關(guān)于建筑空調(diào)能耗節(jié)能的探討

　　摘 要:節(jié)能減耗是目前人類社會(huì)發(fā)展所必須遵循的一項(xiàng)原則，其中建筑節(jié)能又是節(jié)約能源的重要組成部分，是我國節(jié)能工作的一個(gè)重要領(lǐng)域，我國是發(fā)展中國家，能源條件有限，建筑節(jié)能要求十分迫切，本文就建筑節(jié)能空調(diào)能耗技術(shù)方面對節(jié)能作了簡要的分析和探討。
　　關(guān)鍵詞: 建筑節(jié)能 空調(diào) 能耗 傳熱系數(shù)
　　中圖分類號(hào)：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2011)10(c)-0000-00
　　
　　1前言
　　我國地域遼闊，跨越地球熱帶、亞熱帶、溫帶和寒帶。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，人們物質(zhì)文化生活水平的提高，我國建筑物在北方需要采暖，在南方需要降溫，由于建筑物的保溫隔熱性能比較差，造成建筑采暖和降溫的保溫的能耗比較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國北方用于建筑采暖約耗1.1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而南方的夏季空調(diào)降溫，單位建筑面積能耗大約是北方采暖的三倍；這占我國總能耗的比例相當(dāng)之大。隨著我國建筑規(guī)模的不斷發(fā)展，這種能耗還將越來越[作者簡介:李銳（1972-11） ，男，本科，碩士，實(shí)驗(yàn)師。研究方向：制冷與空調(diào)技術(shù)
　　]大。單從這方面看并不能說明什么問題。世界人均能耗水平我國還是比較低的，但從單位建筑面積能耗水平與同緯度發(fā)達(dá)國家相比，我國約為這些國家的三倍，這些多能耗的能量，并沒有給我們帶來更加舒適的條件，相反，建筑物內(nèi)的室溫要求還要比發(fā)達(dá)國家低。產(chǎn)生這些問題的原因，在于我國建筑物的保溫和隔熱的性能差，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)大，建筑的氣密性差，使許多的能量白白的浪費(fèi)掉了。而我國是發(fā)展中國家，能源條件有限，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展速遞，受到能源不足等因素的制約，在建設(shè)資金不足的情況下，建筑節(jié)能的主要出路在于降低能耗，節(jié)約能源。
　　
　　2建筑節(jié)能的探討
　　湛江市地處長江以南，不屬于我國冬季采暖地區(qū)，由于夏季炎熱潮濕，隨著人民生活水平的提高，各種空調(diào)相繼廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，經(jīng)過調(diào)查測試，目前炎熱地區(qū)建筑降溫的能耗問題同樣嚴(yán)重，建筑物跑冷多，能耗大，夏季用電負(fù)荷峰值高。
　　本文就夏季降溫時(shí)，熱量的傳遞形成以及建筑物能耗的主要部位，探討一下建筑物的空調(diào)能耗節(jié)能。
　　2.1空調(diào)工作區(qū)內(nèi)的對流循環(huán)
　　在空調(diào)區(qū)內(nèi)，空調(diào)設(shè)備對室內(nèi)進(jìn)行降溫，冷的空氣密度大而下沉，下部的熱空氣由于密度小而上升，在室內(nèi)形成一種對流循環(huán)。冷空氣遇到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面進(jìn)行降溫。由于熱量由室外經(jīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)源源不斷地傳遞進(jìn)來，圍護(hù)結(jié)構(gòu)附近的冷空氣受到加熱而上升，這又形成一種對流循環(huán)。
　　空調(diào)室外的熱空氣，從建筑物上部的窗戶、孔洞、和縫隙滲入室內(nèi)，而空調(diào)室內(nèi)的冷空氣從建筑物下部的門窗、孔洞和縫隙冒出，這是第三種對流循環(huán)。
　　另外，除了以上三種對流換熱外，建筑物內(nèi)還廣泛存在著輻射換熱。例如：空調(diào)區(qū)內(nèi)的人體以及其他的生物體由于體溫高于空調(diào)溫度，會(huì)向周圍的冷空氣進(jìn)行輻射散熱；和空調(diào)區(qū)內(nèi)的各種設(shè)備在運(yùn)行的時(shí)候，其產(chǎn)生的無用功，大多數(shù)以熱能的形式向周圍環(huán)境散發(fā)，產(chǎn)生輻射散熱…….此外還有，從采光口等直接進(jìn)入室內(nèi)的日光還會(huì)產(chǎn)生輻射熱。
　　以上是夏季空調(diào)室內(nèi)降溫時(shí)，熱量的主要傳遞形式。對流和輻射。夏季空調(diào)降溫時(shí)，
　　2.2建筑物的主要能耗
　　空氣滲透的能耗：在許多建筑設(shè)計(jì)中，都沒有換氣口，這樣相當(dāng)多的熱空氣從這些開口處流入而使冷空氣滲出，因而帶走了大量的冷量，使工作區(qū)的溫帶達(dá)不到使用要求。對于這部分由于熱空氣從建筑物的換氣口流入而使冷空氣滲出，帶走的冷量有多大，目前未作定量分析，但數(shù)量是相當(dāng)可觀的，成為了空調(diào)冷負(fù)荷的主要部份。
