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建築物的建築節能技術(shù)內容主(zhǔ)要涉及到:建築外圍護結構節能技術、建築供熱製冷係統和建築設備節能技術、可再生能源在建築中應用技術。而建築外圍護(hù)結構節(jiē)能內容主要有:外牆保溫隔熱技術、門(mén)窗節能技術、屋麵節能技術和地麵、樓板及樓梯間隔(gé)牆技術、建築遮陽技術等等;建築供熱製冷係統和建築設備節能內容(róng)主要(yào)有:熱電冷聯產技術、供熱係統溫(wēn)控與熱計量技術、空調蓄冷技術、空調係統變頻控製技術、熱(rè)回收技術;可再生能源在建築中應用技(jì)術內容主要有:太陽能(包(bāo)括光熱、光(guāng)電)利用技術、淺層地源(yuán)熱(rè)泵(包括土壤源、地下水源、海水源(yuán)、淡(dàn)水源、汙水源)和太陽能源(yuán)熱泵技術在建築上的(de)應用。
一、建築外圍護結構節能技(jì)術及存在問題
(一)、外牆保溫隔熱技(jì)術基本情況
1、外牆保溫隔熱技術應用與發展(zhǎn)
我國建築以混凝土結構、砌體(tǐ)結構及混合(hé)結構體係為主,由於這些結構形(xíng)成的建(jiàn)築自身特點,在實施建築節能時通常采(cǎi)用外牆附貼保溫隔熱係統構造的(de)方式。我國(guó)於八十年代中期開始研究建築外牆保溫技術、進行工程試點,國內的企業、研究單位(wèi)首先(xiān)通過將改良的窯爐、管道工業保溫技術用(yòng)於建築物的節能,這方麵的技術有珍珠岩、複合矽酸鹽、海泡石或與有機(jī)矽複合的各種外牆內(nèi)保溫漿體材料;這些技(jì)術自九十年代初期應用於北方嚴寒和寒冷地區的節能建築,後因為(wéi)生(shēng)產工藝簡陋、生產控製不嚴格、性能指標不易達到要求,施工質量難以保證,因而工程質量問題比較多而逐漸退出北方建築節能市場,現在主要在南方進行應用。
與此同時,部分國內的企業引進國外技術或對其進行改造後(hòu)組織生產用於(yú)建築物的節能,這方麵的技(jì)術有:模塑聚(jù)苯乙烯泡沫塑料板(簡稱(chēng)EPS)薄抹灰外牆外(wài)保溫(wēn)係統;機械固定發(fā)泡聚苯板(bǎn)鋼絲網架板外牆外保溫係統。還有國內獨立研發的技(jì)術,這方麵的技術有:如膠粉聚苯顆粒外牆外保溫係統;發泡聚苯板現澆混凝(níng)土外牆外保溫係統;這些技術係統的應用工程已達(dá)上千萬平方米,有些應用已超過上億平方米,代表了我國當今技術主潮流,是發展的(de)方向。
隨著我國部分先進地區開(kāi)始執行節能率達65%的第三步建築節能標準,和(hé)公共建築節能標(biāo)準的實(shí)施,zui近幾年國內還研發了擠塑(sù)聚苯乙烯泡沫塑料板(簡稱XPS)外保溫技術(shù)、膠粉聚苯顆粒複(fù)合型外保溫技術(shù)(EPS係列(liè))以及聚氨酯(簡稱PU)外保溫技術,這些技術正在日益成熟,為許多節能建築示範采用;但是(shì)應(yīng)該注意的是:在工程應用(yòng)擠
壓聚苯板(bǎn)(XPS)係統時不
能使(shǐ)用(yòng)普通板和再生板,應該使用改進工藝後生產的牆體板;而軟、硬泡聚(jù)氨酯(PU)技術目前僅以現場噴塗技(jì)術和板或複(fù)合板形式的(de)薄(báo)抹灰粘(zhān)貼板技術比較成熟。
zui近部分技術係統正在進(jìn)行提高係(xì)統防(fáng)火性能研究和進行係統裝配化做法的研究,有些已經完成了係統研究,完成了工程試點示(shì)範,完善後的新係統將在公共建(jiàn)築節能和既有建築節能改造方麵有很好的應用前(qián)景。
