建筑节能改造技术文档格式.docx
《建筑节能改造技术文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑节能改造技术文档格式.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
对中国建筑的节能改造是非常必要的，而且市场潜力巨大。
以下系统介绍了中国市场中普遍存在的四种建筑节能改造技术：
地源热泵、中央空调节能改造技术、太阳能热水系统和建筑节能材料。
2四种建筑节能改造技术综合研究
2.1地源热泵
地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。
我国地源热泵的研究起始于20世纪80年代，最近5年，该项技术成了国内建筑节能及暖通空调界热门的研究课题，并开始大量应用于工程实践。
2.1.1地缘热泵系统原理
地源热泵技术是利用地下的土壤、地表水、地下水温度相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。
地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。
2.1.2地源热泵系统的分类及特点
（1）地埋管地源热泵系统
该系统包括一台土壤耦合地热交换器，它或是水平地安装在地沟中,或是以U形管状垂直安装在竖井之中。
不同的管沟或竖井中的热交换器成并联连接,再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接,它通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。
其优点是：
系统不受地下水量的影响，对地下水没有破坏或污染作用，系统运行具有高度的可靠性和稳定性。
它的主要缺点是：
由于管壁传热温差的存在，机组冬季地源侧水温低于地下水式系统5~10℃，机组夏季地源侧水温高于地下水式系统10~15℃，机组运行条件相对较差，降低了运行效率；
埋地换热器受土壤性质影响较大；
连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动；
土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率变小，导致埋地换热器的面积较大等。
（2）地下水地源热泵系统
地下水地源热泵系统分为两种，一种为开式系统，另一种则为闭式系统。
开式地下水地源热泵系统是将地下水直接供应到每台热泵机组之后，将井水回灌地下。
由于可能导致管路阻塞,更重要的是可能导致发生腐蚀，故通常不建议在地源热泵系统中直接应用地下水。
在闭式地下水地源热泵系统中,地下水和建筑内循环水之间是用板式换热器分开的，系统包括带潜水泵的取水井和回灌井。
在地下水较深的地方，由于地层的隔热作用,其温度随季节气温的波动很小，特别是深井水的水温常年基本不变，对热泵的运行十分有利。
它的优点是：
系统简便易行，综合造价低，水井占地面积小,可以满足大面积建筑物的供暖空调的要求。
其缺点是：
地下水热泵系统需要有丰富、稳定、优质的地下水源支持；
此外，即使能够全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的问题。
（3）地表水地源热泵系统
地表水地源热泵系统，由潜在水面以下的、多重并联的塑料管组成的地下水热交换器取代了土壤热交换器，与土壤热交换地源热泵一样,它们也被连接到建筑物中，并且在北方地区需要进行防冻处理。
地表水地源热泵系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。
系统简便易行，初投资较低。
缺点是：
地表水地源热泵系统也受到自然条件的限制；
此外，由于地表水温度受气候的影响较大,与空气源热泵类似，环境温度越低热泵的供热量越小，而且热泵的性能系数也会降低；
一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因素有关，需要根据具体情况进行计算；
这种热泵的换热对水体中生态环境的影响有时也需要预先加以考虑。
总体来说,所有地源热泵系统都有着突出的技术优点：
高效、节能、环保和无污染。
2.1.3中国地缘热泵的发展现状
