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现阶段我国主要建筑节能技术
  • 发布日期:2017-12-13      浏览次数:650
    • 建筑物的建筑节能技术内容主要涉及到:建筑外围护结构节能技术、建筑供热制冷系统和建筑设备节能技术、可再生能源在建筑中应用技术。而建筑外围护结构节能内容主要有:外墙保温隔热技术、门窗节能技术、屋面节能技术和地面、楼板及楼梯间隔墙技术、建筑遮阳技术等等;建筑供热制冷系统和建筑设备节能内容主要有:热电冷联产技术、供热系统温控与热计量技术、空调蓄冷技术、空调系统变频控制技术、热回收技术;可再生能源在建筑中应用技术内容主要有:太阳能(包括光热、光电)利用技术、浅层地源热泵(包括土壤源、地下水源、海水源、淡水源、污水源)和太阳能源热泵技术在建筑上的应用。

       

      一、建筑外围护结构节能技术及存在问题

       

      (一)、外墙保温隔热技术基本情况

       

      1、外墙保温隔热技术应用与发展

       

      我国建筑以混凝土结构、砌体结构及混合结构体系为主,由于这些结构形成的建筑自身特点,在实施建筑节能时通常采用外墙附贴保温隔热系统构造的方式。我国于八十年代中期开始研究建筑外墙保温技术、进行工程试点,国内的企业、研究单位首先通过将改良的窑炉、管道工业保温技术用于建筑物的节能,这方面的技术有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石或与有机硅复合的各种外墙内保温浆体材料;这些技术自九十年代初期应用于北方严寒和寒冷地区的节能建筑,后因为生产工艺简陋、生产控制不严格、性能指标不易达到要求,施工质量难以保证,因而工程质量问题比较多而逐渐退出北方建筑节能市场,现在主要在南方进行应用。

       

      与此同时,部分国内的企业引进国外技术或对其进行改造后组织生产用于建筑物的节能,这方面的技术有:模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(简称EPS)薄抹灰外墙外保温系统;机械固定发泡聚苯板钢丝网架板外墙外保温系统。还有国内独立研发的技术,这方面的技术有:如胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统;发泡聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统;这些技术系统的应用工程已达上千万平方米,有些应用已超过上亿平方米,代表了我国当今技术主潮流,是发展的方向。

       

      随着我国部分先进地区开始执行节能率达65%的第三步建筑节能标准,和公共建筑节能标准的实施,zui近几年国内还研发了挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(简称XPS)外保温技术、胶粉聚苯颗粒复合型外保温技术(EPS系列)以及聚氨酯(简称PU)外保温技术,这些技术正在日益成熟,为许多节能建筑示范采用;但是应该注意的是:在工程应用挤

       

      压聚苯板(XPS)系统时不

      能使用普通板和再生板,应该使用改进工艺后生产的墙体专用板;而软、硬泡聚氨酯(PU)技术目前仅以现场喷涂技术和专用板或复合专用板形式的薄抹灰粘贴板技术比较成熟。

       

      zui近部分技术系统正在进行提高系统防火性能研究和进行系统装配化做法的研究,有些已经完成了系统研究,完成了工程试点示范,完善后的新系统将在公共建筑节能和既有建筑节能改造方面有很好的应用前景。

       

      此外,针对现在保温材料以有机材料为主,其应用性能在建筑类型、建筑尺度上受限制的情况,还研发了以矿(岩)棉、玻璃棉、膨胀玻化微珠、泡沫玻璃保温系统为代表的无机保温材料外保温系统,现正在开展工程试用和推广。

       

      还有一些企业正在研究外墙外保温系统上贴瓷砖的技术,这些技术还有相当多的研究工作需要完成才能可靠的应用于工程。

       

      与外墙内、外保温系统同时存在的还有,以加气混凝土墙体、保温夹心墙系统、现浇砌模墙体为代表的结构墙体保温隔热系统。

       

      我国外墙保温隔热技术作为建筑节能事业的一个主要技术组成部分,正在朝着:性能高中低档搭配,材料多种、性能多样,能分别适合我国北方寒冷干燥气候和南方温暖潮湿的房屋工程特点方向发展。

       

      2、工程应用中常见的技术问题和影响质量的问题

       

      我国外墙保温技术在较短时间取得了世界注目的发展,但是在提高完善质量和规范管理外墙保温技术方面,我国还刚刚起步;与欧洲管理规范化,把外保温系统作为一个整体进行认定的情况有所不同,我们的管理部门、生产、设计和施工应用单位在认定时还存在比较注意控制材料产品性能,而忽视按要求进行系统性能控制的倾向;生产、研究、施工行业还存在应用技术理论研究薄弱、工程经验缺乏、实验和验证方法不统一的问题;相当数量的开发商对待建筑节能实施仍然抱应付和消极的态度,使得质次价低的产品在低价中标的做法下占有市场;zui突出的就是各个环节不能严格按标准生产、销售、施工的问题。

       

      (1)企业技术研发、培训缺位

       

