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      建筑節能技術存在問題
      發布時間:2016-05-09    有人瀏覽

      一、建筑外圍護結構節能技術及存在問題


      (一)、外墻保溫隔熱技術基本情況

      1、外墻保溫隔熱技術應用與發展
      我國建筑以混凝土結構、砌體結構及混合結構體系為主,由于這些結構形成的建筑自身特點,在實施建筑節能時通常采用外墻附貼保溫隔熱系統構造的方式。我國于八十年代中期開始研究建筑外墻保溫技術、進行工程試點,國內的企業、研究單位首先通過將改良的窯爐、管道工業保溫技術用于建筑物的節能,這方面的技術有珍珠巖、復合硅酸鹽、海泡石或與有機硅復合的各種外墻內保溫漿體材料;這些技術自九十年代初期應用于北方嚴寒和寒冷地區的節能建筑,后因為生產工藝簡陋、生產控制不嚴格、性能指標不易達到要求,施工質量難以保證,因而工程質量問題比較多而逐漸退出北方建筑節能市場,現在主要在南方進行應用。
       
      與此同時,部分國內的企業引進國外技術或對其進行改造后組織生產用于建筑物的節能,這方面的技術有:模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(簡稱EPS)薄抹灰外墻外保溫系統;機械固定發泡聚苯板鋼絲網架板外墻外保溫系統。還有國內獨立研發的技術,這方面的技術有:如膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統;發泡聚苯板現澆混凝土外墻外保溫系統;這些技術系統的應用工程已達上千萬平方米,有些應用已超過上億平方米,代表了我國當今技術主潮流,是發展的方向。

      隨著我國部分先進地區開始執行節能率達65%的第三步建筑節能標準,和公共建筑節能標準的實施,最近幾年國內還研發了擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板(簡稱XPS)外保溫技術、膠粉聚苯顆粒復合型外保溫技術(EPS系列)以及聚氨酯(簡稱PU)高效外保溫技術,這些技術正在日益成熟,為許多高效節能建筑示范采用;但是應該注意的是:在工程應用擠壓聚苯板(XPS)系統時不能使用普通板和再生板,應該使用改進工藝后生產的墻體專用板;而軟、硬泡聚氨酯(PU)技術目前僅以現場噴涂技術和專用板或復合專用板形式的薄抹灰粘貼板技術比較成熟。

      最近部分技術系統正在進行提高系統防火性能研究和進行系統裝配化做法的研究,有些已經完成了系統研究,完成了工程試點示范,完善后的新系統將在公共建筑節能和既有建筑節能改造方面有很好的應用前景。

      此外,針對現在保溫材料以有機材料為主,其應用性能在建筑類型、建筑尺度上受限制的情況,還研發了以礦(巖)棉、玻璃棉、膨脹;⒅、泡沫玻璃保溫系統為代表的無機保溫材料外保溫系統,現正在開展工程試用和推廣。

      還有一些企業正在研究外墻外保溫系統上貼瓷磚的技術,這些技術還有相當多的研究工作需要完成才能可靠的應用于工程。

      與外墻內、外保溫系統同時存在的還有,以加氣混凝土墻體、保溫夾心墻系統、現澆砌模墻體為代表的結構墻體保溫隔熱系統。

      我國外墻保溫隔熱技術作為建筑節能事業的一個主要技術組成部分,正在朝著:性能高中低檔搭配,材料多種、性能多樣,能分別適合我國北方寒冷干燥氣候和南方溫暖潮濕的房屋工程特點方向發展
      2、工程應用中常見的技術問題和影響質量的問題

      我國外墻保溫技術在較短時間取得了世界注目的發展,但是在提高完善質量和規范管理外墻保溫技術方面,我國還剛剛起步;與歐洲管理規范化,把外保溫系統作為一個整體進行認定的情況有所不同,我們的管理部門、生產、設計和施工應用單位在認定時還存在比較注意控制材料產品性能,而忽視按要求進行系統性能控制的傾向;生產、研究、施工行業還存在應用技術理論研究薄弱、工程經驗缺乏、實驗和驗證方法不統一的問題;相當數量的開發商對待建筑節能實施仍然抱應付和消極的態度,使得質次價低的產品在低價中標的做法下占有市場;最突出的就是各個環節不能嚴格按標準生產、銷售、施工的問題。

      (1)企業技術研發、培訓缺位

      企業是我國應用技術研發的主體,但是在外墻保溫隔熱技術領域目前除了少數企業外,大多數生產企業沒有獨立的研發力量,大都還停留在模仿國內外技術階段,對技術的基礎理論、構造措施原理、系統形成機理研究很少;一是有缺陷的保溫隔熱系統流向市場,造成技術產品市場混亂;二是低價中標單位尋求替代材料時,會出現以次充好,或者為節約成本,簡化構造、簡化施工環節時,會出現系統性能下降,使工程質量得不到保證。
      而大部分內保溫漿料型技術系統在南方建筑上應用時,這些技術系統在改變了的環境中使用,其保溫機理有所不同,系統經常處于常溫常濕的非中高溫干燥狀態,不能提供優良保溫隔熱性能。