根据对国内160余项典型地源热泵工程的统计显示：
地源热泵市场分布为办公楼40%、宾馆、酒店19%、住宅12%、厂房9%、别墅、度假村7%、商场6%、学校建筑5%、医院建筑3%,可以看出,地源热泵技术已经在多种类型的工程中应用。
调查显示,从空调供热（制冷）面积来看,面积在5万m2以上的项目约占14%;
在1～5万m2的约占48%,1万m2以下的约占39%。
其中大的在几十万m2,像北苑家园小区面积达80万m2。
小的是一些私家别墅只有约200-300m2,像北京如茵小筑别墅10号地源热泵供暖空调工程仅220m2。
从项目上看,1000万以上的项目占14%，500～1000万元以上的项目占21%,500万以下的项目占65%。
可见目前实施地源热泵技术的工程中还是中小项目居多。
据统计，在地源热泵系统3种不同的系统典型工程中，采用地下耦合热泵系统的占35%，地下水热泵系统的占28%，地表水热泵系统的占37%（图2）。
图2
与此同时，在低碳节能成为全国乃至全球关注焦点的背景下，地缘热泵市场相关产品的销售出现了爆发式增长。
2010年，地缘热泵销售总额将接近30亿元人民币，预计2011年地源热泵市场规模将同比2010年的增长将近1倍，达到60亿。
按照目前的发展态势，地源热泵产品的总销售额年增长率将至少保持在40%~50%的水平，从而真正步入增长的“黄金五年”。
2.1.4中国地源热泵工程案例分析——鹤壁市政府办公楼国家可再生能源建筑应用示范工程项目
（1）工程概况
鹤壁市政府办公楼包括三栋办公楼，其中市政府第一综合办公楼位于中间，东西两侧各一栋为市政府办公区小办公楼。
鹤壁市政府第一综合办公楼，建成于1996年，地上8层，层高3.6m，檐高29.80m，室内外高差2.2m，总建筑面积为19398m2（不含地下室）。
结构均采用钢筋混凝土框架填充墙结构，填充墙为混凝土加气砌块，厚度为200mm。
鹤壁市市政府办公区小办公楼建筑5层，层高3.6m，檐高20.5m，室内外高差2.2m，总建筑面积为4313×
2=8626m2。
楼体结构为砖混结构，墙体厚度为370mm。
该办公楼原有热源形式是采用城市集中供热，末端设备采用采暖散热器；
冷源形式为空调系统，分体挂机。
（2）改造前存在主要问题
改造前该办公楼存在以下问题：
1）围护结构体系保温性能差。
2）夏季采用分体壁挂空调机制冷，冬季采用集中供暖。
分体壁挂机的制冷能效比低，既影响了建筑外墙美观，又影响了建筑的保温隔热效果，增加了能耗，降低了室内的舒适度。
全年空调能耗和采暖能耗见下表1：
表1
（3）改造效果
1）提高了办公环境的舒适度
根据有关节能检测部门提供的现场实测数据，改造前办公室内温度仅为15.0℃左右，改造后在空调变频调速为中档的情况下，办公室内温度就能达22℃以上，办公人员也普遍反映改造后办公室内环境有了明显改善，工作效率也提高了。
2）降低了全年采暖空调能耗
根据有关节能检测部门提供的能耗数据，综合办公楼节能改造前全年空调能耗为1143762kWh，全年采暖能耗为968772kWh，改造后全年空调能耗为619784kWh，全年采暖能耗为689987kWh；
小办公楼节能改造前全年空调能耗为313037kWh，全年采暖能耗为336510kWh，改造后全年空调能耗为190302kWh，全年采暖能耗为212417kWh，节能效果非常明显。
（4）经济效益
鹤壁市政府办公楼地源热泵中央空调系统与改造前的冷热源形式相比，体现了很高的经济效益。
改造后达到了国家规定的公共建筑节能50%的标准要求，其经济效益主要体现为：
1）所需设备装机容量明显降低
据测算,该工程节能改造前设计热负荷为2380kW，设计负荷为2660kW,节能改造后设计热负荷为1200kW，设计冷负荷为1350kW,即经过节能改造，该工程设计热负荷和冷负荷分别降低了49.6%和49.2%。
因此，所需供热供冷设备的装机容量有了明显降低。
2）全年运行费用大幅降低
夏季工况：
夏季地下水源热泵系统能效比为：
1002/222.6=4.50。
而若该工程采用普通空调系统（分体壁挂机等），夏季系统能效比为2.75，按每天运行10h，夏季运行100天计算，则每年夏季可节电1350kW×
100×
10h×
（1/2.75-1/4.50）=19.09万kWh，电费单价按每度电0.66元计算，则每年夏季可节约电费12.60万元。
冬季工况：