      企业是我国应用技术研发的主体,但是在外墙保温隔热技术领域目前除了少数企业外,大多数生产企业没有独立的研发力量,大都还停留在模仿国内外技术阶段,对技术的基础理论、构造措施原理、系统形成机理研究很少;一是有缺陷的保温隔热系统流向市场,造成技术产品市场混乱;二是低价中标单位寻求替代材料时,会出现以次充好,或者为节约成本,简化构造、简化施工环节时,会出现系统性能下降,使工程质

       

      量得不到保证。

       

      而大部分内保温浆料型技术系统在南方建筑上应

      用时,这些技术系统在改变了的环境中使用,其保温机理有所不同,系统经常处于常温常湿的非中高温干燥状态,不能提供优良保温隔热性能。

       

      (2)创新技术集成系统问题

       

      目前国家ji、省级科研机构进行外墙保温隔热技术与产品研究的不多,因此企业在自行研究新的外墙保温隔热技术系统时,能从基础研究中得到的支持很少;而企业受自身技术、经济条件的制约,对于新研究的技术系统也没有配备足够的人力、物力、财力,难以从技术的基础理论、构造措施原理、系统性能形成机理的研究上下工夫,难以解决不同的材料在集成不同的外保温系统时出现的问题,使得新研究的技术还在试用阶段就暴露出工程可靠性差、耐久性不够的问题;有些虽然也通过了技术评估,但在扩大应用中就暴露出系统性能不完善,出现工程质量问题。

       

      还有少数施工企业不进行研究,没有任何技术根据就组织队伍承揽实施外墙外保温工程;还有的生产、施工企业为了迎合某些开发项目的需要,没有经过外保温系统的大型耐候试验、系统评估或论证就进行外墙外保温系统施工,或进行建筑物外墙外保温系统上粘贴瓷砖的施工,出现保护层开裂和瓷砖空鼓脱落现象,这些都是非常危险的做法。

       

      (3)施工质量

       

      外墙外保温工程或者叫外墙外保温技术系统从工厂生产出来到达工程现场还是半成品,必须在现场经过施工环节才能zui终形成外墙外保温技术系统,因此系统的质量与施工质量有很大关系,而现在很多都是非专业队伍施工,施工组织不规范、没有专门的资质要求,“专业施工人员”并不掌握外保温技术,加上监理环节也存在不规范的问题,无法保证外墙外保温技术系统的现场施工质量始终处于受控状态,也就无法保证外墙外保温系统的工程质量。

       

      (4)低价中标与系统质量

       

      现在正常的外墙外保温系统施工成本应该在70~80/m2元人民币,加合理利润销售价格应该在80/m2元人民币以上;但是现在经常耳闻有外保温工程报价低至40~50元人民币的外保温,这样做的后果就是质量不合格的外保温系统,或者就是质量有隐患的外保温系统流向市场;现在有些地方正在建立施工图审查环节中的经济技术审查,对外保温系统的基本定额进行审查,以保证工程质量,在目前市场条件下这是值得推广的经验。

       

      (5)其他应该注意的问题

       

      统一检测标准、检测方法。目前在国内能按标准进行大型耐候试验单位并不多,但因有利可图便纷纷开展大型耐候试验,结

       

      果因为试验的方法和工作程序不统一,导致同厂家的同一种技术系统在不同试验单位的结果不一致,这就为不

      成熟技术产品进入市场开了方便大门。

       

      规范设计。设计、施工单位对保温隔热技术缺乏了解,靠照搬厂家或标准图集了事,对相关技术产品标准缺乏培训,出现设计不合理的保温隔热工程、施工质量低下的保温隔热工程。

       

      完善防水隔潮性能。随着建筑节能深入,在低能耗和超低能耗建筑设计中现有外墙保温隔热系统可能会出现露点,因此外墙保温隔热技术产品下一步应研究隔潮层的设置。

       

      改变目前保温隔热材料以有机材料为主、以石油化工产品为主的局面。建筑节能的zui终目的是为了节约石油、煤炭资源,但是目前大量使用的外墙保温隔热材料(EPS、XPS、PU)、门窗材料(PVC)、屋面材料(EPS、XPS、PU、PVC、沥青)都来自石油化工产品,对石油化工依存度高和大量使用又拉动了能源资源的消耗;因此应该关注、支持无机保温隔热材料的研发和应用,而现阶段应该关注、支持有机石油化工保温隔热材料的循环利用技术的研发和应用。

       

      组织国家建筑科研力量认真研究我国南北建筑气候差异、建筑技术特点、建筑使用特点、外墙保温隔热机理和适宜的外墙保温隔热技术与产品 我国气候、生活习惯南北差异大,应该组织国家和地方科研力量进行研究;特别是在夏热冬冷和夏热冬暖地区使用内保温技术问题,既不能简单照搬严寒、寒冷地区的经验,也不能偏信厂家的宣传;应该根据内保温技术应用中普遍存在的热桥问题、生产和施工质量不稳定问题、外墙热工环境恶化问题,进行严格的第三方验证,完善其保温隔热性能和可用性。

       

      zui终形成性能高中低档搭配,形式有外墙外保温、外墙内保温、外墙结构自保温,拥有多种材料、多种性能的,能分别适合我国北方寒冷干燥气候和南方温暖潮湿气候房屋工程特点的外墙保温隔热系统。

       

       

       

      (二)、门窗技术基本情况

       