此外,針對現在保溫材料以有機材(cái)料為主,其應用性能在建築類型(xíng)、建築尺度上(shàng)受限製的情況,還研發了以礦(岩)棉、玻璃棉、膨脹玻(bō)化(huà)微珠、泡(pào)沫玻璃(lí)保溫係統為代表的無機保溫材料外保(bǎo)溫係統,現正在開展工程試用和推廣。
還有一些企業正在研究外牆外(wài)保溫係統上貼瓷(cí)磚的技術,這些技術還有相當多的研究工作需要完成才能可靠的應用於工程。
與(yǔ)外牆內、外(wài)保溫係統同時存在的還有(yǒu),以加氣混凝土牆體、保溫夾心牆係統、現澆砌模牆體為代表的結構(gòu)牆體(tǐ)保溫隔熱係(xì)統。
我(wǒ)國外牆保溫隔(gé)熱技術作為建築節能事業的一個主要技(jì)術(shù)組成部分,正在朝著:性能高中低檔搭配,材(cái)料多種、性能多樣,能分(fèn)別適合我國北方寒冷幹燥氣候和南方溫(wēn)暖潮濕的房屋工程特點方向發展。
2、工程應用中常見的技(jì)術問題和(hé)影響質量的問題
我國外(wài)牆保溫技(jì)術在較(jiào)短時間取得了(le)世界注目的發展,但是在提高完善質量和(hé)規範管理外牆保溫技術方麵,我國還剛剛起步(bù);與歐洲管理規範化,把外保溫係統作為一個整(zhěng)體進行認定的情況有所不同,我們的管理部門、生(shēng)產、設計和施工應用單位在認定時還存在比(bǐ)較注意控製材料產品性能(néng),而忽視按要求進行係統性能控製的傾向;生產、研究、施工行業還存在應(yīng)用技術理(lǐ)論研究薄弱(ruò)、工程經驗缺乏、實驗和驗證方法不統一的問題;相(xiàng)當(dāng)數量的開發商(shāng)對待建築節能實施仍然抱應付和消極的態度,使得質次價低的產品在低價中標的做法下占有市場;zui突出(chū)的就是各個環節不(bú)能嚴格按標準生產、銷售(shòu)、施工的問題。
(1)企業技術研發、培訓缺位
企業(yè)是我國應用(yòng)技術研發的主體,但是在外牆保溫隔熱技術領域目前除了(le)少數企(qǐ)業(yè)外,大多數(shù)生產企業沒有獨(dú)立的研發力量,大都還停留在模仿(fǎng)國內外技術階段,對技術的基礎理(lǐ)論、構造措施原理、係統(tǒng)形成機理研(yán)究很少;一是有缺陷的保溫隔(gé)熱係統(tǒng)流向市場,造(zào)成技術產品市場混亂;二是低(dī)價(jià)中標單位(wèi)尋求替代(dài)材料時,會出現以次充好,或者為節約成本,簡化構造、簡化施工環節時,會出現係統性能下降,使工程質
量得不到保證。
而大部(bù)分內(nèi)保(bǎo)溫漿料型技術係(xì)統在南方建築上應
用時,這些技術係(xì)統在改變了的環境中使用,其保溫機理有所不同,係統經常處(chù)於常溫常濕的(de)非中高溫幹燥(zào)狀態(tài),不能提供優良保溫隔熱性能。
(2)創新技術集(jí)成(chéng)係統問題
目前國家ji、省級科研(yán)機構進行外(wài)牆保溫隔熱技術與產品研究的不多,因此企業在自行研究新的外牆保溫隔熱技術係統時,能從基礎(chǔ)研究中得到的支持很(hěn)少;而企業受自身技術、經濟條件的(de)製約(yuē),對於新研究的技術係統也沒有配備足夠的人力、物力、財力,難以(yǐ)從技術的基礎理論、構造措施原理、係(xì)統性能(néng)形成機理的研究上下工夫,難以解決不同的材料在集成不同的外保溫係統時出(chū)現的問題,使得新研究的(de)技術還在試用(yòng)階段就暴露(lù)出工程可靠性差(chà)、耐久性不夠的(de)問題;有(yǒu)些雖然也通過了技術評估,但在擴大(dà)應用(yòng)中就暴(bào)露出係統性能不完善,出現工程質(zhì)量問題。
