淺析建筑物節(jié)能和空調(diào)節(jié)能

　　0 引言

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，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(diào)的要求在數(shù)量和質(zhì)量上要求不斷增加和提高。我們知道空調(diào)有“四度”：溫度、濕度、潔凈度、速度（氣流組織），而對每一項(xiàng)來說，控制技術(shù)的高低直接影響著建筑節(jié)能，同時(shí)建筑物本身的耗能指標(biāo)，也直接影響到空調(diào)負(fù)荷的大小。現(xiàn)就建筑物節(jié)能、空調(diào)節(jié)能以及二者的關(guān)系淺析如下。


l 建筑物節(jié)能

隨著我國節(jié)能建筑規(guī)范的相繼出臺(tái)和完善，我國節(jié)能建筑己具備一定規(guī)模，在節(jié)能方面也取得了明顯成效。現(xiàn)在，社會(huì)各界對節(jié)能工作日益重視，對因建筑節(jié)能所帶來的節(jié)約能源、減少污染、改善環(huán)境、提高建筑物功能質(zhì)量，乃至培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，促進(jìn)建筑業(yè)結(jié)構(gòu)升級，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展整體綜合效益有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。另外，我國的建筑節(jié)能技術(shù)和管理工作，通過近幾年來與歐美等發(fā)達(dá)國家合作，引進(jìn)吸收和開發(fā)了一大批適合中國國情，以建筑節(jié)能為核心的新型墻體材料、保溫隔熱材料、節(jié)能門窗、供熱采暖節(jié)能設(shè)備、太陽能熱利用設(shè)備、綠色照明設(shè)備等新技術(shù)，并在我國的節(jié)能建筑中得到成功運(yùn)用。像常見的空心砌塊、墻體鋪設(shè)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(jìn)的自控技術(shù)等，都起到了明顯的節(jié)能作用。但我們還要清醒地認(rèn)識(shí)到，有些地方仍然存在著“節(jié)能設(shè)計(jì)，不節(jié)能建造”的現(xiàn)象，以及由于運(yùn)行管理不當(dāng)造成的“節(jié)能建筑不節(jié)能”的現(xiàn)象，這些問題更要引起相關(guān)部門的足夠重視。


1.1 建筑物朝向和平面形狀

據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，建筑物的朝向和平面形狀對建筑物的空調(diào)冷（熱）負(fù)荷影響較大。為從建筑源頭為節(jié)能創(chuàng)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(diào)的冷（熱）負(fù)荷也越小。根據(jù)《傳熱學(xué)》穩(wěn)態(tài)傳熱公式：Q=K·F·△T

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


由上式可見，在K和△T相對穩(wěn)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(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能

改善維護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能是建筑節(jié)能的首要任務(wù)。20世紀(jì)70年代后，很多國家都制訂了維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，大大改善了維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能，降低了建筑物的耗能指標(biāo)。我國“十一五”計(jì)劃中明確指出：“十一五”期間單位GDP要節(jié)能20%，而建筑節(jié)能要達(dá)到節(jié)能總量的42％。隨著節(jié)能建筑的進(jìn)一步推廣，加之節(jié)能建筑的節(jié)能效果明顯，我國的節(jié)能建筑前景廣闊，但我們同時(shí)又要面對一項(xiàng)新課題，那就是規(guī)模巨大的老建筑的節(jié)能改造問題，值得深入研究，可以說是任重道遠(yuǎn)。


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(diào)而言，夏季室內(nèi)日射得熱增加，引起冷負(fù)荷增加，而冬季進(jìn)入室內(nèi)的陽光又能減少熱負(fù)荷。但與維護(hù)結(jié)構(gòu)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(yīng)對窗戶采取相應(yīng)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(fēng)滲透造成的空調(diào)熱（冷）負(fù)荷的增加。


另外，除了內(nèi)遮陽外，建筑物的外遮陽也可起到遮擋日射的作用。實(shí)踐證明，窗戶的外遮陽在遮擋日射方面比建筑內(nèi)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(nèi)用電設(shè)備

