建筑与新能源及设备节能

建筑与新能源及设备节能建筑与新能源及设备节能 引言 主要内容为新能源在建筑中的 应用 设备的节能措施在 建筑中的应用 新能源已经成为了社会发展的必然趋势 那么作为建筑怎样 适应这种趋势并对其加以应用成为了当下建筑的热门话题 1 新能源的含义和分类新能源的含义和分类 新能源和可再生能源的概念是 1981 年联合国在肯尼亚首都内罗毕召开的能 源会议上确定的 它不同于目前使用的传统能源 具有丰富的来源 几乎是取 之不尽 用之不竭 并且对环境的污染很小 是一种与生态环境相协调的清洁 能源 联合国开发计划署 UNDP 目前将新能源分为三类 1 大中型水电 2 新可再生能源 包括小水电 太阳能 风能 现代生物质能 地热能 海 洋能 3 传统生物质能 2 开发利用新能源的重要意义 开发利用新能源的重要意义 建筑消耗大量能源 当前我国建筑业发展迅猛 把节能 绿色环保 生态技 术应用于工程是建筑发展的必然趋势 太阳能 风能 地热能等新型能源在建 筑上的有效应用 不仅可以代替资源有限的传统能源 而且可以减少污染物的 排放 保护生态环境 它的开发和利用具有广阔的前景和深远的意义 3 太阳能 太阳能 太阳能太阳能是我们可利用的最清洁 最丰富的能源 在实验楼屋顶安装了太阳能 电池发电系统 可以将太阳辐射能直接转换成电能 利用蓄电池组贮存太阳能 电池受光照所发出的电能 并可以随时向用电设备供电 从而满足楼内的动力 和照明系统的用电需求 太阳能电池发电技术具有许多优点 如安全可靠 无污染 不消耗常规燃料 不受地域限发展前途的新能源利用技术 太阳能发电系统应用太阳能发电系统应用 太阳能发电系统的利用不仅解决了中国目前八 r 万无电居民的用电 口 J 题 而且还将改善口前全球日趋严重的环境污染问题 除此之外 该系统的利用还 可以给用户带来巨大的经挤效益 太阳能风能发电系统多为直流电源或突直流 电源供电系统 图 6 为太阳能风能发电系统的直流电源系统 是刺用太阳能电 池将光能转化为电能 通过太阳能电源控制器向蓄电池充电 同时将蓄电池的 电能供给直流负载 交直流电源系统是太阳能电池将光能转化为电能 通过太 旧能电源控制器向蓄电池充电 同时蓄电池通过太阳能电源控制器向直流负载 和逆变电源提供电力 逆变电源再将交流电力提供给交流负载 新能源及可再 生能源技术的应用 1 太阳能利用技术太阳能利用技术 1 太阳能光热利用技术太阳能光热利用技术 目前 我国技术最成熟 产业化发展最快的当属家用太阳能热水器或系统 太 阳能供热是指采用平板集热器或真空管集热器吸收太阳能 来满足建筑中生活 热水或冬季采暖的需求 太阳能制冷 主要包括太阳能光伏系统驱动的蒸气压 缩制冷 太阳能吸收式制冷 太阳能蒸汽喷射式制冷 太阳能固体吸附式制冷 太阳能干燥冷却系统等 基于经济性 可靠性及实用性等因素的考虑 太阳能 溴化锂吸收式制冷技术研究和应用相对较多 发展也较为成熟 目前国内已有 厂家实现了产品化 2 太阳能光电技术 太阳能光电技术 即光伏发电 是应用半导体器件将太阳光转换为电能的技 术 具有安全可靠 无噪声 无污染 无需燃料 无机械转动部件等优点 太 阳能光电技术在建筑中的应用发展方向为光伏建筑一体化 即在建筑外表面设 置光伏器件 将太阳能发电与建筑功能集成在一起的新型能源利用方式 光伏 器件直接将太阳能转换为电能 除了在建筑表面安置太阳电池组件 电池板 和 体积很小的蓄电池逆变器等系统部件以外 不占用建筑有效空间 2 地热能的应用地热能的应用 地源热泵技术是利用地下的土壤 地表水 地下水温卡 14x t 稳定的特性 通过消耗电能 在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加 温的地方 在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中 