21世紀(jì)建筑節(jié)能展望

劉源

摘要：21世紀(jì)以來發(fā)展起來的一些建筑節(jié)能新技術(shù)擁有很多的優(yōu)點，環(huán)境污染和能源短缺，已成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展面臨的兩大難題。尋求經(jīng)濟(jì)效益好，資源消耗少，環(huán)境污染少的處理技術(shù)極為迫切。這不僅需要在技術(shù)層面上不斷優(yōu)化，更需要在處理理念上有所革新。21世紀(jì)以來發(fā)展起來的一些建筑節(jié)能新技術(shù)擁有很多的優(yōu)點，本文針對建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向，以建筑熱泵技術(shù)為例，嘗試窺探現(xiàn)代建筑節(jié)能新技術(shù)的發(fā)展脈搏。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；系統(tǒng)分析；新技術(shù)；展望

中圖分類號：TU20 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）22-0141-01

1建筑中節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展——以建筑熱泵技術(shù)為例

2012年冬季，中國多地遭遇嚴(yán)重霧霾天氣，空氣重度污染，北京、天津、河北等地PM2.5指數(shù)更是屢屢出現(xiàn)“爆表”的情況?！昂竦螺d‘霧，自強(qiáng)不‘吸”變成了新時代環(huán)境污染的真實寫照。建筑節(jié)能技術(shù)擁有很多方面的表現(xiàn)，包括節(jié)能材料的選取，節(jié)能機(jī)構(gòu)的排布，以及一些先進(jìn)節(jié)能原件的選取，其中熱泵系統(tǒng)是建筑節(jié)能領(lǐng)域在近幾年應(yīng)用十分廣泛的一種建筑節(jié)能新技術(shù)，而且在近幾年的發(fā)展過程中也逐步演變?yōu)闃O具有代表性的建筑節(jié)能技術(shù)，對于建筑熱泵技術(shù)進(jìn)行分析，十分有利于其建筑節(jié)能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和完善。

熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置。在日常生活中，空氣、地下水、淺表水、土壤等都是熱泵熱水器理想的低溫?zé)嵩矗鼈兯哪芰縼碜杂谔枌Φ厍虮砻娴妮椛?。熱泵技術(shù)是一種環(huán)保、高效節(jié)能的技術(shù)，能給國家、社會和家庭帶來實際的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)大力研究和推廣應(yīng)用。

對于城市生活污水熱能的應(yīng)用研究從20世紀(jì)80年代就開始了，但目前污水源熱泵系統(tǒng)絕大多數(shù)設(shè)在城市污水處理廠或者在城市污水主干管，很少將污水源熱泵系統(tǒng)直接設(shè)在城市居住小區(qū)內(nèi)。相關(guān)文獻(xiàn)對高校小型室內(nèi)建筑以及大型室內(nèi)建筑進(jìn)行了有益的探索，并積累了相關(guān)的工程實踐經(jīng)驗。

目前，熱泵技術(shù)在熱水器行業(yè)的應(yīng)用也屬熱點，這是熱泵技術(shù)在制取熱水方面的應(yīng)用。它是一種通過消耗部分高品質(zhì)的電能，把熱量從低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩?、制取生活熱水的裝置，轉(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹臒崃堪ㄋ牡碾娔埽ㄓ脕眚?qū)動壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵）和從低溫?zé)嵩次盏臒崃俊３Ｒ姷臒岜脽崴靼ㄋ礋岜脽崴骱涂諝庠礋岜脽崴鞯取?/p>

空氣源熱泵熱水器是一種新型的熱水器，具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、使用便利等諸多優(yōu)點，與其他形式熱水器相比較，運行穩(wěn)定、安全舒適、管理操作方便，十分適合家庭使用。此外，將空氣源熱泵與水源熱泵結(jié)合、將空氣源熱泵與地源熱泵結(jié)合、將空氣源熱泵與太陽能結(jié)合的雙源熱泵技術(shù)在熱泵及制冷領(lǐng)域研究也很廣泛。雙源熱泵機(jī)組的效率更高，更加節(jié)能環(huán)保，同時也克服了單一熱源熱泵機(jī)組運行不穩(wěn)定以及適用工況單一、使用范圍狹小的局限。