      (2)創新技術集成系統問題

      目前國家級、省級科研機構進行外墻保溫隔熱技術與產品研究的不多,因此企業在自行研究新的外墻保溫隔熱技術系統時,能從基礎研究中得到的支持很少;而企業受自身技術、經濟條件的制約,對于新研究的技術系統也沒有配備足夠的人力、物力、財力,難以從技術的基礎理論、構造措施原理、系統性能形成機理的研究上下工夫,難以解決不同的材料在集成不同的外保溫系統時出現的問題,使得新研究的技術還在試用階段就暴露出工程可靠性差、耐久性不夠的問題;有些雖然也通過了技術評估,但在擴大應用中就暴露出系統性能不完善,出現工程質量問題。

      還有少數施工企業不進行研究,沒有任何技術根據就組織隊伍承攬實施外墻外保溫工程;還有的生產、施工企業為了迎合某些開發項目的需要,沒有經過外保溫系統的大型耐候試驗、系統評估或論證就進行外墻外保溫系統施工,或進行建筑物外墻外保溫系統上粘貼瓷磚的施工,出現保護層開裂和瓷磚空鼓脫落現象,這些都是非常危險的做法。

      (3)施工質量

      外墻外保溫工程或者叫外墻外保溫技術系統從工廠生產出來到達工程現場還是半成品,必須在現場經過施工環節才能最終形成外墻外保溫技術系統,因此系統的質量與施工質量有很大關系,而現在很多都是非專業隊伍施工,施工組織不規范、沒有專門的資質要求,“專業施工人員”并不掌握外保溫技術,加上監理環節也存在不規范的問題,無法保證外墻外保溫技術系統的現場施工質量始終處于受控狀態,也就無法保證外墻外保溫系統的工程質量。

      (4)低價中標與系統質量

      現在正常的外墻外保溫系統施工成本應該在70~80/m2元人民幣,加合理利潤銷售價格應該在80/m2元人民幣以上;但是現在經常耳聞有外保溫工程報價低至40~50元人民幣的外保溫,這樣做的后果就是質量不合格的外保溫系統,或者就是質量有隱患的外保溫系統流向市場;現在有些地方正在建立施工圖審查環節中的經濟技術審查,對外保溫系統的基本定額進行審查,以保證工程質量,在目前市場條件下這是值得推廣的經驗。

      (5)其他應該注意的問題

      統一檢測標準、檢測方法。目前在國內能按標準進行大型耐候試驗單位并不多,但因有利可圖便紛紛開展大型耐候試驗,結果因為試驗的方法和工作程序不統一,導致同廠家的同一種技術系統在不同試驗單位的結果不一致,這就為不成熟技術產品進入市場開了方便大門。
      規范設計。設計、施工單位對保溫隔熱技術缺乏了解,靠照搬廠家或標準圖集了事,對相關技術產品標準缺乏培訓,出現設計不合理的保溫隔熱工程、施工質量低下的保溫隔熱工程。
      完善防水隔潮性能。隨著建筑節能深入,在低能耗和超低能耗建筑設計中現有外墻保溫隔熱系統可能會出現露點,因此外墻保溫隔熱技術產品下一步應研究隔潮層的設置。
      改變目前保溫隔熱材料以有機材料為主、以石油化工產品為主的局面。建筑節能的最終目的是為了節約石油、煤炭資源,但是目前大量使用的外墻保溫隔熱材料(EPS、XPS、PU)、門窗材料(PVC)、屋面材料(EPS、XPS、PU、PVC、瀝青)都來自石油化工產品,對石油化工依存度高和大量使用又拉動了能源資源的消耗;因此應該關注、支持無機保溫隔熱材料的研發和應用,而現階段應該關注、支持有機石油化工保溫隔熱材料的循環利用技術的研發和應用。
      組織國家建筑科研力量認真研究我國南北建筑氣候差異、建筑技術特點、建筑使用特點、外墻保溫隔熱機理和適宜的外墻保溫隔熱技術與產品  我國氣候、生活習慣南北差異大,應該組織國家和地方科研力量進行研究;特別是在夏熱冬冷和夏熱冬暖地區使用內保溫技術問題,既不能簡單照搬嚴寒、寒冷地區的經驗,也不能偏信廠家的宣傳;應該根據內保溫技術應用中普遍存在的熱橋問題、生產和施工質量不穩定問題、外墻熱工環境惡化問題,進行嚴格的第三方驗證,完善其保溫隔熱性能和可用性。
      最終形成性能高中低檔搭配,形式有外墻外保溫、外墻內保溫、外墻結構自保溫,擁有多種材料、多種性能的,能分別適合我國北方寒冷干燥氣候和南方溫暖潮濕氣候房屋工程特點的外墻保溫隔熱系統。


      (二)、門窗技術基本情況

      1、節能門窗技術應用與發展

      (1)窗戶
      建筑外窗由多種材質不同的材料組裝而成,其熱工性能也各不相同;由于窗戶的生產及應用技術、密封技術、遮陽技術和安裝技術水平的不同,受窗框型材特性、斷面設計、玻璃的選用、兩玻間空氣層厚度及窗框比等因素的影響,建筑外窗的保溫性能差別很大。根據選用型材的不同,建筑外窗分為木窗、鋼窗,鋁合金窗、PVC塑料窗、玻璃鋼窗、彩色鋼板窗、不銹鋼窗和鋼塑復合窗、木塑復合窗、鋁塑復合窗等;根據選用玻璃的不同,有單玻窗、單框雙玻窗、中空玻璃窗和LOW-E中空玻璃窗等。
      木窗的保溫性能較好,但耐燃和耐潮濕性能很差。受原材料的限制,目前國內生產的木窗均為高檔木窗,價格昂貴。

