時間:2023-02-05 08:38:47
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇節能論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
一、我國寒冷地區建筑能耗現狀
據資料顯示,我國新增采暖能耗以每年6×109kg標準煤的速度在增長。我國北方城鎮采暖人口只占全國人口總數的13.6%,但北方集中采暖地區的房屋建筑的建筑面積約占全國采暖房屋面積的50%,且每年有3~6個月的采暖期。在80年代末期,寒冷地區采暖能耗占到當時全國年總能耗的11.5%,占采暖地區全社會能耗的20%以上,在一些嚴寒地區城鎮建筑能耗則高達當地社會總能耗的50%以上。因此,我國建筑節能中心工作首先是圍繞著降低北方寒冷地區城鎮的采暖能耗展開的。寒冷地區的建筑能耗主要是以供熱為主,所以,建筑節能絕大部分是供熱節能。
二、建筑物能耗消耗的途徑
寒冷地區建筑物的能耗主要取決于圍護結構的熱傳導和冷風滲透,建筑圍護結構的散熱量,往往要占采暖熱耗的1/3以上,如果建筑圍護結構具有良好的保溫隔熱性能,便可減少冬季室內傳出室外的熱量和夏季室外傳入室內的熱量,從而減少為維持室內舒適熱環境提供的采暖和制冷能量。
建筑節能按圍護結構界面劃分主要包括墻體節能、門窗節能和屋面節能。如何改善建筑圍護結構的保溫隔熱性,節約能源,開發和利用太陽能,保證人們生活在良好的環境中,是建筑設計中應重點考慮的。
三、寒冷地區建筑節能設計
筆者認為寒冷地區的建筑節能設計應著重做好以下三方面的工作:一是要從建筑物的規劃設計之初進行節能控制;二是要發展高效的保溫隔熱材料,做好屋面保溫隔熱防止室內外熱交換,從而減少建筑能耗;三是要控制建筑物的體形系數、選擇適宜的朝向及采用合理的構造措施。下面將詳細論述。
(一)建筑的規劃節能設計
現在說建筑節能,人們往往只考慮建筑的構造、材料、圍護結構的熱工性能,而忽略了建筑規劃設計創作階段的節能控制。我們應該在設計之初將建筑設計創作與規劃、構造、材料等方面進行綜合考慮,從而全面提高住宅建筑的節能效果和建筑品質。
1、住宅選址與規劃布局
國內住宅建筑多以小區形式出現,住宅建筑選址的好壞、規劃的合理性是決定住宅節能設計的先決條件。住宅小區選址應根據地形特點,選擇避風向陽的朝南坡地或平原,避開迎風的水域岸邊或容易形成風道的山谷、山頂等,因為冬季冷氣流在凹地里易形成對建筑物的“霜洞”效應。
2、道路設計與小區通風
為使建筑單體爭取更好的朝向,我們在設計初通常將小區道路的布局與用地結合布置。除施工便利、方便使用,道路也是整個小區的通風道。道路設計時應便于組織小區通風,并與城市、小區綠化空間結合,把新鮮空氣引入小區,從而提高居住區內的小氣候環境質量。
3、景觀綠化設計
小區環境綠化要突出居住條件的均好性和共享性,為居民提供戶外休閑、觀賞和改善生態環境的綠化空間。景觀綠化可以有效降低氣溫、調節濕度、防風抗風、改善通風質量,從而抑制熱島效應,改善住宅建筑外維護結構的熱工性能。綠化應以綠植物為主,形成點、線、面相結合的完整綠化系統,形成良好適應氣候特點的植物群落。
4、雨水收集利用。
在現代住宅的節能設計中,應建立雨水收集與中水利用系統,并使其用量達到總用水量的30%。一般住宅小區,屋面與路面面積之和約占地面面積40%,做好屋面和路面收集將是雨水收集的重要部分。屋面雨水收集主要是通過水落管將雨水收集引流,進入小區內中水處理系統。小區路面通常采用鋪貼滲水磚和設置路面排水溝,這樣雨水可以通過滲水磚和水溝進入小區的中水系統中,為小區的綠化灌溉和中水使用提供水源。
(二)建筑外圍體系節能設計
建筑物耗熱量主要由通過圍護結構的傳熱耗量構成,其數值約占總耗熱量的1/3以上,所以改善圍護體系節能對于提高住宅節能設計有著深遠的影響。住宅建筑圍護體系的節能設計重點在其外墻、門窗和屋面三大部分。
1、外墻保溫設計
(1)外墻節能構造
目前外墻節能的主要方式是采取復合墻,即在墻體不同部位設置高效保溫隔熱層,形成外墻內保溫、外墻夾心保溫、外墻外保溫3種復合墻體。
(2)外墻內部保溫
外墻內保溫是用保溫材料置于外墻的內側,它的優點在于:對飾面和保溫材料的防水、耐候性等技術指標的要求不高;內保溫材料被樓板所分隔,僅在一個層高范圍內施工,不需搭設腳手架,施工方便。
(3)外墻夾心保溫
外墻夾心保溫是將保溫材料置于外墻的中間部位,內外側墻均可采用傳統的磚、混凝土空心砌塊等,這些傳統材料的防水、耐候等性能均較好,對內側墻和保溫材料形成有效的保護,對保溫材料的選材要求不高,聚苯乙烯、玻璃棉、巖棉等保溫材料均可使用。夾心保溫墻施工季節和施工條件的要求不十分高,不影響冬期施工,近年來在嚴寒地區得到一定的應用。
(4)外墻外保溫
由于對節約能源與保護環境的需求不斷提高,建筑圍護結構的保溫也在日益加強,其中以外墻外保溫的發展最為迅速。外保溫墻體適用于有采暖和空調要求的工業與民用建筑,既可用于新建建筑,又可用于既有建筑節能改造。其對主體結構具有保護作用,有效避免了室外氣候變化引起墻體內部溫度變化,使結構主體壽命延長;有利于消除或減弱冷、熱橋的影響;可避免室溫發現較大波動;對原有建筑改造時,減少對室內的干擾;不占用室內空間,在二次裝修時,避免對保溫層進行破壞;增加了立面裝飾效果;適用范圍廣泛,綜合效益顯著。
外墻外保溫技術在國內已有良好的基礎,特別是在北方寒冷地區推廣應用中已取得了成效。因此應成為日后寒冷地區外墻保溫的首選設計。
2、窗體節能設計
窗戶是建筑外圍結構重要的組成部分,也是外圍護結構中能量損失最大的部位。一般住宅的外窗(包括陽臺門)面積約占建筑面積的20%左右,其中通過外窗傳熱散失的能量約占建筑能耗的28%左右,通過外窗透氣散失的能量占建筑能耗的27%左右。
(1)合理選擇玻璃類型
玻璃是窗戶中面積最大的組件.改進這部分的熱工性能對整個窗戶的節能性能有很大的影響。隨著技術的發展和人們節能意識的提高,窗戶玻璃材料發生了巨大的技術進步。從透明玻璃到有色玻璃、鍍膜玻璃,從單層玻璃到雙層玻璃以及中空、真空玻璃。使用節能型窗玻璃,是提高整個窗戶保溫性能的一大重要措施。目前節能效果好、具有推廣價值的節能型玻璃有中空玻璃、鍍膜玻璃等功能性玻璃。
(2)提高外窗氣密性
如門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設灰口等密封。框與扇之間的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等。
(3)選擇節能的窗型
目前常用的窗型有外平開窗、左右推拉窗、固定窗、亮窗和上下懸窗,還有內開下懸翻轉窗、上下提拉窗等。固定窗如果安裝合理是氣密性最好的,且造價低,但是在要求有良好通風的地方不能使用,故一般用于工業建筑中。安裝了密封條的外平開窗、下懸翻轉窗有適度的氣密性,在開啟時還有良好的通風性能,但開啟時需占用空間。平開窗由上部固定扇和下部推拉扇組成,平開窗能移動的窗扇越少氣密性相對越好。平開窗在窗扇關閉后,窗扇和窗框之間壓條壓得較緊,很難形成對流,節能優勢明顯。
3、屋面的節能設計
從保溫原理來說,熱氣流是向上運動的,而冷氣流則向下運動,屋頂可截住熱氣流使熱量不散出室外,屋頂作為建筑的主要圍護構件比其他界面更要起到保溫、隔熱作用,是建筑節能的主要部位之一。
屋面節能措施應主要選擇密度大,傳熱系數小的保溫材料,不宜選擇吸水率大的保溫材料,以防止保溫層大量吸水而降低保溫效果。北方地區經常采用的水泥珍珠巖、加氣混凝土砌塊及水泥聚乙烯苯板等保溫材料上鋪防水層方法,經過多年使用效果很好。
結語
節能降耗是目前建筑業發展的趨勢,寒冷地區建筑節能的主要途徑就是要加強外圍結構的保溫設計,應用高效保溫隔熱材料并改進建筑構造。使中國建筑業不斷走向可持續發展的道路,為創造節約型社會做貢獻。
作者:張國強 來源:云南建筑 2013年4期
為了適應新的國際形勢變化,我國的油氣儲運方面也要跟上時展的潮流,向著國際化儲運技術的方向發展,但是我國目前油氣儲運技術的現狀與世界發達國家相比,還存在著一定的差距,這就需要我們一方面去借鑒和吸收國外的一些先進技術,另一方面要加強自身的油氣儲運措施,找到適合我國油氣儲運系統中的節能技術,保障油氣儲運的安全性、經濟性、可靠性。
關鍵詞:
油氣;儲運系統;節能
1油氣儲運系統節能技術的必要性
社會科技的發展已經進入了日新月異的時代,我國油氣儲運系統的更新已經跟不上石油化工業的發展速度,無論是在管材開發及應用上,還是對管材斷裂等缺陷的控制上,都存在著許多急需解決的問題,而油氣的高壓運輸更是我國石油業所面臨的一個重大考驗,因為油氣的儲運,連接著石油化工業整個生產運營活動中的每一個環節,起著傳送紐帶的作用,所以降低儲運過程中的油氣消耗,保證儲運過程中的安全可靠性,是刻不容緩的,這就要求我們在不斷的實踐研究中去探尋油氣儲運技術的更高境界,摸清油氣儲運的發展規律,促進我國油氣儲運節能技術的更快發展。
2油氣儲運系統節能技術的研究與分析
(1)油氣混輸技術的分析前些年,我國石油與天然氣的儲運都是獨立分開的,它是把油、氣經過嚴格采集處理后,再進行分離,這就要經過三相分離器、天然氣壓縮機、原油外輸泵等等設施來完成,不僅工藝復雜,而且運輸起來也要分成不同的輸送泵來進行獨立輸送,無形中造成了企業經濟成本的增加,而經過革新后的油氣混輸技術,就是利用輸送泵,把油、氣、水混合在一起進行儲運,它所需的設備只要一臺混輸泵和一條混輸管道就可以進行了,這種儲運工藝在我國的石油化工業中已經得到十分普遍的應用,因為這種儲運技術不僅能保證各個輸送管道獨立完成輸送任務,而且為石油化工企業降低了運輸成本,增加了經濟效益。
