建筑節(jié)能技術(shù)

建筑節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用【摘要】能源問題直接關(guān)系到人類的生存，而建筑節(jié)能是節(jié)約能源最有效，最經(jīng)濟(jì)的方法之一，從建筑節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀看，西方發(fā)達(dá)國家建筑能耗占社會總能耗的30-50%，我國建筑能耗目前已占社會總能耗的30%左右，建筑節(jié)能在能源發(fā)展中占有重要的地位。本文從國內(nèi)外建筑節(jié)能的發(fā)展?fàn)顩r考慮，重點介紹建筑節(jié)能新技術(shù)一一地源熱泵的工作原理，應(yīng)用現(xiàn)狀，使用特點以及發(fā)展前景?！娟P(guān)鍵詞】建筑節(jié)能，地源熱泵，特點，前景【正文】【引言】建筑節(jié)能是近年來世界建筑發(fā)展的一個基本趨勢，也是當(dāng)代建筑科學(xué)技術(shù)的一個新的增長點。作為建筑可持續(xù)發(fā)展的一個最普通、最明顯的特征,建筑節(jié)能已成為我國建筑行業(yè)科技發(fā)展與產(chǎn)業(yè)建設(shè)的一個重要領(lǐng)域。一、建筑節(jié)能的涵義二、建筑節(jié)能是指在保證、提高建筑舒適性和生活工作質(zhì)量的條件下，在建筑物使用的全過程中合理有效地使用能源，即降低能耗，提高能效。廣義的建筑節(jié)能是指在建筑全生命周期內(nèi)，從建筑材料（建筑設(shè)備）的開采、生產(chǎn)、運輸，到建筑壽命期終止銷毀建筑、建筑材料（建筑設(shè)備）這一期限內(nèi)，在每個環(huán)節(jié)上充分提高能源利用效率，采用可再生材料和能源，在保證建筑功能和要求的前提下，達(dá)到降低能源消耗、降低環(huán)境負(fù)荷的目的。狹義的建筑節(jié)能是指在建筑物正常使用期限內(nèi)，提高建筑設(shè)備的能效系數(shù)，降低建筑物通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失，同時充分利用可再生能源，在保證建筑功能和要求的前提下，達(dá)到降低能源消耗、降低環(huán)境負(fù)荷的目的。二、內(nèi)外建筑節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀（一） 我國建筑節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀[1]我國自20世紀(jì)90年代開始推行建筑節(jié)能以來，居住建筑的節(jié)能取得了一定的成績，但在總結(jié)成績的同時還應(yīng)該清醒的看到我國建筑能耗與發(fā)達(dá)國家的巨大差距。直到2002年末，我國節(jié)能建筑面積只有2.3億m2。目前，我國已建房屋有400億m2以上屬于高耗能建筑，總量龐大，潛伏巨大能源危機(jī)。據(jù)分析，我國目前處于建設(shè)鼎旺期，每年建成的房屋面積高達(dá)16億至20億m2,超過所有發(fā)達(dá)國家年建成建筑面積的總和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建設(shè)增速，預(yù)計到2020年，全國高耗能建筑面積將達(dá)到700億m2。，隨著人民生活水平的提高，我國建筑能耗必然較快增長，因此，如果現(xiàn)在不開始注重建筑節(jié)能設(shè)計，將直接加劇能源危機(jī)。（二） 國外建筑節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀法國的建筑節(jié)能⑵法規(guī)出臺最早，目前正在實行的是2000年的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相對于1974年以前住宅的能耗水平，節(jié)能率達(dá)到61.2%。英國的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)每隔四、五年就修訂一次。為達(dá)到更高的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，英國相繼采取了一系列節(jié)能措施，住宅內(nèi)部的舒適度也因節(jié)能構(gòu)造的增強(qiáng)得到了明顯地提高，按新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的節(jié)能型住宅比傳統(tǒng)住宅節(jié)能75%。美國于1975年第一次頒布了ashrae（美國⑶采暖、制冷及空調(diào)工程協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)90-75《新建筑物設(shè)計節(jié)能》標(biāo)準(zhǔn)，并且每五年便對ashrae標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一次修訂，前后共計節(jié)約能耗約65%。1979年6月，日本政府通過了《關(guān)于合理化利用能源法》，繼1993年和1997年的兩次修訂后，日本在1998年6月第三次修訂了該法律，并于1994年4月起實施。此外，日本政府還頒布了“住宅能源使用合理化的建筑業(yè)主判斷標(biāo)準(zhǔn)”、“辦公用建筑物能源使用合理化的建筑業(yè)主判斷標(biāo)準(zhǔn)”、“住宅能源使用合理化的設(shè)計施工方針”等。三隨著社會工業(yè)化程度不斷提高，日益凸顯的能源問題逐步展現(xiàn)在我們面前，因此建筑消耗引起我們高度重視，建筑節(jié)能在今天尤為重要。三、建筑節(jié)能應(yīng)用新技術(shù) 地源熱泵【4】（一） 地源熱泵的含義地源熱泵（也稱地?zé)岜茫┦抢玫叵鲁赝寥篮偷叵滤鄬Ψ€(wěn)定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移與建筑物完成熱交換的一種技術(shù)。（二） 地源熱泵的結(jié)構(gòu)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要分為三個部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)組主要有兩種形式：水-水型機(jī)組或水-空氣型機(jī)組。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。（三） 地源熱泵的工作原理地源熱泵原理是：冬季，熱泵機(jī)組從地源（淺層水體或巖土體）中吸收熱量，向建筑物供暖；夏季，熱泵機(jī)組從室內(nèi)吸收熱量并轉(zhuǎn)移釋放到地源中，實現(xiàn)建筑物空調(diào)制冷。