      鋼窗包括空腹和實腹鋼窗、彩色鋼板窗、不銹鋼窗和鋼塑復合窗,空腹和實腹鋼窗大量應用于20世紀70至80年代,其市場占有率曾突破70%,但由于其保溫性能較差,現已淘汰;作為普通鋼窗的換代產品,彩色鋼板窗和不銹鋼窗具有物理性能較高、耐久性與密封性能好、色彩選擇余地多、裝飾效果好和使用壽命長等特點,但保溫隔熱性能也比較差。
      鋁合金窗分普通和斷熱鋁合金窗,普通鋁合金窗是70年代末引進、80年代發展起來的,其窗框型材為鋁合金,具有輕質、高強、耐久性好、裝飾效果好等特點,但保溫隔熱性能較差,已經淘汰。而新型換代產品斷熱鋁合金窗則具有較好的保溫隔熱性能,但價格比較高。

      PVC塑料窗是我國80年代末引進、90年代發展起來的,其窗框型材為PVC塑料內加鋼襯,其最大優點是保溫性能好,價格合理,缺點是強度及剛性均較鋁合金窗低,水密性、抗風壓性和采光性能均較鋁合金窗差,顏色單一且易變色,尺寸穩定性較差;這是目前正在大量使用的節能窗。

      玻璃鋼窗近年來研究開發的玻璃鋼窗,具有較好的熱工和物理性能,但價格較較PVC塑料窗高。
      鋼塑、木塑和鋁塑等復合窗兼顧了兩種不同材料的優點,有綜合的保溫性能和裝飾效果,但目前國產的這類窗的物理、工藝性能還需要改善。

      雙玻窗、中空玻璃窗和雙層窗的保溫性能明顯優單玻窗。單玻窗保溫性能極差,即使是保溫性能好的PVC塑料單玻窗K值也可能高達4.8W/m2·k;而PVC塑料中空玻璃窗傳熱系數K值在2.1~2.7W/m2·k之間,鋁合金斷熱中空玻璃窗傳熱系數K值在2.8~3.5W/m2·k之間;PVC塑料Low-E中空玻璃窗傳熱系數的最小值為1.4W/m2·k,鋁合金斷熱Low-E中空玻璃窗傳熱系數K值可降到1.9W/m2·k。

      玻璃使用不同的玻璃對整窗戶的熱工性能影響很大,PET雙中空玻璃、Low-E中空玻璃、真空玻璃和U型玻璃的熱工性能比較好,應在條件具備的項目上優先采用。
      平開與推拉窗的開啟形式對其熱工性能有極大的影響,推拉窗由于密封性能差應該盡量避免使用,平開窗有優良的熱工和物理性能,但價格比較高;因此推薦平開與固定窗組合使用,經濟性價比高。

      (2)單元、陽臺和戶門的節能技術


      經過多年的發展,我國現在應用的單元、陽臺和戶門主要有木質、鋼質、或木質、鋼質復合保溫門,另有部分在陽臺使用的塑料門,其技術與產品性能基本能夠滿足工程實際需要。

      2、節能門窗技術應用中存在的問題

      隨著先進地區和城市率先實施建筑節能率達到65%的第三步節能標準,應該采用氣密性良好的更為先進高效的節能門窗(包括單元、陽臺和戶門);目前我國已經能夠自己生產各類門和窗戶,包括所需要的主要門窗框型材、玻璃、門芯板品種,性能也基本滿足需要。

      但是大量使用的PVC塑料窗存在強度及剛性均較低,水密性、抗風壓性和采光性能均較差,顏色單一且易變色,尺寸穩定性較差的缺點;而綜合性能比較好的玻璃鋼窗,鋼塑、木塑和鋁塑復合窗,斷熱鋁合金窗等等價格由于價格偏高,影響了使用。門產品技術中存在內襯保溫材料不達標、門構造不合理、長期穩定性差的問題。



      (三)、屋面節能技術基本情況

      1、屋面節能應用與發展

      我國屋面建筑節能技術主要有:結合進行屋面防水處理的EPS、XPS的倒置屋面保溫隔熱技術、PU屋面防水保溫隔熱技術,干鋪加氣混凝土塊屋面保溫隔熱技術,以及若干種既有建筑屋面節能改造的技術;由于這些技術產品比較適合屋面部位的受力狀態,技術相對成熟,應用后工程反映保溫隔熱效果比較好,處于穩定發展之中。


      2、屋面節能工程應用中常見的技術問題

      工程應用出現的問題主要是屋面防水保溫工程的生產、施工單位嚴格按照標準進行產品生產、工程施工的問題。

      另外由于EPS板受潮后其保溫效能將有大幅度下降,因此在實際應用時尤其在南方要注意EPS板用于倒置式屋面以及冷庫、空調等低溫管道保溫時,要分別設置透氣構造和隔氣層。
      而一些單位推廣的“保溫隔熱涂料”經測試,其實只有減輕熱輻射,起到一定的隔熱作用,并沒有明顯的保溫作用。

