目前我国建筑节能主要技术及应用范围.doc

目前我国建筑节能主要技术及应用范围常规建筑能源结构按专业可分为，给排水、电气、暖通三个部分，其中暖通空调的能耗占建筑能耗30%50%左右，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，因此要把节能重点放在暖通空调节能技术及其应用上。第一章 暖通节能技术及其应用暖通节能技术按其功能可分为冷、热源供给机房部分（冷水机组、锅炉、热泵、水泵等）、输送冷、热源介质的管网部分（冷冻水管、热水管）、末端释放部分（风机盘管、地热、暖气片等）、自动控制部分（风机盘管控制器、机房水泵变频控制、BA系统），室内冷、热保持、保温的围护结构五大部分。一、 冷、热源供给机房部分由传统的冷水机组、VRV空调、分体式挂机、柜机、（燃煤、天然气、柴油）锅炉、集热力管网供热供给方式，改变为下表所列低品位能源供应方式，可实现节能30%40%左右。【太阳能热水系统】工作原理：太阳能光热技术是指将太阳辐射能转化为热能进行利用的技术。适用范围：1、 除西南地区（四川、重庆、贵州年日照时数仅为：10001400/，年辐射总量仅为33444180 MJm.）不适用，我国其它地区均适用。2、 主要用于生活热水供应。3、 在具备大面积批量安装条件，满足生活热水供应前提下，将余量热水与热泵系统联合供暖。4、 安装条件：需无遮挡物，采光（阳光直射）较好，又不影响建筑美观的场所安装，且需占用一定的面积，一般按1215m可产1吨4060热水，对项目占地面积测算。【土壤源热泵】工作原理：夏季吸收房间中的热量，储存到土壤中，达到制冷效果；冬季将土壤中的热量“提取”出来，利用能量转换对室内供热。适用范围：1、 同时具有冬、夏空调负荷，并且年冷、热负荷较接近（热平衡）。2、 项目当地地下土壤温度1319之间时土壤换热器具有较好的冬夏取放热特性，这个范围基本上包括了我国大部分夏热冬冷地区和京、津、唐地区，但在东北和华南地区采用土壤源热泵是不适宜的，其冷热负荷差异过大，热泵冬夏两用的效能难以发挥，而且土壤热平衡难以保证。3、 项目当地100米深范围内不存在较厚的砾石等坚硬地层，存在保水性好的砂土层对于实施土壤源热泵最为有利。4、 项目具备合适的土壤源换热器布置面积，一般每口井直径130150mm，可提取能量35KW/井，井与井之间的间距35m。5、 地源热泵既可作为夏冬季冷热源制冷或供暖，又可为项目冬季提供生活用热水。【空气源热泵】工作原理：夏季吸收房间中的热量，释放到房间外环境空气中，达到制冷效果；冬季吸收房间外部环境空气中的热量释放到房间中，达到制热效果，与传统分体式挂机及柜机、VRV空调不同是能量转换过程中，空气源热泵主机在夏季先将循环水制冷，在冬季将循环水制热，通过循环水泵将冷量或热量输送到终端释放设备与室内空气交换。适用范围：1、适用于温度-343,冬季相对湿度65%地区,能效比最高，也最节能。2、空气源热泵应用受地区限制，除环境温度外，相对湿度对空气源热泵应用提出一定要求，制热时，环境温度越低，室外盘管的温度也越低，当室外盘管温度低于0，空气中水就在盘管上结霜，平均结霜除霜损失系数越大的地区应用空气源热泵越不经济。据此,将我国空气源热泵使用地区根据平均结霜损失系数分成4类：低温结霜区：如济南、北京、郑州、西安、兰州等；轻霜区：如成都、桂林、重庆等；重霜区：如长沙；一般结霜区：如杭州、武汉、上海、南京、南昌、宜昌等。这些都可以作为热泵设计选用中重要的参考依据，因此考虑在南方地区冬季和夏季使用，北方地区夏季和过渡季节使用。【水源热泵（地下水源、江、河、湖、海源热泵、污水源热泵）】工作原理：夏季向地下水源、江、河、湖、海、污水中提取冷量，用于制冷。冬季向地下水源江、河、湖、海、污水中提取热量，用于制热。适用范围：1、 在满足循环水量，在冬季极端天气江、河、湖、海、污水自然水温4以上，温度越高初投资越少，运行能效比越高，在夏季制冷工况下江、河、湖、海、污水自然水温30以下。不同机组对工况要求也不一样。长江以北和高原地区，冬季地表水结冰，无法利用于制热供暖。夏季水温一般低于30，可用于制冷空调。2、 用于水源热泵系统的水源，含砂量应1/20万，浑浊度20毫克/升。如果水源热泵系统中装有板式换热器，水源水中固体颗粒物的粒径应0.5毫米，大部分地表水需经过水处理后，方可使用。【储能技术】工作原理：根据峰、平、谷电价对电负荷“削峰填谷”，夏季蓄冰空调利用夜间用电低谷制冰，将冷量储存起来，白天用电高峰再将夜间储存的冷量释放出来。冬季利用夜间低谷电价对储热水罐电辅直接加热，或热泵加热，将热能储存起来，白天用电高峰将夜间储存热量释放出来。