還(hái)有少數施工企業不進行研究,沒有任何技術根據就組織(zhī)隊伍承攬實施外牆外保溫工程;還有的(de)生產、施工企業為(wéi)了迎合(hé)某些開發項目的需要,沒有(yǒu)經過外保溫係統的(de)大型耐候試驗、係統評估或論證(zhèng)就進行外牆外保溫係(xì)統施工,或進行建築物(wù)外牆外保溫係統上粘貼瓷磚的施工,出(chū)現保護層開(kāi)裂和瓷磚空鼓脫(tuō)落現(xiàn)象,這些都是非常危險的(de)做法。
(3)施工質量
外牆(qiáng)外保溫工程或者叫外(wài)牆外保溫技術係統從工廠生產出來到達工程現場(chǎng)還(hái)是半成品,必須在現場經過施工環節才能zui終形成外牆外保溫技術係統,因此係統的質量與施工質量有很大關係(xì),而現在很多(duō)都是非專業隊伍施工,施工組織(zhī)不規範、沒有專門的資質要求,“專業施工人員”並不掌握外保溫技術,加上監理環節也存在(zài)不規範的問題,無法保證外牆外保溫技術係統的現場施工質量始終處(chù)於受控狀態,也就無法保證(zhèng)外牆外保(bǎo)溫(wēn)係統的工程質量。
(4)低價中標與係統質量(liàng)
現在正(zhèng)常的外(wài)牆外保溫係統施工成本應該在70~80/m2元人民幣,加合理利潤銷售(shòu)價格應該在80/m2元人民幣以上;但(dàn)是現(xiàn)在經常耳聞有外保溫工程報價低至40~50元人民幣的外保(bǎo)溫,這樣做的後果就(jiù)是質量(liàng)不合格的外保溫係統,或者就是質量有隱患的外(wài)保溫係(xì)統流(liú)向市場;現在有(yǒu)些(xiē)地(dì)方正在建立施工圖審查環節中的經濟(jì)技術審查,對外保溫係統的基(jī)本(běn)定(dìng)額進行審查,以保證工程(chéng)質量(liàng),在目前市場條(tiáo)件下這是值得推廣的經驗。
(5)其他應該注意的問(wèn)題
統一檢(jiǎn)測標準、檢測方法(fǎ)。目前在國(guó)內能按標準進行大型耐候試(shì)驗單位並不(bú)多,但因有(yǒu)利可圖便紛紛開展大型耐候試驗,結
果因為試驗的方法和工作程序不統(tǒng)一,導致同廠家的同一種技術係統(tǒng)在不同試驗單位的結(jié)果不一致,這就為不
成熟技術產品進入市場開了方便大門(mén)。
規(guī)範設計。設(shè)計、施工單位對保溫隔熱技(jì)術缺乏了解,靠照搬廠家或標準圖集了事,對相關技術產品標準缺乏培訓,出現設計不合理(lǐ)的保溫隔熱工程、施工質量(liàng)低下的保溫(wēn)隔熱工程。
完善防水隔潮性能。隨著建築節能深入,在低能耗和超低能耗建築設(shè)計中現有外牆保溫隔(gé)熱係統可能會出現露點,因此(cǐ)外牆保溫(wēn)隔熱技術產品下(xià)一步應研究隔潮層的設置。
改變(biàn)目前保溫隔熱材料以有機(jī)材料為主、以石油化工產品為主的局麵。建(jiàn)築節能的zui終目的是為了節約石油、煤炭資源,但是目前大量使用的外牆(qiáng)保溫隔熱材料(EPS、XPS、PU)、門窗材料(PVC)、屋麵材料(EPS、XPS、PU、PVC、瀝青)都(dōu)來自石(shí)油化工產品,對石油化工依存度(dù)高和大量使用(yòng)又拉動了能源資(zī)源(yuán)的消耗;因此應該關注、支(zhī)持無機保溫隔熱材料(liào)的研發和應(yīng)用,而現階段應該(gāi)關注、支持有機石油化工保溫隔(gé)熱材料的循環利用技術的(de)研發和應用。