　　采光口的能耗：在建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，由于采光的傳熱系數(shù)高，其中：（單層玻璃窗）K平≈5.56kcal/m2h℃ ； （雙層玻璃窗）K平≈2.66kcal/m2h℃；（240墻） K=1.76kcal/m2h℃。輻射熱還可通過玻璃窗直接傳入或傳出，可見這些采光口的單位面積的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的其他部分。
　　屋面的能耗：由于屋面的面積較大，其傳熱系數(shù)通常高于墻體的傳熱系數(shù)，因此在夏季空調(diào)房間內(nèi)，空氣的溫度呈梯度變化。屋蓋的內(nèi)外表面之間的溫差最大，再加上屋蓋本身的傳熱系數(shù)大，通過屋蓋傳進(jìn)室內(nèi)的熱量就多，在屋蓋的下表面附近的空氣溫度最高，在室內(nèi)的冷空氣密度大，就沉在了建筑空間的下部。在冷空氣層之間形成了一層紊流層，使冷空氣和熱空氣之間直接進(jìn)行換熱。并且，由于屋蓋內(nèi)表面的溫度最高，它還可以輻射換熱的方式，將熱量直接輻射向地面及工作區(qū)。
　　因此可見，夏季空調(diào)降溫的能耗和許多因素有關(guān)，所以空調(diào)能耗的許多環(huán)節(jié)都有節(jié)能潛力。我們可從以下幾個(gè)方面著手。
　　2.2.1應(yīng)解決好建筑物的主要能耗部位的問題。
　　應(yīng)減少空氣滲透造成的能耗，合理解決好建筑物的氣密性問題，在不應(yīng)該通風(fēng)的地方，將這部分隨空氣流傳出的冷量截留下來。從建筑節(jié)能的角度上來說，我們首先應(yīng)該在能耗大的、又容易解決的、增加投資不多的且能收效明顯的地方著手。如重視建筑物的密閉性，在設(shè)計(jì)、施工及管理上采取措施，使建筑物的換氣口，在需要換氣時(shí)開啟，在不需要換氣時(shí)關(guān)閉，這樣節(jié)約的能量數(shù)值是相當(dāng)可觀的。采取這項(xiàng)措施，建筑投資增加甚微，但節(jié)能收效較大，在建設(shè)資金緊張的情況下，應(yīng)作為首要建筑節(jié)能措施。
　　對于建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的能耗大戶，如采光口和屋蓋，應(yīng)盡量減小它們的傳熱系數(shù)同時(shí)利用材料的特性來改變傳熱方式，可以節(jié)約較多的能耗。對于采光口，要合理設(shè)計(jì)采光口的面積。在滿足采光、自然通風(fēng)和建筑立面美觀要求的前提下，盡量縮小采光口的面積。推廣應(yīng)用雙向鍍膜玻璃，將玻璃能透過大多數(shù)的輻射熱的情況改變?yōu)榉瓷浯蠖鄶?shù)的輻射熱，有利于夏季對日輻射的反射。
　　對于屋蓋，由于建筑跨度大而要求屋蓋盡量做得質(zhì)量較輕，因此屋蓋相對于空調(diào)房間的其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)而言都是有較高的傳熱系數(shù)，其傳熱量相對來說較高，因此把屋蓋做得厚重來增大熱阻，降低傳熱量，在實(shí)際上是不可行的。
　　因此，我們首先應(yīng)大力發(fā)展和推廣使用新的輕質(zhì)復(fù)合型的絕熱材料來做屋蓋，在不改變屋蓋的使用條件下，將屋蓋的傳熱系數(shù)降下來，減少其的能耗。
　　其次，可在空調(diào)房間內(nèi)設(shè)置吊頂。如:彩朔鋼板復(fù)合聚苯乙烯夾板，它不僅重量輕、傳熱系數(shù)低，而且氣密性能好，有利于大跨度的建筑節(jié)能;單身由于聚苯乙烯在火災(zāi)時(shí)會(huì)燃燒并產(chǎn)生大量的煙氣，因此使其的適用范圍收到一定的影響。如果能開發(fā)出絕熱性能好的輕質(zhì)非燃燒體來代替聚苯乙烯泡沫朔料，夾心板吊頂?shù)墓?jié)能作用可得到顯著發(fā)揮。另外，在屋蓋的下表面或吊頂?shù)拈g層內(nèi)，用鋁箔作復(fù)面層，復(fù)合成的絕熱材料，是利用了鋁箔本身的輻射系數(shù)低的特性（其輻射系數(shù)以下，而一般的建筑材料輻射系數(shù)都在4以上），因而可以大大地減少了屋蓋內(nèi)表面與工作區(qū)的輻射熱交換，改善了空調(diào)室內(nèi)的輻射熱環(huán)境。
　　據(jù)報(bào)道，在某大型車間的屋蓋下表面用鋁箔紙板做吊頂，經(jīng)過實(shí)測證明，屋蓋的傳熱系數(shù)由原來的K=1降低到K=0.20，從屋面到達(dá)地面的綜合輻射強(qiáng)度大大降低，為未做鋁箔紙板吊頂?shù)?/20，并且使圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分的空調(diào)能量節(jié)約了52.7%。可見，設(shè)法改變屋蓋下表面的輻射特性，降低其對工作區(qū)的輻射系數(shù)，就可以取得十分顯著的節(jié)能效果。
　　夏季空調(diào)降溫時(shí)，通過建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的能耗，是夏季空調(diào)冷負(fù)荷的主要組成部分。因此加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫措施，特別是墻體的隔熱保溫，是降低建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗的有效方法。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫措施，主要是采用復(fù)合墻體或保溫性能好的新型建筑材料替代傳統(tǒng)的粘土實(shí)心磚墻，加強(qiáng)門窗、屋頂、地面的氣密性和保溫。
