建筑物与动力设备耗能的关系

建筑物与动力设备耗能的关系能源问题一直受到国家的重视，尤其近年来国家出台了很多能源方面的法规、规范和相关文件，约束设备生产厂家和用能单位降低能水消耗。作为动力设备运行单位也应当遵守国家的法规，做好节能降耗工作。在节能降耗工作中，主要包括了生产节能产品和降低设备运行用能两个方面的问题。针对我们单位的实际情况，主要是动力设备运行中的耗能问题，且大部分是服务于建筑产品。在服务于建筑产品的动力设备运行中，动力设备的耗能多少取决于多方面的因素。其中包括了建筑产品、气候、设备状况、动力运行设备的自动化程度的高低、运行人员的责任心等诸多方面。在此我想谈一谈，动力设备运行中耗能与建筑产品的关系问题。这是因为从上世纪九十年代初期开始，国家对建筑设计、施工的相关法规进行更新，不断提高建筑物的保温性能以达到节能的目的。随着科学技术的不断发展，近几年，建筑物的节能提高了很多。动力厂现在所服务的建筑物分别建于不同的时期，而且年跨度较大，所以能耗也就会有一定的差异。通过对不同时期建筑物设计和施工技术要求的了解和比较，清醒的认识到不同时期的建筑物耗能情况，有助于动力设备运行工作。下面就建筑节能方面的规范变化情况做简单的介绍。从1993年10月1日开始实施的《民用建筑热工设计规范（GB50176-93）》中，开始对建筑物的围护结构做出规定：围护结构的隔热可采用下列措施：一、外表面做浅色饰面，如浅色粉刷、涂层和面砖等。二、设置通风间层，如通风屋顶、通风墙等。通风屋顶的风道长度不宜大于10m。间层高度以20cm左右为宜。基层上面应有6cm左右的隔热层。夏季多风地区，檐口处宜采用兜风构造。三、采用双排或三排孔混凝土或轻骨料混凝土空心砌块墙体。四、复合墙体的内侧宜采用厚度为10cm左右的砖或混凝土等重质材料。五、设置带铝箔的封闭空气间层。当为单面铝箔空气间层时，铝箔宜设在温度较高的一侧。六、蓄水屋顶。水面宜有水浮莲等浮生植物或白色漂浮物。水深宜为15～20cm。七、采用有土和无土植被屋顶，以及墙面垂直绿化等。1995年7月1日实施了《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26-95）》。在围护结构保温上只采取了局部保温措施，并且对采暖居住建筑各部分围护结构传热系数做了限制。采暖居住建筑各部分围护结构传热系数限值（W/M2·K）采暖期室外平均温度（℃）城市屋顶外墙不采暖楼梯间窗户（含阳台门上部）阳台下部门芯板外门地板地面体形系数≤0.3体形系数＞0.3体形系数≤0.3体形系数＞0.3隔墙户门接触室外空气地板不采暖地下室上部地板周边地面非周边地面0.9～0.0西安0.800.601.001.280.701.001.832.704.704.001.70/0.600.650.520.30-1.1～-1.2北京0.800.600.901.160.550.821.832.004.704.001.70/0.50.550.520.30建筑物体形系数的定义：建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。建筑体形系数中所指的外表面积不包括女儿墙，也不包括屋面层的楼梯间与设备用房等的墙体。突出墙面的构件如空调板在计算时忽略掉，按完整的墙体计算即可。采暖期内的日均建筑耗能标准：西安地区建筑物耗热量：qh=20.2W/m2；采暖耗煤量指标：qc=9.7kg/m2北京地区建筑物耗热量：qh=20.6W/m2；采暖耗煤量指标：qc=12.4kg/m21997年陕西省出台了围护结构保温设计的《民用建筑节能设计标准陕西省实施细则》(陕DBJ24-8-97)。其中规定了屋面保温、墙面保温、中空玻璃等要求。2003年1月1日实施的《城市热力网设计规范（CJJ34-2002）》，对城市热力管网设计中的热负荷做了说明。在无建筑物设计热负荷资料时，民用建筑物采暖热指标推荐值（W/m2）建筑物类型住宅居住区综合学校、办公商店食堂、餐厅未采取节能措施58～6460～6760～8065～80115～140采取节能措施40～4545～5550～7055～70100～130注：表中适用于东北、华北、西北地区；指标中已包括约5%的管网热损失。2005年7月1日国家实施《公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）》，明确了公共建筑物设计的节能标准，并对全国进行了区域划分。西安、北京均属寒冷地区。