組織國家建築科研力量認真(zhēn)研究我國(guó)南北建築氣候差異、建築(zhù)技術特點、建築使用特(tè)點(diǎn)、外牆保溫隔熱(rè)機理和適宜的(de)外牆保溫隔熱技術與產品 我國氣候、生活習慣南北差異大,應該組織國家和地(dì)方科研力量進行研究;特別是在夏熱冬冷和夏熱冬暖地區使用內保溫技術問題,既不能簡單照搬(bān)嚴寒、寒冷地區的經驗,也不能偏信廠(chǎng)家的宣傳;應該根據內保溫技術應(yīng)用中普遍存在的熱橋問題(tí)、生產和(hé)施(shī)工質量不穩定問題、外(wài)牆熱工環境(jìng)惡化問題,進行嚴格的第三方驗證,完善其保溫隔熱性能(néng)和可用性。
zui終形成性能高中低檔搭配(pèi),形式有外牆外保溫、外牆內保溫、外牆結構自保(bǎo)溫,擁有(yǒu)多種材料、多(duō)種(zhǒng)性(xìng)能的(de),能分別適合我國北方寒冷幹燥氣候和南方溫暖潮濕氣候(hòu)房屋工程特點的外牆保溫隔熱(rè)係統(tǒng)。
(二)、門窗技術基本情況
1、節能門窗(chuāng)技術應用與發展
(1)窗戶
建築外窗由多種材質不同的材料組裝而成,其熱工性能也各不(bú)相同;由於窗戶的生(shēng)產(chǎn)及應用技術、密封技術、遮陽技術和(hé)安裝技術水平的不同,受窗(chuāng)框型材特性、斷麵設計、玻(bō)璃的(de)選(xuǎn)用、兩玻間空氣(qì)層厚度(dù)及窗框比等因(yīn)素的影響,建(jiàn)築外窗的保溫性能差別很大。根據選(xuǎn)用(yòng)型材(cái)的不同(tóng),建築外窗分為(wéi)木窗、鋼窗,鋁合金(jīn)窗(chuāng)、PVC塑料窗(chuāng)、玻璃鋼窗、彩色鋼板窗、不鏽鋼(gāng)窗和(hé)鋼塑複合窗、木塑複合窗(chuāng)、鋁塑複合窗等;根(gēn)據選用玻(bō)璃的不(bú)同(tóng),有單玻窗、單框雙玻窗(chuāng)、中空玻璃窗和LOW-E中空
玻璃窗等。
木(mù)窗的保溫性能較好,但耐燃和耐潮濕性能很差。受原材料的限製,目(mù)前國內生產(chǎn)的木窗(chuāng)均為木窗,價格昂(áng)貴。
鋼窗包括空腹
和實腹鋼窗、彩色鋼板窗、不鏽(xiù)鋼窗和鋼(gāng)塑複(fù)合窗,空(kōng)腹和實腹鋼窗大量應(yīng)用於20世紀70至80年(nián)代,其*曾突破70%,但由於其保溫性能較差(chà),現已淘汰;作為普通(tōng)鋼窗(chuāng)的換代(dài)產品,彩色鋼板窗和不鏽鋼窗具有物理性能較高、耐久性與密封性能好、色彩選擇餘地(dì)多、裝飾效果好和使用壽命長等特點,但保溫隔(gé)熱(rè)性能也比(bǐ)較差。
鋁合金窗分普通和斷熱鋁合金窗,普通鋁合金窗是70年代末引進、80年代發展(zhǎn)起來的,其窗(chuāng)框型材為(wéi)鋁合金,具有輕質、高強、耐久性好、裝飾效果好等特點,但保溫隔熱性能較差,已(yǐ)經淘汰。而(ér)新型換代產品斷熱鋁合金窗則具有較好的保溫隔熱性能,但價(jià)格比較高。