(2)輸油泵變頻調速技術的分析輸油泵的變頻調速顧名思義也就是說在油氣的儲運過程中對它的運輸流量進行控制,這個過程是利用輸油泵中離心泵的工作原理來實現的,我們控制油氣儲運過程中的流量大小一般都是采用安裝在輸油泵出口處的閥門的開關程度來進行調節的,這種方法雖然簡單、易操作,但卻很容易造成能源的浪費,而采用設置離心泵變頻轉速的方法,不僅能在油氣儲運過程中自由控制它的輸送流量,更能達到節能的目的。
(3)控制蒸汽能耗技術的分析據統計,在整個油氣儲運的過程中,蒸汽的能源消耗能達到85%以上,這其中最大的原因就是油氣儲運過程中的溫度沒有得到保證,所以我們要想減少能源的消耗,首先,要從油氣的存儲溫度下功夫,結合蒸汽消耗的狀況對其溫度進行合理的控制;其次,要加強對儲油罐的保溫工作,保證油質的溫度與油罐溫度的一致性。另外,對油氣存儲罐的清潔衛生狀況也要加以檢查和控制,因為油罐內的殘留物在不同程度上也會影響油罐的傳熱效率,造成能源的浪費。
(4)常溫輸送技術的分析常溫輸送技術在我國石油化工業中的運用比較廣泛,大多的石油化工業都在采用這種輸送法來對油氣進行儲運,因為它不僅節能,而且對加熱保溫裝置的技術要求也不是十分的嚴格,從不同程度上減輕了石油化工企業的一些額外的資金開支。
3加強油氣儲運系統節能技術的有效措施
(1)結合實際,因地制宜因為各石油化工企業所處的環境不同,具體的情況也不一樣,所以對儲備系統的建設方法也不盡相同,因而要對油氣儲備的采購、銷售以及運營等進行科學的研究,制定出符合實際的管理方案及儲運措施。
(2)加強實時監測因為油氣的儲運過程都是看不見、摸不到的,所以加強實時監測是十分有必要的,它可以隨時觀察到輸送管道的所有的狀況,對儲運管道發生的泄漏等現象,可以在最短的時間內進行補救,為企業降低消耗,節約能源,同時還能保證油氣儲運過程的安全可靠性。
(3)加強技術更新從我國的總體水平來看,石油的產能不小,位于世界的前列,但儲運技術卻沒有達到世界的先進水平,在油氣的存儲溫度上、輸油泵的變頻調速上以及混合儲運等等技術上都還有待加強和提高,所以為了盡快使我國的油氣儲運節能技術與國際化水平接軌,就必須加強油氣儲運過程的管理,找出油氣儲運過程中的關鍵環節,進行改進和革新。
4結語
總而言之,石油天然氣的存儲運輸環節是整個石油化工企業的所有生產經營活動中的重中之重,只有把油氣儲運系統的節能技術落到實處,管理措施落到實處,才能保證油氣儲運過程的整體質量,才能在油氣儲運過程中減少不必要的能源消耗,促進油氣儲運系統向高效、節能、安全、環保、低碳的方向發展,使我國石油業在國際化的競爭中立于不敗之地,為我國的國民經濟建設增加可觀的經濟效益奠定基礎。
作者:黃永志 單位:中國石油遼陽石化分公司
參考文獻:
[1]曹巖輝.關于油氣儲運系統節能技術的研究[J].科技風,2012,17:79.
[2]王強.淺論油氣儲運系統的節能技術要點[J].中國石油和化工標準與質量,2012,12:63.
0引言
建筑節能是我國經濟發展中的重要國策。建筑給水排水的節能就是在建筑物的規劃、設計、新建(改建、擴建)、改造和使用過程中,執行建筑節能標準,采用節能型的建筑技術、工藝、設備、材料和產品,提高系統效率和保溫隔熱性能,本畢業論文由整理加強建筑物用能系統的運行管理,利用可再生能源,在保證建筑物給排水功能和環境質量的前提下,減少給水排水系統的能耗。建筑給水排水的能耗雖然在建筑能耗中所占的比例不大,但降低其使用能耗、提高能源利用效率,有利于節約用水、改善設計系統的效率、保護環境。因此,重視建筑給水排水節能的途徑,對研究建筑節能將有積極的意義。
1建筑給水排水節能的依據
建筑節能設計標準是建設節能建筑的基本技術依據,是實現建筑節能目標的基本要求,其中強制性條文規定了主要節能措施、熱工性能指標、能耗指標限值,考慮了經濟和社會效益等方面的要求,必須嚴格執行。建筑給排水專業在建筑節能設計中主要所依據的法規、規范、標準有:《中華人民共和國節約能源法》、《中華人民共和國建筑法》、《中華人民共和國可再生能源法》、建設部《民用建筑節能管理規定》、《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005、《公共建筑節能設計標準》DBJ01-621-2005(北京地方標準)、《公共建筑節能設計標準》DGJ08-107-2004(上海地方標準)、《民用建筑節能設計標準》JGJ26-95、《住宅建筑規范》GB50368-2005、《住宅建筑節能檢測評估標準》DG/TJ08-801-2004(上海地方標準)、《住宅設計標準》DGJ08-20-2007(上海地方標準)、《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003、《建筑給水排水與采暖工程施工質量驗收規程》GB50242-2002、《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》GB50364-2005、《污水再生利用工程設計規范》GB50335-2002、《建筑中水設計規范》GB50336-2002、《城市污水回用設計規范》CECS61-1994、《建筑與小區雨水利用工程技術規范》GB50400-2006、《節水型生活用水器具》CJ164-2002、《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006等。目前涉及建筑給水排水方面的節能標準并不多,但隨著節能要求的提高,建筑給水排水的節能將逐步得到提高,標準也將不斷完善。
2建筑給水排水節能的主要途徑
2.1給水
合理確定用水量(包括冷水、熱水及其他等用水)的定額。嚴格執行《建筑給水排水設計規范》中的生活用水量定額標準,并非用水量越高越好。理設計建筑給水系統。主要可通過下列方法實現:充分利用市政管網的壓力,直接供水;合理進行豎向分區,平衡用水點的水壓;采用并聯給水泵分區,盡量減少減壓閥的設置;推薦支管減壓作為節能節水的措施,減小用水點的出水壓力;合理設置生活水池的位置,盡量減小設置深度,以減少水泵的提升高度;優先考慮水池-水泵-水箱的供水方式。推廣采用節水的衛生器具。如限制衛生器具的流出水頭、紅外線感應龍頭和便器等,不應采用無控制花管、長流水的小便槽。合理采納變頻調速泵組供水。當采用變頻泵供水時,應優先采用變頻變壓變流量的給水方式,其節能效果要優于變頻恒壓變流量的給水方式;當采用變頻恒壓變流量時,工作壓力的設定應接近水泵工頻運行時高效段揚程的下限;工作水泵應選用2臺或2臺以上,不同級配工作泵的流量宜以1/2的流量梯變,宜采用大小水泵搭配的形式,并設氣壓罐小流量給水。當市政條件允許時,宜采用疊壓供水設備。具備條件的,應當至少選擇一種可再生能源(指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等非化石能源),用于建筑物的熱水供應。熱水水源的利用可采用太陽能、水源熱泵、地源熱泵技術。在采用水源熱泵、地源熱泵技術時,不得對水體和土壤造成污染和浪費。如利用地下地溫地源自動供暖制冷系統,就是通過表層地下水為載體,或將盤管埋在土壤中以盤管內流動的介質為載體,將這些地溫熱源輸送到水源熱泵進行能量轉換,冬季輸出45~65℃的熱水。在太陽能的利用上,有條件的可采用太陽能蓄熱技術,太陽熱水系統的工程參數應結合建筑所處的地理位置確定。太陽能熱水器的循環可采用強迫式、自然式循環太陽能熱水器和直流式太陽能熱水器。太陽能熱水器應有溫控裝置,并應合理控制和設定熱水的溫度。太陽能熱水系統的熱能再利用與節水技術還應相互結合。太陽能熱水器可作為熱水供應的預加熱措施,可設在其他熱交換器的前端。熱水系統宜機械循環以滿足用水點的節水要求。合理設計熱水供應系統。加強余熱的回收和利用(包括工業余熱、廢熱、煙氣余熱、蒸凝結水、熱風能量的回收和梯級利用),有條件的地區可采用城市熱網或區域性鍋爐房的熱水或蒸氣作熱源。可采用專用的蒸氣或熱水鍋爐制備熱源,也可采用燃油、燃氣熱水機組制備熱源或直接供應生活熱水。當地電力供應較富裕的地區或鼓勵夜間使用低谷電的政策時,可采用電能作為熱源或直接制備熱水。從技術可靠、經濟適用的角度出發,應合理配置組合各種不同熱源的比例關系。對集中熱水系統遠距離的少量供熱點可采用局部加熱方式;對不同場所可采用不同的熱源形式。熱水供應系統儲水溫度宜控制在55~60℃。應合理確定熱水用水量定額、耗水量、耗熱量、供水水溫、水質等熱水系統的基本設計參數。熱水供應管網宜采用同程回水的給水方式。當采用電作為熱源時,宜采用儲熱式電熱水器,以降低耗電功率。熱水供應系統宜縮短熱水的給水時間,增加機械循環,并平衡冷熱水的水壓。對于適合熱電聯供技術的工程,應優先考慮。
2.2排水和雨水
①排水應盡量采用重力排水的方式。本畢業論文由整理②污廢水管道的敷設應就近排放,并應避免壓力提升。③中水的利用。④利用空調凝結水排水。⑤蒸汽凝結水的回收利用。⑥雨水的收集和綜合利用。
2.3冷卻水和消防給排水