冬季地下水源热泵系统能效比1147/304.6=3.77。
则冬季运行耗电量为1200kW×
120×
10h/3.77=38.2万kWh，电费单价按每度电0.66元计算，则每年冬季仅需电费25.21万元，则节能改造后冬季可节约运行费用45.96-25.21=20.75万元。
综上可知，节能改造后每年可节约运行费用12.60+20.75=33.35万元；
除去室内部分，该项目地下水源热泵系统总增量投资为230万元，故投资回收年限为230万元/33.35万元≈7年，即实施中央空调系统改造7年内可收回成本，经济效益非常可观。
（5）社会效益
该办公楼节能改造后产生的社会效益主要表现为：
1）降低煤炭消耗，缓解能源危机
对既有建筑进行节能改造，新建建筑推行新的节能标准，降低建筑物能耗，加快新型能源的开发和综合利用。
这样可以降低煤耗，减少浪费，减轻污染，对缓解我国目前能源短缺的状况起到举足轻重的作用。
2）减少煤电供需矛盾，减轻发展压力
我国二氧化碳排放量仅次于美国，高居世界第二位，而其中由燃煤排放的二氧化碳量更是高达80%左右。
可见燃煤是影响我国二氧化碳排放量的最大因素。
因此减少煤耗，可以缓解我国面临的政治和外交方面的压力，解决我国经济发展和对外贸易可能面临新的问题。
（6）环境效益
环境效益表现在采用地源热泵中央空调系统后，可以减少煤炭消耗，节约电力资源，减少二氧化碳等温室气体的排放量，降低温室效应；
减少二氧化硫的排放量，减少酸雨的形成对建筑物的损坏；
降低城市总悬浮颗粒物（TSP）年均值浓度。
根据鹤壁当地煤炭的品质和等级，按照每燃烧1吨煤炭，将排放二氧化碳600kg，二氧化硫12～15kg，烟尘50kg和灰渣近260kg计算，每年节约用煤56.64吨，则减少二氧化碳排放量为3.4×
104kg,二氧化硫排放量为680～850kg，烟尘排放量为2832kg，灰渣排放量为1.5×
104kg。
2.1.5中国地源热泵市场发展瓶颈
目前，地源热泵技术在推广应用过程中存在的主要问题表现在以下几个方面。
首先，由于我国长期以来对于节约能源和保护环境的宣传教育不够，没有形成强大的公共舆论和社会环境，使得社会各方面对于使用节能技术和设备缺乏紧迫感，积极性、主动性不够。
此外，地源热泵技术开发使用过程短，社会对其认知不足，尤其是业主单位主要决策人员的认知不足，直接影响到此项新型能源技术的广泛使用。
其次，地源热泵技术的初投资看似偏高，影响着一些业主对于采用该技术的选择。
但该系统免除了能源传递输送过程的基础设施投资，另一方面还能同时供冷和供新风，综合成本大大节约的这种价格优势，并未能被业主全面认识。
第三，设计问题。
设计单位普遍对此项能源技术不甚了解，在设备选型中不予使用或者使用不恰当。
第四，对传统能源使用存在惯性。
如北京市已经形成了使用传统能源的基础设施、管理服务设施和体系，传统的能源使用方式也在进行技术改造，扩大用户，形成规模，这也形成了与新型可再生能源使用的竞争和冲突问题。
2.2中央空调节能改造
中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统，它在给人们提供舒适的生活和工作环境时,又消耗了大量的能源。
据统计，我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%。
在有中央空调的建筑物中,中央空调的能耗约占总能耗的70%，而且呈逐年增长的趋势。
因此，认识清楚目前存在的问题，高效利用中央空调系统的能源，采取有效的节能措施就成为迫切需要解决的问题。
近10年来，冬季在我国以往不取暖的地区如长江流域，由于生活条件的改善也普遍出现了各种取暖措施，其中就有直接采用能耗较高的电热取暖的方法。
如何解决这些地区的取暖问题并做好节能工作是值得进一步研究的课题。
2.2.1传统中央空调系统的运行原理
中央空调系统的结钩示意如图3所示。
图3
传统中央空调系统的运行状态：
制冷机组由制冷电动机驱动运转，当冷冻水回水处温度与冷冻水供水处温度的温度差低于设定温度差时，制冷压缩机进行部分或全部卸载，制冷电动机仍然轻载运转；
当冷冻水回水处温度与冷冻水供水处温度的温度差大于设定温度差时，制冷压缩机进行部分或全部加载，制冷电动机满载或轻载运转。
冷冻水泵和冷却水泵起动后保持运转。
这种工作状态是按额定运行工况设计的。