條件許可的情況下，可設(shè)雙層屋面，并改善屋頂?shù)谋�溫性能，采用熱容量大�?a href='../../zsk/ct.asp?id=3079' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>保溫材料。另外，夏季向屋面灑水或放水，實(shí)現(xiàn)屋面綠化或立體綠化，以及室內(nèi)盡量避免使用大功率用電設(shè)備、采用綠色節(jié)能燈具等都能達(dá)到減少空調(diào)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。


2 空調(diào)節(jié)能

2.1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

由于人們個(gè)體的差異，對室內(nèi)空調(diào)舒適性的要求差別較大，因此對民用空調(diào)而言，可有一個(gè)較為寬泛的舒適區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，冬季取暖時(shí)，采用較低的干球溫度和相對濕度值；夏季制冷時(shí)，采用較高的干球溫度和相對濕度值。這樣采取全年動(dòng)態(tài)的室內(nèi)參數(shù)設(shè)定值，就能達(dá)到一定的節(jié)能效果。夏季把設(shè)計(jì)溫度從26℃提高到28℃時(shí)，冷負(fù)荷可減少約22%；冬季把設(shè)計(jì)溫度從20℃降低到18℃時(shí)，熱負(fù)荷可減少約28%。對于像我國這樣的耗能大國來說，節(jié)能總量是相當(dāng)可觀的。


2.2 減少新風(fēng)量

我們知道為了衛(wèi)生要求、補(bǔ)充局部排風(fēng)量、保持空調(diào)房間的“正壓”要求等，室內(nèi)每人必須保證有一定的新風(fēng)量，但新風(fēng)取得過多必然增加新風(fēng)的耗能量，所以在滿足室內(nèi)衛(wèi)生條件的前提下，適當(dāng)減少新風(fēng)量，有顯著的節(jié)能效果。特別是室內(nèi)人員變動(dòng)大的建筑物可以根據(jù)人員的變化情況大幅度減少新風(fēng)量，就能大幅度的減少新風(fēng)負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。有條件的可以上自控設(shè)備，通過檢測CO2濃度或室內(nèi)人員的變化情況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)新風(fēng)閥以調(diào)節(jié)新風(fēng)量，缺點(diǎn)是白控設(shè)備初投資大，維護(hù)費(fèi)用高，手動(dòng)調(diào)節(jié)雖然沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)精度高，節(jié)能效果好，但不需要另裝設(shè)備，相對簡單且工作量不大，也能起到明顯的節(jié)能效果。


2.3 動(dòng)態(tài)調(diào)整空調(diào)控制參數(shù)，防止過冷（熱）

人們有這樣的習(xí)慣，經(jīng)常以設(shè)計(jì)最大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，使得以設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)確定的水流量流過盤管，風(fēng)機(jī)在最高檔運(yùn)轉(zhuǎn)，認(rèn)為越是冷（熱）才是好空調(diào)，從而造成室內(nèi)的過冷（熱）。這樣不僅浪費(fèi)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(dāng)下人們常說的 “空調(diào)病”大多數(shù)是不懂調(diào)節(jié)，長時(shí)間停留在過冷（熱）的房間內(nèi)造成的。像設(shè)置室內(nèi)恒溫控制器、進(jìn)行空凋分區(qū)、避免過熱裝置、采用合適的室內(nèi)參數(shù)設(shè)定值等措施都是實(shí)現(xiàn)節(jié)能行之有效的好辦法。