冷卻水宜循環利用,提高水的重復利用率。在水源條件許可的情況下,可采用江水、河水、湖泊水、海水、地下水等作為循環冷卻水。合理選擇冷卻塔。在空氣濕球溫度較低的干燥地區,可通過設計計算來適當提高冷卻水進出水溫差,以減少循環水量和循環水泵的能耗,縮小循環管道的管徑。合本理布置冷卻塔。保證冷卻塔之間的距離,有良好的氣流組織條件,避免影響冷卻塔的散熱效果。針對不同的循環冷卻水水質應采取化學(殺菌、滅藻等)、物理(過濾)的水處理方法,具有緩蝕、阻垢的水處理功能,減少管道和機組內的結垢、腐蝕。在一定的條件下,設置合用消防水箱,以減少消防水箱的清洗用水。利用消防試驗排水,將消防排水返回到消防水池。增加消防水池、消防水箱的水處理設備。
2.4自動控制和計量
建筑中宜設置建筑給排水自動化的監控系統(溫度設定與控制、水池、水箱的報警和監控)。變頻泵供水方式宜采用管網末端壓力表控制水泵轉速的運行方式。針對不同需要場所及使用條件,應加強給水用水量計量。住宅應設分戶水表計量用水。居住建筑節能改造應當安設分棟用熱計量和供熱系統調控裝置。公共建筑應當設計并安裝用熱計量、室內溫度調控、多表遠程操控系統和供熱系統調控裝置。冷卻水補充水、鍋爐補充水、綠化用水、水景補充水、游泳池補充水、蒸汽應分別設置水表計量。其他需要獨立計量的管道系統(如道路澆灑用水、汽車沖洗用水、地面沖洗用水等)宜設水表計量。企事業單位、學生宿舍的公共浴室、淋浴間等宜刷卡(或采用紅外線、腳踏開關)來用水。
2.5其他
在設備、材料的選用中,應選用節能型、節水型等節能高效的產品,應禁用淘汰產品。宜推廣化學建材,并執行國務院建設行政主管部門制定并公布的建筑節能新技術、新工藝、新設備、新材料、新產品推廣目錄以及限制或者禁止使用能耗高的技術、設備、材料和產品的目錄。節水、節能型產品如:噴射式和壓力流沖擊式的節水大便器(沖水量≤6L/次)、免水沖小便器、陶瓷片密封水嘴、紅外線感應節水裝置、自力式平衡壓力恒溫混水閥、節能型熱交換器、飄水量小省電型冷卻塔、太陽能熱水器、高效率的水泵等;淘汰產品如:多層住宅、多層公共建筑的生活給水管道禁止設計、使用鍍鋅鋼管;小區建設工程中禁止設計、使用埋地鑄鐵排水管和水泥排水管;城鎮新建住宅中淘汰砂模鑄造排水鑄鐵管。在工業建筑中,應采用節水、節能的生產工藝和設備。注意加強設備與管道的保溫,應選用理化性能優良的保溫材料,并確保有效的絕熱層厚度。生活熱水管管道的經濟絕熱層厚度可參考表1。對于管內介質溫度在7℃常溫時,采用柔性泡沫橡塑的設計厚度應按防結露要求計算確定;對于管內介質溫度0~95℃的熱水管道不適宜采用柔性泡沫橡塑材料保溫。
在水泵的設計選擇中,運行工況點應落在Q-H水泵曲線的高效端中,變頻泵的選用工況點宜落在高效端的右側。熱水鍋爐、熱水器、熱交換器等設備應高效率、節能,應采用優質的閥門、浮球閥等配件。在綠化用水中,盡量采用非生活飲用水,可采用雨水、中水等雜排水;盡量利用室外管道內水的余壓供水;綠化用水宜采用滴灌、噴霧等節水技術。在道路澆灑用水中,盡量采用非生活飲用水,可采用雨水、中水等雜排水,盡量利用室外管道內水余壓的供水方式。在汽車沖洗、地面沖洗用水中,盡量采用非生活飲用水,可采用雨水、中水等雜排水,并對沖洗用水回收利用。在游泳池用水、水景用水中,盡量循環使用,設置水處理裝置。
3建筑給排水節能與功能、節水、經濟的關系
3.1節能與功能
建筑給排水節能應用技術是綜合應用的工程技術。在追求節能的同時,需要滿足建筑給排水設計的基本功能要求,不能顧此失彼,失去功能要求的節能是沒有意義的。不要出現以節約能源和節約用水的名義做出一些既不節能、節水,也不環保的措施。問題解決的根本還在于節能價值觀的調整,設計應該樹立一種全面的系統價值觀念。建筑給排水節能的關鍵是從系統的設計抓起。合理的系統設計需要既滿足使用功能又滿足節能要求。節能需要多種技術的綜合應用,結合建筑的特點、地區的具體情況采取不同節能方式的組合。雨水收集與砂基滲水磚應用技術、生態污水處理系統與中水回用應用技術就是建筑給排水節能與功能處理得較好的方式之一。同時,也需對因節能引起設計功能變化的問題進行處理。變頻調速技術(如變頻增壓給水設備等)節省了建筑所耗電能,但由此產生的高頻諧波,對內壓較低的電器易產生沖擊而造成損壞,其節省能耗產生的經濟效益可能還不足以彌補損失。
3.2節能與節水
建筑給水排水的節能技術也是綜合節水技術,建筑給水排水的節能、節地、節水和節材潛力很大。建筑給排水的節能和節水是相互聯系的,在節水的同時往往也能達到節能的目的。建筑給水排水的節能是重點降低長期使用時的總能耗,節水是重點考慮水資源的循環利用,節材是重點研究新型工業化和產業化道路。對生活水池的大小盡量按經濟、節地、節能的原則設計,從節水的角度出發,生活水池內采用釉磁涂料涂刷或采用不銹鋼材料,確保衛生、減少水箱的污染和換水次數,以達到減少水資源的浪費,達到節能的目的。采用新型給水管道,如塑料管、不銹鋼管、襯(涂)塑鋼復合管等,同樣是在節約用水的同時,也節約了材料和能源。在居住區排水中應用塑料檢查井技術,還可達到節地的目的。超級秘書網
3.3節能與經濟
建筑給水排水的節能是需要經濟的投入,特別是建設初期。節能應強調建筑整體的效益,根據功能目標、使用性能、經濟效益達到預期的目的。事實上,節能是一個相對的概念,經濟問題也是需要考慮的,節能的經濟性可以通過一定時期的運行來得到經濟回報。本畢業論文由整理對于工程項目中建筑給排水有明顯節能效果的技術措施,應進行節能量、投資額和投資回收期進行必要的經濟技術分析。設計在考慮技術、經濟效益的同時,還應該充分考慮節能的先進性。
太陽能建筑是指利用太陽光的輻射能量代替一部分可消耗的常規能源,以達到可以被動或者主動式的能源建筑。被動式太陽能建筑是指被動的采暖設計,是利用圍護結構的熱阻,用以保持建筑的儲熱的性能。主動式太陽能技術是指利用太陽能轉為熱能或者電能進行利用,主要是取暖、燒水,供電的使用。
2被動式能源建筑的形式
按照太陽能建筑的利用方式可以把能源建筑分為直接受益型、集熱蓄熱墻型、附加型等幾種形式,具體內容如下幾個方面。
2.1直接受益型
直接受益型的擦暖形式是以太陽通過一定的透光材料直接進入室內,以太陽透過較大的南窗玻璃,通過存儲熱能到維護結構表面的墻和地上,再通過夜間對流輻射的方式和室內空間熱傳導進行釋放。建筑要求:建筑正陽的南方要安裝大面積的直接受陽的玻璃窗、圍護結構需要有較大的熱阻、室內需有蓄能較好的材料保證能量的積聚。
2.2集熱蓄熱墻型
集熱蓄熱墻型是利用建筑南向的集熱墻(垂直),通過傳導、輻射和對流吸收太陽光而傳送熱能。建筑要求:建筑墻體覆蓋玻璃,在墻體上下設通風口,一方面,太陽能通過墻體熱傳導通過對流輻射吸收熱能到室內,另一方面,集熱墻以對流方式傳遞熱能給玻璃和墻體間的夾層,再由室內空氣對流傳遞熱能。
2.3附加型
附加型是指在建筑的南面附加一個玻璃罩室,是使太陽光是集受益窗和蓄熱墻的綜合熱能的一種方式。建筑要求:以陽光直射建筑南向,在建筑室內用門或者窗把房子和陽光隔開,給房間一個緩沖的減少熱能消耗,以此給房間熱能供給。
3節能建筑設計策略
3.1位置及朝向設計
被動式太陽能建筑在建造上必須保持足夠的陽光直射,按照太陽偏離的角度和時間以個固定的北緯35°的建筑為例,方向正南向垂直,冬季較夏季受到的輻射要大,當太陽直射垂直角度超過30°時接受的能量集聚下降。
3.2建筑平面
被動式太陽能建筑以太陽能利用年規律的合理為設計目的,按照使用功能和人們對溫度的舒適度來把控,太陽能的建筑要以溫度舒適性為主,盡可能把臥室和客廳設計到正南向或者東西向的15°來吸取太陽能,把一些要求溫度不高的比如廁所、廚房、衣帽間可以設計到北向,在中間設計一道緩沖區減少熱能流失。
3.3形體設計
建筑形體是指建筑單位體積的建筑外表面積,建筑形體系數的越小度對建筑耗能損失就越小,外維護結構的傳熱損失就小,因此,在設計上盡可能減小建筑的體形系數,體形系數以f0\V0進行表示,除此外,影響到建筑體形的還有建筑的造型、布局和暖通的因素。因此在對建筑節能的系數間采取f0\V0<0.3時為最佳控制。
4結語
論文摘要:建筑節能有利于從根本上促進能源資源節約和合理利用,緩解我國能源資源供應與經濟社會發展的矛盾;有利于加快發展循環經濟,實現經濟社會的可持續發展;有利于長遠的保障國家能源安全、保護環境、提高人民群眾生活質量、貫徹落實科學發展觀。建筑設計是其中一個很重要的環節。本文從建筑節能的基礎出發,對建筑節能設計方面進行了探索。
一、引言
建筑節能是整個建筑全壽命過程中每一個環節節能的總和。是指建筑在選址、規劃、設計、建造和使用過程中,通過合理的規劃設計,采用節能型的建筑材料、產品和設備,執行建筑節能標準,加強建筑物節能設備的運行管理,合理設計建筑圍護結構的熱工性能,提高采暖、制冷、照明、通風、給排水和管道系統的運行效率,以及利用可再生能源,在保證建筑物使用功能和室內熱環境質量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。
如果繼續執行節能水平較低的設計標準,將留下很重的能耗負擔和治理困難。龐大的建筑能耗,已經成為國民經濟的巨大負擔。因此建筑行業全面節能勢在必行。
二、建筑節能的重要性
目前世界范圍內石油、煤炭、天然氣三種傳統能源日趨枯竭,人類將不得不轉向成本較高的生物能、水利、地熱、風力、太陽能、核能,而我國的能源問題更加嚴重。
我國能源發展主要存在四大問題:①人均能源擁有量低、儲備量低;②能源結構依然以煤為主,約占75%,全國年耗煤量已超過13億t;③能源資源分布不均,主要表現在經濟發達地區能源短缺和農村商業能源供應不足,造成北煤南運、西氣東送、西電東送;④能源利用效率低,能源終端利用效率僅為33%,比發達國家低10%。
