建筑节能技术论文4000字

随着经济的迅速发展，能源和环境问题日益尖锐。在特别炎热的夏天，我们都切身地体会到了电力的紧张。可以预见，这种状况在今后还会出现，并且会日趋严重。一、暖通空调领域节能的重要性和可行性随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40%，据统计在湖南省也达到。在城市远高于这个比例。而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%-50%，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。另一方面，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势，对生态环境和可持续发展带来了很大影响。以湖南长沙地区为例，2003年夏季电力系统最大负荷大约为160万千瓦，据有关部门推算，其中空调系统的负荷就占了约60万千瓦。在最热的夏天，如果对暖通空调系统采取节能措施，不仅可以大大缓解电力紧张状况，同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展、振兴湖南经济等都有着重要的意义。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20%-50%完全可能。显然，如果对长沙地区的空调系统和建筑系统采用节能措施，那么即使遇到今夏那样的炎热天气，长沙也不会超过现有电力系统峰值而停电了。二、暖通空调领域节能的途径与方法科学技术的不断进步，使暖通空调领域新的技术不断出现，我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。1、精心设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的，而实际运行基本上是在部分负荷下运行，如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求，那系统的能耗是很大的。又如新风系统的设计，系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量，以最大限度地缩短主机的开启时间。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。2、改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失我们知道对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。3、提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题，如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数，如采用PMV或SET*指标对空调系统进行调控，不仅可以解决传统控制方法存在的弊病，而且可以实现大幅度的节能，据我们的初步研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。4、采用新型节能舒适健康的空调方式如上所述，影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同 的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热（如低温地板辐射采暖），此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到12~14度，而传统方式一般在18~20度，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。5、推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热（或制冷）量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。6、开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。三、存在的问题与对策要实现空调系统的节能降耗，已经具备了许多成熟的条件，但同时也存在许多问题有待于解决：1、暖通空调系统的设计管理问题如前所述，空调系统的设计对空调系统的节能性有着重要的影响。然而在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，使得设计建造的系统不仅初投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。据实测，有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60%。为此， 我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。