      1、节能门窗技术应用与发展

       

      (1)窗户

       

      建筑外窗由多种材质不同的材料组装而成,其热工性能也各不相同;由于窗户的生产及应用技术、密封技术、遮阳技术和安装技术水平的不同,受窗框型材特性、断面设计、玻璃的选用、两玻间空气层厚度及窗框比等因素的影响,建筑外窗的保温性能差别很大。根据选用型材的不同,建筑外窗分为木窗、钢窗,铝合金窗、PVC塑料窗、玻璃钢窗、彩色钢板窗、不锈钢窗和钢塑复合窗、木塑复合窗、铝塑复合窗等;根据选用玻璃的不同,有单玻窗、单框双玻窗、中空玻璃窗和LOW-E中空

       

      玻璃窗等。

       

      木窗的保温性能较好,但耐燃和耐潮湿性能很差。受原材料的限制,目前国内生产的木窗均为木窗,价格昂贵。

       

      钢窗包括空腹

      和实腹钢窗、彩色钢板窗、不锈钢窗和钢塑复合窗,空腹和实腹钢窗大量应用于20世纪70至80年代,其市场占有率曾突破70%,但由于其保温性能较差,现已淘汰;作为普通钢窗的换代产品,彩色钢板窗和不锈钢窗具有物理性能较高、耐久性与密封性能好、色彩选择余地多、装饰效果好和使用寿命长等特点,但保温隔热性能也比较差。

       

      铝合金窗分普通和断热铝合金窗,普通铝合金窗是70年代末引进、80年代发展起来的,其窗框型材为铝合金,具有轻质、高强、耐久性好、装饰效果好等特点,但保温隔热性能较差,已经淘汰。而新型换代产品断热铝合金窗则具有较好的保温隔热性能,但价格比较高。

       

      PVC塑料窗是我国80年代末引进、90年代发展起来的,其窗框型材为PVC塑料内加钢衬,其zui大优点是保温性能好,价格合理,缺点是强度及刚性均较铝合金窗低,水密性、抗风压性和采光性能均较铝合金窗差,颜色单一且易变色,尺寸稳定性较差;这是目前正在大量使用的节能窗。

       

      玻璃钢窗近年来研究开发的玻璃钢窗,具有较好的热工和物理性能,但价格较较PVC塑料窗高。

       

      钢塑、木塑和铝塑等复合窗兼顾了两种不同材料的优点,有综合的保温性能和装饰效果,但目前国产的这类窗的物理、工艺性能还需要改善。

       

      双玻窗、中空玻璃窗和双层窗的保温性能明显优单玻窗。单玻窗保温性能极差,即使是保温性能好的PVC塑料单玻窗K值也可能高达4.8W/m2·k;而PVC塑料中空玻璃窗传热系数K值在2.1~2.7W/m2·k之间,铝合金断热中空玻璃窗传热系数K值在2.8~3.5W/m2·k之间;PVC塑料Low-E中空玻璃窗传热系数的zui小值为1.4W/m2·k,铝合金断热Low-E中空玻璃窗传热系数K值可降到1.9W/m2·k。

       

      玻璃使用不同的玻璃对整窗户的热工性能影响很大,PET双中空玻璃、Low-E中空玻璃、真空玻璃和U型玻璃的热工性能比较好,应在条件具备的项目上优先采用。

       

      平开与推拉窗的开启形式对其热工性能有极大的影响,推拉窗由于密封性能差应该尽量避免使用,平开窗有优良的热工和物理性能,但价格比较高;因此推荐平开与固定窗组合使用,经济性价比高。

       

      (2)单元、阳台和户门的节能技术

       

      经过多年的发展,我国现在应用的单元、阳台和户门主要有木质、钢质、或木质、钢质复合保温门,另有部分在阳台使用的塑料门,其技术与产品性能基本能够满足工程实际需要。

       

      2、节能门窗技术应用

       

      中存在的问题

       

      随着先进地区和城市实施建筑节能率达到65%的第三步节能标准,应该采用气密性良好的更为先进的节能门窗(包括单元、阳台和户门);目前我国已经能够自己生产

      各类门和窗户,包括所需要的主要门窗框型材、玻璃、门芯板品种,性能也基本满足需要。

       

      但是大量使用的PVC塑料窗存在强度及刚性均较低,水密性、抗风压性和采光性能均较差,颜色单一且易变色,尺寸稳定性较差的缺点;而综合性能比较好的玻璃钢窗,钢塑、木塑和铝塑复合窗,断热铝合金窗等等价格由于价格偏高,影响了使用。门产品技术中存在内衬保温材料不达标、门构造不合理、长期稳定性差的问题。

       

       

       

      (三)、屋面节能技术基本情况

       

      1、屋面节能应用与发展

       

      我国屋面建筑节能技术主要有:结合进行屋面防水处理的EPS、XPS的倒置屋面保温隔热技术、PU屋面防水保温隔热技术,干铺加气混凝土块屋面保温隔热技术,以及若干种既有建筑屋面节能改造的技术;由于这些技术产品比较适合屋面部位的受力状态,技术相对成熟,应用后工程反映保温隔热效果比较好,处于稳定发展之中。

       

      2、屋面节能工程应用中常见的技术问题

       