隨著城市建設的高速發展,我國的建筑能耗逐年大幅度上升,已達全社會能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生產能耗約13%,建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%。我國現有建筑面積為400多億m2,絕大部分為高能耗建筑,且每年新建建筑近20億m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果繼續執行節能水平較低的設計標準,將留下很重的能耗負擔和治理困難。龐大的建筑能耗,已經成為國民經濟的巨大負擔。因此建筑行業全面節能勢在必行。
三、建筑節能設計的重要性
建筑節能設計是全面的建筑節能中一個很重要的環節,有利于從源頭上杜絕能源的浪費。
(一)整體及外部環境的節能設計
建筑整體及外部環境設計是在分析建筑周圍氣候環境條件的基礎上,通過選址、規劃、外部環境和體型朝向等設計,使建筑獲得一個良好的外部微氣候環境,達到節能的目的。
1合理選址
建筑選址主要是根據當地的氣候、土質、水質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設計中,既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環境,為建筑節能創造條件,同時又要不破壞整體生態環境的平衡。
2合理的外部環境設計
在建筑位址確定之后,應研究其微氣候特征。根據建筑功能的需求,應通過合理的外部環境設計來改善既有的微氣候環境,創造建筑節能的有利環境,主要方法為:①在建筑周圍布置樹木、植被,既能有效地遮擋風沙、凈化空氣,還能遮陽、降噪;②創造人工自然環境,如在建筑附近設置水面,利用水來平衡環境溫度、降風沙及收集雨水等。
3合理的規劃和體型設計
合理的建筑規劃和體型設計能有效地適應惡劣的微氣候環境。它包括對建筑整體體量、建筑體型及建筑形體組合、建筑日照及朝向等方面的確定。像蒙古包的圓形平面,圓錐形屋頂能有效地適應草原的惡劣氣候,起到減少建筑的散熱面積、抵抗風沙的效果;對于沿海濕熱地區,引入自然通風對節能非常重要,在規劃布局上,可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓,即使在無風時也能形成通風,在建筑體型設計上形成風洞,使自然風在其中回旋,得到良好的通風效果,從而達到節能的目的。日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向,夏季能利用自然通風并盡量減少太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面的設計應考慮多方面的因素,建筑受到社會歷史文化、地形、城市規劃、道路、環境等條件的制約,要想使建筑物的朝向同時滿足夏季防熱和冬季保溫通常是困難的,因此,只能權衡各個因素之間的得失,找到一個平衡點,選擇出適合這一地區氣候環境的最佳朝向和較好朝向。超級秘書網
(二)單體的節能設計
單體的節能設計,主要是通過對建筑各部分的節能構造設計、建筑內部空間的合理分隔設計,以及一些新型建筑節能材料和設備的設計與選擇等,來更好地利用既有的建筑外部氣候環境條件,以達到節能和改善室內微氣候環境的效果。
1建筑各部位的節能構造設計
建筑各部位的節能構造設計,主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分功能的同時,通過對各部位(屋頂、樓板、墻體、門窗等)的造型、結構、材料等方面加以進一步設計,充分利用建筑外部氣候環境條件,達到節能和改善室內微氣候環境的效果。
屋頂的節能設計。屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分,主要節能措施為:①采用坡屋頂;②加強屋面保溫措施;③根據需要,設置保溫隔熱屋面(架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等)。
樓板層的節能設計。主要是利用其結構中空空間,以及對樓板吊頂造型加以設計。如將循環水管布置在其中,夏季可以利用冷水循環降低室內溫度,冬季利用熱水循環取暖。
建筑護墻體的節能設計。墻體的節能設計除了適應氣候條件做好保溫、防潮、隔熱等措施以外,還應體現在能夠改善微氣候環境條件的特殊構造上,如寒冷地區的夾心墻體設計、被動式太陽房中各種蓄熱墻體(如水墻)設計、巴格達地區為了適應當地干熱氣候條件在墻體中的風口設計等;而在馬來西亞,楊經文設計的檳榔嶼州MennaruUmno大廈外墻中,則外加了一種“捕風墻”的特殊構造設計,在建筑兩側設陽臺開口,開口兩側外墻上布置兩片擋風墻,使兩通風墻形成喇叭狀的口袋,將風捕捉到陽臺內,然后通過陽臺門的開口大小控制進風量,形成“空氣鎖”,可以有效地控制室內通風。
建筑門窗的節能設計。據統計資料,在我國既有的高耗能建筑有40%的耗能是通過門窗散失的。因此,解決好門窗節能的問題相當重要。
建筑物圍護結構細部的節能設計。細部的節能設計對于建筑物的整體節能也非常重要,應從以下各部位著手:①熱橋部位應采取可靠的保溫與“斷橋”措施;②外墻出挑構件及附墻部件,如陽臺、雨罩、靠外墻陽臺欄板、空調室外機擱板、附壁柱、凸窗、裝飾線等均應采取隔斷熱橋和保溫措施;③窗口外側四周墻面,應進行保溫處理;④門、窗框與墻體之間的縫隙,應采用高效保溫材料填堵;⑤門、窗框四周與抹灰層之間的縫隙,宜采用保溫材料和嵌縫密封膏密封,避免不同材料界面開裂,影響門、窗的熱工性能;⑥采用全玻璃幕墻時,隔墻、樓板或梁與幕墻之間的間隙,應填充保溫材料。
2合理的建筑空間設計
合理的空間設計是在充分滿足建筑使用功能要求的前提下,對建筑空間進行合理分隔(平面分隔和豎向分隔),以改善室內保溫、通風、采光等微氣候條件,達到節能目的。
3選用建筑節能材料
合理選用建筑節能材料也是全面建筑節能的一個重要方面。建筑材料的選擇應遵循健康、高效、經濟、節能的原則。一方面,隨著科技的發展,大量的新型高效材料不斷被研制并應用到建筑設計中去,更好地起到節能效果。如新型保溫材料、防水材料在墻體屋頂中的應用,達到了更好的保溫防潮效果;新型透光隔熱玻璃(如Low-E玻璃等)在門窗中的應用,起到了更好的透光隔熱效果;采用可調節的鋁材遮陽板,達到遮陽的目的。
1改造方案的確定
鍋爐產生蒸汽到用戶端轉換成熱水,可選方案及優缺點如表1所示。不同供熱方式的經濟效益對比見表2。經過校內多次會議討論和專家論證,確定選擇方案3,即使用太陽能熱泵系統分散供熱方式取代原來的燃油鍋爐集中供熱方式。技術方案確定之后,籌措資金便成為一個重要議題,由于項目涉及面廣,設備需求和工程量都很大,預計項目投資超過兩千萬元。對于一個日常經費都采取預算制的事業單位來說很難較快籌措到此巨款,而項目如果不盡快實施,每天的能源損失又非常嚴重。在此情景下,合同能源管理的方式成為一個最好的選擇,即節能改造工程的全部投入和風險由節能服務公司承擔,節能服務公司為上海大學提供節能服務。項目實施后,通過節能效益監測和審計,節能技術服務公司與上海大學按比例分享其經濟效益。項目合同結束后,以后產生的經濟效益及節能設備全部歸上海大學所有。節能服務公司不僅提供改造所需的設備,還提供能源管理服務。在項目合同期內,節能服務公司按合同約定,對高校節能工程進行改建,承包高校所有能源消耗和維護,實現高校能源管理外包。通過節能服務公司的高效節能工程,以期望在最短時間內收回投資,節能量則轉化為更大的經濟效益,從而實現節能服務公司與高校的效益分享。因此,采取合同能源管理模式,不但解決資金問題,而且乙方的節能收益與實施效果有直接關系,所以極大的調動乙方參與管理節能的積極性和主動性。在合同能源管理項目中,如何確定用能量至關重要。因為節能量的計算與核定涉及節能效益的分配,是合同能源管理的重要前提之一。校園生活、工作、學習用能穩定,易于核定節能量,同時,我校的節能管理工作有較好的傳統,寶山校區對每年燃油使用量的都有完備數據記錄,節能服務公司容易接受。在形成了完整的改造方案之后,學校將其作為重點節能項目向上海市教委提出申請,經過專家論證后,得到了教委支持的啟動經費。
2項目實施過程和結果
為了獲得性價比最優的節能服務,通過公開競爭的招標方式,可以為學校最大程度的節能經費,因此學校在2012年底通過上海機電設備招標公司進行了公開招標,選取了上海哲能赫太陽能設備公司作為項目中標方。改造過程總計6個月,改造工程內容見表3。項目至今已完整運行了5個月,經過了冬季低溫期的考驗。在此期間沒有發生一起事故或投訴事件,各單位都對改造結果非常滿意。由于設備方案針對了各個用戶的使用習慣,采用了分散系統,用戶使用不受原來鍋爐房的制約,可以靈活自主的安排工作,用戶的實際體驗滿意度大大提高。本項目的節能效果,根據實際測量,統計分析如表4。根據近半年的運行情況推算,本項目每年所產生的節能量將超過1700t標煤,節約能源成本約1500萬元左右,同時減少了燃油鍋爐的廢氣排放,提升了用戶的使用滿意度。是一個環境效益、經濟效益和社會效益多面豐收的好項目。
3結論
