工程建筑与新能源

建筑与新能源

1、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罗华召开的能

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

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。

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。

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、开发利用新能源与隹筑设备监控I以

与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、给排水设备以与其它设备用电

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：采用建筑智艇,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、控制技术与网络技术的发展，

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，对建筑物部的能源使用、环境与安

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

布式溯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、现场设备网络以与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/rc20E—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

成设备集中监控以与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。

节能

（1）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%，陵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

室机（一般可达16台）。控制技术上采用变频控制

方式，按室机开名的数量控制至外机的漏旋式压

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，全面控制室环境。并根据室人员数量调

节新风量，因此可获得更好的室环境控制效果和空

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/012，已基本满

足多数类型建筑排除嗣护结构和空设备发热量的

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，仍由其承担室湿度和

CO:的控制。

湿度调节系统之室末端装置。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。这那分空、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、新风火理等过程中

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

16r-19°C冷水，送入室的风机盘管或辐射吊顶等

显热末端，带走室的显热负荷；通过间接蒸发冷却

或者多级蒸发冷却的方式於理新风，带走室的湿负

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IH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，送入室风机盘管或辐

射板等末端装置，控制室温度；通过溶液除湿方式，

实现对新风的降温除湿处理，将十燥的新风送入室

置换风口或个性化风口，控制室湿度。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

务由矢理潜热的系统承担，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。在两北干燥地区，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。（：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

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）开发第二水资源一一中水

5）雨水利用6）消防贮水池的设置与加压7）高层建筑中应充分利用市政给水管网8）生活给水

管道中减压节流9）使用变频水泵

（3）电气节能1）供配电系统的节能2）照明节能3）通风空调的节能控制4）节旋型电动机

与变频调速风机、水泵的采用5）严格限制非节能型建筑电采暖的采用。

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，是剌用太阳能电池

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。

新能源与可再生能源技术的应用

（1）太阳能利用技术

1）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、可靠性与实用性等因素的

考虑，太