到遮擋日射的作用。實踐證明，窗戶的外遮陽在遮擋日射方面比建筑內遮陽更為有效。建筑物若考慮合適的外遮陽，甚至可有效減少日射熱量的80%。


1.4 建筑屋頂及室內用電設備

條件許可的情況下，可設雙層屋面，并改善屋頂的保溫性能，采用熱容量大的保溫材料。另外，夏季向屋面灑水或放水，實現屋面綠化或立體綠化，以及室內盡量避免使用大功率用電設備、采用綠色節能燈具等都能達到減少空調負荷，實現節能的目的。


2 空調節能

2.1 室內設計參數的確定

由于人們個體的差異，對室內空調舒適性的要求差別較大，因此對民用空調而言，可有一個較為寬泛的舒適區。在這個區域內，冬季取暖時，采用較低的干球溫度和相對濕度值；夏季制冷時，采用較高的干球溫度和相對濕度值。這樣采取全年動態的室內參數設定值，就能達到一定的節能效果。夏季把設計溫度從26℃提高到28℃時，冷負荷可減少約22%；冬季把設計溫度從20℃降低到18℃時，熱負荷可減少約28%。對于像我國這樣的耗能大國來說，節能總量是相當可觀的。


2.2 減少新風量

我們知道為了衛生要求、補充局部排風量、保持空調房間的“正壓”要求等，室內每人必須保證有一定的新風量，但新風取得過多必然增加新風的耗能量，所以在滿足室內衛生條件的前提下，適當減少新風量，有顯著的節能效果。特別是室內人員變動大的建筑物可以根據人員的變化情況大幅度減少新風量，就能大幅度的減少新風負荷，達到節能的目的。有條件的可以上自控設備，通過檢測CO2濃度或室內人員的變化情況，實現自動調節新風閥以調節新風量，缺點是白控設備初投資大，維護費用高，手動調節雖然沒有自動調節精度高，節能效果好，但不需要另裝設備，相對簡單且工作量不大，也能起到明顯的節能效果。


2.3 動態調整空調控制參數，防止過冷（熱）

人們有這樣的習慣，經常以設計最大負荷運轉，使得以設計負荷時確定的水流量流過盤管，風機在最高檔運轉，認為越是冷（熱）才是好空調，從而造成室內的過冷（熱）。這樣不僅浪費能源，就是對于人體舒適度以及健康角度來說也是不適宜的，當下人們常說的 “空調病”大多數是不懂調節，長時間停留在過冷（熱）的房間內造成的。像設置室內恒溫控制器、進行空凋分區、避免過熱裝置、采用合適的室內參數設定值等措施都是實現節能行之有效的好辦法。


2.4 盡量采用過渡季新風作為自然冷源

空調運行時，為了有效節能，一般只考慮新風能滿足室內衛生要求就可以了。夏季室外空氣焓大于室內空氣焓，而冬季室外空氣焓小于室內空氣焓，此時減少新風量就有顯著的節能效果。在供冷期間室外空氣焓等于或小于室內空氣焓時（春、秋過渡季），就要采用全新風運行，此時可大大減少新風負荷，改善室內空氣質量。因此，我們進行空調設計時不僅要在夏、冬季節減少新風量，還要設計在過渡季便于操作、能實現全新風運行的新風閥門。像我們在新風入口設置旁通、安裝雙風機就是要達到過渡季全新風運行的目的。


2.5 合理確定空調的啟閉時間，在預冷（熱）時停止新風

對于一些人員變化大的建筑物，空調要間歇運行，這就需要我們根據建筑物維護結構的熱工性能 （蓄冷、蓄熱等）、天氣情況、房間功能、人員變化情況等，確定合適的空調啟閉時間，在保證舒適的情況下，降低空調能耗。同時，在空調預冷（熱）時停止引入新風，可以減少新風負荷，提高冷（熱）源的運行效率。


2.6 空調系統設計節能相關問題

（1）根據建筑物的朝向、形狀、維護結構熱工性能、房間使用功能等情況，對空調系統進行合理分區，防止單一控制參數，以滿足不同場合下的工況要求，實現節能。


（2）加大冷（熱）媒水及送風溫差，實現“大溫差，小流量”運行，同時進一步優化設計，減小空調水系統或風道系統的介質流速以減少系統阻力，這樣就減少了泵或風機的輸送動力，從而降低了運行電耗。另外，隨著變頻技術的進一步成熟，采用變風量（VAV）、變水量VWV）系統也能有效降低風機或泵的運行電耗。


（3）采用熱泵回收系統，回收包括建筑物排風等在內的多余能量；避開用電高峰，采用蓄冷系統（水蓄冷、冰蓄冷）。


（4）運用計算機智能控制，達到各參數的最佳控制，實現節能的長久效力。


3 建筑物節能、空調節能二者的關系

建筑節能應包括兩個主要方面：①建筑物維護結構的節能，也就是改善維護結構——墻體、屋面、地面、門窗等，盡可能的加強各處的保溫隔熱性能，使得從維護結構損失的熱量降到最少；②系統節能，就是利用可靠手段提高向建筑物供給能量系統的效率，使得能量在供給過程中的損失降到最少。由此可見，建筑物節能、空調節能都屬建筑節能的范疇，空調節能是建筑節能的重要組成部分，其系統的運行效率直接影響到建筑節能，而建筑物維護結構的熱阻大小也關乎建筑物的耗能指標，從而影響著建筑節能。建筑物節能、空調節能二者必須同步發展才能體現建筑節能的整體效力：①建筑物節能只是為空調節能創造了條件，空調節能的設計、運行管理等如果沒有突破性進展，那么即使建筑物維護結構的保溫隔熱性能提高了，能耗依然不會有大幅降低，甚至會出現節能建筑物不節能的反常現象；②空調節能是建筑物節能的必要手段，因為空調節能還要靠建筑物節能來實現建筑節能的最終目的。所以，建筑物節能、空調節能是建筑節能中相互制約、必須同步發展的重要因素，積極推廣建筑節能是實現“節約型”社會的重要條件，更具有深遠的現實意義。

轉載時需注明出處：中國幕墻網 www.www.adsql.cn
我要評論 (已有*人參與評論)
上一篇：回顧2007：節能環保是重點 下一篇：發展節能省地環保型建筑 推進建材升級換代已刻不容緩	【回到頂部】