通過本項目的全程分析,高等院校采用合同能源管理方式開展節能改造項目有以下優勢:(1)可以面向社會尋求多渠道募集資金。節能改造項目需要投入經費,尤其是一些涉及到基礎設施改造的項目,學校本身的運行經費有限,通過EMC可以獲得更充足的節能改造資金來源。(2)可以盡快的實施項目,達到減少浪費的目的。高校現在普遍實行預算制,大筆的資金使用必須在前一年就作出預算,而一旦發現節能潛力,學校即使能夠籌集到相應的經費,也可能需要一年甚至更長的時間才能落實,在此期間只能眼看著浪費繼續。如果實行EMC方式,則可以以最快的速度開始項目實施。(3)可以避免“節能不節錢”的尷尬。近年來節能技術的發展十分迅猛,但一些技術還沒有實現充分的產業化,其產品和設備的質量還不穩定,導致一些節能項目完成后雖然在一定時期內達到了節能的效果,但很快會發生由于質量問題而產生產品和設備的損壞,增加了運行費用。而采用EMC方式,企業有充分的動力去利用其專業能力,尋求質量有較長期保障的產品和設備,真正實現節能又節錢。上海大學寶山校區燃油鍋爐改造及新能源利用項目的成功實施有著普遍意義。通過合同能源管理的方式,高校不需要承擔節能項目實施的資金、技術風險,同時可獲得節能公司提供的設備和節能帶來的利益分享;而對節能服務公司而言,可使其節能技術更專業,為以后合同能源管理項目合作提供經驗,提升公司的競爭力。市場機制及雙贏結果為今后類似項目的開展提供了良好的參考和借鑒。
作者:萬皓徐寧張萌單位:上海大學環境與化工學院上海大學能源管理辦公室
我國建筑的照明節能設計應該滿足基本的設計原則。首先,要滿足建筑照明系統的自身需求,滿足照度、功率密度值等基本要求;其次,要滿足經濟適用的原則,照明節能設計要根據實際情況,考慮實際的經濟效益,不能盲目的追求節能效果增加不必要的投資及投入成本,保證高投資在較短的時間得到較好的收益,并且可以通過節能減少照明費用的方式進行成本回收。照度是指入射在包含該點的面元上的光通量除以該面元面積所得之商。照明功率密度值LPD是指單位面積上一般照明的安裝功率(包括光源、鎮流器、或變壓器等附屬用電器件),照明設計應滿足建筑照明設計標準GB50034-2013中照明功率密度值的要求。以上兩個參數是照明節能設計過程中首先參考的設計根據,只有將照度及照明功率密度進行量化,并且作為節能設計的依據,才能科學的進行照明系統節能設計工作。
2我國建筑照明節能設計措施
2.1采用高效節能燈具及附屬用電器件
根據建筑物功能,工程性質,視覺要求,照明質量及數量等合理的選擇建筑照明光源,在滿足照度、啟動時間、LPD、眩光值及顯色指數的條件下,選擇高效,壽命長、性價比高的光源。根據電源的發光原理,分出了鹵鎢燈、白熾燈等熱輻射光源、金屬鹵化物燈、高壓熒光汞燈等氣體光源燈及LED電致發光半導體材料芯片燈源等三類。在所有的照明燈具中,鹵鎢燈、白熾燈的效率是最低的。它所消耗的電能只有約2%可轉化為光能,而其余部分都以熱能的形式散失了。在照明時間方面,這種電燈的使用壽命通常不會超過1000小時。在建筑照明設計標準GB50034-2013中,限制了對鹵鎢燈的使用。相對于熱輻射光源,氣體光源具有更加高效的節能性,絕大多數氣體光源都是氣體放電燈,它們需要鎮流器才能工作。普通電感式鎮流器功耗大、光閃爍嚴重。目前已成功開發的節能鎮流器——節能型電感式鎮流器和電子鎮流器,都比原電感鎮流器的功耗減小一半以上。LED燈節能環保、壽命長、適用性好、因單顆LED的體積小,可以做成任何形狀、回應時間短,是ns(納秒)級別的回應時間,而普通燈具是ms(毫秒)級別的回應時間、環保,無有害金屬,廢棄物容易回收,但缺點是價格較高,并且具有一定的發熱量,目前還不能完全取代傳統光源。白熾燈無論是從光效,顯色指數還是壽命上都較其他燈具有一定的劣勢。高壓鈉燈由于其高效以及較長時使用壽命廣泛的應用于對顯色指數要求不高的道路,廣場,碼頭等。金屬鹵化物燈由于其發光效率高,相對較好的顯色性及壽命長等特點常應用于各種廠房,車站照明,熒光燈有著較高的顯色指數,通常應用于辦公或者室內照明。
2.2充分利用自然光
在我國建筑照明節能設計中,充分利用自然光源能夠有效的保證照明能耗的降低并充分利用電能。由于建筑物內的自然光在不同時段的不穩定性,很難單一利用,如果把室內照明與自然光相結合,是實現節能有效性的重要措施。,一般常用導光管法在自然光充足的條件下進行照明補充,即把光線通過導光管收集器收集并傳輸至室內采光區。此外還有光導纖維、平面反射、光電效應等方法。同時可以在屋頂、室內墻面以及地面采用淺色建筑材料,這樣可以通過反射對太陽能和光源進行充分的利用。
2.3減少配電線路上的損耗
由于線路電阻的存在,當電流流過輸電線路時會有有功功率的產生,因此產生了不必要的能源損耗,在建筑工程中,縱橫交錯的輸電線路難免會造成總有功功率的損失,但是線路上的有功功率是無法避免的,只能通過減小輸電線路電阻來減少損耗,同時由于電阻取決于電阻率、線路長度和線路的截面,所以應該從這三面入手來減小電阻。
2.4優化照明配電系統設計
對建筑物各個樓層的照明配電系統進行設計,包括對照明光源及燈具的選擇、線路布置方式、敷設方式的確定等,根據各個樓層的具體情況對照明系統圖進行設計;照明供配電設計需要符合安全、可靠、優質、經濟的原則,同時需要處理好局部建筑物和工程總體設計的關系。
3結束語
1)民用住宅建筑中屋面的覆蓋材料,一般會使用導熱系數較好、吸水率較低或者容量較低的材料,此種材料一定會具備所需求的強度,屋面板和防水層之間是承重層的位置。屋面材料在選擇時,一定要按照國家的相關標準,在材料的存儲階段,防水防潮是一定要嚴格關注的,在建筑施工時,要根據正確的施工工藝和配比開展施工的流程。
2)民用住宅建筑的屋面綠化。民用住宅建筑中的屋面綠化若能順利進行,可以將其中所存在的二氧化碳氣體合理減少,從而使建筑的能耗降低。例如:在夏季,屋面如果采用了綠化處理,就會比普通的房屋屋面少5℃的溫度,室內的溫度能夠減少3℃左右,并且對民用住宅建筑增強綠化,能夠將建筑物的周圍環境有效改善,可以將民用住宅建筑中的周圍溫度合理降低。
2墻體施工的節能技術
墻體施工的節能技術,是將保溫墻體的施工過程作為最主要的部分,基本是對墻體保溫性能的提升,一般情況下是在承重墻的外層部位建立保溫層。
1)保溫層的施工
外墻體的保溫層施工是民用住宅建筑施工的節能技術中最為核心的部分。在施工時若沒有正確的處理過程,就會產生耐久性減弱、滲水、脫落或者開裂的現象,因為墻體的外側是保溫層的施工位置,沒有較強的粘著性,很容易產生嚴重的后果,同時對應的成本也相對較高,施工工藝的采用上,一般會選擇復合、噴涂、干掛以及抹灰等。目前所提倡的施工工藝為加氣混凝土與蒸壓粉煤灰的結合體,在外部的圍護上可以充分的利用此種材料的優質特性,將保溫隔熱性能提升,并且綠色環保的功效也能大大體現。同時簡單的施工技術,讓施工人員的工作時間減少。
2)外墻體的保溫施工
民用住宅建筑中所涉及到的承重墻所使用的施工工藝,是對整磚使用平砌的方式,然而如果面臨空心磚,就不可以對其砍鑿。此外,一些部位是有管線經過的,就要利用實心磚進行砌筑,這時一定要留有預埋的位置,并且此位置在填筑時不可以用水泥砂漿,否則會嚴重的將民用住宅建筑中想提升的保溫隔熱性能降低。新型建筑材料的選用和先進的施工方法與技術是建筑施工中非常重要的一項內容,這就要求施工管理人員要時刻將節能理念貫穿在整個施工過程,積極地推行建筑節能材料的應用。
例如聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫技術,是將廢棄的聚苯乙烯塑料加工破碎成為0.5mm~4mm的顆粒,作為輕集料來配制保溫砂漿。該技術包含保溫層、抗裂防護層和抗滲保護面層(或是面層防滲抗裂二合一砂漿層)。該施工技術簡便,不僅可以減少勞動強度,提高工作效率,還不受結構質量差異的影響;對有缺陷的墻體施工時,墻面不需修補找平,直接用保溫料漿找補即可。該施工技術解決了外墻保溫工程中因使用條件惡劣造成界面層易脫粘空鼓、面層易開裂等問題,從而實現外墻外保溫技術的重要突破。
3門窗施工的節能技術
1、合理減少建筑材料的應用
在建筑房屋修建中應用新型節能技術,其首先就需要提高建筑材料的使用效率,合理減少建筑材料的使用量,降低建筑修建的成本,從而有效提高整個建筑的經濟效益;其次,在建筑設計中還應該盡量選擇新型節能材料,確保材料使用的耐久性,如:鋼結構構件等。這些材料的應用過程中具有施工簡單、工程時間短、花費成本低的特征;最后,還需要對房屋建筑建設中所使用材料的性能進行全面了解,充分發揮每種材料的優點,有效提高整個建筑物的節能效果。
2、選取綠色建筑材料
在建筑物的修建過程中,其使用的一些建筑材料除了會消耗很多能源之外,而且還會散發大量的有害氣體。例如:建筑板材在應用過程中容易釋放大量的甲醛物質;混凝土會釋放一定量的氰氣,這些氣體會在一定程度上造成環境污染,從而影響到人們的身體健康。因此,在新型建筑物的建設過程中,如果使用較多不合理的建筑材料會增加建筑房屋節能的難度。因此,在建筑房屋選取材料的過程中,應該根據實際情況選擇能源耗用低、并且具有可再利用價值的綠色資源,從而有效實現居住建筑節能的目標。同時,在選擇建筑物內部材料的過程中,需要重視各種材料的性質,盡量選擇能耗較低、綠色環保的材料,這樣有利于房屋建筑建設后期的維護,有效改善建筑房屋內的空氣環境[2]。
3、擴大房屋建筑物空間利用率
在進行房屋建筑設計時,為了更好的滿足建筑設計的節能理念,則需要有效提高房屋建筑物的空間利用率。尤其是一些占地面積較大的建筑物,則更需要在設計的過程中合理利用建筑物的空間,最大限度提高房屋建筑的利用效率。其中在一些人口較多、土地面積較少的城市,政府更應該加強對房屋建筑面積的標價實施控制,合理降低建筑能源的消耗,從而推動建筑領域能夠穩定持續的發展。同時,在設計建筑房屋的戶型時,應該堅持靈活性的原則,全面分析建設中可能出現的問題,切實增加房屋建筑的使用時間,從而減少建筑修建中產生的垃圾,有效降低房屋建筑的成本。
