建筑环境与暖通空调节能

建筑环境与暖通空调节能

王家泽

通化益信实业股份有限公司?134003

现代建筑的必要组成部分暖通空调领域也已经受到这种趋势的影响,暖通空调系统中的节能正在引起暖通空调工作者的注意,并且针对不同的国家、地区的能源特点和不同建筑的采暖、通风、空调要求发展着相关的节能技术。研究建筑环境,了解暖通空调负荷产生的原因及影响因素,可以更加合理地提出解决问题的方法。

1、暖通空调能耗的组成

为了创造舒适的室内空调环境,必须消耗大量的能量。暖通空调能耗是建筑能耗中的大户,据统计在发达国家中暖通空调能耗占建筑能耗的65%。以建筑能耗占总能耗的35%计算,暖通空调能耗占总能耗的比例竟高达22.75%,由此可见建筑节能工作的重点应该是暖通空调的节能。

从暖通空调的能耗组成可以看出:暖通空调系统的能耗主要决定于空调冷、热负荷的确定和空调系统的合理配置,空调系统的布置和空调设备的选择是以空调负荷为依据的。所以暖通空调节能的关键是空调外界负荷和内部负荷的确定,而暖通空调节能工作也应该从这方面着手,合理布置建筑物的位置,正确选择外墙、门、窗、屋顶等的形状及材料等,尽量减少空调负荷。

2、室内环境的影响

暖通空调的目标是为人们提供舒适的生活和生产室内热环境,主要包括:室内空气温度、空气湿度、气流速度以及人体与周围环境(包括四壁、地面、顶棚等)之间的辐射换热(简称环境热辐射)等。在一般的舒适性空调中,以能够使人体保持热平衡而满足人们的舒适感觉为目的;在恒温恒湿或有洁净要求的工艺性空调中,一切以满足生产工艺为目标。而房屋的建筑热工设计是恰当地利用房屋围护结构的热特性,抵抗室外气候的变化,使房间内产生舒适的微气候。

2.1墙体

墙体是建筑外围护结构的主体,主要作承重用的单一墙体材料,往往难以同时满足较高的保温、隔热要求。目前在节能的前提下,复合墙体越来越成为当代墙体的主流。复合墙体一般用砖或钢筋混凝土作承重墙,并与绝热材料复合;或者用钢或钢筋混凝土框架结构,用薄壁材料夹以绝热材料作墙体。在复合墙体的节能考虑中,其关键技术是保温。目前的墙体保温形式主要有内保温、外保温和中间保温,它们的比较主要从建筑热稳定性、冷桥、施工难度、防震、维护的难度等诸多方面来考虑。

2.2门窗

在建筑的外围护结构中,门窗的保温隔热性能较差,而且门窗的缝隙还是冷风渗透的主要通道。在采暖建筑中,以4个单元6层的砖墙、混凝土楼板的典型多层建筑为例,窗户的传热热损失和空气渗透热损失相加,约占全部热损失的47%(北京)、57%(哈尔滨)。所以改善门窗的性能是节能工作的一个重点,目前主要进行以下工作:控制窗墙比,改善窗户保温性能,提高门窗的气密性,加强户门、阳台门的保温等。

2.3屋顶

屋顶由于与外界的接触面较大,会产生冬冷夏热的问题。改善屋顶的热工性能主要是加强屋顶的保温,屋面的保温应结合防水等要求来综合考虑,平顶屋面和尖顶屋面的保温情况会有所不同。

2、室外环境的影响

暖通空调的负荷确定是建立在克服室外环境影响的基础上,研究暖通空调节能应该研究室外热环境,以减轻室外对室内的热作用,并且充分利用室外环境中的有利因素,使之对改善室内热环境起到积极的作用。

3.1气象条件对暖通空调负荷的影响

3.1.1温度

空调负荷的确定受室外干球温度的影响较大,而且对于空调、采暖和通风系统,其室外的参数的选取也不相同。目前设计参数是根据不保证率来确定的,室外空气温度的变化使得空调系统的绝大部分时间是处在部分负荷状态下运行的,在进行暖通空调节能设计时应充分考虑这一点,合理配置系统。

3.1.2湿度

空气的相对湿度过高会对人体的热舒适带来一定的负面影响,而且过高的相对湿度会增加空调系统的潜热负荷,从而增加整个暖通空调系统的能耗。

3.1.3太阳辐射

在气候资源方面,太阳辐射对建筑节能是一个有利的因素。冬天建筑南向窗户接受到的太阳辐射较多,这对外界的寒冷气候构成一种补偿;同时,太阳光的入射角越小,被玻璃窗反射的热量越少,进入室内的热量越多,而且通过南向窗户阳光射入室内的深度较大,对于砖石和混凝土等重质材料的建筑,有利于太阳热能更好地被建筑墙体、地面及物品所吸收和蓄存,提高室内温度,节约采暖用能。

3.2建筑规划设计对暖通空调节能的影响

规划设计是建筑节能设计的重要方面,规划节能设计应从建设选址、分区、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑体型、建筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面进行研究。以优化建筑的微气候环境,有利于节能,充分重视和利用太阳能、冬季主导风向、地形和地貌,利用自然因素。节能规划设计就是分析构成气候的决定因素:辐射因素、大气环流因素和地理因素的有利、不利影响,通过建筑的规划布局对上述因素进行充分利用、改造,形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。

建筑旁边的绿化不但有防风、隔声、防尘和美化环境的作用,而且对于建筑节能也有重要作用。因为首先树木可以从根部吸收水分,通过叶面蒸发,从而降低空气温度,其次树木有很好的遮阳作用,从而使建筑物直接受到的太阳辐射及从地面得到的辐射热减少,三是树木有引导风及挡风的作用。此外,地面不但会反射太阳辐射,而且其本身温度升高后又会成为新的热辐射源。

所以尽量种草、植树,避免地面土壤裸露,并减少不必要的大面积混凝土地坪对于减少空调负荷,达到节能的目的是非常重要的手段。而且清洁的室外环境对于洁净空调系统的有效运行和空调箱过滤器的寿命也是有利的。

建筑环境是影响暖通空调能耗的重要因素,从建筑环境着手考虑是解决暖通空调节能问题的关键,也是一种积极的节能工作,作者认为应着重以下方面的工作:

4、提高节能的重要手段

4.1制定相应的政策法规

制定政策法规对建筑节能工作具有指导意义,而且以法规的形式出现,一则表示政府重视和鼓励,二则可以为节能工作的开展提供法律依据。近年来国务院和有关部委也颁布了相关的建筑节能法规;此外各地方政府也根据气候条件和能源特点,制定了各自的建筑节能标准和规定;但是总的来说法规和政策还有待进一步的完善。

4.2推动科技的进步

暖通空调节能工作的顺利开展离不开技术的进步。国家在制定节能政策时,既指明了发展方向,同时也鼓励了技术进步。只有依靠科技的发展,不断优化能源结构和用能方式,才能够真正做到节能,创造巨大的社会效益和经济效益。

4.3加强专业间的协调

建筑是各工种配合的产物,建筑专业在考虑建筑环境时,不但要从建筑功能、建筑美学等方面考虑,还要与设备工种进行配合,充分重视建筑环境、建筑材料等对暖通空调乃至建筑能耗的影响,各工种协调工作,共同完成节能设计。

总之从建筑内外环境着手,不断优化建筑热功能,充分利用有利的建筑环境,必然会创造出适宜的室内热环境,同时也必将有利于暖通空调节能的发展。

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