      (四)地面、樓板及樓梯間隔墻節能技術情況


      1、應用與發展

      地面建筑節能技術主要有:結合外墻面節能技術施工將保溫材料埋設至基礎設計深度的EPS板、XP板地面保溫隔熱技術。

      樓層地板的建筑節能技術經過發展后現在已形成有:比較成熟的樓層地板和架空樓板反貼EPS、XPS板和抹膠粉聚苯顆粒樓面保溫隔熱技術。

      樓梯間隔墻節能技術主要有:膠粉顆粒保溫漿料系統、滿足性能要求的輕質保溫砂漿技術。這些技術比較簡單,容易掌握,應用后工程反映效果比較好,處于穩定發展之中。

      2、工程應用中常見的技術問題

      目前存在問題主要是不按設計要求和規范施工問題,不按產品標準生產問題。


      另外,節能的多層或高層住宅的公共樓梯間如果安裝有常閉且性能滿足節能標準要求的單元門和樓梯間窗戶,樓梯間內墻可不作保溫,也能滿足樓梯間的熱工要求。



      二、建筑供熱制冷系統
      和建筑設備節能技術及存在問題

      (一)、熱電冷聯產技術基本情況

      1、熱電冷聯產技術應用與發展!
      近幾年來,我國經濟和社會的發展已步入一個高速發展時期,熱、冷用戶迅速增加和集聚,用量飛增,這為我國三聯產的進一步發展提供了強大的動力。熱電聯產技術在我國已趨成熟并得到迅速的發展,發電量已占總發電量11%以上,收到較好的環保經濟雙重效益,但由于受到熱負荷的性質及季節變化等因素的制約,使得熱電聯產全年總節能不大。為提高熱電聯產系統能源利用率和經濟效益,應大力發展三聯產系統。

      熱電聯產技術通過讓大型建筑自行發電,解決了大部分用電負荷,提高了用電的可靠性,同時還降低了輸配電網的輸配電負荷,并減少了長途輸電的輸電損失(在我國此損失約為輸電量的8%~10%)。我國實現“西氣東輸”后,這種方式可以作為東部大城市的天然氣應用的一種形式。尤其對于具有大型公共建筑和住宅小區的居住區,如果對用電可靠性要求高、全年存在穩定的熱負荷或冷負荷,電熱可實現較好的匹配,這種方式具有較好的節能效果和經濟效果,優化系統配置可在3到5年收回投資。 

      2、熱電冷聯產技術在我國發展中出現的問題

      熱電冷三聯產是建立在能源梯級利用概念基礎上,將制冷、供熱(用戶采暖和供熱水)及發電三個過程一體化的多聯產綜合系統。其主要目的是提高能源利用效率,減少碳氧化物及有害氣體的排放,提高環保效果。由于技術、經濟效益等原因,我國三聯產的發展存在的主要問題在于:


      (1)設備陳舊,技術水平不高"

      影響三聯產節能效果的主要因素有供變電損耗、機組熱負荷率和供熱機組的容量、鍋爐熱效率以及吸收式制冷機的熱力系數等。我國現有的43萬臺燃煤鍋爐中,熱電廠鍋爐強調的是“以熱定電”機組容量往往選得偏小。隨著輸送距離的延長和負荷的不穩定性而造成不必要的浪費;

      (2)熱經濟指標計算不合理

      計算指標時,把總的耗熱量合理分攤到熱、電兩種產品上。目前我國通常采用方法是熱量法,很難調動熱用戶使用低品質熱蒸汽的積極性。

      還有一種分攤方法是實際焓降法,該方法考慮到供熱蒸汽在質量上的差別,刺激了熱用戶使用低供熱蒸汽的積極性,提高了熱電廠熱經濟性。缺點是把冷源的損失都算在發電方面,使熱電聯產所帶來的經濟效益都歸屬于供熱方面。這樣熱的耗煤率較低,相應發電的煤耗率和發電成本很高,會挫傷熱電廠發電的積極性。
      熱量法和實際焓降法是熱電廠總熱耗量分配方法的兩個極端。較折中的方法是做功能力法,該法是對供熱機組的熱耗按供熱蒸汽與進入汽輪機的蒸汽所做的功能力之比來進行分配。此法考慮了熱能的質量,使熱電聯產所帶來的經濟效益,在電能和熱能兩種生產中都得到反映。但是這種計算方法在實用上又不方便(如環境熵各地而異,而求熵又較復雜),因此,工程上應用很少。夏季供冷的分攤方法與供熱基本相同;

      (3)三聯產建設資金融資困難

      2000 年由國家發展計劃委員會、國家經濟貿易委員會、建設部和國家環?偩致摵舷掳l的[2000]1268 號《關于發展熱電聯產的規定》文件為大力發展三聯產提供了政策支持,但熱網管徑大,主干線長且地下鋪設,初投資很大,由市政部門負責投資建設經營,地方財政出注冊本金,其余靠融資,投資融資難度大,熱網很難與熱電廠同時完成。中小城市的熱電廠,機組規模小,融資更困難。此外,不合理的熱電價格也影響了投資資金的來源;