达到供热或制冷的 目的 同时 它还可供应生活用水 是一种有效利用能源的方式 地源热泵系 统包括 i 种不同的系统 以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵 以利用地下水 为冷热源的地下水热泵系统和以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统 4 建筑设备监控 建筑设备监控 建筑节能是中国一项长期的国策 作为工程设计中从采用新技术 开发利用新 能源与建筑设备监控以及建筑照明等几个方面做出安排 在民用建筑中 如空 调用电 照明用电 给排水设备以及其它设备用电等项目是建筑用电的 大户 其电能消耗最大 由此可知建筑电气设计中的节能很有必要 是在建筑电气设 计中应从以下几个方面注意 采用新技术开发和利用新能源 采用建筑智能化 技术中的建筑设备监控系统 采用高效 低能耗的设备 提高能源的利用效率 从而迸一步降低能耗 随着计算机技术 控制技术及网络技术的发展 应用建 筑设备监控系统对空调 冷热源 通风 给排水 变配电 照明 电梯等建筑 设备实现状态监视和控制已不再困难 对建筑物内部的能源使用 环境及安全 设施进行管理 提供一个既安全 节约能源叉舒适的工作或居住环境 大大提 高了大厦管理的科学性和智能化水平 如今建筑设备监控系统巳成为智能建筑 中不可缺少的重要组成部分 在智能建筑中占有举足轻蕈的地位 筑设备监控 系统基本桨构建筑设备监控系统控制网络是一个基于网络环境的自动化控制系 统 这个控制网络的技术发展 体现在网络体系结构的变化上 从集中式网络 到分级分布式嗍络再到完全基于互联网技术的新型全以太阿扁平式网络 建筑 设备监控系统控制网络组包括信息管理网络 自动控制网络 现场设备网络以 及每种网络应用的各种网络通信协议 实用的建筑设备监控系统方案符合国际标准 Iso rc205 wG3 CEI 汀 c247wG4 三层网络的规定的典型建筑设备监控系统的网络逻辑结构如图 10 所 示 管理网 信息层 控制网 自动化层 和现场网 仪表层 每层网络逻辑的功 能不同且相对独立 网络组物理结构则根据具体产品可以分别变化为三层 二 层或一层 1 管理网是采用客户机阴艮务器网络结构的数据中心 称为信息管理层或中央 管理工作站 采用以太网 完成设备集中监控以及进行与建筑管理信息网络的 集成 管理网连接有各种服务器 客户机 网络接口器 2 控制网是采用分布式网络结构的由 DDC 直接数字控制器 PLC 可编程序控 制器 混合控制器 HC 组成的建筑环境过程控制层 控制层采用各种控制总线 包括现场总线 完成建筑设备自动化过程控制 控制网连接有各种可以自由 编程的通用控制器 网络接口器 3 现场网是采用现场总线网络结构的单元控制和仪表信号层 现场层采用现场 总线 完成末端设备自动化控制和现场仪表信息传输 现场网连接有各种专用 控制器 嵌入式控制器 各种现场设备 输入输出模块 变频器 传感器 执行 器 网络接口器 4 采用各种网络接口器用于相对独立的三层网络之间的互连或本层网络的扩展 这些网络接口包括网线中继器 网桥 路由器 网关等接 n 设备 也可使用嵌 入网络通信接口的控制器作为网络互连的接 u 器 5 设备节能 设备节能 1 空调系统节能 空调系统节能 在建筑能耗中 用于暖通空调系统的能耗占建筑能耗的 30 50 随着暖通 空调的广泛应用 其能耗必将进一步增大 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 n tx f 于降低不可再生能源的消耗 保护生 态环境 维持可持续发展等都有着重要的意义 主要技术有变频空调器 变风 量中央空调系统 变水量系统 变制冷剂流量空调系统 vRv 冷 热 量回收技 术 冰蓄冷空调 热泵技术等 