浅谈建筑节能的途径.docx

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浅谈建筑节能的途径

浅谈建筑节能的途径

建筑行业是用能大户，建筑节能不仅仅是发展建筑业的需要，更是当今社会发展的必然趋势。

建筑节能是一个庞大的概念，并仅仅是体现在“建”方面，而无论是从设计阶段、施工阶段还是使用阶段，都要贯彻这个理念。

我们不仅要在技术上节能，还要从管理上以及行为上节能。

至始至终形成节能的体系。

一、设计阶段（节能设计思路）

（一）建造内保温复合节能墙体

复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。

如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧，则称为内保温复合墙体。

1．墙体结构层：

系指混凝土现浇或预制品的外墙，内浇外砌或砖混结构的外砖墙。

以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。

2．空气层：

空气在0℃时导热系数为0024VV／（m·k）。

在25℃±5℃时为00256W/（m·k），即使在200℃的情况下仍有00：

384W／（m·k）。

由此可见，空气也是一种优良的保温材料。

因此，在建筑物中常用材料围成的空气隔离层，不但可以保温隔热，而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能。

3．保温隔热层：

这是节能墙体的主要功能部分，常用绝热材料可分为有机、无机金属等三大类。

出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。

此处选用挤塑型聚苯板（XPS）为保温材料。

（二）建筑电气节能

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。

首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。

如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。

建筑电气节能的途径有以下几点：

1.减少变压器的有功功率损耗

变压器的有功功率损耗如下式表示：

△Pb＝Po＋Pkβ2其中：

△Pb--变压器有功损耗（KW）；

Po--变压器的空载损耗（KW）；

Pk--变压器的有载损耗（KW）；

β--变压器的负载率。

Po部分为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。

所以，变压器应选用节能型的，如S9、SL9及SC8等型油浸变压器或干式变压器，它们都是采用优质冷轧取向矽钢片，由于"取向"处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗；45°全斜接缝结构，使接缝密合性好，以减少漏磁损耗。

Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。

因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。

从Pkβ2用微分求它的极值，在β＝50％处每千瓦的负载，变压器的能耗最小。

2.减少线路上的能量损耗

线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。

线路电阻R＝P×L／s，即线路电阻与电导P成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比，因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。

（1）应选用电导率较小的材质做导线。

铜芯最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。

因此，在负荷较大的二类、一类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。

（2）减小导线长度。

首先，线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失；第三，变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离，当建筑物每层平面在10000m2左右时，至少要设两个变配电所，以减少干线的长度；第四，在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不至于产生支线沿着干线倒送的现象。

亦即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。

（3）增大导线截面。

首先，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面，所增加的费用为M，由于节约能耗而减少的年运行费用为m，则M／m为回收年限，若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。

其次，利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。

例如，将空调风机、风机盘管与照明、电开水等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，既可便于用一个火警命令切除非消防用电，又可在春秋两季空调不用时，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小了线路损耗，这就相当于充分利用了季节负荷的线路。

3.提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，以达到节能的目的。

为什么常提到负荷平稳的电动机可采用就地补偿，因为负荷变动时电机端电压也变化，使电容器没有放完电又充电，这时电容器会产生无功浪涌电流，使电机易产生过电压而损坏。

因此，断续负载，如电梯、自动扶梯、自动步行道等不应在电动机端加装补偿电容器；另外，如星三角起动的异步电动机也不能在电动机端加装补偿电容器，因为它起动过程中有开路闭路瞬时转换，使电容器在放电瞬间又充电，也会使电机过电压而损坏。

（三）建筑给水排水设计中的节约用水

1、多高层建筑中应充分利用市政给水管网的供水压力。

在多高层建筑中（多高层建筑是指五层及五层以上建筑），城市管网水压难以完全满足其供水要求，在以往的工程设计中，将市政给水管直接引入地下贮水池，再由水泵提升到水箱后供水，这样就白白浪费了市政给水管网的自由水头，极不经济，因此应根据市政管网提供的水压（或在接口处接压力表测出水压），来确定市政管网的水压能满足一至几层的供水要求，然后进行分区。

另对低层的住宅楼，若夜间水能上到楼顶，而白天高峰期水不能到达顶部几层时，则应优先选用仅设屋顶水箱的供水方式，这样即能市政水在夜间贮在屋顶水箱，又能保证白天用水高峰时的流量和压力。

但对小高屋建筑来说，城市水压仅能保证n层以下用水，那么可分区供水，n层以上由市政管网——直接入网叠压式变频给水设备——用水点（该地自来水公司许可的条件下）；或n层以上由市政管网——水池——水泵——水箱——用水点或n层以上由市政管网——水池——变频给水设备——用水点这样充分利用了市政管网的可用水头，起到了节能的效果。

2、应注意生活给水管道中超压的问题。

《建筑给排水设计规范》规定生活给水系统最低层的用水点压力不宜超过400Kpa，但在实际上生活给水系统竖向分区后仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题。

