浅谈建筑节能

    王　哲　郭力伟

    摘 要：随着城市建设的高速发展，建筑能耗逐年大幅度上升，已成为中国能源消费的主体之一，目前我国建筑用能已达全社会能源消费量的32%。加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%，我国的建筑总能耗已达全国能源总量的45%。我国现有建筑面积为400亿平方米，绝大部分为高能耗建筑，预计到2020年，总建筑面积将达到700亿平方米。庞大的建筑能耗，已经成为我国国民经济的巨大负担。

    关键词：建筑；节能

    1 结构节能与空调系统节能

    围护结构采取节能措施，是建筑节能的基础。由于我国建筑节能是从采暖居住建筑起步的，因此，建筑节能首先考虑加强围护结构保温无疑是正确的决策。从管理的角度看，可以对围护结构制订限定性指标，易于评价。但是，建筑节能的关键是空调采暖系统的效率，最终的节能量也要从空调采暖系统来体现。北方地区在墙改之后又发展到热改。如果没有调节阀和热计量，围护结构保温越好，可能浪费的热量越多。

    而在间歇运行的空调建筑中，在空调关机之后，室温升高，当室外气温低于室温时，通过围护结构的逆向传热可以降低第二天空调的启动负荷。因此，围护结构保温越好，蓄热量越大，空调负荷也越大。

    对公共建筑而言，围护结构形成的负荷在总负荷中所占比例很小，因此，围护结构的节能潜力有限。墙体传热系数降低40％，所得到的节能率最大8.1％（哈尔滨），最小2.8%（广州）。可见，在公共建筑节能中重要的环节是降低内部负荷、减少内部发热量。例如，在保证照度的前提下降低照明负荷，既降低照明耗电，又降低空调负荷，可谓一举两得。

    2 节能与室内环境品质

    非典之后，人们的健康意识和自我保护意识增强，对室内环境品质提出更高的要求。

    我国大城市80％以上的公共建筑中的空调末端（AHU）仅有一级粗效过滤，有的甚至只有一层滤网。而根据美国ASHRAE标准62-2001，应在冷却盘管或其具有湿表面的处理设备的前端加设最小效率（MERV, Minimum Efficiency Reporting Value）不低于6的除尘过滤器或者净化器。欧洲标准也要求AHU过滤器达到F7标准。即需要有粗效和中效两级过滤。整个风系统阻力至少比现在增加200Pa。假定一台3600m3/h的空调箱，全年运行，要增加耗电量2500kWh。

    另外，很多大楼的空调新风量也没有达到规范的要求。而且，非典之后，一些新建大楼的业主对新风量提出了超出规范的要求。新风负荷占空调负荷的20～30％，加大新风量就意味着能耗的增加。

    在公共建筑中，室内环境品质直接影响用户的舒适、健康和工作效率。对大楼管理者来说，这是“开源”。而建筑节能则是降低运营成本，是“节流”。开源和节流应该是相辅相成。

    因此，建筑节能工作要以室内环境为底线。一方面，建筑节能决不能以牺牲室内环境品质为代价；另一方面，对不合理的环境消费（例如夏季过低和冬季过高的环境温度、过大的新风量、边使用空调边开窗等）行为，即不合理的用能，则应该改变。

    解决节能与室内环境品质矛盾还可以采用很多新技术或原有技术的集成。例如，独立新风系统（DOAS）、辐射吊顶＋置换送风系统、除湿空调系统等。

    3 节能与节电

    2003年夏季高温期间全国19个省市严重缺电和美国加拿大部分地区的大停电事故为我们敲响了警钟，电力空调的应用关系到电网安全，因此，在节能的同时还要关注节电。

    某些节能技术可能可以降低全年建筑能耗，但却不节电。例如本文第2节所论述的围护结构保温就是如此。在传统的空调能源结构中，夏季用电供冷、冬季用一次能源供热。对于采暖为主的地区，加强围护结构保温隔热可以降低全年能耗（例如哈尔滨）；而在供冷为主的地区，加强围护结构保温隔热的总节能效果有限，反而会增加空调能（电）耗。

    某些技术可能能耗稍大，但是可以使用清洁能源，对保护环境有利。例如，燃气直燃机在国内一直被很多人视为“节电不节能”。但是，直燃机不使用CFC和HCFC冷媒、燃用天然气对环境影响极小、温室气体排放极低，从而被世界各国当作一项绿色技术。夏季利用低谷燃气、平整高峰电力负荷，可以使电力和燃气得到“双赢”。

    某些技术可能在微观层面上不节能、但在宏观层面上却是节能的。例如蓄冰空调，利用夜间低谷电力制冰时制冷机组的COP值降低。在用户侧，如果没有合理的峰谷差价，则蓄冰空调是既不节能又费钱。但在发电侧，大量蓄冰空调的使用填平了夜间电力负荷低谷，使发电机组常时处于高发和满发，发电煤耗下降。满负荷工况与40％部分负荷工况相比，30万千瓦发电机组可以节能15.7％。同时，发电设备的利用率提高。发达国家电力平均年负荷率为66.6%，我国发电设备年平均负荷率1999年达到最低值50％。以后逐年有所上升，2002年达到54.8％。与发达国家相比还有很大差距。

    因此，建筑节能工作需要在能源、环境、经济、技术等各个方面进行权衡，这应该成为建筑节能工作者的一项基本素质。

    4 设备节能和系统节能

    节能设备不一定能连成节能系统。例如，空调冷水系统的扬程与楼高无关，一般在30m～40m。如果水泵的扬程选择过大，定水量系统中会使流量过大，水温差往往只有2～3℃。这时测得的离心机COP仅在2～3之间。这说明，空调系统的配置合理是系统节能的重要环节。

    我国正在积极推广建筑热电冷联产技术。但在热电冷联产应用上，存在一些误区。似乎凡热电冷联产系统就一定是节能系统。笔者认为，热电冷联产技术的关键并不在于其动力装置用微型燃气轮机还是用内燃机，也不在于其理论效率有多高。实际上如果系统配置不当，热电冷联产系统的节能效益便完全不能发挥。热电冷联产的理论效率达到70％或80％的前提是设备满负荷运行。在我国热电联产电力尚不允许上网的条件下，还必须将热电联产所发电力和所产热量全部用掉，才能体现出效益。

    热电联产机组的产热和发电之间存在着平衡关系。取得的热量多、得热的品位（温度）高，就势必要降低发电效率；反之亦然。无论从热力学第一定律还是从热力学第二定律的观点分析，热电联产系统都应该充分发挥发电效率、充分利用排热，而不应该是相反。

    热电冷联产系统的本质是回收发电系统过去被丢弃的排热、废热或余热，以提高综合能效。即在保证发电效率的前提下充分利用余热。如果为了用热而抑电，就是本末倒置了。尤其是楼宇热电冷联产，所用的发电机组功率比较小，效率远远比不上大型电厂的大发电机组。它的优势在于综合效率和就近供能。而发挥其综合效率的关键是系统合理的配置和科学的运行。

    5 结论

    空调公共建筑的节能，是一个比较复杂的课题。必须建立动态节能、系统节能的思想，正确处理好几对看似矛盾的关系。有很多中国特有的建筑节能课题等待我们去研究。

    参考文献

    [1]龙惟定：国内建筑合理用能的现状及展望，能源工程， 2001年02期，1～6.