建筑节能的优化策略

　　建筑节能系指保证室内环境舒适度的前提下，提篼能源的利用效率，使建筑物的采暖与空调能耗降低到规定的水平，从而达到减轻环境污染和减少二氧化碳排放量的目的。建筑节能一般有三条途径，**条，提高围护结构保温性能，减少空调负荷；第二条，采用节能设备和改进系统设计；第三条，提高运行管理水平。本文从这三方面分别给予论述。

　　围护结构一般由外墙、屋顶和窗户三大部分组成。在建筑保温状况下，与气候条件相接近的发达国家相比，我国多层住宅单位能耗外墙为他们的4~5倍，屋顶为2.5~5.5倍，外窗为1.5~2.2倍，门窗空气渗透为36倍。英国标准在能源危机前外墙传热系数为1.6W/m2K，现已降至0.45W/m2K，丹麦现已降至0.30-0.20W/m2K，北京原标准为1.28W/m2K，现标准为1.16~0.82W/m2K，武汉现标准为1.5~0.8WAn2K.根据国家现行有关标准规范的规定，符合节能要求的采暖居住建筑，采暖能耗仅为一般非节能建筑的一半左右，还能避免围护结构内表面结露。所以我国建设部建筑节能“九五”计划和2010年规划中提出要研究门窗密封条、多层保温窗和外保温复合墙体。采用吸热、反射、双层玻璃，可提篼玻璃的隔热性，减少由外窗引起的冷负荷，反射玻璃可减少40%的太阳辐射透过率；改善外遮阳设施，良好的外遮阳设施可以大幅度降低由太阳辐射造成的冷负荷，降低幅度可达3自然能与未利用能的应用自然能与末利用能包括新风、井水、河水、太阳能、地热与热电厂冷却循环水。

　　3.1地热作为一种新能源，采暖、空调和生产热水的优势十分明显。如果建筑采暖面积为5万平方米，生活热水供应87600吨/年，年单位耗煤量为21.53kg/m2，当采用地热热泵供暖替代锅炉供暖，可计算出节煤、节水、环保效益之和为12738万元，投资回收年限为4.5年。

　　3.2利用热电厂冷却循环水、矿井水为热源热泵的水源热泵采暖空调系统。例如，某电力大厦采用水热源供热后，短平方米约节约运行费5元，节约煤5公斤，嘈声低于住宅建筑设计规范的规定值50分贝。3.3回收排风中的能量：回收排风具有的热量和冷量，用这部分能量冷却（加热）新风可降低空调系统的能耗，节省运行费用。

　　3.3利用太阳能加热热水可作为热泵的热源或直接用于辐射供暖，还可制作太阳能电池、太阳能吸收式制冷建筑物，如法国投产了年产量达40MW的太阳能电池工厂。

　　3.4有条件的地方可利用地下水直接供冷供热，并采用“冬灌夏用”，反之亦可“夏灌冬用”以获得热水或冷水。利用地表水作为空调系统的冷却水和热源水，用制冷机（热栗）从低品位热源中提取所需的冷（热）量，免费供冷。

　　3.5采用蒸发冷却技术，干燥地区利用这种技术而不需要制冷装置，非干燥地区利用它来节约能量，例如，用间接蒸发对空调新风预冷，用除湿剂对空气除湿，结合冷水降温和蒸发代替机械制冷等。

　　高效节能供热采暖系统包括供暖计量调节设备、热网水力平衡系统设备、新型高效散热器、地板散热系统等。

　　4.1分户计量供热是为了适应我国的可持续发展战略和经济改革而对现有集中供热体制进行的一场变革，是热力部门步入市场经济、进入良性循环的关键因素。根据发达国家的经验，采取供热计量收费措施，可节能20-30%.自98年以来，在我国北方一些城市的计量供热试点小区的测试中，得出的结论是，计量供热在我国的节能潜力很大。用户能自行设定和调节室温，不仅保证了供热系统的经济运行，还能保证舒适的室内环境，达到舒适、节能与保护环境的平衡效果。

　　4.2低温地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统。它可高效地使用低品位能源（太阳能加热水）作为热源，系统即具有节能效果，又具有室内温度均匀、温度梯度小、脚感温度篼、卫生条件好、热舒适好的采暖系统。还可以利用高温冷水（如井水）以辐射方式供冷。国外还提出了一种新型的供暖方式――辖射热吊顶，综合了散热器供暖和采用空调设备送风方式，能兼顾热舒适、节能、建筑风格等多方面的要求。

