建筑节能设备设计应用

建筑节能设备设计应用前言随着社会经济发展、人民生活水平不断提高，建筑能耗持续上升。其原因，一是建筑面积增加，二是居民家用设备快速增长，建筑照明条件也愈益改善，三是人们对建筑热舒适性要求越来越高，空调制冷面积不断扩大，时间也在延长，能源消耗随之增加。目前普遍认为建筑节能是节能途径中潜力最大、最为直接有效的方式，是缓解能源紧张、解决社会经济发展与能源供应不足这对矛盾的最有效措施之一。因此，采取建筑节能技术措施不仅能改善室内热环境、减少空调耗能量，还能减少空调机排放的废热废气等改善大气环境，且对削减用电高峰负荷意义重大。为了贯彻国家有关能源规定和政策，提高设备和能源利用效率，提高我市建筑节能设计水平，使建筑节能设计人员更好地掌握节能设计方法、熟悉节能设备选用，在查阅大量文献和有关专家论点的基础上，编写出《**市建筑节能设备设计应用指引》。本指引简单介绍了一些建筑设备节能设计的基本知识，重点对建筑照明、太阳能热水器、空调设备的设计应用进行介绍。希望本指引能对人们的建筑节能意识起到引导作用，为建筑设计人员提供参考，使建筑与节能一体化设计，达到更好的节能效果。在建筑节能设备设计应用中应大力利用可再生能源，如利用地下水作为空调系统的冷却水和热源水，用制冷（热泵）从低品位热源中提取所需的冷（热）量为建筑供冷（热）；又如太阳能是清洁而且用之不尽的可再生能源，不仅可提供生活热水，还可进行光伏发电，为建筑的照明系统提供光源。另外将太阳能应用于空调技术，可以有效降低由于使用常规机械压缩制冷设备带来的大量电力消耗，从而减轻由于燃烧化石能源发电所带来的环境污染。所以设计人员在建筑节能设计中，应该努力探索可再生能源与建筑的结合方式，构建节约型社会。本指引是在大量调研、认真总结**市实际工程经验的基础上，参照国家、省的相关标准规范，并经过广泛征求意见编制的，可供有关单位在建筑节能设计、施工中参考。如本指引存在与国家、省的相关标准规范不符的，应严格按国家、省的标准规范执行。各单位发现本指引存在不符合规范标准、不符合工程实际等问题的，或有其他意见、建议的，都应及时向**市墙材革新与建筑节能办公室反映，以供今后修订时参考。1基本知识1.1建筑能耗设备建筑设备包括建筑电气、供暖、通风、空调、消防、给排水、楼宇自动化等。建筑内的能耗设备主要包括空调、照明、热水供应设备等。南方地区空调系统和照明系统的耗能在大多数的民用建筑能耗中占主要份额，空调系统的能耗更达到建筑能耗40%～60%，成为建筑节能的主要控制对象。1.2东莞地区建筑节能特点东莞地区的气候特征决定了其建筑物能耗的特征：冬季基本不采暖，夏季炎热漫长，常年气温高，湿度大，故空调制冷能耗是整个建筑物能耗的重要组成部分。在建筑节能方面应采取的措施是重视建筑遮阳、充分利用自然通风、提高围护结构隔热性能等，从而缩短制冷时间、降低空调能耗。1.3适用于东莞地区建筑节能技术1推广健康建筑的理念，做好建筑物规划和布局，尽量采用自然通风、采光、做好建筑遮阳及隔热，降低空调设备能耗。2采用高效建筑供能、用能系统和设备：合理选择用能设备，提高设备运行效率；根据建筑物用能负荷动态变化，采用合理的调控措施。3优化用能系统，采用能源回收技术：（1）设备在部分时段、部分负荷下运行时应采用节能方式；（2）有条件时宜采用热、电、冷三联供形式，提高能源利用效率；（3）采用能量回收系统，如采用热回收技术；（4）针对不同能源结构，实现能源梯级利用。4自动化管理系统可以对建筑耗能设备进行智能控制，减少不必要的用电负荷，节约能源。5充分利用建筑周围的自然资源条件，开发利用可再生清洁能源，如太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、生物质能、潮汐能以及通过热泵等先进技术提取自然环境（如大气、地表水、污水、浅层地下水、土壤等）的能量。可再生能源的利用方式可参考表1.1。