      (4)環保節能意識不強

      熱電廠初期改造需增加設備,延長熱網管線,投資較大,部分熱電企業和個人只顧一時,片面追求自身利益和眼前利益,不顧各項節能要求,也從側面阻礙了我國三聯產發展。



      (二)、供熱系統溫控與熱計量技術基本情況

      1、供熱系統溫控與熱計量技術在我國的發展現狀


      目前,隨著對供熱節能研究的深入,熱計量與溫度控制已經成為當前我國暖通行業關注與研究的熱點。由于我國熱計量與溫控方面的研究處于起步階段,存在一定程度上的盲目性與試探性,研究中出現了一些問題與爭議,適合中國國情的熱計量方式,國外的溫度控制與熱計量產品能否在中國完全適用,什么樣的系統能夠應用計量與溫控?面對我國如此大的市場需求,開發什么產品、采用什么系統方式能夠經濟、簡單、可靠,在達到節能目的的同時,滿足舒適需要,等等,這些都需要進行更深入地研究和探討。近幾年來,國內許多部門做了大量有效的工作,在居住建筑建立適合熱量計量的供熱系統以及熱量計量方法方面做了一些示范工程,進行了有益的探索,取得了一定的成效。' l7 J3 ~7 K- t* M$ ?$ o

      2、供熱系統溫控與熱計量技術存在的問題
      (1)溫控與熱計量的關系
       目前,有些地方只重計量的做法以達到收費的目的有悖于我們發展溫控與熱計量技術以提高節能與舒適水平的出發點,也有悖于熱改的方向和目標。
      溫控與熱計量應該并重,相輔相成,甚至溫控更加重要。供熱單位先提高自身水平,提高室內熱舒適度,也就是提高服務質量,再合理地向用戶收費,促進節能事業的發展。


      (2)戶內系統與戶外系統的關系
      目前有一種趨勢:認為將溫控就是要在室內安裝溫度控制閥,將計量就是在戶內安裝熱量表,至于戶外控制就可以不被重視了。如果戶內采取了節能手段,而戶外沒有配合措施,一方面會引起管網水力熱力工況的失調,另一方面室內節省的能量不能體現在熱源的節省上,節能這一根本目的就沒有實現。

      所以,戶內控制一定要和戶外控制相結合。

      (3)末端熱計量方式

      目前熱計量方式中分戶熱計量熱量表受到普遍關注,發展較快,而熱量分配表不那么被看好。其實計量方式決不是僅僅分戶計量熱表一種,應該探索其他行之有效的計量方式。

      (4)熱量表的精度

      對于熱量表,現在一味追求高精度:溫度傳感器從PT100到PT500,直到現在的PT1000;流量計耐溫越來越高;誤差越來越;積算儀的功能也越來越多。但熱量表的精度越高,造價就一定越高,而計量結果也就一定越來越準確,其投資費用最終要嫁到用戶身上。但是在實際應用情況表明:在采暖系統中,由于水質、腐蝕等因素造成的系統誤差遠遠大于熱量表的誤差。

      (5)溫控與熱計量設計、計算方法和標準圖及技術措施
      從全國范圍來講,這個問題還沒有得到解決,針對各地區的方法措施還需要發展,設計與計算方法還有待規范和統一,還有很多基礎工作需要去認真扎實地做。

      (6)政策、技術標準、產品開發的相互關系
      過去幾年里,溫控與熱計量事業發展很快,但總體規模不大,沒有形成一個產業。產品供應商經常抱怨國家政策不到位,沒有強制措施,政府又考慮到技術方案和相關標準不完善,可操作性差,設計部門往往無章可循,缺乏標準指導,開發商在無強制措施的情況下,不愿增加溫控與熱計量投資,存在僥幸心理。三者之間的相互依存,又相互制約,影響溫控與熱計量技術發展。


      (三)、空調蓄冷技術基本情況


      1、空調蓄冷技術在我國的應用發展
      蓄冷系統將不需冷量或者冷量少的時間(如夜間),利用制冷設備將蓄冷介質中的熱量移出、進行蓄冷,并將此冷量用在空調用冷或工藝用冷高峰期。蓄冷介質可以是水、冰或共晶鹽。因此,蓄冷系統的特點是:轉移制冷設備的運行時間,這樣,一方面可以利用夜間的廉價電,另一方面也減少了白天的峰值電負荷,達到電力“削峰填谷”的目的。

      空調系統是現代公用建筑與商業用房不可缺少的設施,其耗電量很大,而且基本處于電負荷峰值期。以北京為例,目前公用域商用建筑的空調用電負荷約為60萬kW,約為高峰電負荷的16%,因此,空調負荷具有很大的削峰填谷潛力,國家已將空調蓄冷作為重點節能技術措施之一在全國推廣。

      2、空調蓄冷技術存在的問題

      但是應當看到,任何技術都是有它的應用背景的, 空調系統中的蓄冷技術也是如此。合適的電峰谷差價、成熟的技術支持以及合理的政策是這一技術得以發展的必要因素。


      對于空調系統的蓄冷技術, 它是暖通空調節能技術的有機組成部分, 但不是在所有的地區和所有建筑的暖通空調系統都適用的, 其他技術的發展以及國家經濟形式的變化都會對它的發展產生影響。所以國家的政策是蓄能技術得以推廣的非常重要的保證。

      蓄冷技術有其一定的局限性, 它是由用電的矛盾所引發的, 它的發展也必將受到電力應用情況的影響, 如果有成熟的蓄電技術或者其他更為合理、高效的解決電力矛盾的技術出現,空調的蓄冷技術的發展也將受到相應的影響。