　　我国的供热方式主要包括热电联产、区域供热、分散小锅炉、小火炉及少量的低温核供热和热泵站供热。其中热电联产、区域供热、热栗是比较先进的供热方式。

　　5.1热电联产是一项综合利用能源技术，在发电的同时，有效地利用汽化满热能逆行供热，合理地实现了热能由篼向低的梯级利用，总的效率可达90%，如果热电厂配置溴化锂吸收式制冷机，利用供热式汽轮机排出的废汽制冷，则可在生产电能、热能的同时，提供6 ~8<的冷水用于空调和工艺，这是解决城市供热、供冷需求的有效途径，可以提高利用效率，减少环境污染，增加电力供应。

　　5.2热泵技术是指利用电能，把热能从低温热源转移到高温热源的一种供热技术。它以工业废水、河水、海水为低温热源，回收其中的能量用来供热或供冷。例如，海洋吸收的太阳辐射能量极大，其表面和深层之间存在15~20的温差，采用热泵技术可以利用此温差形成的冷热源实行供热或供冷。

　　5.3低温核供热是进几年发展的一种利用核反应堆单纯供热的供热方式，这种方式安全性好，供热效率高，解决了集中供热中燃煤和燃油带来的环境污染和运输问题，缓解煤炭紧张。瑞典、俄罗斯等供热事业发达国家已经广泛使用并取得了良好的经济效益。从长远的利益来看，低温核供热堆以其安全、清洁、篼效的特点为城市供热指明了方向，而且随着核技术的成熟更加具有竞争力。

　　6舒适、节能、灵活性相结合的空调方式6.1分区方式。大中型办公楼建筑采用内外分区，中小型办公楼不分内外区，采用新型的机组方式，如：穿墙式空调机组；制冷剂可变系统，一个室外机可抵达十多台室内机，压缩机带变频调速，还可配置排风热回收的新风系统，在节能方面十分占优势。

　　6.2背景空调和个人空调相结合。对于办公型智能化大楼，结合综合布线要求做成双重地板，这样可以实现近似于置换通风的方式，从下到上送风。在此基础上，可设计成个人空调（送到工作点）和背景空调相结合的系统。前者可由工作人员自己调节以满足个人需要，背景空调参数可以有所降低，有利于节能和舒适的统一。

　　6.3变风量系统（VAV）和末端装置。VAV末端内的阀门由室温传感器及风量传感器所控制，而风机的转速比定静压控制为低，因而节能好。近5年来，这种系统在日本的办公楼建筑中已被广泛应用。

　　6.4多分区空气处理机组（AHU）。采用多分区AHU的双风道系统，构成多分区空调方式以实现节能和控制灵活的优点。

　　7.1蓄能用电技术是指用电设备在用电低谷时段将廉价的电能转换成其它形式的能量（如水的位能、或热、冷能）存储起来，并在用电高峰时再释放存储能量的技术。蓄能用电技术可以实现调荷市电、削峰添谷，改善电力负荷曲线，提篼电网负荷率，保证电网的安全、经济运行。，7.2共晶盐蓄冷系统（相变材料蓄能系统）：一些能在一定温度下凝固的无机盐或一些盐类混合物的水溶液，一般称之为共晶盐。如选用硫酸钠无水化合物作为蓄热相变材料―-吸收太阳能。

　　7.3建筑结构蓄热（冷）：1）利用空心混凝土板构成的空气通道晚间向室内供热或供冷，可以节约运行费用15%2）将热泵机组的室外侧盘管埋在土壤内或混凝土桩基内，发挥了季节性的蓄热效果；3）在围护结构中嵌置某种材料，冬季白天吸收太阳热量成液相，晚上凝固而向室内放热。日本神户建造的三宫大楼（地上11层），采用了结构蓄热方式。

　　7.4与冰蓄冷结合的低温送风技术。主风道从传统的12~ 14送风温度改为3~11T的低温风送至风口，再采用引射或其它的引风诱导方式，使送风温度上升。它的特点是：低温送风系统减少了通风电耗，当风量下降70%时，风机功率下降14 ~28%；节省房内空间，降低建筑物造价；降低了空气处理设备和通风系统的初投资。