      工程应用出现的问题主要是屋面防水保温工程的生产、施工单位严格按照标准进行产品生产、工程施工的问题。

       

      另外由于EPS板受潮后其保温效能将有大幅度下降,因此在实际应用时尤其在南方要注意EPS板用于倒置式屋面以及冷库、空调等低温管道保温时,要分别设置透气构造和隔气层。

       

      而一些单位推广的“保温隔热涂料”经测试,其实只有减轻热辐射,起到一定的隔热作用,并没有明显的保温作用。

       

       

       

      (四)地面、楼板及楼梯间隔墙节能技术情况

       

      1、应用与发展

       

      地面建筑节能技术主要有:结合外墙面节能技术施工将保温材料埋设至基础设计深度的EPS板、XP板地面保温隔热技术。

       

      楼层地板的建筑节能技术经过发展后现在已形成有:比较成熟的楼层地板和架空楼板反贴EPS、XPS板和抹胶粉聚苯颗粒楼面保温隔热技术。

       

      楼梯间隔墙节能技术主要有:胶粉颗粒保温浆料系统、满足性能要求的轻质保温砂浆技术。这些技术比较简单,容易掌握,应用后工程反映效果比较好,处于稳定发展之中。

       

      2、工程应用中常见的技术问题

       

      目前存在问题主要是不按设计要求和规范施工问题,不按产品标准生产问题。

       

      另外,节能的多层或高层住宅的公共楼梯间如果安装有常闭且性能满足节能标准要求的单元门和楼梯间窗户,楼梯间内墙可不作保温,也能满足楼梯间的热工

       

      要求。

       

       

       

      二、建筑供热制冷系统

       

      和建筑设备节能技术及存在问题

       

      (一)、热电冷联产技术基本情况

       

      1、热电冷联产技术应用与发展

       

      近几年来,我国经济和社会的发展已步入一个高速发展时期,热、冷用户迅速增加和

      集聚,用量飞增,这为我国三联产的进一步发展提供了强大的动力。热电联产技术在我国已趋成熟并得到迅速的发展,发电量已占总发电量11%以上,收到较好的环保经济双重效益,但由于受到热负荷的性质及季节变化等因素的制约,使得热电联产全年总节能不大。为提高热电联产系统能源利用率和经济效益,应大力发展三联产系统。

       

      热电联产技术通过让大型建筑自行发电,解决了大部分用电负荷,提高了用电的可靠性,同时还降低了输配电网的输配电负荷,并减少了长途输电的输电损失(在我国此损失约为输电量的8%~10%)。我国实现“西气东输”后,这种方式可以作为东部大城市的天然气应用的一种形式。尤其对于具有大型公共建筑和住宅小区的居住区,如果对用电可靠性要求高、全年存在稳定的热负荷或冷负荷,电热可实现较好的匹配,这种方式具有较好的节能效果和经济效果,优化系统配置可在3到5年收回投资。

       

      2、热电冷联产技术在我国发展中出现的问题

       

      热电冷三联产是建立在能源梯级利用概念基础上,将制冷、供热(用户采暖和供热水)及发电三个过程一体化的多联产综合系统。其主要目的是提高能源利用效率,减少碳氧化物及有害气体的排放,提高环保效果。由于技术、经济效益等原因,我国三联产的发展存在的主要问题在于:

       

      (1)设备陈旧,技术水平不高

       

      影响三联产节能效果的主要因素有供变电损耗、机组热负荷率和供热机组的容量、锅炉热效率以及吸收式制冷机的热力系数等。我国现有的43万台燃煤锅炉中,热电厂锅炉强调的是“以热定电”机组容量往往选得偏小。随着输送距离的延长和负荷的不稳定性而造成不必要的浪费;

       

      (2)热经济指标计算不合理

       

      计算指标时,把总的耗热量合理分摊到热、电两种产品上。目前我国通常采用方法是热量法,很难调动热用户使用低品质热蒸汽的积极性。

       

      还有一种分摊方法是实际焓降法,该方法考虑到供热蒸汽在质量上的差别,刺激了热用户使用低供热蒸汽的积极性,提高了热电厂热经济性。缺点是把冷源的损失都算在发电方面,使热电联产所带来的经济效益都归属于供热方面。这样热的耗煤率较低,相应发电的煤耗率和发电成本很高,会挫伤热电厂发电的积极性。

       

      热量法和实际焓降法是

       

      热电厂总热耗量分配方法的两个极端。较折中的方法是做功能力法,该法是对供热机组的热耗按供热蒸汽与进入汽轮机的蒸汽所做的功能力之比来进行分配。此法考虑了热能的质量,使热电联产所带来的经济效益,在电能和热能两种生产中都得到反映。但是这种计算方

      法在实用上又不方便(如环境熵各地而异,而求熵又较复杂),因此,工程上应用很少。夏季供冷的分摊方法与供热基本相同;

       

      (3)三联产建设资金融资困难

       

      2000 年由国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部和国家环保总局联合下发的[2000]1268 号《关于发展热电联产的规定》文件为大力发展三联产提供了政策支持,但热网管径大,主干线长且地下铺设,初投资很大,由市政部门负责投资建设经营,地方财政出注册本金,其余靠融资,投资融资难度大,热网很难与热电厂同时完成。中小城市的热电厂,机组规模小,融资更困难。此外,不合理的热电价格也影响了投资资金的来源;