2、暖通空调系统的运行管理问题除设计外，我们发现运行管理也起着重要的作用。有些单位的空调系统，一年四季只有开机关机和冬夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。为此 要求运行管理人员不仅要有强烈的责任心，上岗前还必须要进行系统的培训和考核，对没有达到要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗。在调查中我们发现，同样一套系统，管理人员不同，系统的能耗大不相同，有的甚至相差50%以上。3、新型空调方式、控制方法及新的节能技术的开发应用问题如前所述，采用新型空调方式、新的控制方法，不仅能显著提高热舒适性而且可以使系统大幅度节能。在我省对新型空调方式和控制方法的研究可以说在全国都是比较早的，并且已经取得了一些可喜的成果，只要政府部门略加扶持这些成果将很快能得到适用，并形成产业化，对这些项目的实施，将对我省的能源、环境和经济都将起到巨大的推动作用。4、公众对空调系统作用的理解观念问题对于舒适性空调系统，从本专业的角度来讲就是使人体有好的热舒适性。而在社会上我们常常发现一种这样的观念：认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。事实上，这样不仅大大增大了空调系统的能耗，同时由于室内外温差的增大，也使人体对不同环境的适应性下降，身体免疫力降低。这些可以通过宣传改变人们的观念。5、使用可再生能源空调系统的开发推广应用问题利用可再生能源的暖通空调系统，如地源热泵空调系统、太阳能制冷、供热系统，不仅有着显著的环境和社会效益，有的还有着显著的经济效益（如地源热泵空调系统），应大力开发推广。当然，和其他任何新技术一样，这些技术也存在着一些问题（如地源热泵系统的地源热提取问题等），也需要进一步研究完善，也需要政府部门的重视和支持。综上所述，暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着重要的作用，节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，政府职能部门的重视和支持，则是实现大幅度节能、产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。

· 建筑节能· 现代建筑电气篇(2007No4)建筑节能技术在智能建筑中的应用摘要：基于智能建筑对节能的需求，对智能建筑能耗的分布情况进行了分析，论述了智能建筑的中央空调节能、变频技术节能、照明节能、太阳能光伏技术节能的基本原则，详细阐述了这些节能技术措施的实现方法和实施注意事项。提出智能建筑节能措施是一项系统工程，节能技术措施及其推广和应用是实现建筑节能的关键。关键词：智能建筑；节能措施；变频技术；中央空调；太阳能光伏技术中图分类号：TU201．5 文献标识码：A 文章编号：1001—5531(2007)04-0051-54Several Efective Energy Saving Techniques andM easures of Intelligent BuildingsAbstract：Based on the energy saving demand for intelligent buildings，the energy consumption distribution ofintelligent building was analyzed．For intelligent buildings，the basic principles of energy saving techniques in thecentral air conditioner，frequency conversion，ligbting and solar energy photovohaics were discussed． The imple—menting methods and executive notices of these energy saving meas ures were expounded．Th e viewpoint that energysaving measures of intelligent buildings Was a system engineering Was introduced．It Was pmpo s~ that energy savingmeasu~s and their being extended an d applied were the keys to realize construction energy saving．Key words：intelligent building；energy saving me~ure8；frequency conversion technique；central airconditioner；solar energy photovoltaic technique0 引 言随着我国国民生活水平的提高，建筑能耗在整个能耗中的比重越来越大。