但实际情况却不总是这样的，因为有使用房间的数量和季节温度等的变化，传统中央空调系统却不能根据上述变化而调节使用功率，所以电能的浪费是不可能避免。
上述运行过程存在3个电能浪费点：
①制冷压缩机进行部分或全部卸载时制冷异步电动机全速运转，制冷压缩机进行部分加载时制冷电动机全速运转。
②不管冷冻水回水温度如何，冷冻水泵电动机总是满载运行。
③不管冷却水温度如何，冷却水泵电动机总满载运行，同时冷却塔上的风机起动后总保持运转。
2.2.2中央空调系统的节能措施
（1）减少输送系统的能耗
空调系统中，空气与水通常是冷量载体。
输送过程能耗包括：
通过传热的冷量损失和输送过程的流动阻力损失。
对于输送冷量的水系统或空气的管路系统，克服流动阻力的能量又转变为热量导致冷量损失。
减少输送过程的能耗主要可以从以下方面着手：
1）做好输送冷量的水管、风管的保温。
2）精心设计、正确计算系统阻力，选择合适的泵与风机的型号与规格，切忌选择流量、扬程或全压过大的泵与风机，避免不必要的能量损失。
3）在满足工艺和舒适条件下，应尽可能地增大送风温差和供回水温差。
（2）采用大温差送风系统，合理调节新风比例
人对空调舒适性的感觉有一个由温度和湿度构成的区域，在这个区域内人体的热舒适感没有明显改变，但系统的耗能却有较大幅度的变化，适当加大送回风温差可减少水路、风路系统的容量，降低水泵、风机的功率。
加大送风温差办法有加大目前常规空调的送回风（送回水）温差和采用低温送风的方法，低温送风可结合冰蓄冷系统的运行。
（3）采用热回收与热交换装置
由于新风的引入，空调环境必然要将一部分旧空气排掉，排气的温度相对大气温度有一定的温差，制冷时若室内温度为28℃，室外温度为35℃，则将28℃的气体排入大气会带来能量损失，采用热回收交换设备使新风在被处理前先与排气进行热交换，新风温度会有所降低，这样可减少新风机组的负荷，减少了能耗，这种装置对于可集中排风而需新风量较大的场合更为合适。
（4）采用变频控制
大部分建筑物一年中只有几十天时间中央空调处于最大负荷。
中央空调冷负荷始终处于动态变化之中，如每天早晚、气候情况、客流量、活动内容等各种因素的变化，实时影响中央空调冷负荷。
一般冷负荷在5%～60%范围内波动，大多数建筑物每年至少70%是处于这种情况。
大多数中央空调，因系统设计多数以最大冷负荷为最大功率驱动。
这样，造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾，造成了巨大的能源浪费。
采用变频控制的方式，可解决此矛盾,变频技术在工业中得到了较成功的使用，但目前在中央空调的水系统和风系统中很少采用。
2.2.3中国中央空调市场发展状况
以江西中央空调市场发展状况为例。
近年来，江西省紧紧抓住促进中部地区崛起的重大机遇，大力发展经济建设，各行业得到了快速发展，随着鄱阳湖生态经济区正式上升为国家战略，江西已成为招商引资的热土，越来越多的企业看好江西，纷纷落户江西投资兴业，掀起一股“江西旋风”！
如今的江西已经成为华中经济发展的一颗耀眼新星。
经济快速发展，带动了与之关联的中央空调市场快速成长，市场容量连年递增，2010年市场容量有望突破6亿元，创历史新高（如图4）。
图4
一般情况下，业内将江西划分为3个级别市场来进行操作（图5）。
省会南昌市勿庸质疑位列头把交椅；
九省通衢的九江市和赣州市经济总量及城市规模不分仲伯，被业界一致看好，划入1级市场。
以上饶、抚州、宜春、新余、景德镇为代表的区域中央空调发展初现端倪，被列为2级市场。
3级市场为萍乡、鹰潭、吉安等地。
图5
虽然市场发展潜力巨大，但是一直以来，江西被认为是竞争无序的典型区域之一，品牌、商家之间的竞争手段和花样层出不穷，甚至有商家以牺牲付款的方式来获取项目。
另外，南昌等一线市场普遍存在“崇洋媚外“的现象，经济状况好一点的单位以外资品牌作为首选，而经济较弱的甲方考量的标准就是价格，中端产品的市场处境反而尴尬，制约了中央空调在江西市场的发展。
2.2.4中国中央空调节能改造工程案例分析——广西北海市攀钢北海特种铁合金公司综合办公大楼中央空调系统节能改造
（1）原有中央空调系统概况
广西北海市攀钢北海特种铁合金公司综合办公大楼中央空调系统，主机选用上海开利公司生产的30HR－225型冷水机组，冷冻、冷却水循环均采用有30m3中间水箱的开式循环系统。
正式投人运行以来，系统运转正常，总体性能良好。