根據(jù)地?zé)峤粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)⑸分為地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵制熱原理地源熱泵系統(tǒng)在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由循環(huán)水路將冷媒中所攜帶的熱量吸收，最終通過室外地能換熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量通過室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)和室外地能換熱系統(tǒng)不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器（風(fēng)機(jī)盤管），以13°C以下的冷風(fēng)的形式為房供冷。地源熱泵制冷原理地源熱泵系統(tǒng)在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由室外地能換熱系統(tǒng)吸收地下水或土壤里的熱量，通過水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)向室內(nèi)供暖。（四） 地源熱泵的使用特點地源熱泵的使用特點具體包括以下幾點：第一，環(huán)保：使用電力，沒有燃燒過程，對周圍環(huán)境無污染排放；不需使用冷卻塔，沒有外掛機(jī)，不向周圍環(huán)境排熱，沒有熱島效應(yīng)，沒有噪音；不抽取地下水，不破壞地下水資源。第二，使用壽命長：使用壽命20年以上，是分體式或窗式空調(diào)器的2-4倍。第三，地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用。第四，全電腦控制，性能穩(wěn)定，可以電話遙控，可以進(jìn)行溫濕度控制。（五） 地源熱泵在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空調(diào)已經(jīng)成為普遍的要求。作為中國傳統(tǒng)供熱的燃煤鍋爐不僅能源利用率低，而且還會給大氣造成嚴(yán)重的污染，因此在一些城市中燃煤鍋爐在被逐步淘汰，而燃油、燃?xì)忮仩t則運行費用很高。地源熱泵就是一種在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都具有較大優(yōu)勢的解決供熱和空調(diào)的替代方式。在美國地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)占整個空調(diào)系統(tǒng)的 40%，是美國政府極力推廣的節(jié)能、環(huán)保技術(shù)。1998年美國能源部頒布法規(guī)，要求在全國聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用地埋管土壤換熱器地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。為了表示支持這種技術(shù)，美國總統(tǒng)布什在他的得克薩斯州的別墅中也安裝了這種地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。 現(xiàn)在，在中北歐的瑞士、瑞典、奧地利、丹麥等國家，地源熱泵(土壤換熱器)技術(shù)利用處于領(lǐng)先地位，地埋管土壤換熱器熱泵得到廣泛的應(yīng)用。地源熱泵的發(fā)展⑹前景到目前為止美國已安裝了600000臺，而且計劃每年安裝40萬臺的目標(biāo)，能降低溫室氣體排放一百萬噸，相當(dāng)于減少50萬輛汽車的污染排放或種植樹一百萬畝，年節(jié)約能源費用4.2億美元。瑞典、瑞士、奧地利、德國等國家主要利用地源熱泵，用家庭中央空調(diào)來供暖及提供生活熱水。據(jù)1999年的統(tǒng)計，為家用的供熱裝置中，地源熱泵所占比例：瑞典96%，奧地利38%，丹麥27%。地源熱泵在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家取得了迅速的發(fā)展，已成為一項成熟的應(yīng)用技術(shù)。在中國，地下水熱泵系統(tǒng)已開始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機(jī)構(gòu)工程摸索和研究階段。鑒于國內(nèi)的國情和地源熱泵系統(tǒng)自身的特點，我們對其各自的前景作一分析。隨著地下水熱泵工程技術(shù)改進(jìn)和規(guī)范化，由于其突出的節(jié)能和保護(hù)大氣環(huán)境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場[11]水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表換熱可以自然恢復(fù)地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區(qū)應(yīng)用比較有優(yōu)勢。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專業(yè)安裝隊伍的發(fā)展，鉆孔設(shè)備的完善，勢必會使造價大幅度降低，無疑會成為今后最有競爭力空調(diào)方式。【結(jié)語】隨著社會工業(yè)化程度不斷提高，日益凸顯的能源問題逐步展現(xiàn)在我們面前，因此建筑消耗引起我們高度重視，建筑節(jié)能在今天尤為重要。建筑節(jié)能是建筑業(yè)發(fā)展必須重視的一個根本性問題，開展建筑節(jié)能，可以提高建筑工程質(zhì)量、使用性能和技術(shù)水平，促進(jìn)整個建筑業(yè)的發(fā)展?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1]劉培琴，《我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀及發(fā)展》，《煤氣與熱力》2002年第03期⑵方展和，《法國的建筑節(jié)能技》，《建筑技術(shù)》1996年11啟明，美、英、加等國建筑節(jié)能借鑒。建材工業(yè)信息，2005(6)殷平，地源熱泵在中國，現(xiàn)代空調(diào)，2001.8,P1?8StephenP.Kavanaugh,andKevinRafferty；<Ground-SourceHeatPumps:DesignofGeothermalSystemsforC