      (四)、空調系統變頻控制技術基本情況

      1、空調系統變頻控制技術的應用


      變頻控制技術在現代空調中的使用已成為必然趨勢,它不僅能有效改良空調系統的工藝不足,還能大幅降低冷水機組、風機、水泵等空調設備的能耗,節省運行成本。實際證明,冷水機組變頻控制可節能20%~30%,風機水泵類變頻控制節能40%~50%,

      采用變頻技術的原因有:

      (1)設計者在選擇設備時,通常留有一定的設計余量(20%~25%左右),實際上極少在全負荷運行,甚至從未在全負荷運行過。 
      (2)建筑物由于使用情況的變化(如出租率不高,建筑功能變化等),負荷也會發生相應變化。

      (3)建筑物的實際負荷會隨著室外氣候的變化而波動。
      (4)采用變頻控制技術后設備的啟動運轉性能也表現出良好的節能效果。

      通?照{設備只能按設計的額定功率運行,當負荷降低時,設備仍然按照額定功率全負荷輸出運行,這就必然造成能量的浪費。如果我們能夠使用變頻技術使空調設備的輸出功率隨負荷的變化而變化,那么就可起到節能的效果。


      根據空調負荷來相應改變水流量或風流量可有效實現地節能。變風量空調系統(VAV)是通過末端裝置來補償室內負荷的變動,調節房間送風量以維持室溫。變風量和定風量系統相比,一般情況下可節能50%。變水量系統(風機盤管)是通過水量控制的方法來調節溫度的,其比定流量系統要節電。隨著工業變頻器的推廣應用,通過對水流量、風量及主機等的變頻控制調節,可實現其同所需空調負荷的實時匹配,從而產生顯著的節能效益。

      2、空調系統變頻控制技術存在的問題及應用中需注意的問題

      (1)變頻器產品存在的問題

      變頻調速技術有著許多的優點,但是它也存在一些問題。主要是由于在變頻器內部電路中,整流器、濾波器與逆變器3部分之間進行的“交,直,交”電流變換,使變頻器不可避免地成為一個諧波源。盡管變頻器生產廠家在制造變頻器的同時,配置了一些專用配件如交流電抗器、直流電抗器等等,但不可能完全消除諧波。諧波會引起變壓器繞組、硅鋼片、外殼等部件局部發熱降低輸出功率、引起振動與噪聲;諧波會引起電動機定子繞組過熱、危及絕緣、引起振動及局部過電壓最終導致電動機毀壞;諧波會引起電容器介質老化擊穿、機械振動造成損壞發生電氣事故;諧波會降低斷路器的遮斷能力延緩熄弧能力甚至造成斷路器損壞。


      (2)變頻器額定功率大小的選取
      變頻器的功率越大,其產生諧波效應越強,而且價格越高。因此變頻器額定功率不要選配過大,但也不能低于電動機的額定功率,否則變頻器的保護裝置動作,影響變頻器與電動機正常運轉。因此要合理選配變頻器的額定功率。

      (3)變頻器調速范圍的選擇
      通常風機和泵類配用的都是普通交流電動機,當轉速過低時,其冷卻風扇幾乎失去通風降溫的作用,因此會造成電動機過熱。變化范圍不大的電動機轉速就會引起電動機的轉矩、功率發生很大的變化。因此變頻器的調速范圍即調速比不宜選擇過大,以1∶10 為宜。




      (五)、熱回收技術基本情況


      1、熱回收技術的應用

      (1)排風冷熱量回收


      熱回收系統是回收建筑物內、外的余熱(冷)或廢熱(冷),并把回收的熱(冷)量作為供熱(冷)或其它加熱設備的熱源而加以利用的系統?照{房間一般設有供新風系統,同時有許多房間設有排風系統,由于排風的空氣參數接近空調房間的室內參數,排氣的溫度相對大氣溫度有一定的溫差,直接排入大氣就會造成能量損失。因此,在送入新風時,可以回收利用部分排風中的能耗(包括冷量和熱量),達到節能效果。

      (2)冷凝熱的熱回收

      水冷制冷機組的冷凝熱通常是通過冷卻塔放到大氣中,造成環境的熱污染。冷凝熱的回收,用來加熱生活用水,能大大提高能源的利用率。


      冷凝熱可以分為兩部分:一部分是來自于溫度較高的過熱蒸汽,另一部分為較低溫度的來自制冷劑兩相相變熱量和過冷熱量。過熱蒸汽的溫度一般在45℃~90℃之間,而相變熱量在40℃~45℃之間,而一般熱水要求溫度在60℃左右。根據兩種熱量性質的不同,可以采用直接回收和間接回收兩種方法。

      (3)冷凝水冷量的回收


      從冷凝水中回收余能的潛力很大,特別是當環境空氣濕度高,系統濕負荷大,冷凝水量相當可觀,根據文獻的保守計算,如果僅對家用空調機冷凝水冷量進行合理的利用,全國一個夏季可以節約耗能704 MW,多產冷量1.164 GW。中央空調產生的冷凝水量較多,可以將冷凝水引入蒸發式空氣加濕冷卻器中對室外機進風進行冷卻,降低進風溫度,從而減少壓縮機能耗。
      2、熱回收技術存在的問題