但是，由于该系统总功率达330kW，耗电多，运行费用高，因此，必须进行节能改造，以实现经济运行的目的。
（2）耗电高的原因
中央空调系统耗电高的主要原因是水循环方式设计不合理。
冷冻水和冷却水循环均采用开式循环系统，虽然中间水箱可以保证系统的稳定供水，但是，经过10层楼的循环水返回地下室水箱后，压力将从0.5MPa下降为0，造成静压损失，下次循环需重新泵送，增加了输出功率。
另外，30m3的冷冻水箱换热面积大，保温措施不当，造成冷冻水冷量损失大，增加了冷水机组压缩机的数量。
（3）节能改造方案
据此，我们决定对水循环系统进行节能改造，将开式水循环系统改为闭式水循环系统，不改变中央空调系统设计的基本参数。
为减少投资，尽可能利用现有管路及设施。
改造方案如下（见图6）：
图6
1）取消原30m3的玻璃钢冷冻水箱，系统的回水直接经水泵加压后进人水循环系统，以避免静压损失，将冷冻水循环系统改为闭式循环。
2）为容纳系统的水因膨胀而增加的体积，同时也是为了稳定系统压力，增加一套膨胀水箱补水装置。
3）为消除系统内空气，在总供水管和总回水管的最高点分别设置一个ZP-Ⅱ型DN15自动空气排放阀。
4）冷冻水泵的改型
冷水机组冷冻水设计额定流量为120m3/h，进水压力为0.5~0.7MPa，最高冷冻水循环高度为38m。
根据设计规范，水泵的流量为额定流量的1.1~1.2倍，扬程H为供回水管最不利环路的总水压降的1.1~1.2倍。
5）取消原30m3/h的冷却水箱，使系统的回水直接经水泵加压后进入水循环系统，减少静压损失。
6）在冷却塔接水盘上安装一条由浮球阀控制的自动补水管和一条由闸阀控制的急速补水管，以补偿系统的水损耗。
7）冷却水泵的改型选择
冷水机组冷却水额定流量为150m3/h，设计进水压力0.5~0.7MPa,冷却循环水最高点为45m。
水泵扬程只考虑管道阻力压降。
（4）改造前后的能耗分析
从表2以看出，水循环方式从开式循环改为闭式循环后，循环水泵的功率减少了56%。
另外，冷冻水箱取消后，系统冷量损失减少，冷水机组压缩机平均启用台数从原来的四台减至三台，功率消耗减少了25%。
每月可节电42720kW·
h,节约电费3.4万元。
经过近两年的运行实践，节能改造效果十分明显.
表2
2.2.5中国中央空调节能改造市场发展瓶颈
虽然中央空调节能改造具有巨大潜力，也能省下不少电费，但目前市场发展仍遇到诸多瓶颈。
例如政府没实施支持政策、没成立建筑节能能效评估专门机构、分管部门太多等等。
没有政府的支持和监督，很多企业都不愿意拿钱出来改造。
目前，改造的企业主要是一些商场，一般先由改造公司垫付费用，改造后了再收取费用。
如果政府能给予改造企业补贴，相信能调动更多企业的积极性。
而且目前许多城市没有一个能效评估专门机构，对空调节能监督工作比较落后，这也让企业没动力去改造。
2.3太阳能热水系统
我国太阳能资源十分丰富,全国有2/3以上的地区,年辐射总量大于502万kJ/m2,年日照时数在2000h以上。
同时，太阳能热水器目前技术较为成熟，成本相对低廉,采用太阳能热水器热水供应系统,不仅具有较好的经济性,节能效果明显,而且也可以减少环境污染,是一种比较理想的热水供应系统。
2.3.1太阳能热水系统原理
太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。
太阳能热水器是由集热器、储水箱及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。
集热器受阳光照射面温度高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。
2.3.2太阳能热水器的分类
（1）整体式太阳能热水器
整体式太阳能热水器（闷晒式太阳能热水器）就是集蓄热水箱和集热器于一体，冷热水的循环流动是在蓄热水箱内部进行的，经过一天的闷晒，水能被加热到一定的温度。
具有节省材料消耗、生产工艺相对简单、结构紧凑、管理方便、
热效率较高等优点。
许多国家，特别是印度、以色列、德国、英国和希腊等国都对整体式太阳能热水器进行了大量的研究。
由于吸收太阳辐射的集热面是蓄热水箱外表面的一部分，因此，整体式太阳能热水器的主要缺点是顶部热损失较大，蓄热水箱难以保证热水次日早晨使用的温度要求。
由于存在较高的热损失，整体式太阳能热水器的应用比平板型太阳能热水器小。
但可以通
升级会员 