PVC塑料窗是我國80年代末(mò)引進、90年(nián)代發展起來的,其窗框型材為PVC塑料內加鋼襯,其zui大優點是保(bǎo)溫性能好,價格合理,缺點是強度(dù)及剛性均較(jiào)鋁合金窗低,水(shuǐ)密性、抗風壓性和采光性能(néng)均較鋁合金窗(chuāng)差,顏色單一且易(yì)變色,尺寸穩定性較差;這是(shì)目前正(zhèng)在大(dà)量使用的節能窗。
玻璃鋼窗近年來研究開發的玻璃鋼窗,具有較好的熱工和物理性能,但價格較較PVC塑料窗高。
鋼塑(sù)、木塑(sù)和鋁塑等複合窗兼(jiān)顧了(le)兩種(zhǒng)不同材料的優點,有綜合(hé)的保溫(wēn)性能和裝飾效果,但目前國產的這類窗的物理(lǐ)、工藝性能還(hái)需要改善。
雙玻窗、中空玻璃窗和雙層窗的保溫性能明顯優單玻(bō)窗。單玻窗保溫性(xìng)能極差,即使(shǐ)是保溫性能好的PVC塑料單(dān)玻窗K值也可能高達4.8W/m2·k;而PVC塑料中空玻璃窗傳熱係數K值在2.1~2.7W/m2·k之間,鋁合金斷熱(rè)中空玻璃窗傳熱係數K值在2.8~3.5W/m2·k之間;PVC塑料Low-E中空玻璃窗(chuāng)傳熱係數的zui小(xiǎo)值為1.4W/m2·k,鋁合金斷熱Low-E中空玻璃窗傳熱係數K值可降到1.9W/m2·k。
玻璃使用不同的玻(bō)璃對整窗戶的熱工性能影響很大,PET雙中空玻璃、Low-E中空玻璃、真空玻璃和U型玻璃的熱工性能比較好,應(yīng)在條件(jiàn)具備(bèi)的項目上優先采用。
平開與推拉窗的(de)開啟形式(shì)對其熱工性能有極大(dà)的影響,推拉窗由於密封性能差應該盡(jìn)量避免使用,平開窗有優良的熱工和物理性能,但價格比較高;因(yīn)此推薦(jiàn)平開與固定窗組合(hé)使用,經濟性價比高。
(2)單元、陽台和(hé)戶門的節能技術
經過(guò)多年的發展,我國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用(yòng)的單(dān)元(yuán)、陽台和戶門主要有木質、鋼質(zhì)、或木質、鋼質複合保溫門,另有部分在陽台使用的塑料門,其技術與產品性能(néng)基(jī)本能夠滿(mǎn)足工程實際需要。
2、節能門(mén)窗技術應(yīng)用
中存在的(de)問題
隨著先進地區(qū)和城市實施建築節能率達到65%的第三步節能(néng)標準(zhǔn),應該采用(yòng)氣密性良好的更為先進的節能門窗(包括單元、陽台和戶門);目前我(wǒ)國已經能夠自己生產
各類門和窗戶,包括所(suǒ)需要的主要門窗框(kuàng)型(xíng)材、玻璃、門芯板品種,性能也基本滿(mǎn)足需(xū)要。
但是大(dà)量使用的PVC塑料窗存在強度及剛性均較低,水密性、抗風壓性和采光性能均較差,顏色(sè)單一且易變色,尺寸(cùn)穩定性較差的缺點;而(ér)綜合性能比較好的玻璃(lí)鋼窗,鋼塑(sù)、木塑和鋁塑複合窗(chuāng),斷熱(rè)鋁(lǚ)合金窗等等價格由於價格偏高,影響(xiǎng)了使用。門產品技術中存在內襯(chèn)保溫材料不(bú)達標、門構造不合理、長期穩定性差的問題。
(三)、屋麵節能技術基本情況
1、屋麵節能應用與(yǔ)發展
我國屋麵(miàn)建(jiàn)築節能技術主要有:結合進(jìn)行屋麵防水處理的EPS、XPS的倒置屋麵保溫隔熱技(jì)術、PU屋麵防水保溫(wēn)隔熱技術,幹鋪加氣混凝土塊屋麵保溫隔熱技術(shù),以及若幹種既有建築屋麵節能(néng)改造的技術;由於這些技術產品比較適合屋麵部位的受力狀態,技術相對成熟,應用後工程反映(yìng)保溫隔熱(rè)效果比較好,處於穩定發展之中。