      (1)我國對于有些熱回收技術如冷凝排熱熱回收系統的研究現在僅限于理論的分析,且處于初步探討階段,缺乏實際的、深入的系統研究,從國內的研究狀況來看,還存在著一系列的問題. 在直接加熱自來水的回收系統中不僅存在空調系統運行時段與熱水使用時段的時間差問題,而且還存在生活熱水的用量與冷凝熱量之間不匹配的問題。

      (2)我國的熱回收設備在開發中,還缺乏對于整個設備部件進行優化匹配設計,進行計算機模擬方面研究。
      (3)冷凝排熱熱回收取決于主要設備的工作情況, 有時可能得不到預期的效果。就冷凝熱熱回收來講,其效果取決于空調系統的運行工況,其目的也只是從節能和環保的角度考慮回收余熱,而不能本末倒置為獲取熱量去隨意改變空調的工況。
      (4)暖通空調系統中熱回收設備的使用需要增加初投資, 同時國內好的產品較少, 國外的設備由于運輸費用、關稅和利潤等因素價格較高, 導致回收周期較長。


      三、可再生能源


      在建筑中規模使用技術及存在問題


      (一)、在建筑中太陽能利用技術基本情況

      1、應用與發展

      太陽能在建筑中利用分為:生活熱水、采暖,太陽能制冷空調和光伏電池提供電源幾種形式。中國是世界上擁有豐富太陽能資源的地區,而太陽能熱水系統既是當前太陽能熱利用中技術最成熟、經濟最具競爭力、應用最廣泛、產業化發展最快的產品,也是我國最具優勢的產業;中國已經是世界上太陽能熱利用產量最大、總使用量最多、發展潛力最大的市場和制造工廠。具體運用技術類型分為:光熱利用和光電利用,光熱利用按不同利用方式又可分為被動式光熱利用和主動式光熱利用兩類。


      (1)光熱利用

      被動式采暖太陽房。被動式采暖太陽房是被動式光熱利用最常見的形式,其形式多樣,投資少、實用,但受太陽能不穩定影響大,在邊遠、貧困地區的學校、鄉鎮住宅的冬季采暖發揮重要作用;經過改進的太陽能采暖與常規采暖系統相結合的新型被動太陽能采暖建筑將在改善北方農村的冬季室內熱環境條件方面繼續起重要作用;
      隨著我國經濟實力的提高、建筑圍護結構保溫隔熱性能的提高和節能意識的增強,被動太陽能采暖技術將在城市建筑中得到采用。

      供熱水與采暖。利用太陽能作為建筑物供熱熱源,利用太陽能供熱綜合系統(兼有采暖、生活熱水供應功能)解決人們在建筑物生活時所需要的熱水、采暖,這種應用形式中提高太陽能系統的性能、太陽能系統與建筑協調結合技術是關鍵,在我國的發展還比較緩慢,需要有關方面積極支持加緊發展;


      太陽能與淺層地源熱泵技術結合供暖可提高太陽能集熱系統的效率。

      參與城市集中連片供熱。太陽能連片集中集熱,提供區域供熱的部分熱源。

      太陽能空調。利用太陽能產生中高溫熱水作為吸收式制冷機運行時所需要的熱源,太陽能空調的應用需求和太陽能的供給量保持很好的一致性,天氣越熱,越需要用空調時,太陽輻照量也較高;難點是需要的太陽集熱器數量多、面積大,工程初投資偏多。而太陽能供熱-空調綜合系統由于能全年綜合利用,可提高系統節能經濟效益,降低回收期。

      (2)光電利用


      太陽能光伏發電技術在建筑的應用  可作為建筑材料和裝飾材料的光伏電池產品技術用于建筑,可提供空調及照明、供電的主要能源,近年來成為世界太陽能利用的熱點,是太陽能光電技術的重要發展方向;

      (3)綜合利用

      太陽能光熱、光電綜合利用,既解決建筑的生活熱水、空調熱源,又解決家用電器、照明供電的需要。


      (4)利用形式

       太陽能的熱利用技術形式除被動式采暖太陽房形式外,按系統循環方式分為:
      自然循環系統、直流式系統、直接式機械循環系統、直接式排回系統、間接式系統。
       這些技術系統各有優缺點,有各自的適用范圍;但是要實施與建筑結合應用,循環方式應該采用承壓(機械循環)式間接雙回路系統,這種系統便于實施與建筑外觀協調配合的設計施工、便于實現高質量的控制和計量、便于保證全日穩定可靠供水。
       按集熱器形式分為:
      平板式集熱器系統、真空管式集熱器系統。
      真空管式集熱器是我國獨立研發的技術,具有低溫下集熱效率高的特點,得到了廣泛地應用;而平板式集熱器系統由于自身結構輕、薄、壽命比較長的特點比較容易實施與建筑結合,并且隨著生產工藝提高、高效太陽能吸收涂層技術引進,其應用范圍還將擴大。
      2、工程應用中常見的技術問題

      (1)熱利用產品技術問題
      大部分太陽能企業生產的太陽集熱器產品質量和性能參數,特別是系統及其主要部件的安全性、可靠性差,尚不能滿足建筑規范的抗風、抗雪、抗震、防水、防雷要求;
      系統的集成和系統外觀,還不能適應與建筑結合的要求;
      市場的主流產品仍是直插式太陽熱水器,產品特別是真空集熱管壽命比較短、系統應用范圍狹小,不利于在城市規;瘧玫囊。