       

      (4)环保节能意识不强

       

      热电厂初期改造需增加设备,延长热网管线,投资较大,部分热电企业和个人只顾一时,片面追求自身利益和眼前利益,不顾各项节能要求,也从侧面阻碍了我国三联产发展。

       

       

       

      (二)、供热系统温控与热计量技术基本情况

       

      1、供热系统温控与热计量技术在我国的发展现状

       

      目前,随着对供热节能研究的深入,热计量与温度控制已经成为当前我国暖通行业关注与研究的热点。由于我国热计量与温控方面的研究处于起步阶段,存在一定程度上的盲目性与试探性,研究中出现了一些问题与争议,适合中国国情的热计量方式,国外的温度控制与热计量产品能否在中国完全适用,什么样的系统能够应用计量与温控?面对我国如此大的市场需求,开发什么产品、采用什么系统方式能够经济、简单、可靠,在达到节能目的的同时,满足舒适需要,等等,这些都需要进行更深入地研究和探讨。近几年来,国内许多部门做了大量有效的工作,在居住建筑建立适合热量计量的供热系统以及热量计量方法方面做了一些示范工程,进行了有益的探索,取得了一定的成效。

       

      2、供热系统温控与热计量技术存在的问题

       

      (1)温控与热计量的关系

       

      目前,有些地方只重计量的做法以达到收费的目的有悖于我们发展温控与热计量技术以提高节能与舒适水平的出发点,也有悖于热改的方向和目标。

       

      温控与热计量应该并重,相辅相成,甚至温控更加重要。供热单位先提高自身水平,提高室内热舒适度,也就是提高服务质量,再合理地向用

       

      户收费,促进节能事业的发展。

       

      (2)户内系统与户外系统的关系

       

      目前有一种趋势:认为将温控就是要在室内安装温度控制阀,将计量就是在户内安装热量表,至于户外控制就可以不被重视了。如果户内采取了节能手段,而户外没有配合措施,一方面会引起管网水力热力工况的失调,另一方面室内节省的

      能量不能体现在热源的节省上,节能这一根本目的就没有实现。

       

      所以,户内控制一定要和户外控制相结合。

       

      (3)末端热计量方式

       

      目前热计量方式中分户热计量热量表受到普遍关注,发展较快,而热量分配表不那么被看好。其实计量方式决不是仅仅分户计量热表一种,应该探索其他行之有效的计量方式。

       

      (4)热量表的精度

       

      对于热量表,现在一味追求高精度:温度传感器从PT100到PT500,直到现在的PT1000;流量计耐温越来越高;误差越来越小;积算仪的功能也越来越多。但热量表的精度越高,造价就一定越高,而计量结果也就一定越来越准确,其投资费用zui终要嫁到用户身上。但是在实际应用情况表明:在采暖系统中,由于水质、腐蚀等因素造成的系统误差远远大于热量表的误差。

       

      (5)温控与热计量设计、计算方法和标准图及技术措施

       

      从全国范围来讲,这个问题还没有得到解决,针对各地区的方法措施还需要发展,设计与计算方法还有待规范和统一,还有很多基础工作需要去认真扎实地做。

       

      (6)政策、技术标准、产品开发的相互关系

       

      过去几年里,温控与热计量事业发展很快,但总体规模不大,没有形成一个产业。产品供应商经常抱怨国家政策不到位,没有强制措施,政府又考虑到技术方案和相关标准不完善,可操作性差,设计部门往往无章可循,缺乏标准指导,开发商在无强制措施的情况下,不愿增加温控与热计量投资,存在侥幸心理。三者之间的相互依存,又相互制约,影响温控与热计量技术发展。

       

       

       

      (三)、空调蓄冷技术基本情况

       

      1、空调蓄冷技术在我国的应用发展

       

      蓄冷系统将不需冷量或者冷量少的时间(如夜间),利用制冷设备将蓄冷介质中的热量移出、进行蓄冷,并将此冷量用在空调用冷或工艺用冷高峰期。蓄冷介质可以是水、冰或共晶盐。因此,蓄冷系统的特点是:转移制冷设备的运行时间,这样,一方面可以利用夜间的廉价电,另一方面也减少了白天的峰值电负荷,达到电力“削峰填谷”的目的。

       

      空调系统是现代公用建筑与商业用房不可缺少的设施,其耗电量很大,而且基本处于电负荷峰值期。以北京为例,目前公用域商用建筑的空调用电负

       

      荷约为60万kW,约为高峰电负荷的16%,因此,空调负荷具有很大的削峰填谷潜力,国家已将空调蓄冷作为重点节能技术措施之一在全国推广。

       

      2、空调蓄冷技术存在的问题

       

      但是应当看到,任何技术都是有它的应用背景的, 空调系统中的蓄冷技术也是如此。合适的电峰谷差价、成熟的以及合理的政策是这一技术得以发展的必要因素。

       