2、屋麵節能工程應用中常(cháng)見的技(jì)術問題
工程應用出現的問題主要是屋麵防水保溫工(gōng)程的生產、施工單位嚴格按照標準進行產品生產、工程施工的問題。
另外(wài)由於EPS板受潮後其保溫效(xiào)能將有大幅度下降,因此在實際(jì)應用(yòng)時尤其在南方要注意(yì)EPS板用於倒置式屋麵以及冷庫、空調等低溫管道保溫時(shí),要(yào)分別設置透氣構造(zào)和隔氣層。
而一些單(dān)位推(tuī)廣的“保溫隔熱塗料”經測試,其實隻有減輕熱輻射,起到一(yī)定的隔熱作用,並沒(méi)有明顯的保溫(wēn)作用。
(四)地麵、樓(lóu)板及樓(lóu)梯間隔牆節能技術情況
1、應用與發展
地麵建(jiàn)築節能技術主要有:結合外牆麵節能技術施工將保溫材料埋設至基礎(chǔ)設計深度的EPS板、XP板地麵保(bǎo)溫(wēn)隔熱技術。
樓層地板的建築節能技術經過發展後現在已形成有:比(bǐ)較成熟的樓層地板和架空樓板反貼EPS、XPS板和抹膠(jiāo)粉聚苯顆粒樓麵保溫(wēn)隔熱技術。
樓梯間隔牆節能技術主(zhǔ)要有:膠粉顆粒保溫漿料係統、滿足性能要求的輕質(zhì)保溫砂漿技(jì)術(shù)。這些技術比(bǐ)較簡單,容易掌握,應用後工(gōng)程反映效果比較好,處於穩定發展之中(zhōng)。
2、工程應用中常(cháng)見的技術(shù)問題
目前存在問題主要是不按(àn)設計要求(qiú)和(hé)規範施工問題,不按產(chǎn)品標準生產問題。
另外(wài),節能的多層或高層住宅的公共樓梯間(jiān)如果安裝有常閉且性能滿足節能標(biāo)準要求的單元門和樓(lóu)梯間窗戶,樓梯間內牆可不作保溫,也能滿足樓梯間的熱工
要求(qiú)。
二、建築供熱製冷係統
和建築設備節能技術及存在問題
(一)、熱電冷聯產技術基本情況
1、熱電(diàn)冷聯產技術應用與發展
近幾年來,我國經濟和社會的發(fā)展已步入一個高速發(fā)展時(shí)期,熱、冷用(yòng)戶迅(xùn)速增加和
集(jí)聚,用量飛增,這為我國三聯產的進一步(bù)發展提供了強大(dà)的動力(lì)。熱電聯產技術在我國已(yǐ)趨成熟並得到迅速的發展,發電量已占總發電量(liàng)11%以上(shàng),收到較好的環保經濟雙重效益,但由於受到熱(rè)負荷的性質及季節(jiē)變化等因素的製(zhì)約,使得熱電聯產全年總節能不大。為提高熱電聯產係統能源利用率和經濟(jì)效益,應大(dà)力發(fā)展三聯產係統。
熱電聯(lián)產(chǎn)技術通過(guò)讓大型(xíng)建(jiàn)築自行發電,解決了大部分用電負荷,提(tí)高了用電的可靠性(xìng),同時還降低了輸配電網的輸配電負荷,並減少了長途輸電的輸電損失(在我國此損(sǔn)失約(yuē)為輸電(diàn)量的8%~10%)。我國實現(xiàn)“西氣東輸”後,這種方式可(kě)以作為(wéi)東部大(dà)城市的天(tiān)然氣應用的一種形式。尤其對於具(jù)有大型公共建築和住宅小區的居住區,如果對用電可靠性要求高、全年存在穩定的熱負荷(hé)或冷負荷,電熱可實現較好的匹配,這種方式具有較好的節(jiē)能效果(guǒ)和經(jīng)濟效果,優化係統配置可在3到5年收回投資。
2、熱電冷聯產技術在我國(guó)發展中出現的問題