适用范围：适用于用电负荷较大，且日间使用电能制冷、制热，夜间不用或很少用的项目，如：办公楼、商场等。二、 对于冷、热输送管网节能，主要有两点1、 末端设备到冷、热源机房间的连接管距离应是最短路径。2、 管道不但要有保温，而且保温的标准达到规范要求。三、 末端释放设备节能1、冬季采用地板辐射采暖，一般对流供暖系统（盘管风机）需水温6090，而地暖所需的水温仅为3040，因此由于温差造成的管网热损及制热设备提升水温度能耗使之地暖运行费用比对流供暖运行费用节约20%左右。2、盘管风机采用变风量+变水量调节方法，可以明显减少空调系统的全年能耗，风机盘管全年单位冷量耗量电可减少45-55，冷水机组全年单位冷量耗电量可减少15-25。四、 智能化自动控制系统节能 1、据统计资料显示，空调系统设定值每提高1可以节省8%的冷量。而采用智能化控制系统同原控制工况相比，不但大大提高控制精度，而且减少冷负荷较小区域的低温造成人体不适及能量浪费。一般来说，运用中央监控与常规空调控制相比，在提高控制精度方面，保守估算可以节省30%左右。2、根据一项对中央空调机组运行状态进行分析的权威调查显示，中央空调机组90%的时间处于非满负荷状态，而冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔散热风扇在此90%时间内仍处于100%的满负荷运行状态。实际上中央空调系统97%的时间在70负荷左右波动运行，所以实际负荷总不能达到满负荷，特别是在冷量较少的情况下，主机负荷量更低。因此依据实际变化的冷负荷动自动化态调节冷冻泵、冷却泵及冷却塔散热风扇的频率，可节约水泵电能20%左右，同时减少大流量冷冻水在管网循环冷损失。 3、采用智能化中央自动控制系统，智能检测室内外环境温差，采用最佳时间点先行启动空调系统，改变工作区的温度，令其到工作时间时室内环境进入舒适（或要求）的范围内。在工作结束前，以最佳时间点切断空调系统，既保证了环境的温度要求，又实现了节能。五、 建筑结构维护节能 在整个建筑物的热损失中，围护结构传热的热损失达50%60%，门窗缝隙空气渗透的热损失占20%30%。因此，加强围护结构的保温隔热，提高门窗的气密性是建筑节能的重要组成部分。1、遮阳技术在夏热冬冷地区，夏季空调供冷时，外窗玻璃的辐射得热则是空调冷负荷的主要部分，应采取遮阳措施。2、保温、隔热与气密性技术 可采用下列技术措施改善窗的保温效果：采用光热性能良好的玻璃；利用钢塑复窗代替铝合金窗，减少窗的冷(热)桥传热。采用双层玻璃窗提高窗的保温性。而外墙的保温可以分为外墙内保温和外墙外保温技术。在外墙根部，女儿墙、阳台、变形缝等易产生“热桥”的部位，采用外保温技术，可显著消除“热桥”造成的热损失。屋面是建筑物上部与外界直接接触的重点部位。屋面保温主要措施有采用保温屋面(外保温、内保温)、倒置式屋面(保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面)、架空通风屋面等等。此外，可通过采用密封材料增加门窗的气密性减少渗透量，减少室内外冷热气流的直接交换。3、窗墙比窗墙比是窗洞口与墙的面积比值，增大这两个比值不利于空调建筑节能，所以在保证日照、采光、通风、观景条件下，应该尽量减少外门窗洞口的面积，减少空调房间两侧温差大的外墙面积及其薄弱环节窗的面积。第二章 电气设备节能技术一、 照明节能技术 我国照明用电量已占总用量的10%12%，按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面，目前的主要技术措施有：1、选择优质的电光源科学的选用电光源是照明节电的首要工作。节能的电光源发光效率要高，使得每瓦电（W）发出更多光通量（Lm）。白炽灯泡发光效率一般为720Lm/W，其寿命一般为1000h，特殊的为2000h；单端的紧凑型荧光灯（俗称节能灯）其光通量一般为50Lm/W，采用一只9W寿命30005000h的节能灯完全可以替代40W的白炽灯泡；双端直管荧光灯T12型的光通量为55 Lm/W，寿命为30005000h，而现在的T5型则达到90110 Lm/W，寿命可达800010000h.。所以以T12，T10甚至T8型的荧光灯都应该淘汰，不但可以节约大约50%的电能，还会改善灯光的显色性。除以上光源外，还有高强气体放电灯，如高压钠灯、金属卤化物灯、微波硫灯、无极灯、发光二极管和半导体照明灯等。2、选择节电的照明电器配件在各种气体放电光源中均需要有电器配件。例如镇流器，旧的T12荧光灯其电感镇流器要消耗其20%的电能，40W灯，其镇流器耗电约8W；而节能的电感镇流器则耗电小于10%，更节能的电子镇流器，则只耗电其23%，也是一笔不小的节电措施。