VRV 空调系统即变制冷剂流量系统 系统结构 上类似于分体式空调机组 采用一台室外机对应一组室内机 一般可达 16 台 控制技术上采用变频控制方式 按室内机开启的数量控制室外机内的涡旋式压 缩机转速 进行制冷剂流量的控制 设备占用的建筑空间比较小 空调的效率 高 开启时间短 在节能节电的同时轻松保证住户的最佳室内温度 水环热泵 空调系统 将能量从有余热的地方转移到需要热量的地方 实现建筑的热回收 以节约能源 从而带来环保效益 与常规空调系统相比 水环热泵空调系统减 少了冷热源设备和机房 便于分户计量和计费 方便安装 管理 温 湿度独 立控制空调系统 可分别控制房间的温度和湿度 能够满足建筑热湿比随时间 与使用情况的变化 全面控制室内环境 并根据室内人员数量调节新风量 因 此可获得更好的室内环境控制效果和空气质量 空调末端装置可采用辐射板或 者干式风机盘管吸收或提供显热 整个系统不再需要低温冷冻水 提高了制冷 机的性能系数 降低了运行能耗 温湿度独立控制空调系统与常规中央空调冷 水机组相比可节省 40 50 的运行电费 而且空气品质更好 控制操作更方 便 是未来中央空调发展的趋势 温度调节系统之室内末端装置 余热消除末 端装置可以采用辐射板 干式风机盘管等多种形式 采用较高温度的冷源通过 辐射 对流等多种方式实现 由于冷水的供水温度高于室空气的露点温度 因 而不存在结露的危险 当室内设定温度为 25 时 采用屋顶或垂直表面辐射方 式 即使平均冷水温度为 20 单位面积辐射表面仍可排除显热 40W m2 已基本满足多数类型建筑排除嗣护结构和室内设备发热量的要求 此外 还可 以采用干式风机盘管排除显热 由于不存在凝水问题 干式风机盘管可采用完 全不同的结构和安装方式 这可使风机盘管成本和安装费大幅度降低 并且不 再占用吊顶空间 这种末端方式在冬季可完全不改变新风送风参数 仍由其承 担室内湿度和 CO 的控制 湿度调节系统之室内末端装置 在温湿度独立控 制空调系统中 由于仅满足新风和湿度的要求 因而送风量远小于变风量系统 的风量 这部分空气可通过置换送风的方式从下侧或地面送出 也可采用个性 化送风方式直接将新风送入人体活动区 综合比较 温湿度独立控制空调系统 在冷源制备 新风处理等过程中比传统的空调系统具有较大的节能潜力 这种 温湿度独立控制空调系统已经在多个示范工程中得到应用 在两北干燥地区 利用间接蒸发冷水机组制得 16 一 19 冷水 送人室内的风机盘管或辐射吊顶 等显热末端 带走室内的显热负荷 通过间接蒸发冷却或者多级蒸发冷却的方 式处理新风 带走室内的湿负荷 相对于常规空调系统而言 此形式的温湿度 独立控制空调系统可 HU 节能 UH 约 60 在东南潮湿地区 利用机械制冷方 式的高温冷水机组制备出 16 19cC 冷水 送入室内风机盘管或辐射板等末 端装置 控制室内温度 通过溶液除湿方式 实现对新风的降温除湿处理 将 十燥的新风送人室内置换风口或个性化风口 控制室内湿度 相对于常规空调 系统而言 这种形式的温湿度独立控制空调系统可节能约 30 温度调节系统 之高温冷源的制备 由于除湿的任务由处理潜热的系统承担 因而显热系统的 冷水供水温度由常规空调系统中的 7 提高到约 18 此温度的冷水为天然冷 源的使用提供了条件 如地下水 土壤源换热器等 在两北干地区 可以利用 室外干燥空气 干空气能 通过直接蒸发或间接蒸发的方法获取 18 冷水 在东 南潮湿地区 即使没有地下水等自然冷源可供利用 需要通过机械制冷方式制 备出 18 C 冷水时 由于供水温度的提高 制冷机的性能系数也会有明显提高 2 建筑给排水节能新技术建筑给排水节能新技术 1 使朋优质管材 阀门 2 使用节水型卫生器具和配水器具 3 完善热水供应循 环系统 4 开发第二水资源 中水 5 雨水利用 6 消防贮水池的设置及加压 7 高层建筑中应充