      于空调系统的蓄冷技术, 它是暖通空调节能技术的有机组成部分, 但不是在所有的地区和所有建筑的暖通空调系统都适用的, 其他技术的发展以及国家经济形式的变化都会对它的发展产生影响。所以国家的政策是蓄能技术得以推广的非常重要的保证。

       

      蓄冷技术有其一定的局限性, 它是由用电的矛盾所引发的, 它的发展也必将受到电力应用情况的影响, 如果有成熟的蓄电技术或者其他更为合理、的解决电力矛盾的技术出现,空调的蓄冷技术的发展也将受到相应的影响。

       

       

       

      (四)、空调系统变频控制技术基本情况

       

      1、空调系统变频控制技术的应用

       

      变频控制技术在现代空调中的使用已成为必然趋势,它不仅能有效改良空调系统的工艺不足,还能大幅降低冷水机组、风机、水泵等空调设备的能耗,节省运行成本。实际证明,冷水机组变频控制可节能20%~30%,风机水泵类变频控制节能40%~50%,

       

      采用变频技术的原因有:

       

      (1)设计者在选择设备时,通常留有一定的设计余量(20%~25%左右),实际上极少在全负荷运行,甚至从未在全负荷运行过。

       

      (2)建筑物由于使用情况的变化(如出租率不高,建筑功能变化等),负荷也会发生相应变化。

       

      (3)建筑物的实际负荷会随着室外气候的变化而波动。

       

      (4)采用变频控制技术后设备的启动运转性能也表现出良好的节能效果。

       

      通常空调设备只能按设计的额定功率运行,当负荷降低时,设备仍然按照额定功率全负荷输出运行,这就必然造成能量的浪费。如果我们能够使用变频技术使空调设备的输出功率随负荷的变化而变化,那么就可起到节能的效果。

       

      根据空调负荷来相应改变水流量或风流量可有效实现地节能。变风量空调系统(VAV)是通过末端装置来补偿室内负荷的变动,调节房间送风量以维持室温。变风量和定风量系统相比,一般情况下可节能50%。变水量系统(风机盘管)是通过水量控制的方法来调节温度的,其比定流量系统要节电。随着工业变频器的推广应用,通过对水流量、风量及主机等的变频控制调节,可实现其同所需空调负荷的实时匹配,从而产生显著的节能效益。

       

      2、空调

       

      系统变频控制技术存在的问题及应用中需注意的问题

       

      (1)变频器产品存在的问题

       

      变频调速技术有着许多的优点,但是它也存在一些问题。主要是由于在变频器内部电路中,整流器、滤波器与逆变器3部分之间进行的“交,直,交”电流变换,使变频器不可避免地成为一个谐波源。尽管变频器生产厂家在制造变频器的同时,配置了一些专用配件如交流电抗器、直流电抗器等等,但不可能

      完全消除谐波。谐波会引起变压器绕组、硅钢片、外壳等部件局部发热降低输出功率、引起振动与噪声;谐波会引起电动机定子绕组过热、危及绝缘、引起振动及局部过电压zui终导致电动机毁坏;谐波会引起电容器介质老化击穿、机械振动造成损坏发生电气事故;谐波会降低断路器的遮断能力延缓熄弧能力甚至造成断路器损坏。

       

      (2)变频器额定功率大小的选取

       

      变频器的功率越大,其产生谐波效应越强,而且价格越高。因此变频器额定功率不要选配过大,但也不能低于电动机的额定功率,否则变频器的保护装置动作,影响变频器与电动机正常运转。因此要合理选配变频器的额定功率。

       

      (3)变频器调速范围的选择

       

      通常风机和泵类配用的都是普通交流电动机,当转速过低时,其冷却风扇几乎失去通风降温的作用,因此会造成电动机过热。变化范围不大的电动机转速就会引起电动机的转矩、功率发生很大的变化。因此变频器的调速范围即调速比不宜选择过大,以1∶10 为宜。

       

       

       

      (五)、热回收技术基本情况

       

      1、热回收技术的应用

       

      (1)排风冷热量回收

       

      热回收系统是回收建筑物内、外的余热(冷)或废热(冷),并把回收的热(冷)量作为供热(冷)或其它加热设备的热源而加以利用的系统。空调房间一般设有供新风系统,同时有许多房间设有排风系统,由于排风的空气参数接近空调房间的室内参数,排气的温度相对大气温度有一定的温差,直接排入大气就会造成能量损失。因此,在送入新风时,可以回收利用部分排风中的能耗(包括冷量和热量),达到节能效果。

       

      (2)冷凝热的热回收

       

      水冷制冷机组的冷凝热通常是通过冷却塔放到大气中,造成环境的热污染。冷凝热的回收,用来加热生活用水,能大大提高能源的利用率。

       

      冷凝热可以分为两部分:一部分是来自于温度较高的过热蒸汽,另一部分为较低温度的来自制冷剂两相相变热量和过冷热量。过热蒸汽的温度一般在45℃~90℃之间,而相变热量在40℃~45℃之间,而一般热水要求温度在60℃左右。根据两种热量性质的不同,可以采用直接回

       

      收和间接回收两种方法。

       

      (3)冷凝水冷量的回收

       

