关于建筑空调能耗节能的探讨

　　摘 要:节能减耗是目前人类社会发展所必须遵循的一项原则，其中建筑节能又是节约能源的重要组成部分，是我国节能工作的一个重要领域，我国是发展中国家，能源条件有限，建筑节能要求十分迫切，本文就建筑节能空调能耗技术方面对节能作了简要的分析和探讨。
　　关键词: 建筑节能 空调 能耗 传热系数
　　中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)10(c)-0000-00
　　
　　1前言
　　我国地域辽阔，跨越地球热带、亚热带、温带和寒带。随着我国经济建设的发展，人们物质文化生活水平的提高，我国建筑物在北方需要采暖，在南方需要降温，由于建筑物的保温隔热性能比较差，造成建筑采暖和降温的保温的能耗比较大。据统计，我国北方用于建筑采暖约耗1.1亿吨标准煤，而南方的夏季空调降温，单位建筑面积能耗大约是北方采暖的三倍；这占我国总能耗的比例相当之大。随着我国建筑规模的不断发展，这种能耗还将越来越[作者简介:李锐（1972-11） ，男，本科，硕士，实验师。研究方向：制冷与空调技术
　　]大。单从这方面看并不能说明什么问题。世界人均能耗水平我国还是比较低的，但从单位建筑面积能耗水平与同纬度发达国家相比，我国约为这些国家的三倍，这些多能耗的能量，并没有给我们带来更加舒适的条件，相反，建筑物内的室温要求还要比发达国家低。产生这些问题的原因，在于我国建筑物的保温和隔热的性能差，围护结构的传热系数大，建筑的气密性差，使许多的能量白白的浪费掉了。而我国是发展中国家，能源条件有限，我国经济建设的发展速递，受到能源不足等因素的制约，在建设资金不足的情况下，建筑节能的主要出路在于降低能耗，节约能源。
　　
　　2建筑节能的探讨
　　湛江市地处长江以南，不属于我国冬季采暖地区，由于夏季炎热潮湿，随着人民生活水平的提高，各种空调相继广泛应用于人们的日常生活中，经过调查测试，目前炎热地区建筑降温的能耗问题同样严重，建筑物跑冷多，能耗大，夏季用电负荷峰值高。
　　本文就夏季降温时，热量的传递形成以及建筑物能耗的主要部位，探讨一下建筑物的空调能耗节能。
　　2.1空调工作区内的对流循环
　　在空调区内，空调设备对室内进行降温，冷的空气密度大而下沉，下部的热空气由于密度小而上升，在室内形成一种对流循环。冷空气遇到围护结构的内表面，对围护结构内表面进行降温。由于热量由室外经围护结构源源不断地传递进来，围护结构附近的冷空气受到加热而上升，这又形成一种对流循环。
　　空调室外的热空气，从建筑物上部的窗户、孔洞、和缝隙渗入室内，而空调室内的冷空气从建筑物下部的门窗、孔洞和缝隙冒出，这是第三种对流循环。
　　另外，除了以上三种对流换热外，建筑物内还广泛存在着辐射换热。例如：空调区内的人体以及其他的生物体由于体温高于空调温度，会向周围的冷空气进行辐射散热；和空调区内的各种设备在运行的时候，其产生的无用功，大多数以热能的形式向周围环境散发，产生辐射散热…….此外还有，从采光口等直接进入室内的日光还会产生辐射热。
　　以上是夏季空调室内降温时，热量的主要传递形式。对流和辐射。夏季空调降温时，
　　2.2建筑物的主要能耗
　　空气渗透的能耗：在许多建筑设计中，都没有换气口，这样相当多的热空气从这些开口处流入而使冷空气渗出，因而带走了大量的冷量，使工作区的温带达不到使用要求。对于这部分由于热空气从建筑物的换气口流入而使冷空气渗出，带走的冷量有多大，目前未作定量分析，但数量是相当可观的，成为了空调冷负荷的主要部份。
　　采光口的能耗：在建筑物的围护结构中，由于采光的传热系数高，其中：（单层玻璃窗）K平≈5.56kcal/m2h℃ ； （双层玻璃窗）K平≈2.66kcal/m2h℃；（240墙） K=1.76kcal/m2h℃。辐射热还可通过玻璃窗直接传入或传出，可见这些采光口的单位面积的能耗远远高于围护结构的其他部分。
　　屋面的能耗：由于屋面的面积较大，其传热系数通常高于墙体的传热系数，因此在夏季空调房间内，空气的温度呈梯度变化。屋盖的内外表面之间的温差最大，再加上屋盖本身的传热系数大，通过屋盖传进室内的热量就多，在屋盖的下表面附近的空气温度最高，在室内的冷空气密度大，就沉在了建筑空间的下部。在冷空气层之间形成了一层紊流层，使冷空气和热空气之间直接进行换热。并且，由于屋盖内表面的温度最高，它还可以辐射换热的方式，将热量直接辐射向地面及工作区。
　　因此可见，夏季空调降温的能耗和许多因素有关，所以空调能耗的许多环节都有节能潜力。我们可从以下几个方面着手。
　　2.2.1应解决好建筑物的主要能耗部位的问题。
　　应减少空气渗透造成的能耗，合理解决好建筑物的气密性问题，在不应该通风的地方，将这部分随空气流传出的冷量截留下来。从建筑节能的角度上来说，我们首先应该在能耗大的、又容易解决的、增加投资不多的且能收效明显的地方着手。如重视建筑物的密闭性，在设计、施工及管理上采取措施，使建筑物的换气口，在需要换气时开启，在不需要换气时关闭，这样节约的能量数值是相当可观的。采取这项措施，建筑投资增加甚微，但节能收效较大，在建设资金紧张的情况下，应作为首要建筑节能措施。