總之，安全、舒適、低碳、新興技術(shù)將持續(xù)接力成為熱泵熱水器行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵詞。根據(jù)國際能源署估算，熱泵技術(shù)（包括地源、水源、空氣源）可以減少全球8%的二氧化碳排放。

2基于熱泵技術(shù)的建筑利用高效節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計方案淺析

以往的單一熱源熱泵機(jī)組和雙源熱泵機(jī)組研究通常都是對于大型賓館、飯店、寫字樓、工廠以及高校室內(nèi)建筑而言的。而小型的家用型雙源熱泵機(jī)組的研究尚顯不足。建筑利用高效節(jié)能系統(tǒng)在將污水源與空氣源熱泵同時應(yīng)用于民用建筑方面進(jìn)行了有益探索。家庭的洗浴污水、室內(nèi)建筑排氣、廚房污水和廚房抽油煙機(jī)排氣等這些熱源目前尚未得到有效利用?；跓岜迷?，我們設(shè)計了新型的家庭生活余熱高效回收系統(tǒng)，綜合利用室內(nèi)建筑污水與排氣的熱能，將這部分能量用于加熱生活用水，從而使廢熱、余熱能夠得到重新再利用，降低了能量的消耗。

2.1建筑利用高效節(jié)能系統(tǒng)的原理設(shè)計

基于逆卡諾循環(huán)原理，設(shè)計整個循環(huán)流程，由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥等構(gòu)成一個制熱循環(huán)系統(tǒng)。依據(jù)制熱循環(huán)原理，室內(nèi)建筑排氣在蒸發(fā)器I處與工質(zhì)換熱，實現(xiàn)一級加熱；室內(nèi)建筑廢水在蒸發(fā)器Ⅱ處與工質(zhì)換熱，實現(xiàn)二級加熱。經(jīng)過兩級熱源加熱后生成的飽和工質(zhì)蒸汽輸送至壓縮機(jī)壓縮生成過熱蒸汽，過熱蒸汽在冷凝器冷凝放熱預(yù)熱洗浴用水，冷凝后的低溫液態(tài)工質(zhì)經(jīng)由節(jié)流閥絕熱膨脹后輸送至Ⅰ號蒸發(fā)器，進(jìn)入下一次循環(huán)。

整個循環(huán)過程，利用少量的高品位的電能，通過對污水、廢氣中的余熱高效回收利用，降低了加熱洗浴用水的整體電能能耗。

2.2建筑利用高效節(jié)能系統(tǒng)的布局設(shè)計

結(jié)合系統(tǒng)制熱循環(huán)原理，系統(tǒng)整體布置大致為：Ⅰ號換熱器（即蒸發(fā)器I）置于室內(nèi)建筑頂部隔間，下設(shè)風(fēng)扇，用于吸收室內(nèi)建筑排氣的熱能，經(jīng)換熱后的氣體經(jīng)由管道排出室外；Ⅱ號換熱器（即蒸發(fā)器Ⅱ）置于室內(nèi)建筑底層隔板內(nèi)，與地漏相結(jié)合，用于吸收室內(nèi)建筑廢水的熱能，經(jīng)換熱后的廢水排至下水管道；Ⅲ號換熱器（即冷凝器）也置于室內(nèi)建筑頂部，與Ⅰ號換熱器、膨脹閥的布置相協(xié)調(diào)，冷凝器與儲水箱相結(jié)合用于加熱自來水，不足熱能以及維持溫度所需熱能由電阻獲得；壓縮機(jī)位于室內(nèi)建筑底部隱藏密閉設(shè)計，節(jié)約空間并能夠有效降低噪音。