2.4 盡量采用過渡季新風(fēng)作為自然冷源

空調(diào)運(yùn)行時(shí)，為了有效節(jié)能，一般只考慮新風(fēng)能滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求就可以了。夏季室外空氣焓大于室內(nèi)空氣焓，而冬季室外空氣焓小于室內(nèi)空氣焓，此時(shí)減少新風(fēng)量就有顯著的節(jié)能效果。在供冷期間室外空氣焓等于或小于室內(nèi)空氣焓時(shí)（春、秋過渡季），就要采用全新風(fēng)運(yùn)行，此時(shí)可大大減少新風(fēng)負(fù)荷，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。因此，我們進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)不僅要在夏、冬季節(jié)減少新風(fēng)量，還要設(shè)計(jì)在過渡季便于操作、能實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)運(yùn)行的新風(fēng)閥門。像我們在新風(fēng)入口設(shè)置旁通、安裝雙風(fēng)機(jī)就是要達(dá)到過渡季全新風(fēng)運(yùn)行的目的。


2.5 合理確定空調(diào)的啟閉時(shí)間，在預(yù)冷（熱）時(shí)停止新風(fēng)

對于一些人員變化大的建筑物，空調(diào)要間歇運(yùn)行，這就需要我們根據(jù)建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)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(diào)啟閉時(shí)間，在保證舒適的情況下，降低空調(diào)能耗。同時(shí)，在空調(diào)預(yù)冷（熱）時(shí)停止引入新風(fēng)，可以減少新風(fēng)負(fù)荷，提高冷（熱）源的運(yùn)行效率。


2.6 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)能相關(guān)問題

（1）根據(jù)建筑物的朝向、形狀、維護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、房間使用功能等情況，對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行合理分區(qū)，防止單一控制參數(shù)，以滿足不同場合下的工況要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。


（2）加大冷（熱）媒水及送風(fēng)溫差，實(shí)現(xiàn)“大溫差，小流量”運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小空調(diào)水系統(tǒng)或風(fēng)道系統(tǒng)的介質(zhì)流速以減少系統(tǒng)阻力，這樣就減少了泵或風(fēng)機(jī)的輸送動(dòng)力，從而降低了運(yùn)行電耗。另外，隨著變頻技術(shù)的進(jìn)一步成熟，采用變風(fēng)量（VAV）、變水量VWV）系統(tǒng)也能有效降低風(fēng)機(jī)或泵的運(yùn)行電耗。


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


（4）運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能控制，達(dá)到各參數(shù)的最佳控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的長久效力。


3 建筑物節(jié)能、空調(diào)節(jié)能二者的關(guān)系

建筑節(jié)能應(yīng)包括兩個(gè)主要方面：①建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能，也就是改善維護(hù)結(jié)構(gòu)——墻體、屋面、地面、門窗等，盡可能的加強(qiáng)各處的保溫隔熱性能，使得從維護(hù)結(jié)構(gòu)損失的熱量降到最少；②系統(tǒng)節(jié)能，就是利用可靠手段提高向建筑物供給能量系統(tǒng)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(jié)能、空調(diào)節(jié)能都屬建筑節(jié)能的范疇，空調(diào)節(jié)能是建筑節(jié)能的重要組成部分，其系統(tǒng)的運(yùn)行效率直接影響到建筑節(jié)能，而建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻大小也關(guān)乎建筑物的耗能指標(biāo)，從而影響著建筑節(jié)能。建筑物節(jié)能、空調(diào)節(jié)能二者必須同步發(fā)展才能體現(xiàn)建筑節(jié)能的整體效力：①建筑物節(jié)能只是為空調(diào)節(jié)能創(chuàng)造了條件，空調(diào)節(jié)能的設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理等如果沒有突破性進(jìn)展，那么即使建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能提高了，能耗依然不會(huì)有大幅降低，甚至?xí)�出現(xiàn)節(jié)能建筑物不節(jié)能的反常現(xiàn)象；②空調(diào)節(jié)能是建筑物節(jié)能的必要手段，因?yàn)榭照{(diào)節(jié)能還要靠建筑物節(jié)能來實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的最終目的。所以，建筑物節(jié)能、空調(diào)節(jié)能是建筑節(jié)能中相互制約、必須同步發(fā)展的重要因素，積極推廣建筑節(jié)能是實(shí)現(xiàn)“節(jié)約型”社會(huì)的重要條件，更具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

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