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1建筑节能与热泵技术关键词节能热泵空调余热利用1.当前空调、采暖与热水供应事业面临的机遇随着人民生活水平日益提高，对于住宅、办公楼中的室内环境和公共民用建筑的室内环境的要求越来越高。室内环境的舒适度有下列四种因素构成：一是冷与热的环境（室温）、二是室内空气品质、三是声环境（要求安静，燥声低）、四是光环境（充足的阳光和合适的照度）当前一般家庭中都有精美的装潢，夏季有空调降温，而且希望有冬季的采暖，以及全年的生活热水供应。有的人群对于室内舒适的环境要求更高，要求做到个性化，即可以根据使用人的喜好，来调节房间的温、湿度和新风量。改革开放以来，我国建筑事业迅猛发展。2002年底，我国城乡房屋建筑面积共计为388亿平方米，其中城市131.8亿平方米。预计到2010年底，全国房屋建筑面积为519亿平方米，其中城市171亿平方米；估计到2020年底，全国房屋建筑面积为686亿平方米，其中城市261亿平方米。就拿住宅建筑来说，过去几年，我国每年新建建筑16－19亿平方米，其中城市住宅4-6亿平方米，公共建筑3-4亿平方米，市场12亿平方米。住宅产业每年达到4000亿元左右的规模，直接拉动GDP上升2％，2003年超过1万亿元。今后5－10年仍将保持这一势头。随着GDP的不断上升，空调、采暖和热水供应设施便成为人民生活的必需品。一般统计，当某地区的人均GDP达到4000美元时，空调、采暖和热水供应设施便成为人民生活的必需品，就像水、电、煤气一样成为建筑物的基本设施之一。而我国沿海经济发达地区的城市和经济特区，在1999年的统计数字表明，人均GDP已达到2000美元，按照这些城市GDP每年10％以上的增长率，只需6年时间便可达到4000美元，即达到上海和深圳2000年的水平（上海2000年的人均GDP已达到4180美元，2007年时，可达8000美元）2003年我国经济发展已实现人均1000美元，是经济发展的一个重要里程碑，标志我国又进入了一个新的发展阶段，为2020年全面实现小康社会建设发展目标开了一个好头，同样也为中央空调、集中采暖、家用/商用中央空调和热水供应事业的发展带来了良好的机遇。2.当前空调、采暖与热水供应事业面临的挑战经济的快速发展，建筑业的快速发展给空调与热水事业带来了良好的机遇，但对能源的需求越来越大，能源安全问题越来越突出。我国能源的短缺，已成为经济发展一个重要的制约因素，也使得空调、采暖和热水供应事业的发展面临着严峻形势和挑战。我国是一个人口多，自然资源少，能源缺乏的国家。我国石油储量仅是世界总储量的1.8-2.34%，天然气的储量是世界总储量0.7-1.2%，煤的储量是世界总储量的10.97%.以平均水平计，我国的水资源是世界平均水平的1/4，人均2200立方米；我国石油可开采的储量仅为世界平均水平的1/9；天然气是1/23；煤炭稍高一些，约为1/2.当前空调能源紧张具体体现在电力用户侧，造成买得起，用不起（运行费用高），不能用（电力供应缺乏）如不搞节能的建筑（即少耗能的建筑，或者不用空调与采暖的建筑），节能的空调系统与热水供应系统，到时候，会出现没有那么多的能源（电力）供给，而且运行费用很高。我国能源发展面临严峻形势和挑战表现为：22.1我国经济的增长还没有走出高增长、高消费、高污染的模式，能源（资源）浪费巨大。同样1美元产值（GDP）的能耗，我国是世界水平的5.9倍；是美国的4.3倍；是日本的11.5倍，生态环境破坏严重；我国电力供应矛盾日益突出，而夏季空调和冬季采暖是造成电力负荷峰谷差最主要的原因。2002年全国各电网空调制冷负荷共达4500万千瓦，相当2.5个三峡电站的满负荷出力；2003年因空调用电负荷太高，至少有10个省市不得不拉闸限电，2004年全国有27个省市严重缺电。2004年夏季高温全国电力供应的缺口达到3000万千瓦。2.2城市化的加快增加了对能源的需求。我国城市化率从改革开放初期的18%上升到40.5%，城市由193个发展到662个，到2020年全国有约57%的人口为城镇人口，总数达8.28亿，比2002年增加了3.26亿。