二、新型建筑設計節能技術的應用
1、合理的建筑朝向在建筑設計節能中的應用
通過合理設置房屋建筑的整體朝向,不但能夠保證房屋建筑內始終保持充足的光照,而且還有利于充分利用自然風進行通風,從而有效降低房屋建筑的能耗。其中,通過分析我國的整體情況,當建筑面積相同時,南北朝向的建筑節能作用更為夢想,所以大部分將房屋建筑設計成南北朝向。為了確保整個房屋建筑內具備良好的通風和光照條件,則可以在房屋的東西方面設置相應的窗戶[3]。同時,在設計房屋建筑內部結構時,應該將房屋建筑內部結構設計成大小面積不同的形式,其主要是利用外表面積越小房間冷負荷越小的特點來實現房屋建筑的節能降耗目標。
2、綠色節能技術在建筑門窗幕墻設計中的應用
(1)綠色節能技術在門窗幕墻設計中的應用。在現代人們生活水平不斷提高的背景下,越來越重視房屋建筑門窗幕墻的自然采光和通風功能。其中呼吸式幕墻在建筑領域中的應用越來越多。同時,隨著門窗幕墻的應用范圍不斷擴大,滿足現代房屋建筑的采光和通風要求的門窗幕墻逐漸增多。然而,在門窗幕墻的應用過程中,還存在著一系列的問題。因此,為了讓更多的門窗幕墻滿足新型建筑設計節能的理念,則需要人們嚴格按照日出日落以及陰影和眼光的變化而變化進行。為了能夠較好的解決房屋建設大面積玻璃造成較大的損失,便可以應用高科技技術,將一半的玻璃制作成中空玻璃,以及鍍膜玻璃、防火玻璃等一些特別材質的玻璃。
(2)保溫技術在門窗幕墻設計中的應用。隨著房屋建筑設計技術的不斷發展,門窗幕墻的保溫功能也逐漸得到了完善。其中保溫技術在門窗幕墻設計中的應用主要是通過合理設計窗框結構和玻璃。一般情況下,房屋建筑窗框使用的材質不同,玻璃組合設計不同,所達到的保溫效果也就不相同。當前房屋建筑門窗框所使用的材料主要包括:鋼材、松木、鋁合金和PVC、以及玻璃鋼等。一般使用的玻璃類型主要為單層玻璃、雙層中空玻璃、三層中空玻璃和Low-E中空玻璃等。通過合理利用保溫技術,能夠更好的滿足新型房屋建筑設計的節能理念要求。
3、節能技術在房屋建筑墻體中的設計應用
為了促使房屋建筑墻體符合節能理念,首先則需要選擇新的節能環保材料作為房屋建筑墻體結構的材料,以此來提高房屋建筑墻體的保溫隔熱性能;其次,還可以根據房屋建筑原有墻體結構的實際情況,再使用不同的保溫隔熱技術,促使整個房屋建筑墻體形成保溫隔熱層。根據保溫材料所使用的位置,可以分為外保溫技術、內保溫技術和夾心保溫技術。其中,外墻外保溫技術在當前新型房屋建筑節能理念應用中非常廣泛,其主要通過在外墻上設置導熱系統較低的材料,能夠有效降低房屋建筑的能耗。
4、節能技術在房屋屋頂設計中的應用
屋頂的隔熱、保溫性能是圍護結構節能的關鍵。在寒冷地帶屋頂設置保溫層,有效阻礙室內熱量的泄露;在高溫地區屋頂設隔熱降溫阻礙太陽的輻射熱傳到室內里;然而在冬冷夏涼的地區(黃河流域到長江流域),建筑節能必須充分考慮到冬天、夏天。保溫普遍采用的技術對策是在屋頂使用導熱系數較小的輕質材料來起到保溫的作用,例如玻璃棉、膨脹珍珠巖等等,運用正鋪法;也可以在屋頂防水層上面設定聚苯乙烯泡沫,運用倒鋪)。在設計屋頂時,為了減少能源耗費量、提高屋頂保溫隔熱效果,便需要在屋頂鋪設中設計符合要求的保溫隔熱層。按照建筑工程的現狀,增加架空通風層,便能夠在屋頂種植有關植物、設置閣樓等等,達到節能降耗的作用。
5、外墻節能技術
針對房屋墻體節能的問題,傳統單一的采用建筑材料來增加房屋墻體的厚度已經無法滿足現代環境節能的要求,推動了復合墻體的發展。一般情況下,復合墻體主要采用塊體材料和鋼筋混凝土作為房屋建筑的承重結構,采取與保溫隔熱材料復合的原則,或者在原有房屋框架結構建設中用薄壁材料加以保溫而作為房屋的墻體。當前房屋建筑保溫主要采用巖棉、礦渣棉、加氣混凝土等。同時,這些材料在生產制作的過程中需要采用特殊的工藝技術,改變傳統的制作技術。其中,墻體復合技術主要包括內保溫層、外保溫層和夾心保溫層三中。當前,我國一些房屋建筑采用較多的是夾心保溫制作法;歐洲一些國家主要采用外附發泡聚苯板的作法。其中德國使用外保溫建筑占整個國家建筑總量的80%。
三、結論
新建建筑圍護結構的變化是建筑節能的核心內容,其節能效果主要依靠改善并提高圍護結構的保溫隔熱性能來實現.建筑圍護結構節能主要包括墻體、門窗、屋面、樓地面等部位采取保溫隔熱措施,這些保溫隔熱措施的采用有利于建筑主體結構保護、新型綠色建材的推廣以及工程質量的提高.
1.1墻體節能
墻體是建筑護結構的主體,其所采用材料和砌筑型式直接影響著建筑物的耗熱量.由于單一材料的墻體往往難以同時滿足較高的保溫隔熱功能,尤其是寒冷和嚴寒地區,因而可以在單一材料墻體的基礎上增設一層有保溫功能的材料組成復合墻體,通常墻體保溫材料有聚苯乙烯硬質泡沫塑料、玻化微珠、聚苯乙烯保溫顆粒等等.另外,可以通過墻面的垂直綠化以及色彩的不同,降低墻面太陽輻射和較高的吸收太陽輻射,而且還美化環境.
1.2門窗節能
由于高校建筑的使用學生數眾多,為滿足自然的日照、采光、通風等要求的前提下,設計的門窗洞口尺寸均較大,以致于門窗是能耗散失的最薄弱的部位.戶門和陽臺門應結合防火以及防盜的要求,在門的空腹內填放15~18mm厚玻璃棉板或巖棉板.窗戶節能技術主要從減少滲透、傳熱和太陽輻射三個方面采取措施.如使用新型的、密封性良好的塑性窗框加上雙層中空玻璃;門窗框與墻間的縫隙可用彈性密閉型材料和邊框設灰口等密封;窗扇與窗扇之間可用密封條、壓條以及高低縫等形式.
1.3屋面節能
屋面節能主要通過改善屋面的熱工性能阻止熱量的傳遞,主要節能技術有:選用密度較小、熱導率較低、吸水率較小的保溫材料做屋面保溫層,如采用膨脹珍珠巖保溫芯板代替常規的水泥珍珠巖或瀝青珍珠巖;采用架空、蓄水、種植或鋪貼絕熱反射膜等方式做屋面的隔熱層;在屋面構造形式上采用目前發達國家流行的倒置保溫做法,即將保溫層置于屋面防水層之上,改變傳統的把無機多孔材料(如膨脹珍珠巖、爐焦渣)置于防水層與結構層之間的不利做法.
1.4樓地面節能
高校建筑主要是公共建筑,使用人數眾多,顯然做成木地板或類木地板是不合適的.因此,可以將樓地面保溫節能做成層間樓板(底面不接觸室外冷空氣)和底面接觸室外空氣的架空或懸挑,保溫層可直接設置在樓板底面;采用不采暖的地下室頂板作為首層的保溫隔熱,加強房間與房間的保溫隔熱.另外,用于樓地面節能工程的保溫隔熱材料,其厚度、密度、壓縮強度、導熱系數和阻燃性必須符合設計要求和有關標準的規定.各種保溫板或保溫層的厚度不得有負偏差.
1.5利用太陽能
我國太陽能資源豐富,陸地每年接受的太陽輻射能相當于2.4×1012t,大約2/3國土面積的總輻射量超過0.6MJ/m2.太陽能是可再生能源,不僅資源豐富,免費使用,而且對環境無任何污染,有著礦物能源不可比擬的優越性.高校作為引領社會發展、社會進步的重要力量,在建設節約型社會中起著不容忽視的作用,應加大對太陽能源充分利用技術的相關研究,在高校這個耗能大戶里優先、全面的使用太陽能技術并積極推廣,以降低整個社會對不可再生能源的需求.太陽能在建筑上的利用技術主要有被動式太陽能取暖、太陽能集熱供熱水、太陽能發電、主動式太陽能取暖和空調等.這里面值得一提的是太陽能空調,由于在我國的建筑終端能耗中,空調能耗占據著相當大的比例.利用太陽能制冷主要有兩種途徑:一是利用光電轉換器實現以電制冷;二是利用太陽能集熱器實現光熱轉換,以熱制冷.具體實現太陽能制冷的系統主要有:太陽能吸附式制冷系統、太陽能吸收式制冷系統、太陽能蒸汽噴射式制冷系統、太陽能除濕式制冷系統以及太陽能蒸汽壓縮式制冷系統.安徽省政府、教育廳決定在全省106所高校的教學科研場所、學生宿舍和食堂安裝空調,實施“空調進高校”工程,這對于高校利用太陽能空調技術來建筑節能,無疑是一個重要的發展平臺和良好的基礎條件.
2新建建筑節能檢測技術
2.1節能檢測技術發展現狀
結合我國現時國情并達到降低建筑能耗的目的,國家于2007年頒布并實施了《建筑節能工程施工質量驗收規范》(GB50411-2007),這是我國第一本關于建筑節能方面的規范和標準,全面規定了在建筑節能工程方面需要驗收的項目以及建筑設計、施工中部分強制性執行的標準檢測項目,為建筑節能施工提供了基礎和必要的施工要求和驗收標準.以后我國又陸續頒布并實施了《公共建筑節能檢測標準》(JGJ/T177-2009)、《民用建筑節能設計標準》(JGJ26-95)和《居住建筑節能檢測標準》(JGJ/T132-2009)等建筑工程行業標準,為新建建筑的各類節能現場檢測方法標準提供了技術支持和較為科學的測試依據.目前新建建筑節能檢測技術主要在建筑圍護結構方面有所研究,國內外相關專家、學者也做過一些探討和研究[3].如山東建筑大學潘雷等人對建筑圍護結構的現場檢測技術進行了研究,并采用數值模擬的方法計算出適用于不同保溫形式圍護結構的修正系數.北京中建建筑科學技術研究院費慧慧等人對新建建筑節能現場檢測技術的影響因素進行了分析研究,提出了影響現場檢測技術的主要因素及解決方法.山東省建設發展研究院的朱傳晟總工對建筑節能現場檢測技術的基本原理進行了研究,如熱流計法、熱箱法和紅外線攝像儀法,重點對熱流計法的檢測技術進行了深入探討.揚州大學楊鼎宜教授等用冷熱箱法測定了穩定傳熱狀態下混凝土空心砌塊砌體的保溫隔熱性能等.國外對于建筑物圍護結構熱工性能的現場檢測技術研究及報道也處于起步階段,而且大多在實驗室里完成對建筑材料的熱工性能檢測,相關的檢測性能參數也是在穩定的狀態下完成的,如日本對建筑圍護結構的對流換熱系數進行了測試,提出了建筑物圍護結構對流換熱系數和風速的關系式.