　　对于建筑物的围护结构中的能耗大户，如采光口和屋盖，应尽量减小它们的传热系数同时利用材料的特性来改变传热方式，可以节约较多的能耗。对于采光口，要合理设计采光口的面积。在满足采光、自然通风和建筑立面美观要求的前提下，尽量缩小采光口的面积。推广应用双向镀膜玻璃，将玻璃能透过大多数的辐射热的情况改变为反射大多数的辐射热，有利于夏季对日辐射的反射。
　　对于屋盖，由于建筑跨度大而要求屋盖尽量做得质量较轻，因此屋盖相对于空调房间的其他围护结构而言都是有较高的传热系数，其传热量相对来说较高，因此把屋盖做得厚重来增大热阻，降低传热量，在实际上是不可行的。
　　因此，我们首先应大力发展和推广使用新的轻质复合型的绝热材料来做屋盖，在不改变屋盖的使用条件下，将屋盖的传热系数降下来，减少其的能耗。
　　其次，可在空调房间内设置吊顶。如:彩朔钢板复合聚苯乙烯夹板，它不仅重量轻、传热系数低，而且气密性能好，有利于大跨度的建筑节能;单身由于聚苯乙烯在火灾时会燃烧并产生大量的烟气，因此使其的适用范围收到一定的影响。如果能开发出绝热性能好的轻质非燃烧体来代替聚苯乙烯泡沫朔料，夹心板吊顶的节能作用可得到显著发挥。另外，在屋盖的下表面或吊顶的间层内，用铝箔作复面层，复合成的绝热材料，是利用了铝箔本身的辐射系数低的特性（其辐射系数以下，而一般的建筑材料辐射系数都在4以上），因而可以大大地减少了屋盖内表面与工作区的辐射热交换，改善了空调室内的辐射热环境。
　　据报道，在某大型车间的屋盖下表面用铝箔纸板做吊顶，经过实测证明，屋盖的传热系数由原来的K=1降低到K=0.20，从屋面到达地面的综合辐射强度大大降低，为未做铝箔纸板吊顶的1/20，并且使围护结构部分的空调能量节约了52.7%。可见，设法改变屋盖下表面的辐射特性，降低其对工作区的辐射系数，就可以取得十分显著的节能效果。
　　夏季空调降温时，通过建筑物的围护结构产生的能耗，是夏季空调冷负荷的主要组成部分。因此加强围护结构的保温措施，特别是墙体的隔热保温，是降低建筑围护结构的能耗的有效方法。围护结构的保温措施，主要是采用复合墙体或保温性能好的新型建筑材料替代传统的粘土实心砖墙，加强门窗、屋顶、地面的气密性和保温。
　　
　　围护结构的热桥部位应进行保温验算，避免热桥部位表面结露。外墙传热系数计算方法，K=1/Ri+Ro+Re
　　(其中Ri为内表面换热阻，Ro为围护结构传热阻，Re为外表面换热阻)
　　相同条件下，导热系数越大，热阻越小，传热系数越大，保温性能越差。要提高保温效果可考虑采取使用导热系数小的保温材料加强保温。
　　2.2.2 合理组织好空调的气流组织
　　我们应根据室内空调降温的热量传递原理，合理地组织好空调的气流组织，使冷空气最快、最直接地到达空调工作区，满足生产和生活的需求。
　　前面已经谈到，夏季空调降温时，热量的传递形成有三种主要的对流循环。在对于第一种对流循环，在设计中应尽可能的保留，这是人们生活所需要的；对于第二种对了循环，不可避免但设计时应该考虑将它降低到符合我国有关法规的要求；对于第三种对流循环，应尽可能杜绝它的存在（根据需要，有组织地输入一定的新风量除外）。具体执行起来，表现在：
　　根据第一种对流循环的特点，我们在对房间进行空调设计时，就应根据空调工作区的范围，合理地布置好冷风送风口，这样使冷空气更易直接到达工作区，使工作区的空气能迅速降温----对于某些层高比较高的，室内又无吊顶的空调房间来说，合理布置空调送风口，即经济又满足了空调要求。
　　如要尽量避免第二种对流循环对空调能耗的影响，就必须在建筑设计时尽量采用那些传热系数K值小、辐射系数@值低的建筑材料作围护结构。-------这在前面的有关围护结构的能耗问题的处理中已探讨过，这里就不再重复论述了。
　　对于第三种对了循环，应尽可能地杜绝它的存在。-------即是指：① 如果是由于围护结构的气密性问题而引起的冷量能耗，就应尽量避免，这些在前面已经探讨过了，不再繁叙。② 如果是新风量的换气需要，向室内输入一定量的空气，则应注意在设计空调系统时，设置输入室外新风的变风量调节系统，以便根据空调室内人员数量的多少来进行新风量的调节，避免不必要的多余新风的输入，节约能耗。
　　
　　3结语
　　建筑节能形式较为严峻，节能做法繁杂，在建筑节能设计中，首先需要解决的问题是设计人要清楚建筑物内热能传播特性，无效能耗损失的途径以及建筑节能措施的综合经济分析，把握好建筑规划的设计、建筑围护结构和屋顶设计的节能技术，抓住建筑中能耗大的主要因素，用有限的建筑投资推广应用可靠的新技术、新材料，在满足建筑功能的前提下，将建筑能耗大幅度的降下来。
　　
　　参考文献
　　[1]郎四维.我国建筑节能设计标准的现况与进展.制冷空调与电力机械.2002