      (2)熱利用工程技術問題
      房屋建成后才購買安裝,是后置部件;大量太陽熱水器在建筑上的不和諧安裝,造成對建筑的毀容、使用功能的破壞、乃至城市風貌的損壞;
      太陽熱水系統的設計大多依據太陽能企業的經驗,基本上未作到優化設計,建筑設計院的參與較少,不利于大規模使用時對技術應用、施工設計規范的要求;
      對太陽能利用的認識有誤區,片面追求高太陽能保證率,而不是進行最佳投資效益的核算。
      太陽能光熱綜合利用。太陽能光熱綜合利用,既解決建筑的生活熱水、冬季采暖熱源,又解決夏季制冷空調熱源的需要,是太陽能熱利用的最佳途徑,但是由于工程建設初投資太高,除要發展應用技術外,還需要政策支持;

      被動式太陽能采暖。長期以來被動太陽能采暖建筑被局限于在農村、鄉鎮和常規能源匱乏的邊遠地區發展,沒有系統研究、發展在實施了建筑節能后的城市建筑中,被動太陽能采暖技術及其應用技術;

      太陽能光伏發電。工程建設初投資太高,無法在生命周期內回收,單依靠市場經濟推動困難,除要發展應用技術外,還需要政策支持。


      (二)、淺層地能利用技術基本情況

      1、應用與發展

      地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統, 主要應用形式和應用技術有:土壤源熱泵技術、地下淺層水源熱泵技術、地表淡水源熱泵技術、地表污水源熱泵技術及淺層海水源熱泵技術。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源(如電能),實現低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源,即在冬季,把地能中的熱量“取”出來,提高溫度后,供給室內采暖;夏季,把室內的熱量取出來,釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kW的能量,用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。從科學用能的角度看,熱泵是合理利用高、低品位能的最佳技術路線。
      與鍋爐(電、燃料)供熱系統相比,鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70~90%的燃料能轉為熱量,供用戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節省二分之一以上的能量;由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩定,一般為10~25℃,其制冷、制熱系數可達3.5~4.4,與傳統的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普通中央空調的50~60%。因此,近十幾年來,尤其是近五年來,地源熱泵空調系統在北美及中、北歐國家取得了較快的發展,中國的地源熱泵市場也日趨活躍,可以預計,該項技術將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調技術。

      2、工程應用中常見的技術問題


      在節約能源的大背景下,地源熱泵技術得以在短期內在我國快速蓬勃發展起來,但也存在許多問題有待解決,以便使地源熱泵產業能夠健康、快速的發展。

      主要存在的問題如下:

      系統能效比偏低。實際運行的許多系統的系統能效比偏低。地源熱泵作為地下換熱系統、熱泵機組、末端三大塊分別由不同種類換熱器構造組合而成的復雜體系,各系統之間的相互匹配,系統設計、設備選型的合理性都會最終影響到系統能效比。而在實際工程實踐中,由于種種原因,地源熱泵系統的能效比偏低;
      項目管理空白。項目管理存在一定困難。由于地源熱泵系統是一種新型的空調系統,使得相關的技術管理缺位,更加由于地下換熱系統的特殊工藝,目前找不到主管審批部門,在項目實施中引發了很多麻煩;
      缺乏切實可行的設計規范。地源熱泵作為建筑行業的附屬技術,其設計不可避免的將要由設計院所承擔,但由于設計規范的缺位,設計院沒有可執行的標準,加上地源熱泵系統在不同需求、不同地域時對熱源、主機與末端的合理匹配很難獲得統一的標準,現在的建設項目多數由廠家根據各自的經驗完成,在廠家負責設計的情況下,監理單位往往無法對工程建設進行有效監督;
      施工工藝有待于總結。地源熱泵地下換熱系統屬于隱蔽工程,設計壽命一般情況下不低于50年,在換熱器材質及制備方法,換熱器安裝手段,回填料選擇及回填方式,水力平衡措施等方面都需要切實可行的技術規范,并對施工人員開展技術培訓,培養專門的技術人員,以便于質量控制;

      初投資偏高。地源熱泵機組由于已經實現了國產化,在整個系統成本中所占比例已經由原來的四五成降為二三成。但是地源熱泵系統初投資依然偏高,這相當程度上延緩了該技術的推廣,這主要有兩個方面的原因,一是鉆孔費用較高,由于傳統鉆井工藝主要集中在油田、地質勘察部門、水利工程等專業性非常強的行業內部,施工成本相當高;二是地下換熱器管材及回填料的限制,因為沒有切實有效的提高換熱效果的技術措施,地下換熱器設計裕度系數較大,這也導致初投資的加大;

      系統的運行模式不盡合理。研究人員發現,我國使用的熱泵系統泵和風機消耗電能往往超過系統總能耗的50%,高于普通中央空調泵與風機的耗電量,因此,降低泵和風機能耗是提高系統效率的重要途徑。對于不同的系統設計方案,水泵在系統能耗中所占比率差別很大,系統設計時應該對多種配置方案進行綜合比較,選擇技術經濟性最優的方案。

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