2.2新建建筑節能檢測技術
2.2.1熱箱法
熱箱法檢測技術是需要人工制造一個傳熱的模擬環境.具體做法可以參考如下:分別在試驗試件兩側各布置一個所需溫度、風速和輻射條件的熱箱和一個冷箱,待試驗環境條件達到穩定后,采用相應的儀器設備,分別量測冷、熱箱體內壁的溫度、模擬環境的空氣溫度、試件的表面溫度以及計量箱中的輸入功率,再根據物理計算相關原理和公式,計算出被測試試件的傳熱的性能指標,如熱阻、表面換熱系數等相關指標.熱箱法檢測測試技術適用于室外相對濕度不高于60%,室外空氣平均溫度不高于25℃的自然環境,且試驗所用熱箱的內部溫度不低于室外自然最高溫度8℃的情況[4].在建筑構造方面,熱箱法檢測技術對于門窗、樓板、外墻的傳熱性能指標的室內實驗室檢測非常有利,測試的結果一般較精確.由于需要模擬試驗環境和條件的限制,此種方法不適宜用于現場施工的檢測,但自然氣溫對實驗室試驗的結果影響微乎甚微,可以用實驗數據作為現場施工的參考.
2.2.2熱流計法
建筑耗熱測定中最為常用的儀表就是熱流計,也是傳統的建筑能耗量測儀表,主要適用于對各種材料組成的圍護結構的熱工性能進行分析.使用時將其傳感器埋設在絕熱結構內或貼敷在絕熱結構的外表面,可直接測量得到熱(冷)損失值.檢測時間宜選擇一年中最為寒冷的月份,要求室內外自然氣溫差必須大于20℃的條件下才能測試,而且要求室外氣溫的變化起伏不是很大,測試的條件應放在至少穩定7d的人為制造室內外溫差或連續采暖條件下的房間里進行,以此來保證測試數據結果的準確性和客觀性.根據大量的試驗數據結果顯示,室內外空氣溫差愈大,熱流計讀數的誤差相對愈小,計算所得之結果亦較為精確,因此此法受季節影響較大,一般需要在冬季才采用此法.
2.2.3紅外熱攝像儀法
紅外熱像技術是目前新研發的一種建筑節能檢測手段,也是基于紅外線技術理論以及先進的紅外圖像處理技術、光電子技術和紅外線探測器技術的一種非接觸性的、綜合性的測量技術高科技產品.紅外熱像技術的原理是利用攝像儀對新建建筑物的圍護結構的熱工缺陷進行檢測,分析檢測得到的各種熱像圖來顯示各種建筑構造有無熱工缺陷,并對分析檢測結果做比較參考,以此作為驗收、修復、增強建筑節能施工措施的理論數據依據.紅外熱像技術既不破壞被測物體或試件的溫度場,又能測量細微目標和運動中的目標[5].此法具有可利用計算機存儲測量數據和處理分析,方便長期保存和幾何運算;采用不同的顏色來區分并顯示被測物體溫度的熱圖像;對于溫度的分辨率較高,精度可達到0.01℃;現場節能檢測的紅外熱像儀器具有攜帶方便、操作簡單、還可以形象、直觀地顯示物體表面的溫度場,為簡化檢測程序和優化檢測數據等都有很大益處.此法具有較多優點且不受季節的限制,還可以遠距離測定建筑構造的熱工缺陷,這必將會極大地完善和提高新建建筑節能現場檢測技術,所以具有廣闊的應用和開發前景.
3存在的問
題(1)檢測技術和設備的不完善性.新建建筑的幾種檢測方法本身的不完善性給檢測數據結果的真實性和客觀性產生影響,因此如何針對地區氣候特點和建筑能耗特征研究制定出檢測精度高、快速準確的節能檢測系統是一個迫切現實問題[6].(2)現場與實驗室的對比檢測結果差異較大.由于現場檢測條件受自然氣候條件、新建建筑構造自身狀態、安裝設備系統運行條件等眾多因素的影響和制約,一般地,造成檢測結果與標準理想狀態偏離較大,測試結果不具有實際的指導意義.但在標準的實驗室條件下,易將被檢測試件的周邊模擬或制造成近似熱絕緣狀態,對于檢測試件的熱工傳導系數的測試結果較為準確.由此造成雖然采用的是相同的原理和方法進行檢測,但是得到的檢測結果卻大相徑庭,對成果的取用造成混亂.(3)檢測方法有待統一.隨著科技的不斷進步和發展,建筑節能檢測方法由傳統的、粗略的檢測技術向新型的、精確的測試方法邁進,還有一些衍生發展出來的檢測技術和方法,形成了很多對有關熱工傳導系數的檢測技術和方法標準.該如何統一規范測試條件和檢測方法,建立一個比較同種項目的檢測技術使用和結果的平臺,建設行政主管部門以及相關高校還須對檢測技術進行大力研究和發展,并根據實際情況制定節能檢測的標準和規范,以保證行業的發展需要.(4)專業型建筑節能檢測人才隊伍匱乏.目前高校開辦建筑節能檢測的本科專業較少,一般都是研究生以上才有相關的研究方向,這就造成社會上的建筑節能檢測行業的從業人員學歷水平不高,對于專業型的人才更是缺乏.以致目前大多建筑節能檢測人員由原實驗室的土木工程材料實驗人員轉型而來,專業知識水平不高,對新型檢測技術和方法知之甚少.因此,為加快建筑節能技術的應用和發展、降低新建建筑能耗量,建筑節能檢測專業人才的培養將是我國未來“十三五”規劃中必不可少的建設內容,也是高校培養人才類型的一個重要方面.
4結論與建議
1.1屋頂的自然采光
太陽光是安全的、潔凈的可再生能源,建筑若充分利用白天的自然光進行采光可以非常有效的達到建筑節能的目的。建筑充足良好的采光不僅可以給人們的生活提供舒適的環境,而且對的人心理積極向上的發展也起到很大的作用。屋頂,作為建筑五大立面之一,在采光方面有以下優點:一是因立面門窗的采光高度較低容易造成眩光,而從屋頂漫射進來的自然光就不會發生這種現象;二是當建筑屋頂的采光面積與立面門、窗的采光面積相同時,屋頂提供的照度是立面所提供的5-10倍;三是對于大進深建筑的中心功能區域或四周圍合的中庭,當立面采光無法滿足要求時,可以利用屋頂采光來彌補其不足。屋頂采光的方式有:矩形天窗、鋸齒形天窗、平天窗。現代的新技術還有采光頂。
1.2屋頂的自然通風
建筑通風是指將新鮮的空氣導入人們活動的空間,以提供呼吸的新鮮空氣,調節室內的濕度,減少室內的污染物等。通風屋頂還可以阻隔熱量進入室內,利用屋頂設置的空氣夾層的外層抵擋太陽輻射,熱量經過兩次傳遞到達內表面,減少傳入室內的熱量,同時利用風壓與熱壓形成的自然通風帶走夾層中的熱量,降低室外熱環境對建筑室內熱環境的影響。
2屋頂隔熱與冷卻
在夏季,屋頂的太陽輻射很強烈。熱通過輻射、對流和傳導的形式進行傳導,所謂隔熱就是阻止由輻射對流和傳導產生的傳遞。從這個意義上講,降低屋頂外表面的太陽輻射吸收率和減少輻射率,也屬于隔熱。空氣對流:屋面散熱量的大小與其表面對流強度有直接的關系,材料的光滑和凸凹程度的大小也會影響屋面的冷卻效果。太陽能輻射:物體表面散熱量的大小與其表面溫度的4次方成正比,與物體表面的輻射率也有較大的關系。對于長波長來說,與表面顏色無關,粗糙面的輻射率大,接近于1,二鋁箔那樣的光滑面則很小。對于太陽輻射(短波長)來說,白色的無光澤涂料容易反射太陽輻射,但是長波長則完全吸收。所以如何增加對太陽輻射的反射、減少對太陽輻射的吸收,對建筑節能也有影響。蒸發潛熱:水從液態變成氣態的水蒸氣時,吸收四周的熱量達到散熱的目的。在不改變屋頂結構的前提下,可以利用屋頂灑水、屋頂蓄水以及在屋頂種植綠色植被來降低屋頂表面的溫度,進而改善室內環境溫度。屋頂灑水是在太陽光照射最為強烈的時候對屋頂進行灑水可以達到降低溫度的效果,而且這種間歇式的降溫方式是比較快速、有效的。流水的屋面顏色宜為白色,既能反射陽光,又不妨礙輻射冷卻。屋頂蓄水是指在建筑屋頂設置水箱或水池。這樣的設施可以收集雨水也可以人工蓄水,利用水(水的比熱容比較大)蒸發吸收熱量可以降低環境的溫度,達到降溫的效果。水在白天吸收太陽輻射熱,夜晚是放出白天吸收的熱量,調節周圍熱環境,提供舒適的生活溫度和濕度。屋頂綠化是在建筑物頂部及其他一些特殊空間,設置具有觀賞性的綠色景觀節點。利用植物本身的蒸騰作用和土壤中水分蒸發帶走熱量,降低環境溫度,使室內變得涼爽。在屋頂上種植綠色植被不僅可以增加建筑本身的美觀性,而且樹葉也可以遮擋太陽輻射。屋頂的材料采用保水性高的材料也可以達到調節環境溫度的目的。
3屋頂建筑節能的集熱與保溫
3.1屋頂的坡度與集熱
到達屋頂的太陽輻射量與太陽入射角、屋頂坡度都有極大的關系。所以,屋面在采用集熱管集熱時,必須注意集熱管的安裝角度。朝南時受熱量會很大,然而在東西兩面也能夠有相當量的受熱,所以東西兩面也有利用的價值。當受熱面朝東或朝西是需要調整其角度。最簡單的集熱的方法就是將屋頂朝南面的表面用深色的材料,由此來吸收部分熱量。還可在屋頂安裝太陽能集熱管、太陽能集熱板等。用朝南的大開口部位的直接獲熱得到的熱,得到了有效的利用,而且通過設置附屬溫室還可以減少開口部位的熱損失,通過直接獲得熱的方式進行蓄熱。
3.2屋頂的保溫
保溫有兩種方式:一是在提供集中供暖的前提下,改善屋頂結構形式,減少屋頂、墻體等熱量的損失來達到保溫要求;二是通過在建筑空間中添加供熱設備使室內溫度達到舒適的要求。保溫不只是通過隔熱來實現,也不是只依靠供熱來保持溫度,而要這兩種方式相互結合、補充才能保持舒適的熱環境。減少建筑屋頂熱量損失最主要的方法是增加屋頂的總傳熱系數。
4太陽能的收集利用
關鍵詞:辦公樓,空調系統,空調負荷,節能
一、引言
在能源總消耗中,建筑能耗占有著很大比例,其中照明和空調,特別是空調,占據了建筑能耗的絕大部分,所以,進行空調節能潛力的分析具有非常重要的意義。我們可以根據分析結果,通過對空調系統設計或對已有的空調系統進行改造,達到降低能耗的目的。對于供冷期較長的地區,空調能耗高,因此節能工作尤為重要,并具有代表意義。本文以深圳市某辦公樓為對象進行研究和討論,該辦公樓由地下兩層及地上二十層組成,總建筑面積39200平方米,空調面積30000平方米。空調用制冷系統選用3臺制冷量為1336KW的離心式冷水機組,但實際只運行2臺即可滿足要求。冷凍水與冷卻水系統均為定流量運行。該辦公樓的室內設計參數是:干球溫度為24℃-26℃,相對濕度為50%-60%。通過實測調查得知,該辦公樓空調系統全年供冷,運行時數為2530小時,當冬季室外空氣溫度降低而不需供冷時,停開冷水機組。