寒冷地区围护结构传热系数和遮阳系数限值围护结构部位体形系数≤0.3传热系数K（W/M2·K）0.3＜体形系数≤0.4传热系数K（W/M2·K）屋面≤0.55≤0.45外墙（包括非透明幕墙）≤0.60≤0.50底面接触室外空气的架空或外挑楼板≤0.60≤0.50非采暖空调房间与采暖空调房间的隔墙或楼板≤1.5≤1.5外墙（包括透明幕墙）传热系数K（W/M2·K）遮阳系数SC（东、南、西/北）传热系数K（W/M2·K）遮阳系数SC（东、南、西/北）单一朝向外窗（包括透明幕墙）窗墙面积比≤0.2≤3.5——≤3.0——0.2＜窗墙面积比≤0.3≤3.0——≤2.5——0.3＜窗墙面积比≤0.4≤2.7≤0.70/-≤2.3≤0.70/-0.4＜窗墙面积比≤0.5≤2.3≤0.60/-≤2.0≤0.60/-0.5＜窗墙面积比≤0.7≤2.0≤0.50/-≤1.8≤0.50/-屋顶透明部分≤2.7≤0.50≤2.7≤3.5注：有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。2010年8月1日颁布实施《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ26-2010）》规范。对全国区域进行了细化。进一步提高了围护结构的隔热要求。西安、北京地区属Ⅱ（B）地区。寒冷（B）区围护结构热工性能参数限值围护结构部位传热系数K（W/M2·K）≤3层建筑（4~8）层的建筑≥9层建筑屋面0.350.450.45外墙0.450.600.70架空或外挑楼板0.450.600.60非采暖地下室顶板0.500.650.65分隔采暖与非采暖空间隔墙1.51.51.5分隔采暖与非采暖空间房门2.02.02.0阳台门下部门芯板1.71.71.7外窗窗墙面积比≤0.22.83.13.10.2＜窗墙面积比≤0.32.52.82.80.3＜窗墙面积比≤0.42.02.52.50.4＜窗墙面积比≤0.51.82.02.3围护结构部位保温材料层热阻R[（M2·K）/W]周边地面0.830.56——地下室外墙（与土壤接触的外墙）0.910.61——寒冷（B）区外窗综合遮阳系数限值围护结构部位遮阳系数SC（东、西向/南、北向）≤3层建筑（4~8）层的建筑≥9层建筑外窗窗墙面积比≤0.2——/————/————/——0.2＜窗墙面积比≤0.3——/————/————/——0.3＜窗墙面积比≤0.40.45/——0.45/——0.45/——0.4＜窗墙面积比≤0.50.35/——0.35/——0.35/——西安、北京地区属于寒冷地区（Ⅱ（B））城市气候区属建筑物耗热量指标（W/m2）≤3层（3～8）层（9～13）层≥14层西安Ⅱ（B）14.713.612.210.7北京Ⅱ（B）16.115.013.412.1《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ26-2010（2010年8月1日实施）），在制订过程中，为了合理设定节能目标的基准值，并便于衔接与对比，提出的节能目标基准仍基本上沿用《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95的规定。即严寒地区和寒冷地区的建筑，以各地1980～1981年住宅通用设计、4个单元6层楼，体形系数为0.30左右的建筑物耗热量指标计算，经线性处理后作为基准能耗。在此能耗值的基础上，本标准将居住建筑的采暖能耗降低65%左右作为节能目标，再按此目标对建筑、热工、采暖设计提出节能措施要求。这种全年采暖能耗计算，只可能采用典型建筑按照典型模式运算，而实际建筑是多种多种样、十分复杂的，运行情况也是千差万别。因此，在做节能设计时按照本标准的规定去做就可以满足要求，没必要再花时间去计算分析所设计建筑物的节能率。本标准的实施，既可以节约采暖用能，又有利于提高建筑热舒适性，改善人们的居住环境。几个年代建筑物的设计热负荷比较建筑物名称建筑物用途设计年代建筑面积（m2）设计热负荷(kw)单位建筑面积热负荷(kw/m2)负荷下降率%备注540居住19883454.08280.0581.1——院办大楼公共200125500.002000.0078.43.32空调冬季负荷7-115居住20038925.00296.0033.259.06632居住201014340.24510.0035.656.10上表说明：１、540号楼设计时使用的是80年代的设计规范；２、院办大楼设计图中未明确采用的规范，只明确了施工验收规范为《通风与空调工程施工及验收规范》（GB50243-97）。根据时间和设计技术参数，当时采用的可能是《民用建筑热工设计规范（GB50176-93）》；3、7-115号楼设计时采用的是《民用建筑节能设计标准陕西省实施细则》(陕DBJ24-8-97)；4、632号楼设计时采用的是《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ26-2010）》。从上表可以看出，建筑物的设计年代不同，其所采用的标准不同，耗能指标也就不同，而且差异较大。经过国家多年对建筑节能措施的不断改进，到目前为止建筑物能耗的下降已接近60%。这对于建筑动力设备运行单位而言是一件好事。一方面降低了一次动力设备的投资，另一方面降低了动力设备的运行成本。