未来一个时期，农村人口向城市大量转移是必然趋势。城镇人口平均年消耗能源为农村的3.5倍。如果城市化水平提高一个百分点，意味着将增加1300万城市人口，建筑物的增加和居民消费结构的升级增加了对能源供应的压力。2.3建筑耗能日益突出。建筑耗能从1978年占社会总能耗的10%，到1996年，我国建筑年耗能3.35亿吨标煤，占总能耗消费的24%，上升到2001年约占整个社会总能耗的27.8%.21世纪头20年，是我国建筑业的鼎盛期，2020年全国建筑面积将接近2000年的2倍。目前我国每年建成的房屋达16～19亿㎡，超过各发达国家年建成建筑面积的总和，可是不仅已有的388亿㎡建筑中95%左右仍属于高能耗建筑，新建建筑中，仍有95%为高耗能的建筑，真正节能建筑仅有2%.我国单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上，以北京为例，占5%的大型公共建筑消耗的能源占全市建筑总能耗的50%.按照目前建筑能耗水平发展，到2020年，我国建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，超过2000年的3倍；问题相当严重，情况十分紧迫。2.4空调、采暖和热水供应本身的能耗巨大，但节能的潜力也很大。当前全国夏季空调负荷已达到4500万千瓦。据估计，采暖供热的能耗占建筑能耗的60%.由于设计不合理，大部分无法实施分户的热计量和分户控制所需的室温；管理不科学，运行前调试不到位，存在供热系统严重水平失调（即使装了平衡阀，但仍有80%未经过调试），室内采暖系统严重垂直失调，外管热损失巨大，楼房上层房间过热（用户不得不开窗降温），上下温差达8℃以上，造成热量大量浪费。据北京的调查统计，2004年冬季采暖的能耗（25.3公斤标煤/平方米），与上世纪80年代持平，提倡节能20多年来，没有明显的效果。我国居住建筑中生活热水供应的能耗也是一个很大的数字。据统计，生活热水的耗能量，约占整个民用建筑能耗的20-30%.其中商业建筑生活热水的能耗量占其总能耗量的10-40%，具体来说，写字楼热水能耗占总能耗的2.7%；商场占10.7%；饭店占31%；医院占41.8%.估计目前我国城镇人口达5亿，以每人每日用25升到35升热水，那么全年生活热水的总能耗是1750亿度到2450亿度电。如果再不搞节能的话，全国人民凡能用空调的，都用空调，能采暖的，都采暖，城镇人口都有热水供应，都要达到高标准的要求的话，我国仅有的资源和能源是供不上的。为了缓解电力紧张状况，国务院已开展为期三年的“资源节约活动”，上海市已率先倡议出台了一些节能措施，首都北京也在响应。我国为了解决电力供应不足的问题，也拟多发展一些核电站，拟再建20多个大型核电站，但其总发电量，也仅占全部发电能力的4%.到2020年我国的GDP要翻两翻，而我国的能源工业仅能达到翻一翻的水平，那么，另一半，除非大量进口（2004年我国原油的进口量达1.2亿吨，对外依靠程度达57%），只有靠节能3的办法来解决。空调用电目前已占我国全部发电量的18%，由此可见，制约我国空调采暖和热水供应事业发展的重要因素是能源短缺，因此，建设部2005年工作要点中将“依靠科技进步，推进资源能源节约”列为重点，而引进国际科技资源，推广建筑节能新技术十分重要，要大力发展节能节地型住宅和建筑。3.建筑节能的途径鉴于当前能源紧缺的状况，我国政府制定了“能源开发与节约并重，近期将节能放在优先”的战略。建设部下令，今后建筑节能，要在目前的建筑耗能的基础上节约50％以上，又规定，其中的一半（25％）由建筑本身来解决，而另一半（25％）要靠建筑设备工作者来解决。建筑本身节能与建筑设备系统的节能密不可分。如果没有建筑结构的可靠的节能措施配合，光靠空调、采暖系统和热水供应系统来节能是不可能彻底解决到2020年能源短缺对我们的制约。建筑节能的工作分两大方面：3.1建筑物本身的节能对于建筑节能的要求，从上世纪80年代起，我国建设部就着手开始抓“建筑节能”的问题。