3、安装照明系统节电器，实现智能照明调控，有效保护电光源，降低电能消耗的功能，保持电压的稳定或略有所降，既节约用电又能延长光源的寿命，同时由于照明初设计时考虑维护系数的计算往往又20%左右的照度余量，所以不会影响照度标准值的维护，更不会对视觉效果有明显的影响。加装照明节电器对于气体放电光源还可以利用微机进行智能控制，通过内置的专用优化控制软件，可以随时采集、分析和计算，控制内部的综合滤波电路，控制电流波形，补偿功率因数，吸收内部失真电流并循环转化为有用的能量，提高整体电源效率，随负荷变化动态调整运行状态下所需的电流和电压，对功率进行自动调整，达到智能节电的目的，照明节电器大多数节电率在25%以上。4、照明线性调节技术、智能化自动控制及运行策略，通过控制单灯电流，实现调光和节能,全部控制的情况下,节能率达到30%，且不影响高压钠灯的使用寿命；根据实际需要打开或关闭单灯、一组灯、所有灯，根据项目的不同情况制定不同运行策略。5、优化照明供电设计。6、采用光感及人体感应开关灯技术。二、 变压器及配电系统节能 1、变压器降耗节能对于压器数量多、容量大的建筑，其变压器总损耗不容忽视。因此降低变压器损耗是一项重要节能措施。若采用非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的五分之一，且全密封免维护，运行费用极低。S11系统是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗较S9系列低75左右，其负载损耗与S9系列变压器相等。因此，应在输配电项目建设环节中推广使用低损耗变压器。2、变压器经济运行变压器经济运行指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到节电和提高功率因数的目的。每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失，无功功率的空载消耗和额定负载消耗。变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，故上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器运行。3、配电系统节能 电网容量与负荷不匹配随着建筑用电器的更新换代及数量的增加，用电量逐年增加，原建配电网的设备和导线均与用电量不相匹配，不少地方超负荷运行，不仅影响供电安全，还大大增加了配电系统的损耗。节能改造的办法就是更新线路与设备。 供电电压不合理有些地区和许多较大型用电单位的供电电压偏高，或在用电低谷时电压偏高，实验数据表明电压每升高10V，能耗就增加10%，当然电压过低也不行，不但增加了变压器的铜损、铁损、线路损耗，甚至影响用电器的使用寿命。根据国家标准GB 156 规定，额定电压 10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%，220V单相供电电压允许偏差为额定电压的-10%+7%。 布局不合理许多地区的用电户和企业的用电设备远离配电中心，使得低压（0.4千伏）送电距离过长，造成很大的线路损耗和电压降落。这种情况在旧的大、中型企业中普遍存在，原因是当时设计规定配电中心要建在企业的引进电源的一端。改善的措施是在保证安全的前提下，尽量移近配电中心与用电设备的距离，将原来低压长距离送电改为高压长距离、低压短距离送电，可以大大减少送电线路的损耗。 无功功率短缺随着经济的发展，供配电系统中感性负荷迅速增加，众多的配电变压器和电动机处于低负荷率的非经济运行状态，造成供配电系统无功功率的大量需求，如不及时补充，将引起供电电压质量下降，系统损耗增加，既要浪费电能，又将影响供配电设备的使用率，甚至造成事故。第三章 给排水节能技术根据我国现行供水情况及建筑用水情况，建筑给排水节能主要有以下几个途径：1、尽可能利用太阳能用作生活热水加热，在暖通能源里已介绍过了。2、合理利用市政管网余压，采用分区给水方式。在城市供水中，根据城市供水规模大小不同，一般市政给水管网压力均在0.20.4MPa之间。合理利用市政管网压力，采用分区供水方式，可以减少二次加压能耗。如市政管网压力为0.3Mpa，则五层及以下楼层可采用市政管网直接供水。五层以上采用无负压变频供水设备供水。这样即不浪费市政管网余压又不至于使低楼层管网压力过高，造成能耗及水量浪费。3、使用节水型卫生器具，减少用水量及加压能耗。目前，我国普遍采用冲水量11L的坐便器，耗水量大。