　　
　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱橋部位應(yīng)進(jìn)行保溫驗(yàn)算，避免熱橋部位表面結(jié)露。外墻傳熱系數(shù)計(jì)算方法，K=1/Ri+Ro+Re
　　(其中Ri為內(nèi)表面換熱阻，Ro為圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻，Re為外表面換熱阻)
　　相同條件下，導(dǎo)熱系數(shù)越大，熱阻越小，傳熱系數(shù)越大，保溫性能越差。要提高保溫效果可考慮采取使用導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材料加強(qiáng)保溫。
　　2.2.2 合理組織好空調(diào)的氣流組織
　　我們應(yīng)根據(jù)室內(nèi)空調(diào)降溫的熱量傳遞原理，合理地組織好空調(diào)的氣流組織，使冷空氣最快、最直接地到達(dá)空調(diào)工作區(qū)，滿足生產(chǎn)和生活的需求。
　　前面已經(jīng)談到，夏季空調(diào)降溫時(shí)，熱量的傳遞形成有三種主要的對流循環(huán)。在對于第一種對流循環(huán)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能的保留，這是人們生活所需要的；對于第二種對了循環(huán)，不可避免但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮將它降低到符合我國有關(guān)法規(guī)的要求；對于第三種對流循環(huán)，應(yīng)盡可能杜絕它的存在（根據(jù)需要，有組織地輸入一定的新風(fēng)量除外）。具體執(zhí)行起來，表現(xiàn)在：
　　根據(jù)第一種對流循環(huán)的特點(diǎn)，我們在對房間進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)根據(jù)空調(diào)工作區(qū)的范圍，合理地布置好冷風(fēng)送風(fēng)口，這樣使冷空氣更易直接到達(dá)工作區(qū)，使工作區(qū)的空氣能迅速降溫----對于某些層高比較高的，室內(nèi)又無吊頂?shù)目照{(diào)房間來說，合理布置空調(diào)送風(fēng)口，即經(jīng)濟(jì)又滿足了空調(diào)要求。
　　如要盡量避免第二種對流循環(huán)對空調(diào)能耗的影響，就必須在建筑設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用那些傳熱系數(shù)K值小、輻射系數(shù)@值低的建筑材料作圍護(hù)結(jié)構(gòu)。-------這在前面的有關(guān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗問題的處理中已探討過，這里就不再重復(fù)論述了。
　　對于第三種對了循環(huán)，應(yīng)盡可能地杜絕它的存在。-------即是指：① 如果是由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性問題而引起的冷量能耗，就應(yīng)盡量避免，這些在前面已經(jīng)探討過了，不再繁敘。② 如果是新風(fēng)量的換氣需要，向室內(nèi)輸入一定量的空氣，則應(yīng)注意在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，設(shè)置輸入室外新風(fēng)的變風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以便根據(jù)空調(diào)室內(nèi)人員數(shù)量的多少來進(jìn)行新風(fēng)量的調(diào)節(jié)，避免不必要的多余新風(fēng)的輸入，節(jié)約能耗。
　　
　　3結(jié)語
　　建筑節(jié)能形式較為嚴(yán)峻，節(jié)能做法繁雜，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，首先需要解決的問題是設(shè)計(jì)人要清楚建筑物內(nèi)熱能傳播特性，無效能耗損失的途徑以及建筑節(jié)能措施的綜合經(jīng)濟(jì)分析，把握好建筑規(guī)劃的設(shè)計(jì)、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和屋頂設(shè)計(jì)的節(jié)能技術(shù)，抓住建筑中能耗大的主要因素，用有限的建筑投資推廣應(yīng)用可靠的新技術(shù)、新材料，在滿足建筑功能的前提下，將建筑能耗大幅度的降下來。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]郎四維.我國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)況與進(jìn)展.制冷空調(diào)與電力機(jī)械.2002