工程建筑與新能源

1、 . . 6/6建筑與新能源1 、新能源的含義和分類新能源和可再生能源的概念是1981年聯合國在肯尼亞首都羅畢召開的能源會議上確定的。它不同于目前使用的傳統(tǒng)能源，具有豐富的來源，幾乎是取之不盡，用之不竭，并且對環(huán)境的污染很小，是一種與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調的清潔能源。聯合國開發(fā)計劃署(UNDP)目前將新能源分為三類：(1)大中型水電；(2)新可再生能源，包括小水電、太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海 洋能；(3)傳統(tǒng)生物質能。2、開發(fā)利用新能源的重要意義建筑消耗大量能源，當前我國建筑業(yè)發(fā)展迅猛，把節(jié)能、綠色環(huán)保、生態(tài)技術應用于工程是建筑發(fā)展的必然趨勢。太陽能、風能、地熱能等新型能源在建筑上的有效應

2、用，不僅可以代替資源有限的傳統(tǒng)能源，而且可以減少污染物的排放，保護生態(tài)環(huán)境，它的開發(fā)和利用具有廣闊的前景和深遠的意義。太陽能是我們可利用的最清潔、最豐富的能源，在實驗樓屋頂安裝了太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，可以將太陽輻射能直接轉換成電能，利用蓄電池組貯存太陽能電池受光照所發(fā)出的電能，并可以隨時向用電設備供電，從而滿足樓的動力和照明系統(tǒng)的用電需求。太陽能電池發(fā)電技術具有許多優(yōu)點，如安全可靠，無污染，不消耗常規(guī)燃料，不受地域限發(fā)展前途的新能源利用技術。建筑節(jié)能是中國一項長期的國策，作為工程設計中從采用新技術、開發(fā)利用新能源與建筑設備監(jiān)控以與建筑照明等幾個方面做出安排。在民用建筑中，如空調用電、照明用電、給

3、排水設備以與其它設備用電等項目是建筑用電的“大戶”，其電能消耗最大。由此可知建筑電氣設計中的節(jié)能很有必要。是在建筑電氣設計中應從以下幾個方面注意：采用新技術開發(fā)和利用新能源；采用建筑智能化技術中的建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)；采用高效、低能耗的設備，提高能源的利用效率，從而迸一步降低能耗。隨著計算機技術、控制技術與網絡技術的發(fā)展，應用建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)對空調、冷熱源、通風、給排水、變配電、照明、電梯等建筑設備實現狀態(tài)監(jiān)視和控制已不再困難，對建筑物部的能源使用、環(huán)境與安全設施進行管理，提供一個既安全、節(jié)約能源叉舒適的工作或居住環(huán)境，大大提高了大廈管理的科學性和智能化水平。如今建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)巳成為智能建筑中不

4、可缺少的重要組成部分，在智能建筑中占有舉足輕蕈的地位。筑設備監(jiān)控系統(tǒng)基本槳構建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)控制網絡是一個基于網絡環(huán)境的自動化控制系統(tǒng)，這個控制網絡的技術發(fā)展，體現在網絡體系結構的變化上，從集中式網絡到分級分布式嗍絡再到完全基于互聯網技術的新型全以太阿扁平式網絡。建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)控制網絡組包括信息管理網絡、自動控制網絡、現場設備網絡以與每種網絡應用的各種網絡通信協(xié)議實用的建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)方案符合國際標準Isorc205wG3(CEI、汀c247wG4)三層網絡的規(guī)定的典型建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)的網絡邏輯結構如圖10所示，管理網(信息層)、控制網(自動化層)和現場網(儀表層)，每層網絡邏輯的功能不同且

5、相對獨立。網絡組物理結構則根據具體產品可以分別變化為三層、二層或一層。(1)管理網是采用客戶機陰艮務器網絡結構的數據中心，稱為信息管理層或中央管理工作站，采用以太網，完成設備集中監(jiān)控以與進行與建筑管理信息網絡的集成。管理網連接有各種服務器、客戶機、網絡接口器。(2)控制網是采用分布式網絡結構的由DDC直接數字控制器、PLC可編程序控制器、混合控制器HC組成的建筑環(huán)境過程控制層?？刂茖硬捎酶鞣N控制總線(包括現場總線)，完成建筑設備自動化過程控制，控制網連接有各種可以自由編程的通用控制器、網絡接口器。(3)現場網是采用現場總線網絡結構的單元控制和儀表信號層?，F場層采用現場總線，完成末端設備自動化控