　　8供热空调输送装置系统的节能8.1变频调速（VAV）是一种现代高技术电力节能装置。例如：一台风机采用变频调节，电动机平均功率从75.1kw下降到50kw，节电率33%.当空调系统采用变水量、变风量方式，部分负荷时的输送动力仅为常规系统的40%~60%. 8.2循环水泵的优化选择：我国中部地区夏天的循环水量是冬天的循环水量的三倍，压力损失比达9倍，如用同一组定速泵只能通过关小阀门的方法使系统正常运行，为节约能源可设计两组定速泵分别供冬、夏季使用。

　　8.3水系统（风系统）采用大温差，可以减少水量（风量），以降低其输送能耗，还可以减小管经，节约初投资。欧美的设计方法是在冷冻水系统的流程中经多级应用（新风预冷盘管、ZHU主盘管、风机盘管机组（FCU盘管））以提高温差。

　　9.1空气处理设备。1）分区单元AHU与热回收单元的组合装置。2）新风AHU.用新风空调箱对新风进行预处理，日本称之为“外调机”在FCU系统、VAV系统中均可采用。3）其它设备。例如：带活性炭过滤器段的AHU；具有变频调节风机转速的AHU；带直接蒸发冷却（加湿）处理的AHL 9.2空气分布设备。1）能自动调整送风气流的送风口，以改善室内气流。2）大空间夏、冬季送风方向可调的风口，冬季产生下送气流，夏季获得扩散型气流。3）用于低温的送风系统的风口。

　　9.3单元式空调机（器）。1）高效节能、减小体积，实现低能耗、低噪声和提高可靠性；2）满足日益增长的室内舒适要求，从单一的温度控制到室内热环境的综合控制（PMA指标）发展到将人工神经网络与模糊技术相结合的智能控制。3）空调器的多功能化，扩大直接蒸发式空调系统的应用范围。

　　9.4房间空调器。1）热泵型单室内机的房间空调器，2）变制冷剂流量的多台室内机的房间空调器。3）热泵型的穿墙式空调机组（TWU）。4）涡旋式压缩机代替复式，其容量可进行变频控制。5）蓄热式单元空调器。

　　9.5冰蓄冷装置。1）组装式冰蓄冷机组，2）冰蓄冷热泵机组，3）冰蓄冷功能的单元式空调装置，4）多工况冰蓄冷热泵机组，由日本清水建设公司开发，系统不仅满足夏季供冷，还能利用蓄热较理想地给建筑物供暖。5）直接利用太阳热量的冰蓄冷热泵系统，在屋顶上设具有制冷剂盘管的太阳能集热板（制热时集热用，供冷时放热用），建筑物内设蓄冰槽，早在1987年，日本工学院大学八王子校区的5号楼内就进行了应用实践。

　　10发展智能建筑与楼宇热电冷联产在楼宇自动化系统中，用神经网络实现设备系统智能总线控制，将模糊逻辑应用于设备自适应控制和鲁棒控制等，专家系统应用于设备故障诊断和分析，实现系统故障的预诊断和预处理等。用神经网络预测负荷并规划能源的使用，在满足室内空气品质的前提下，机组优化运行，能耗*小。

　　楼宇热电冷植联产是一种全能量的资源综合利用系统，可实现污染物零排放的目标，是21世纪理想的生态能源系统，也是人类*新的能源、环境和技术创新的优化整合方案。它不仅可以控制二氧化硫、粉尘等常规污染物的排放，还可以实现二氧化碳、氟里昂这些温室气体和破坏臭氧层物质的零排放，以达到有效减少城市热岛效应和节约水资源等综合治理效从上述分析可知，建筑节能有多种方法。我国政府亦成立了相应的机构，采暖地区和过渡地区已制定了（民用建筑节能设计标准，南方地区下半年也要完成，公共建筑节能设计标准地区现已开始收集基础资料，这充分地说明了建筑节能事业在我国持续发展中的地位。

　　但我国建筑节能水平与国际还有差距，还需在建筑节能理论与教育、规划与政策、科研与攻关、技术与产品、咨询与融资、国际交流与交往等方面下功夫。