      从冷凝水中回收余能的潜力很大,特别是当环境空气湿度高,系统湿负荷大,冷凝水量相当可观,根据文献的保守计算,如果仅对家用空调机冷凝水冷量进行合理的利用,全国一个夏季可以节约耗能704 MW,多产冷量1.164 GW。中央空调产生的冷凝水量较多,可以将冷凝水引入蒸发式空气加湿冷却器中对室外机进风进行冷却,降低进风温度,从而减少压缩机能耗。

       

      2、热回收技

      术存在的问题

       

      (1)我国对于有些热回收技术如冷凝排热热回收系统的研究现在于理论的分析,且处于初步探讨阶段,缺乏实际的、深入的系统研究,从国内的研究状况来看,还存在着一系列的问题. 在直接加热自来水的回收系统中不仅存在空调系统运行时段与热水使用时段的时间差问题,而且还存在生活热水的用量与冷凝热量之间不匹配的问题。

       

      (2)我国的热回收设备在开发中,还缺乏对于整个设备部件进行优化匹配设计,进行计算机模拟方面研究。

       

      (3)冷凝排热热回收取决于主要设备的工作情况, 有时可能得不到预期的效果。就冷凝热热回收来讲,其效果取决于空调系统的运行工况,其目的也只是从节能和环保的角度考虑回收余热,而不能本末倒置为获取热量去随意改变空调的工况。

       

      (4)暖通空调系统中热回收设备的使用需要增加初投资, 同时国内好的产品较少, 国外的设备由于运输费用、关税和利润等因素价格较高, 导致回收周期较长。

       

       

       

      三、可再生能源

       

      在建筑中规模使用技术及存在问题

       

      (一)、在建筑中太阳能利用技术基本情况

       

      1、应用与发展

       

      太阳能在建筑中利用分为:生活热水、采暖,太阳能制冷空调和光伏电池提供电源几种形式。中国是世界上拥有丰富太阳能资源的地区,而太阳能热水系统既是当前太阳能热利用中技术zui成熟、经济zui具竞争力、应用zui广泛、产业化发展zui快的产品,也是我国zui具优势的产业;中国已经是世界上太阳能热利用产量zui大、总使用量zui多、发展潜力zui大的市场和制造工厂。具体运用技术类型分为:光热利用和光电利用,光热利用按不同利用方式又可分为被动式光热利用和主动式光热利用两类。

       

      (1)光热利用

       

      被动式采暖太阳房。被动式采暖太阳房是被动式光热利用zui常见的形式,其形式多样,投资少、实用,但受太阳能不稳定影响大,在边远、贫困地区的学校、乡镇住宅的冬季采暖发挥重要作用;经过改进的太阳能采暖与常规采暖系统相结合的新型被动太阳能采暖建筑将在改善北方农村的冬季室内热环

       

      境条件方面继续起重要作用;

       

      随着我国经济实力的提高、建筑围护结构保温隔热性能的提高和节能意识的增强,被动太阳能采暖技术将在城市建筑中得到采用。

       

      供热水与采暖。利用太阳能作为建筑物供热热源,利用太阳能供热综合系统(兼有采暖、生活热水供应功能)解决人们在建筑物生活时所需要的热水、采暖,这种应用形式中提高太阳能系统的性能、太阳能系统与建筑协调结合技术是关键,在我国的发展还比较缓慢,需要有关方面积极支持加紧发展;

       

       

      太阳能与浅层地源热泵技术结合供暖可提高太阳能集热系统的效率。

       

      参与城市集中连片供热。太阳能连片集中集热,提供区域供热的部分热源。

       

      太阳能空调。利用太阳能产生中高温热水作为吸收式制冷机运行时所需要的热源,太阳能空调的应用需求和太阳能的供给量保持很好的一致性,天气越热,越需要用空调时,太阳辐照量也较高;难点是需要的太阳集热器数量多、面积大,工程初投资偏多。而太阳能供热-空调综合系统由于能全年综合利用,可提高系统节能经济效益,降低回收期。

       

      (2)光电利用

       

      太阳能光伏发电技术在建筑的应用 可作为建筑材料和装饰材料的光伏电池产品技术用于建筑,可提供空调及照明、供电的主要能源,近年来成为世界太阳能利用的热点,是太阳能光电技术的重要发展方向;

       

      (3)综合利用

       

      太阳能光热、光电综合利用,既解决建筑的生活热水、空调热源,又解决家用电器、照明供电的需要。

       

      (4)利用形式

       

      太阳能的热利用技术形式除被动式采暖太阳房形式外,按系统循环方式分为:

       

      自然循环系统、直流式系统、直接式机械循环系统、直接式排回系统、间接式系统。

       

      这些技术系统各有优缺点,有各自的适用范围;但是要实施与建筑结合应用,循环方式应该采用承压(机械循环)式间接双回路系统,这种系统便于实施与建筑外观协调配合的设计施工、便于实现高质量的控制和计量、便于保证全日稳定可靠供水。

       

      按集热器形式分为:

       

      平板式集热器系统、真空管式集热器系统。

       

      真空管式集热器是我国独立研发的技术,具有低温下集热效率高的特点,得到了广泛地应用;而平板式集热器系统由于自身结构轻、薄、寿命比较长的特点比较容易实施与建筑结合,并且随着生产工艺提高、太阳能吸收涂层技术引进,其应用范围还将扩大。