6、制和現場儀表信息傳輸，現場網連接有各種專用控制器(嵌入式控制器)、各種現場設備(輸入輸出模塊、變頻器、傳感器、執(zhí)行器)、網絡接口器。(4)采用各種網絡接口器用于相對獨立的三層網絡之間的互連或本層網絡的擴展，這些網絡接口包括網線中繼器、網橋、路由器、網關等接n設備也可使用嵌入網絡通信接口的控制器作為網絡互連的接u器。節(jié)能（1）空調系統(tǒng)節(jié)能在建筑能耗中，用于暖通空調系統(tǒng)的能耗占建筑能耗的3050，隨著暖通空調的廣泛應用，其能耗必將進一步增大。對暖通空調系統(tǒng)采取節(jié)能措施，不僅可以大大緩解電力緊狀況，同n,tx,f于降低不可再生能源的消耗、保護生態(tài)環(huán)境、維持可持續(xù)發(fā)展等都有著重要的意義。主要技術有變頻

7、空調器、變風量中央空調系統(tǒng)、變水量系統(tǒng)、變制冷劑流量空調系統(tǒng)(vRv)、冷(熱)量回收技術、冰蓄冷空調、熱泵技術等。VRV空調系統(tǒng)即變制冷劑流量系統(tǒng)。系統(tǒng)結構上類似于分體式空調機組，采用一臺室外機對應一組室機(一般可達16臺)。控制技術上采用變頻控制方式，按室機開啟的數量控制室外機的渦旋式壓縮機轉速，進行制冷劑流量的控制，設備占用的建筑空間比較小，空調的效率高，開啟時間短，在節(jié)能節(jié)電的同時輕松保證住戶的最佳室溫度。水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)。將能量從有余熱的地方轉移到需要熱量的地方，實現建筑的熱回收以節(jié)約能源，從而帶來環(huán)保效益。與常規(guī)空調系統(tǒng)相比，水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)減少了冷熱源設備和機房，便于分戶計量和計

8、費，方便安裝、管理。溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)。可分別控制房間的溫度和濕度，能夠滿足建筑熱濕比隨時間與使用情況的變化，全面控制室環(huán)境。并根據室人員數量調節(jié)新風量，因此可獲得更好的室環(huán)境控制效果和空氣質量?？照{末端裝置可采用輻射板或者干式風機盤管吸收或提供顯熱，整個系統(tǒng)不再需要低溫冷凍水，提高了制冷機的性能系數，降低了運行能耗。溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)與常規(guī)中央空調冷水機組相比可節(jié)省4050的運行電費，而且空氣品質更好、控制操作更方便，是未來中央空調發(fā)展的趨勢。溫度調節(jié)系統(tǒng)之室末端裝置。余熱消除末端裝置可以采用輻射板、干式風機盤管等多種形式，采用較高溫度的冷源通過輻射、對流等多種方式實現。由于冷水的供

9、水溫度高于室空氣的露點溫度，因而不存在結露的危險。當室設定溫度為25時，采用屋頂或垂直表面輻射方式，即使平均冷水溫度為20，單位面積輻射表面仍可排除顯熱40Wm2，已基本滿足多數類型建筑排除嗣護結構和室設備發(fā)熱量的要求。此外，還可以采用干式風機盤管排除顯熱，由于不存在凝水問題，干式風機盤管可采用完全不同的結構和安裝方式，這可使風機盤管成本和安裝費大幅度降低，并且不再占用吊頂空間。這種末端方式在冬季可完全不改變新風送風參數，仍由其承擔室濕度和CO：的控制。濕度調節(jié)系統(tǒng)之室末端裝置。在溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)中，由于僅滿足新風和濕度的要求，因而送風量遠小于變風量系統(tǒng)的風量。這部分空氣可通過置換送風的

10、方式從下側或地面送出，也可采用個性化送風方式直接將新風送入人體活動區(qū)。綜合比較，溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)在冷源制備、新風處理等過程中比傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)具有較大的節(jié)能潛力，這種溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)已經在多個示工程中得到應用。在兩北干燥地區(qū)，利用間接蒸發(fā)冷水機組制得16一19冷水，送人室的風機盤管或輻射吊頂等顯熱末端，帶走室的顯熱負荷；通過間接蒸發(fā)冷卻或者多級蒸發(fā)冷卻的方式處理新風，帶走室的濕負荷。相對于常規(guī)空調系統(tǒng)而言，此形式的溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)可HU節(jié)能UH約60。在東南潮濕地區(qū)，利用機械制冷方式的高溫冷水機組制備出1619cC冷水，送入室風機盤管或輻射板等末端裝置，控制室溫度；通過溶液除濕