智能建筑用电设备的增多和对建筑环境舒适性的严格要求，更加大了对能源的消耗。因此，智能建筑的节能技术推广和应用变得十分重要。1 中央空调节能中央空调在整个建筑能耗中所占的比例最大，在节能方面有着巨大的潜力。提倡选用新型的节能环保空调，主要有地温空调和燃气空调两种。地温空调使用水源热泵，利用地下浅层地热资源，是一种既可供热又可制冷的有效节能空调系统。它将不可利用的低位能开发为可利用的高位能，消耗1 kW能量可得到4．5～6．0 kW 的热量和冷量，适用于水资源丰富的地区。燃气空调为利用天然气的空调系统(如家用燃气空调机组、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、燃气发动机驱动制冷压缩机等)。对目前广泛使用的传统中央空调，可采用如下节能措施：(1)合理设计。在智能建筑的中央空调设计中，根据室外环境状况和对室内环境的需求，合理、科学地选择中央空调的机组规模，设计风机盘管的布局，设置末端设备，避免制造出先天高能耗的中央空调系统。(2)中央空调废热回收与再利用。中央空调压缩机工作过程中会排放大量的废热。其热量等于空调系统从空间吸收的总热量加电动机的发热量。中央空调的废热回收技术主要是利用热交换原理，将中央空调的废热全部或部分回收后通过热交换产生45～75。C的热水，再经过蓄能水箱为用户提供服务。其原理如图1所示。中央空调一51 —维普资讯 现代建筑电气篇(2007l~4) ·建筑节能·在制冷过程中可成为一个制热系统，专用设备的核心部件是热交换器和冷凝器。将空调压缩机在制冷运行中排放出的高温冷媒蒸汽与被加温冷水进行热交换，使压缩机排出的热量转换成可利用的热水。在工程实践中应重视改造专用设备与中央空调对接过程中的各种技术环节。该系统可将中央空调机组效率提高5％ ～15％ 。由于负载减少，不仅省电，而且减少了机组故障。用户中央U 专空调I I用制冷H 设机组l I备热水水箱J l冷水水箱闭式水箱系统回水循环水泵图1 中央空调废热利用原理图(3)中央空调清洗。热交换器所产生的污垢、水垢直接影响中央空调的热交换率和制冷量，使用电量增大(据美国制冷界权威科学机构Phi．1ips Kote资料显示：冷凝管中垢层厚0．3 mm多耗电10％ ；0．6 mm多耗电20％ ；0．9 mm多耗电31％ ；1．2 mm 多耗电42％ ；1．6 mm 多耗电53％)。管道上的污垢不仅直接影响热交换率，而且污垢中的细菌产生的不洁通风还会使室内空气二次污染。对热交换器中的污垢采用人工化学清洗、电子自动除垢仪除垢等；对管道的清洗可引入管道清洗机器人等设备进行物理处理。(4)冷水机组群控。根据有效负载控制冷水机组的运行，使冷水塔、水泵和冷水机组等均根据有效负荷的变化而调整，优化能源的利用。2 变频技术节能由交流电动机转速公式：，l=60f(1一s ／t,式中n— — 电动机转速．产一电源频率s— —转差率p— — 电动机的极对数对风机、泵等变转矩负载应用变频器有明显的节能效果：Q =Kl，l， H =K2，l一52 一P = Kl K2 K3式中Q— — 流量H一扬程P—— 轴功率K ， ， —— 常数变频调速技术应用的前提条件是风机或泵在整个运行过程中存在较大的富裕流量。对运行负荷比较满、没有多少溢流或放空的情况，变频器达不到任何节能的效果。(1)冷却水泵的变频节能。对中央空调系统冷水机组的冷却水泵采用变频控制，节电明显，一般为30％ ～60％。根据冷却水泵供回水管的压差，调节变频器的频率，改变冷却水泵的转速，使压差稳定。图2所示为中央空调冷却水泵变频控制原理图。图2 冷却水泵变频控制原理图(2)冷冻水循环泵的变频节能。中央空调的冷冻水随时都处于调节过程中。采用变频技术可通过控制冷冻水循环泵的转速(即改变冷冻水流量)跟踪冷冻水的需求量。当管道用水量加大时，压差会下降，系统将调节变频器，使其输出频率升高，水泵转速随即上升，使管道压差回到设定值；反之亦然，达到供回水压差恒定的目的。该控制系统可由多台循环水泵组成，可实现1台变频器4泵联用、3泵联用、2用1备、1用1备等形式。图3所示为3泵联用变频控制原理图。(3)给水系统变频节能。智能建筑的给水一般采用恒压供水系统。采用变频技术使建筑在用水高峰和低谷时的供水压力恒定，具有显著的节能效果。给水泵变频控制原理如图4所示。(4)电梯变频节能。电梯是载人工具，要求拖动系统既可靠又要频繁地加速和正转／反转。采用变频调速技术可提高动态可靠性，增加电梯维普资讯 · 建筑节能· 现代建筑电气篇(2007N04)图3 3泵联用变频控制原理图出水压力&- 比例K一比例特性J一积分特性1--y-／自动切换《≯一输出限幅TRAcK一手动／自动跟踪l一显示^一给定值设定 I一手动操作图4 给水泵变频控制原理图乘坐的安全感和舒适感及效率。(5)音乐喷泉变频节能。音乐喷泉是许多大型智能建筑的附属娱乐设施，能耗比例较大。对其水柱的高低和量的大小实现变频控制，既节电又增强其艺术效果。3 照明节能智能建筑的照明节能原则是在保证照度标准和照明质量的前提下，力求减少照明系统中的能量损失，最有效地利用电能。