0 引言
據(jù)有關(guān)統(tǒng)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(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),而對每一項來說,控制技術(shù)的高低直接影響著
建筑節(jié)能,同時建筑物本身的耗能指標,也直接影響到空調(diào)負荷的大小,F(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)濟增長點,促進建筑業(yè)結(jié)構(gòu)升級,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展整體綜合效益有了更進一步的認識。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)達國家合作,引進吸收和開發(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識到,有些地方仍然存在著“節(jié)能設(shè)計,不節(jié)能建造”的現(xiàn)象,以及由于運行管理不當造成的“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)實驗數(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 建筑物維護結(jié)構(gòu)的
隔熱保溫性能
改善維護結(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70年代后,很多國家都制訂了維護結(jié)構(gòu)的
熱工設(shè)計標準,大大改善了維護結(jié)構(gòu)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(jié)能20%,而建筑節(jié)能要達到節(jié)能總量的42%。隨著節(jié)能建筑的進一步推廣,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,但我們同時又要面對一項新課題,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。
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
冷負荷增加,而冬季進入室內(nèi)的陽光又能減少
熱負荷。但與維護結(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)谋匦阅埽捎脽崛萘看蟮?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)能燈具等都能達到減少空調(diào)負荷,實現(xiàn)節(jié)能的目的。
2 空調(diào)節(jié)能
2.1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)的確定
由于人們個體的差異,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,可有一個較為寬泛的舒適區(qū)。在這個區(qū)域內(nèi),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(tài)的室內(nèi)參數(shù)設(shè)定值,就能達到一定的節(jié)能效果。夏季把設(shè)計溫度從26℃提高到28℃時,冷負荷可減少約22%;冬季把設(shè)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(jié)能總量是相當可觀的。
2.2 減少新風(fēng)量
我們知道為了衛(wèi)生要求、補充局部排風(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)負荷,達到節(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,實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)新風(fēng)閥以調(diào)節(jié)新風(fēng)量,缺點是白控設(shè)備初投資大,維護費用高,手動調(diào)節(jié)雖然沒有自動調(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)計最大負荷運轉(zhuǎn),使得以設(shè)計負荷時確定的水流量流過盤管,風(fēng)機在最高檔運轉(zhuǎn),認為越是冷(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(diào)病”大多數(shù)是不懂調(diào)節(jié),長時間停留在過冷(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)運行時,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(春、秋過渡季),就要采用全新風(fēng)運行,此時可大大減少新風(fēng)負荷,改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。因此,我們進行空調(diào)設(shè)計時不僅要在夏、冬季節(jié)減少新風(fēng)量,還要設(shè)計在過渡季便于操作、能實現(xiàn)全新風(fēng)運行的新風(fēng)閥門。像我們在新風(fēng)入口設(shè)置旁通、安裝雙風(fēng)機就是要達到過渡季全新風(fēng)運行的目的。
2.5 合理確定空調(diào)的啟閉時間,在預(yù)冷(熱)時停止新風(fēng)
對于一些人員變化大的建筑物,空調(diào)要間歇運行,這就需要我們根據(jù)建筑物維護結(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)啟閉時間,在保證舒適的情況下,降低空調(diào)能耗。同時,在空調(diào)預(yù)冷(熱)時停止引入新風(fēng),可以減少新風(fēng)負荷,提高冷(熱)源的運行效率。
2.6 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計節(jié)能相關(guān)問題
(1)根據(jù)建筑物的朝向、形狀、維護結(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,實現(xiàn)節(jié)能。
(2)加大冷(熱)媒水及送風(fēng)溫差,實現(xiàn)“大溫差,小流量”運行,同時進一步優(yōu)化設(shè)計,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)機的輸送動力,從而降低了運行電耗。另外,隨著變頻技術(shù)的進一步成熟,采用變風(fēng)量(VAV)、變水量VWV)系統(tǒng)也能有效降低風(fēng)機或泵的運行電耗。
(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)運用計算機智能控制,達到各參數(shù)的最佳控制,實現(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)包括兩個主要方面:①建筑物維護結(jié)構(gòu)的節(jié)能,也就是改善維護結(jié)構(gòu)——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(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)的運行效率直接影響到建筑節(jié)能,而建筑物維護結(jié)構(gòu)的熱阻大小也關(guān)乎建筑物的耗能指標,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、運行管理等如果沒有突破性進展,那么即使建筑物維護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能提高了,能耗依然不會有大幅降低,甚至?xí)霈F(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,因為空調(diào)節(jié)能還要靠建筑物節(jié)能來實現(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)能是實現(xiàn)“節(jié)約型”社會的重要條件,更具有深遠的現(xiàn)實意義。