因为即使在分区后各区最低层配水点的静水压仍高达300Kpa左右，而在进行设计流量时，卫生器具的额定流量是在流出水头为20-30Kpa的前提条件下所得的，那么不采取减压节流的措施，卫生器具的实际出水量将会是额定流量的4-5倍。

随之带来了水量浪费，水压过高，漏水量增加的弊病，同时易产生水击，噪声和振动，致使管件损坏破裂。

因此可以在给水支管上安装减压孔板、压力调节阀或减压阀来避免部分供水点超压问题，为用户提供适宜的服务水头，使得竖向分区的水压分布更加均匀，避免造成浪费。

3、消防水池的节水节能措施。

对于同层建筑或成片小区来说，尽可能共用一个消防水池、一个消防水箱和一套加压系统，即以区域集中消防加压贮水系统取代各建筑物中的单个消防加压贮水系统，可以节省工程建筑和设备投资，降低运转费用，便于集中管理，同时可避免多座贮人水池的大量消防贮水及定期换水而造成水资源的浪费。

由于消防贮水要求满足在火灾延续时间内室内外消防用水总量，这样消防贮水池所贮的水量很大，又由于如无火灾的话平时消防水禁止使用，那么水在贮水池中停留时间过长，余氯量早已耗尽，而情致水质的恶化，变成脏水臭水，因此消防水池也要定期放水，水的浪费。

因此还可考虑消防水水池与生活杂用水水池合建或与游泳池。

水景合建，使消防水池的水流动起来，这样消防水池的水不至于变成死水，达到节水和一水多用目的。

4、集中热水供应系统必须减小或消除冷水量的浪费。

大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象，主要体现在开启热水装置后，不能及时获得满足使用温度的热水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。

这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。

如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡，循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流，使远离加热设备的环路中水温下降；热水管网布置或计算不合理，致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊，若冷水的压力比热水大，使用配水装置时往往要出流很多冷水，之后才能将温度调至正常。

同一建筑采用各种循环方式的节水效果，其优劣依次为支管循环、立管循环、干管循环，而按此顺序各回水系统的工程成本却是由高到低。

因此，新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本，根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式，尽可能减少及至消除无效冷水的浪费。

（四）建筑中央空调设计节能措施

1选择合理的室内设计参数

办公建筑空调的主要目的是创造一个舒适的室内空气环境，满足人们办公为主的舒适及卫生要求。

在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内温度过高。

2控制和正确使用室外新风量

由于新风负荷占建筑物总负荷的20～30％，控制新风量是空调系统最有效的节能措施之一，不要随意提高最小新风量标准，严禁非正常渠道引入新风。

除了严格控制新风量的大小之外，还要合理利用新风，在过渡季节，应尽量采用室外新风为室内降温，以减少制冷机的开启量，节省能耗。

3提高冷源效率

评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数COP，是指单位功耗所能获得的冷量，仅取决于被冷却物的温度T0’和冷却剂温度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系数越高。

所以空调系统制冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较

低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。

4减少水泵电耗

空调系统中的水泵耗电量较大，可占到办公建筑总耗电量的8％～16％，接近于照明用的电耗。

减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手：

4.1设计平衡管路，减小阀门阻力

阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满

足需要。

由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法，而应设计同程管路系统，利用管道优化设

计，使管网阻力在各支路中得到平衡，并通过技术经济比较得出最佳管径。

4.2采用变频水泵，减少运行能耗

一般在中央空调的冷冻水系统设计时，空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调水供回水温差决定的空调水供回水温差越大，所需的空调水流量就越小，从而水泵的耗电量就越小。

但是随着空调水流量减少，流经制冷机的蒸发器时流速就降低，引起换热系数降低，造成制冷效率的下降。

，空调冷冻水的供回水温差5℃，空调热水的供回水温差10℃是较经济合理的。

5减少风机电耗

空调系统中风机包括空调风机以及其它送风机、排风机，这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的，但由于一般设计均采用风机盘管加新风系统，容易实现单独区域控制以节能。

因此，在设计时主要考虑新风区域的选取，做到同一功能区域单独送新风。

另外，应加强风机盘管控制管理，避免无人状态下开启末端空调设备，造成浪费。

6确定经济合理的设备

和管道保冷层厚度在管道的保冷层厚度计算时，不应以防止外表面凝露或控制允许损失量的保冷层厚度计算公式来计算，而应按综合考虑了年冷（热）损失费用和投资年分摊费用之和为最小值时的经济厚度计算公式。

二、使用阶段

（一）照明部分的节能

因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应从下列几方面着手：

1、采用高效光源。

白炽灯过去用得最广泛，因为它便宜，安装维护简单，它致命的弱点是发光率太低，因此目前常被各种发光率高，光色好，显色性能优异的新光源取代。

2、建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。

凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。

（二）门窗技术

1.材料的选择

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。

（1）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高档木窗，价格昂贵。

（2）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。

（3）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。

（4）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，其最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。

（5）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。

（6）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。

（7）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最小值为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。

2、结构的选择

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。

民用建筑的节能潜力很大，应在设计中精心考虑。

但是在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的。