以单位照度及单位面积所需用电量[w／(m ·Ix)]作为节能指标，力求提高照度，降低用电量。照明节能原则如下：(1)科学的照明设计。设计内容包括照明线路及方式、照度值的选择和自然光的科学利用。(2)选择优质的电光源。科学地选用电光源是照明节电的首要工作，要根据场所的特点和电光源的特性进行选择。白炽灯泡发光效率一般为7～20 lm／W，使用寿命为1 000～2 000 h，而单端紧凑型荧光灯(即节能灯)的光通量为50 lⅡ W，使用寿命为3 000～5 000 h，一只9 W 的节能灯完全可代替40 w 的白炽灯；双端直管荧光灯T12的光通量为55 lⅡ w，使用寿命为3 000～5 000 h，而T15型光通量则达90～110 lⅡ W，使用寿命为8 000～10 000 h。另外，高强气体放电灯中的高压钠灯、金属卤化物灯、微波硫灯、无极灯等，都是较好的节能型电光源。(3)选择效率高的灯具。灯具具有科学分配光的功能，关键指标是灯具的效率，即灯泡安装在灯具里后输出光通量的百分比。根据场所的需要，科学的灯具效率可改善人们的视觉舒适度。如双端直管荧光灯采用梯形空罩式灯具、铁皮涂白漆，其配光不合理，灯照度高，两灯间照度低，灯具效率约70％ ；采用抛光氧化铝的双曲面灯具，使光分配成为蝙蝠形的配光，灯具效率约82％。故采用良好的灯具也是一种有效节能的方法。(4)选用适用的节电器。目前国内外都大力推广照明节电装置，即在现有照明系统上加装节电控制设备。这样做接人方便，可减少有功功率损耗和降低无功功率。照明节电装置有晶闸管斩波型、自耦降压式、智能照明调控器。晶闸管斩波型对电压调节速度快，精度高，可分时段调整，有稳压作用，但出现的大量谐波对电网系统的污染危害极大；自耦降压式结构的功能简单，能将电网电压降~lJl0 V、15 V或20 V，且正弦波输出，但电网电压波动时其输出电压也随之波动，使工作电压不稳定；智能照明调控器采用微电脑控制器，实时采集输出、输入电压值与最佳照明电压比较进行自动调节，输出最佳的工作电压，具有实时调压稳压、多段自动调整、对灯具的软启动和软关闭、三相独立可调的功能，可随负荷变化动态调整运行状态下的电流和电压，实现对功率的自动调整，节电率达25％ 以上。4 太阳能光伏技术节能太阳能热水器和太阳能热水系统是我国目前最大的太阳能热利用产业。其节能的作用和效果有目共睹。但对智能建筑而言，可安装太阳能热水器的地方面积有限，且影响建筑物的整体美观效果。目前，全球太阳能建筑投资规模600亿元，太阳能建筑节能率达75％ 。节能环保的太阳能一53 —维普资讯 现代建筑电气篇(20071~4) ·建筑节能·建筑代表了智能建筑的发展方向，集发电、隔音、隔热、安全和装饰于一体，体现了智能化与人性化的建筑理念与发展潮流，应用前景广阔。建筑物的外壳为光伏系统提供了足够的面积，省去光伏系统的支撑结构，并在建筑施工中可将光伏系统的安装集成到建筑物中。太阳能电池与建筑的一体化是太阳能建筑发展首要解决的技术问题。要求太阳能电池不仅是一种发电器件，而且也是与建筑物和谐统一的建筑材料。目前，利用太阳能电池做建筑物外墙的有晶体硅太阳能电池玻璃组件和非晶体硅太阳能电池玻璃组件。前者将晶体硅电池放置在内层与外层玻璃中间，夹胶组成；后者利用激光打掉膜的非晶硅太阳能电池玻璃作为外层，通过胶片与内层玻璃紧密结合而成，具有发电、隔音、隔热的双重节能效果，但因成本高达5 000—10 000元／m ，使其应用受到限制。新型的架构式非晶硅光伏中空玻璃组件使成本降到了1 500—2 500 m 。其实现技术的关键是架构式结构，变半导体加工工艺为机加工工艺(用激光线错位工艺代替半导体光刻工艺)，不同受光面采用不同太阳能电池。几种太阳能光伏组件性能如表1所示。表1 几种太阳能光伏组件性能5 制约智能建筑节能的因素分析(1)在智能建筑的招标和设计阶段，建筑节能常常被弱化。(2)由于建设前期的不合理投资，使配置降低，造成智能建筑虽有节能装置但不具备节能效果，成了摆设。科学的设计、合理的投资是解决该问题的关键。(3)智能建筑节能装置和系统的使用效率偏低。目前能够投入使用的不足3O％ ，节能仅为楼盘销售时的一个招牌。必须对节能装置和系统的运营进行科学管理。(4)由于物业管理水平低，技术达不到维护能力，导致节能装置和系统不能发挥出其应有的作用。要求维护人员不仅具备专业知识，还应具备一定的计算机知识、编程、网络维护以及分析和解决问题的综合能力。一54 —6 结 语智能建筑的节能是全方位的、持久的和综合性的系统工程。智能建筑的设计者必须对各种节能技术措施有全面的认识，并努力推动节能技术措施的实施和应用。同时，转变观念、对已投入运行的节能设施和系统进行科学管理也是智能建筑节能的重要措施和手段。【参考文献】[1] 曾斌，田峻．智能建筑工程[M]．北京：中国建材工业出版社，2002．[2] 杨善勤．民用建筑节能设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．[3] 韩风．建筑电气设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1991．[4] 王占奎．变频调速应用百例[M]．北京：科学出版社，1999．