表1.1可再生能源的利用方式可再生能源利用方式太阳能太阳能发电太阳能供暖与热水太阳能光利用（不含采光）于干燥、炊事等较高温用途热量的供给太阳能制冷地热(100%回灌)地热发电＋梯级利用地热梯级利用技术（地热直接供暖－热泵供暖联合利用）地热供暖技术风能风能发电技术生物质能生物质能发电生物质能转换热利用其它地源热泵技术污水和废水热泵技术地表水水源热泵技术浅层地下水热泵技术（100%回灌）浅层地下水直接供冷技术（100%回灌）地道风空调1.4建筑设备节能设计应注意的问题建筑的节能设计，必须依据当地具体的气候条件，首先保证室内热环境质量，同时，还要提高采暖、通风、空调和照明系统的能源利用效率，以实现国家的节能目标、可持续发展战略和能源发展战略。1合适、合理地降低设计参数合适、合理的降低设计参数不是消极被动地以牺牲人类的舒适、健康为前提。空调的设计参数，夏季空调温度可适当提高一点如25～26℃、冬季的供暖温度可适当低一点。2建筑设备规模要合理建筑设备系统功率大小的选择应适当。如果功率选择过大，设备常部分负荷而非满负荷运行，导致设备工作效率低下或闲置，造成不必要的浪费。如果功率选择过小，达不到满意的舒适度，势必要改造、改建，也是一种浪费。建筑物的供冷范围和外界热扰量基本是固定的，出现变化的主要是人员热扰和设备热扰，因此选择空调系统时主要考虑这些因素。同时，还应考虑随着社会经济的发展，新电气产品不断涌现，应注意在使用周期内所留容量能够满足发展的需求。3建筑设备设计应综合考虑建筑设备之间的热量有时起到节能作用，但是有时候则是冷热抵消。如夏季照明设备所散发的能量将直接转化为房间热扰，消耗更多冷量。而冬天的照明设备所散发的热量将增加室内温度，减少供热量。所以，在满足合理的照度下，宜采用光通量高的节能灯，并能达到冬夏季节能要求的照明灯具。4建筑能源管理系统自动化建筑能源管理系统（EMS，BuildingAutomationSystem）是建立在建筑自动化系统（BAS，BuildingAutomaticSystem）的平台之上，是以节能和能源的有效利用为目标来控制建筑设备的运行。它针对现代楼宇能源管理的需要，通过现场总线把大楼中的功率因数、温度、流量等能耗数据采集到上位管理系统，将全楼的水、电力、燃料等的用量由计算机集中处理，实现动态显示、报表生成。并根据这些数据实现系统的优化管理，最大限度地提高能源的利用效率。BAS系统造价相当于建筑物总投资的0.5％～1％，年运行费用节约率约为10％，一般4～5年可回收全部费用。5建筑物空调方式及设备的选择，应根据当地资源情况，充分考虑节能、环保、合理等因素，通过经济技术性分析后确定。1.5国家现行的有关节能的强制性标准夏热冬暖地区居住建筑的节能设计，应符合国家现行有关强制性标准的规定。1.5.1相关的工程技术标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》广东省实施细则（DBJ15-50-2006）《〈公共建筑节能设计标准〉广东省实施细则》DBJ15-51-2007《建筑照明设计标准》GB50034-2004《建筑采光设计标准》GB/T50033-2001《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-97广东省标准《铝合金门窗工程设计施工及验收规范》1.5.2相关的产品标准《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB/T7107-86《建筑外窗保温性能分级及其检测方法》GB/T8484-87《建筑外窗采光性能分级及其检测方法》GB/T11976-89《建筑外门的空气渗透性能和雨水渗漏性能检测方法》GB/T13686-92《钢窗建筑物理性能分级》GB/T13684-92《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94《建筑幕墙空气渗透性能检测方法》GB/T15226-94《建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法》GB/T15228-94《建筑外门保温性能分级及其检测方法》GB/T16729-1997《PVC塑料窗建筑物理性能分级》GB/T11793.1-89《组合式空调机组》GB/T14294-93《风机盘管机组》GB/T19232