1980年国家颁布了《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）（JGJ26-86），该标准要求在1980-1981年的设计水平上，节能30%，其中房屋节能20%，采暖节能10%.1996年出台了“北方（严寒、寒冷）地区居住建筑节能设计标准”（JGJ26-95），2001年建设部颁布了我国《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，2003年又推出了我国《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》。这样，要求全国各气候区的居住建筑节能50%的标准全部下达。而北京市更进一步提出节能65%的强制性规定。目前已有许多房地产开发公司着手营造“节能建筑”，例如锋尚、朗诗、Moma等公司，他们推出了号称“不用空调和采暖”的建筑，大大改善建筑物外围护结构的保温绝热性能；尽量减少建筑物外墙和窗户的面积；利用大自然的能源和热泵热回收技术。不仅如此，从广义的节能观点出发，还尽量利用可再生的建筑材料，大大减少了建筑物的能耗。具体来说，采用下列措施：3.1.1智能化的外遮阳技术。采用外遮阳，可以大大减少夏季空调的制冷能耗（与内遮阳相比，约下降83%.具体来说，采用可调式隔热金属卷帘）3.1.2尽量缩小外墙和外窗的面积。有的房产开发项目中，由于设计合理，外墙面积比同体量的建筑减少30%，外窗减少40%，仍能保持良好的采光要求。3.1.3高效外墙保温体系。外墙保温比内墙保温更有利于建筑结构的稳定性，避免室外环境温度对建筑结构的形变影响，保护建筑结构主体。外墙采用铝箔复合聚苯板，传热系数不大于0.4W/k.㎡，严寒和寒冷地区以硬泡聚氨酯板保温。还可以采用ECI陶瓷隔热保温涂料。3.1.4高效隔热保温防水屋面技术与构造设计。用硬泡聚氨酯、挤塑聚苯板、膨胀聚苯板为主要保温材料，在严寒和寒冷地区做成不同厚度的保温复合屋面，其热阻可达1.58-3㎡.k/W；在炎热地区可采用中空板做成中空屋面。3.1.5高效门窗技术与构造设计。窗框采用保温性能好的塑钢或ALUK三腔断热铝合金，4窗玻璃采用高透光率Low-E中空玻璃，玻璃K值在1.35W/k.㎡.3.1.6混凝土楼板辐射制冷/采暖系统。在楼板中或天棚中埋设塑料盘管，冬季通入28℃热水对房间进行辐射采暖；夏季通入19℃冷水对房间进行辐射供冷。冷热辐射温度接近或等于室内舒适温度的上下限。部分热水还可以利用太阳能集热板来解决。3.1.7外围结构采用物态相变蓄热材料，能量活性建筑基础以及尽量避免冷桥结露的构造技术。节能建筑中除采用上述的措施外，仍须保证室内空间必要的新风供应，因此，有的节能建筑中加设了健康新风系统。在目前的节能建筑中，要求暖通专业所做的是设计高效健康新风系统和提供楼板辐射制冷/采暖系统和新风系统必要的冷热源。3.2建筑物空调采暖热水供应系统的节能建筑物除建筑、结构外，其他附属建筑设备专业很多，包括空调、采暖、给排水、消防、热水供应、通信网络、电力供应、灯光照明、燃气供应、电梯等，在节能方面都可以有所作为。这里，仅就空调、采暖、热水供应的范围提出节能的途径：3.2.1首先，空调采暖热水供应的节能，离不开建筑物本身的节能措施，如果建筑物外围护结构的冷热损失能降低一半，那么，空调采暖系统就可以大大缩小，消耗的能量大大减少。3.2.2其次，设计建筑物之初，应该对空调采暖热水供应的能量利用上作统筹考虑，即夏季可以利用空调主机的冷凝热，来解决热水供应；冬季要寻找低价、来源方便的辅助热源（例如利用太阳能、雨水、建筑中水、土壤等），来解决采暖和热水供应。3.2.3开发带有蓄热功能的热水采暖与生活热水供应系统，这样可以充分利用夜间低价的谷电，减少白天高峰的用电；3.2.4开发、研制和选用高能效比的冷热水机组（关于提高空调主机能效比的问题，2004年9月国家正式出台有关“空调机组能效”的国家标准，限定了房间空调器、单元式空气调节机、冷水机组的能源效率及能效等级，提高了对机组COP的要求值）能效限定值是强制性要求，是空调产品市场准入的要求。这也意味着今后低COP值的热泵机组不能用于