       

      2、工程应用中常见的技术问题

       

      (1)热利用产品技术问题

       

      大部分太阳能企业生产的太阳集热器产品质量和性能参数,特别是系统及其主要部件的

       

      安全性、可靠性差,尚不能满足建筑规范的抗风、抗雪、抗震、防水、防雷要求;

       

      系统的集成和系统外观,还不能适应与建筑结合的要求;

       

      市场的主流chan品仍是直插式太阳热水器,产品特别是真空集热管寿命比较短、系统应用范围狭小,不利于在城市规模化应用的要求。

       

      (2)热利用工程技术问题

       

      房屋建成后才购买安装,是后置部件;大量太阳热水器在建筑上的不和谐安装,造成对建筑的毁容、使用功能的破坏、乃至城市风貌的损坏;

       

      太阳热水系统的设计大多依据太阳能企业的经验,基本上未

      作到优化设计,建筑设计院的参与较少,不利于大规模使用时对技术应用、施工设计规范的要求;

       

      对太阳能利用的认识有误区,片面追求高太阳能保证率,而不是进行zuijia投资效益的核算。

       

      太阳能光热综合利用。太阳能光热综合利用,既解决建筑的生活热水、冬季采暖热源,又解决夏季制冷空调热源的需要,是太阳能热利用的zuijia途径,但是由于工程建设初投资太高,除要发展应用技术外,还需要政策支持;

       

      被动式太阳能采暖。长期以来被动太阳能采暖建筑被局限于在农村、乡镇和常规能源匮乏的边远地区发展,没有系统研究、发展在实施了建筑节能后的城市建筑中,被动太阳能采暖技术及其应用技术;

       

      太阳能光伏发电。工程建设初投资太高,无法在生命周期内回收,单依靠市场经济推动困难,除要发展应用技术外,还需要政策支持。

       

       

       

      (二)、浅层地能利用技术基本情况

       

      1、应用与发展

       

      地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的节能空调系统,主要应用形式和应用技术有:土壤源热泵技术、地下浅层水源热泵技术、地表淡水源热泵技术、地表污水源热泵技术及浅层海水源热泵技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地能中去。通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。从科学用能的角度看,热泵是合理利用高、低品位能的zuijia技术路线。

       

      与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料能转为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于地源热泵的热源温度全年较

       

      为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%。因此,近十几年来,尤其是近五年来,地源热泵空调系统在北美及中、北欧国家取得了较快的发展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪zui有效的供热和供冷空调技术。

       

      2、工程应用中常见的技术问题

       

      在节约能源的大背景下,地源热泵技术得以在短期内在我国快速蓬勃发展起来,但也存在许多问题有待解决,以便使地源热泵产业能够健康、快速的发展。

       

      主要存在的问题

      如下:

       

      系统能效比偏低。实际运行的许多系统的系统能效比偏低。地源热泵作为地下换热系统、热泵机组、末端三大块分别由不同种类换热器构造组合而成的复杂体系,各系统之间的相互匹配,系统设计、设备选型的合理性都会zui终影响到系统能效比。而在实际工程实践中,由于种种原因,地源热泵系统的能效比偏低;

       

      项目管理空白。项目管理存在一定困难。由于地源热泵系统是一种新型的空调系统,使得相关的技术管理缺位,更加由于地下换热系统的特殊工艺,目前找不到主管审批部门,在项目实施中引发了很多麻烦;

       

      缺乏切实可行的设计规范。地源热泵作为建筑行业的附属技术,其设计不可避免的将要由设计院所承担,但由于设计规范的缺位,设计院没有可执行的标准,加上地源热泵系统在不同需求、不同地域时对热源、主机与末端的合理匹配很难获得统一的标准,现在的建设项目多数由厂家根据各自的经验完成,在厂家负责设计的情况下,监理单位往往无法对工程建设进行有效监督;

       

      施工工艺有待于总结。地源热泵地下换热系统属于隐蔽工程,设计寿命一般情况下不低于50年,在换热器材质及制备方法,换热器安装手段,回填料选择及回填方式,水力平衡措施等方面都需要切实可行的技术规范,并对施工人员开展技术培训,培养专门的技术人员,以便于质量控制;

       

      初投资偏高。地源热泵机组由于已经实现了国产化,在整个系统成本中所占比例已经由原来的四五成降为二三成。但是地源热泵系统初投资依然偏高,这相当程度上延缓了该技术的推广,这主要有两个方面的原因,一是钻孔费用较高,由于传统钻井工艺主要集中在油田、地质勘察部门、水利工程等专业性非常强的行业内部,施工成本相当高;二是地下换热器管材及回填料的限制,因为没有切实有效的提高换热效果的技术措施,地下换热器设计裕度系数较大,这也导致初投资的加大;

       

      系统的运行模式不尽合理。研究人员发现,我国使用的热泵系统泵和风机消耗电能往往超过系统总能耗的50%,高于普通中央空调泵与风机的耗电量,因此,降低泵和风机能耗是提高系统效率的重要途径。对于不同的系统设计方案,水泵在系统能耗中所占比率差别很大,系统设计时应该对多种配置方案进行综合比较,选择技术经济性zui优的方案。

     
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