-2003《热量表》CJ/T128-2000《单元式空气调节机》GB/T17758-1999《房间空气调节器》GB/T7725-1996《房间空气调节器能源效率限定值及节能评价值》GB12021.3-2000《家用燃气取暖器》CJ/T113-2000《家用燃气快速热水器》GB6932-94《常压容积式燃气热水器》CJ/T3031-95《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组-工商业用或类似用途的冷水（热泵）机组》GB/T18430.1-2000《直燃型溴化锂吸收式冷（温）水机组》GB/T18362-2001《蒸汽和热水型溴化锂吸收式冷水机组》GB/T18431-2001《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组-户用和类似用途冷水（热泵）机组》GB/T18430.2-2000《多联式空调（热泵）机组》GB/T18837-2002《风管送风式空调（热泵）机组》GB/T18836-20022建筑照明节能设计2.1建筑照明节能设计规定指标2.1.1术语介绍1显色指数显色指数指在具有合理允差的色适应状态下，被测光源照明物体的心理物理色与参比光源照明同一色样的心理物理色符合程度的度量。符号为Ra。2照明功率密度照明功率密度是单位面积上的照明安装功率（包括光源、镇流器或变压器），单位为瓦特每平方米（W/m2）。3光通量光通量是根据辐射对标准光度观察者的作用导出的光度量。该量的符号为，单位为流明（lm），1lm=1cd·1sr。对于明视觉有：式中——辐射通量的光谱分布；——光谱光（视）效率；——辐射的光谱（视）效能的最大值，单位为流明每瓦特(lm/W)。在单色辐射时，明视觉条件下的值为683lm/W（=555nm时）。4照度表面上一点的照度是入射在包含该点的面元上的光通量除以该面元面积所得之商，即：该量的符号为E，单位为勒克斯（lx），1lx=1lm/m2。2.1.2建筑照明节能设计规定指标我国新照明标准《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）中采用照明功率密度（lightingpowerdensity）即单位面积上的照明安装功率作为评价节能标准。标准中分别对居住建筑、办公建筑、商业建筑、旅馆建筑、学校建筑、工业建筑等提出了照明功率密度的限制值，如下表2.1和表2.2所示。表2.1居住建筑照明功率密度、照度和显色指数房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度标准值（lx）显色指数Ra现行值目标值起居室7610080卧室75餐厅150厨房100卫生间100表2.2公共建筑照明功率密度、照度标准值和显色指数房间或场所照明功率密度（W/㎡）照度标准值（LX）显色指数Ra现行值目标值办公建筑普通办公室11930080高档办公室、设计室181550080会议室11930080营业厅131130080文件整理、复印、发行室11930080档案室8720080商业建筑一般商店营业厅121030080高档商店营业厅191650080一般超市营业厅131130080高档超上营业厅201750080旅馆建筑客房1513——80中餐厅131120080多功能厅181530080客房层走廊545080门厅151330080医院建筑治疗室、诊室11930080化验室181550080手术室302575090候诊室、挂号厅8720080病房6510080护士站11930080药房201750080重症监护室11930080学校建筑教室、阅览室11930080实验室11930080美术教室181550080多媒体教室11930080表2.2中一部分相同用途的房间或场所按不同要求规定了两档，甚至3档、4档照度标准，如办公室分“普通”和“高档”，照明功率密度现行值为11和18W/㎡，照度为300和500lx；商店营业厅也分“一般”和“高档”规定；试验室、检验等分“一般”和“精细”规定两档照度等。这是考虑到不同地区、不同行业、