11、方式，實現對新風的降溫除濕處理，將十燥的新風送人室置換風口或個性化風口，控制室濕度。相對于常規(guī)空調系統(tǒng)而言，這種形式的溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)可節(jié)能約30。溫度調節(jié)系統(tǒng)之高溫冷源的制備。由于除濕的任務由處理潛熱的系統(tǒng)承擔，因而顯熱系統(tǒng)的冷水供水溫度由常規(guī)空調系統(tǒng)中的7提高到約18。此溫度的冷水為天然冷源的使用提供了條件，如地下水、土壤源換熱器等。在兩北干燥地區(qū)，可以利用室外干燥空氣(干空氣能)通過直接蒸發(fā)或間接蒸發(fā)的方法獲取18冷水。在東南潮濕地區(qū)，即使沒有地下水等自然冷源可供利用，需要通過機械制冷方式制備出18。C冷水時，由于供水溫度的提高，制冷機的性能系數也會有明顯提高。(2)建筑給排水節(jié)能

12、新技術1)使朋優(yōu)質管材、閥門 2)使用節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器具3)完善熱水供應循環(huán)系統(tǒng)4)開發(fā)第二水資源中水5)雨水利用6)消防貯水池的設置與加壓7)高層建筑中應充分利用市政給水管網8)生活給水管道中減壓節(jié)流9)使用變頻水泵(3)電氣節(jié)能1)供配電系統(tǒng)的節(jié)能2)照明節(jié)能3)通風空調的節(jié)能控制4)節(jié)能型電動機與變頻調速風機、水泵的采用5)嚴格限制非節(jié)能型建筑電采暖的采用。太陽能發(fā)電系統(tǒng)應用太陽能發(fā)電系統(tǒng)的利用不僅解決了中國目前八r萬無電居民的用電口J題，而且還將改善口前全球日趨嚴重的環(huán)境污染問題。除此之外，該系統(tǒng)的利用還可以給用戶帶來巨大的經擠效益。太陽能風能發(fā)電系統(tǒng)多為直流電源或突直流電源供電

13、系統(tǒng)。圖6為太陽能風能發(fā)電系統(tǒng)的直流電源系統(tǒng)，是刺用太陽能電池將光能轉化為電能，通過太陽能電源控制器向蓄電池充電，同時將蓄電池的電能供給直流負載。交直流電源系統(tǒng)是太陽能電池將光能轉化為電能，通過太舊能電源控制器向蓄電池充電，同時蓄電池通過太陽能電源控制器向直流負載和逆變電源提供電力逆變電源再將交流電力提供給交流負載。新能源與可再生能源技術的應用(1)太陽能利用技術1)太陽能光熱利用技術目前，我國技術最成熟、產業(yè)化發(fā)展最快的當屬家用太陽能熱水器或系統(tǒng)。太陽能供熱是指采用平板集熱器或真空管集熱器吸收太陽能，來滿足建筑中生活熱水或冬季采暖的需求。太陽能制冷：主要包括太陽能光伏系統(tǒng)驅動的蒸氣壓縮制冷、太陽能吸收式制冷、太陽能蒸汽噴射式制冷、太陽能固體吸附式制冷、太陽能干燥冷卻系統(tǒng)等?；诮洕浴⒖煽啃耘c實用性等因素的考慮，太陽能溴化鋰吸收式制冷技術研究和應用相對較多，發(fā)展也較為成熟，目前國已有廠家實現了產品化。2)太陽能光電技術即光伏發(fā)電，是應用半導體器件將太轉換為電能的技術，具有安全可靠、無噪聲、無污染、無需燃料、無機械轉動部件等優(yōu)點。太陽能光電技術在建筑中的應用發(fā)展方向為光伏建筑一體化，即在建筑外表面設置光伏器件，將太陽能發(fā)電與建筑功能集成在一起的新型能源利用方式。光伏器件直接將太陽能轉換為電能，除了在建筑表面安置太陽電池組件(電池板)和體積很小的蓄電池逆變器等系統(tǒng)部件