二、空調負荷
對建筑物進行能耗分析和運行模擬,都要以空調負荷計算為基礎。空調系統的設計與運行能耗都與空調動態負荷有關,本文使用美國能源部大型能耗分析軟件DOE-2對該辦公樓的空調動態負荷進行模擬,結果見圖1。模擬得到的逐時峰值負荷為2415KW,圖中所示為月平均負荷,其峰值為1600KW。由計算結果可知,該辦公樓全年均需要供冷。
圖1辦公樓動態負荷
獲得空調動態負荷后,為使用負荷頻率法對冷水機組的能耗進行分析,現按文獻[1]提出的一種用于制冷設備運行分析及容量選擇的全年空調負荷統計方法,將空調動態負荷轉換成負荷率與時間頻數之間的關系,該辦公樓空調系統全年運行時數平均為2530小時,平均的空調冷負荷時間頻數如表1所示。
空調冷負荷時間頻數表1
負荷率(%)102030405060708090100
時間頻數(%)27.98.78.211.69.910.211.66.44.21.3
三、冷水機組的節能分析
在一年之中,由于空調系統在部分負荷下運行的時間較多,因此,全年耗能量與制冷機部分負荷下的工作特性有關。離心式冷水機組部分負荷性能見表2[2]。由2可以看出,與負荷率為100%的情況相比,部分負荷下的運行效率有增有減。
離心式冷水機組部分負荷性能參數表2
機組負荷率(%)100908070605040302010
機組功率百分數(%)10087.076.065.056.048.040.033.025.021.0
根據表2,采用線性回歸的方法得出典型的離心式冷水機特性曲線方程,從而采用負荷頻率法計算出不同制冷量時,輸出功率的變化。
該制冷系統的實際運行方案是:先開啟一臺冷水機組,使其冷量由小至大調節滿足實際負荷變化,直至出力不夠時,再開啟另一臺。并且第一臺冷水機組始終保持滿負荷,而第二臺隨負荷變化進行調節。本文又根據模擬優化計算得到了冷水機組的最優運行方案(即全年機組運行的平均輸出功率最小)。由于離心式制冷機在設計負荷的10~15%以下時出現喘振,本文模擬冷水機組實際運行時,讓冷機最低調節范圍不得低于15%,否則停機。兩種運行方案的計算結果見表3。
冷水機組運行耗功率表3
負荷率(%)102030405060708090100年平
均值
時間頻數(%)27.98.78.211.69.910.211.66.44.21.3
實
際
運
行
方
案運行臺數1111122222-
制冷量
(%)1臺18.136.254.272.390.493.4100100100100
2臺0000015.026.544.662.780.8
平均功率
(kW)19.248.8411.5221.6423.7732.0041.1425.0217.976.29207.43
最
優
運
行
方
案運行臺數1111122222-
制冷量
(%)1臺18.136.254.272.390.454.263.372.381.390.4
2臺0000054.263.372.381.390.4
平均功率
(kW)19.248.8411.5221.6423.7728.6637.7523.8717.826.24199.37
由表3中結果可知,最優運行方案是:先開啟一臺冷水機組,使其冷量由小至大調節滿足實際負荷變化,直至出力不夠時,再開啟一臺。當開啟兩臺制冷機時,平均分配負荷,每臺冷水機組的制冷量按上表由小至大滿足負荷變化的要求。此時,總運行能耗為最小。
四、水系統的節能分析
一些調查表明,空調水系統的工作普遍存在著大流量小溫差的問題。夏季供冷水系統的供回水溫差:較好的為3℃左右,差的只有1~1.5℃。而循環水量一般為設計水量的1.5倍數。高層建筑供冷系統一般規模較大,能耗很大,但節能潛力也很大,一個節能的制冷系統,不僅要求選擇的設備性能和臺數能與空調系統負荷的變化相適應,而且要求在運行中整個系統在各種負荷下能夠保持能耗最小。
空調水系統在應用變頻調速成裝置進行變流量運行時,可以在不改變管路特性,而靠移動水泵工作點使之沿管路特性曲線移動,保持水泵在最高效率點運行,達到最大節能效果。對于閉式系統來說,當流量減少時,其實耗功率相應按三次方的比例降低。這對于目前空調水系統的設計水量與實際水量差別很大的情況來說,具有非常明顯的節能意義。
由于本文的研究重點是能耗,也就是總結出實時的運行調節對空調系統能有多大的節能潛力,從而指導實際運行。本文模擬了兩臺并聯水泵采用變頻裝置,根據負荷變化進行流量調節時,不同流量下的最優調速比及相應的耗功率。調速水泵全年運行平均功率計算在模擬水泵運行能耗時,同樣存在著各運行水泵間負荷的最優分配問題。我們的目的是在盡量滿足流量和揚程前提下,達到耗能最小,即水泵總耗功率最小。本文在考慮流量變化滿足部分負荷要求時,只對冷凍水泵變流量時二者的能耗進行計算,而冷卻水側的變流量分析將不做研究。計算運行能耗時,假定最小臨界水量(負荷)為總水量的50%,該工程每臺機組冷凍水的循環流量為230m3/h,所以最小臨界水量為115m3/h。模擬時校核水泵流量,如果低于該值,水泵的調速比就保持不變。本文對多種調速方案進行了計算。
該冷凍水系統的實際運行方案是:50%以下負荷時,一臺泵運行;50%-100%負荷時,開啟兩臺泵。本文又根據多種調速方案模擬優化計算得到了冷水機組的最優運行方案(即冷凍水泵運行的平均輸出功率最小):當50%負荷以下時,開一臺水泵;50%-100%負荷時,開啟兩臺水泵。并且水泵分階段調速運行滿足負荷率變化。兩種運行方案的計算結果見表4。冷凍水系統運行耗功率表4
負荷率(%)102030405060708090100年平均值
時間頻數(%)27.98.78.211.69.910.211.66.44.21.3
實際運行方案運行臺數1111122222-
速比
(%)1臺1111111111
2臺0000011111
平均功率
(Kw)12.583.903.705.214.469.2110.425.763.741.1760.15
最優運行方案運行臺數1111122222-
速比
(%)1臺0.350.350.350.470.590.350.410.470.530.59
2臺000000.350.410.470.530.59
平均功率
(Kw)0.550.170.160.540.910.410.730.600.560.244.87
經校核,兩臺水泵都變速運行時,每臺機組的水量始終在最小臨界水量以上。從以上2個方案中可以看出,在部分負荷時變頻調速水泵與恒速泵比較,其節能效果非常顯著。
五、室內空氣參數與建筑能耗
影響空調系統能耗因素很多,針對本文所研究的辦公樓,根據現有實際條件及能力,本工程從設計標準選取的角度進行建筑能耗分析。
在空調設計中,首先要確定室內設計參數,這關系到舒適標準與衛生要求。合理的室內設計溫度與濕度應該是在滿足熱舒適要求的前提下力求減少能耗。干球溫度22~27℃,相對濕度30%~70%被普遍認為是舒適區,根據該辦公樓的室內設計參數,通過組合(6個設計點)計算,可以得到相應的人對熱環境的反應狀況與耗電量,見表5。
不同室內參數下空調系統耗電量表5
設計點干球溫度(℃)相對濕度(%)舒適度耗電量(kWh)
12450%稍冰864700
22550%舒適824900
32650%舒適784600
42460%舒適855900
52560%舒適815900
62660%舒適775900
由表5可以看出,溫度的升高和相對濕度的增加,都會使能耗有所降低。上述設計點基本都在舒適區范圍內,但耗電量有所不同。可見,通過改變室內設計標準所具有的節能潛力是很大的。所以在滿足舒適度要求的前提下,可選擇提高室內溫度和相對濕度來減少空調系統能耗。
六、節能綜合效果分析
針對該辦公樓的實際情況,通過研究,本文提出了該辦公樓空調系統的若干節能措施并進行了分析,如果僅考慮對前三項改造所帶來的節能效果和經濟效益,其綜合效果見表6。
空調系統節能潛力分析一覽表表6
改造項目增加投入(元)耗電量(kWh)節能率
(%)節省運行費①
(元/年)回收年限
改前改后
冷水機組的最優運行方案-5247985044063.920392
冷凍水泵定水量改為變水量運行變頻器及輔助設備
800001521801232191.91398591年
總和8000067697851672723.71598511年
①深圳市電價為1元/(kWh)
從表6中的數據可知,對現有的空調系統人工冷源進行以上的改造,做較少的投資,就可以獲得可觀的節能效果和節省大量的運行費用。由于有些節能措施對已經施工運行的系統難以操作,如果在設計階段就能充分考慮系統的節能問題,則效果會更好。
七、結語
通過對深圳市某辦公樓的空調系統進行節能潛力分析可以看到,現有的空調系統具有很大的節能潛力。僅從制冷系統的優化運行和冷凍水系統角度去進行調整,其運行節能潛力已非常之大,節能率可達23.7%,如果能在系統設計時就充分考慮系統的節能問題,則可以得到更好的節能性和經濟性。
參考文獻