熱電冷三聯產是建立在能(néng)源(yuán)梯級(jí)利用概念基礎上,將製冷、供熱(用戶采暖和供(gòng)熱水(shuǐ))及發電三個過程(chéng)一體化的多(duō)聯(lián)產綜合係統。其主要目的是提高能源利用效(xiào)率,減少碳氧化物及有害氣體的排放,提高環保效果。由於技術、經(jīng)濟效益等原因,我國三聯產的發展存在的主要問題在於(yú):
(1)設備陳舊,技術水平不高
影響三聯產節能效果的主要因素有供變電(diàn)損耗、機組熱負荷(hé)率和供熱機組的容(róng)量、鍋爐(lú)熱效率以(yǐ)及吸收(shōu)式製冷機的熱力係數等。我國現有的43萬台燃煤鍋爐中,熱(rè)電廠鍋爐強調的是“以熱(rè)定電”機組(zǔ)容量往往選(xuǎn)得偏小。隨著輸送距離(lí)的延長和負荷的不穩(wěn)定性而造成不必要的浪費;
(2)熱經濟指標計算不合(hé)理
計算指標時,把總的耗熱量合理分攤到熱、電兩種產品上。目前我(wǒ)國通常采用方法是熱量法,很難調動熱用戶使用低品質熱蒸汽的積極性。
還(hái)有一種分攤方法(fǎ)是實際焓降法,該方法考慮到供熱(rè)蒸汽在質量上的差別,刺激了熱(rè)用戶使(shǐ)用低供熱蒸汽的積極性,提高了熱電廠熱經(jīng)濟性。缺點是把冷源的損失都算(suàn)在發(fā)電方麵,使(shǐ)熱電聯產所帶來的經濟效益都歸(guī)屬於供熱方麵。這樣熱的耗煤率較低,相應發(fā)電的煤耗率和發電成本很高,會挫傷(shāng)熱電廠發電的積極性。
熱量法和實(shí)際焓降法是
熱電廠(chǎng)總熱耗量分配(pèi)方法的兩個。較折中的方法是做功能力法,該(gāi)法是對供熱機組的熱耗按供熱蒸汽與(yǔ)進入(rù)汽輪機的蒸(zhēng)汽所做的功能力(lì)之比來(lái)進行分配。此法考慮了熱能的質量,使熱電聯產所帶來(lái)的經濟效益,在電(diàn)能和熱(rè)能兩種生產中都得到反映。但是這種計算方
法在實用上又不方便(如環境熵各地而異,而(ér)求熵又較複雜),因此(cǐ),工程上應用很少。夏季供冷的分攤方法與供(gòng)熱(rè)基本相同;
(3)三聯產(chǎn)建設資金融資困難
2000 年由國家發展計劃委員會、國家經濟貿易委員會、建設部和國家環保總局聯合下發的[2000]1268 號《關於發展熱電聯產的規定》文件為大力發展三聯產提(tí)供了政策(cè)支持,但熱網管(guǎn)徑大,主幹線長且(qiě)地下鋪設,初投資很大,由市(shì)政部門負責投資建設經營,地方(fāng)財(cái)政出(chū)注冊本金,其餘靠融資,投資融資難度大,熱網很難與(yǔ)熱電廠同時完成。中小城市的熱電廠,機組規模小,融資更困難(nán)。此外,不合理的熱電價格也影響了投資資金的來源;
(4)環保節能意識不強
熱(rè)電廠初期改造需增加設備,延長(zhǎng)熱網管線,投資較大,部分熱電(diàn)企業和個人隻顧一時,片麵追求自身利益和眼前利(lì)益,不顧各項節能要求,也從側麵阻礙(ài)了我國三聯產發展。
(二(èr))、供熱係統溫控與熱計量技術基本情況
1、供熱(rè)係統溫控與熱計量技術在我國的發展現狀
目前,隨著對供熱節能研究的深入,熱計量與溫度控製已經成為當前(qián)我國(guó)暖通(tōng)行業關注與研究(jiū)的熱點。由於我國熱計量與溫(wēn)控方麵的研究處於起步階(jiē)段,存在一定程度上的盲目性與試探性,研究中出(chū)現了一些問題與爭議,適合(hé)中國國情的熱計量方式,國外的溫度控製與熱(rè)計量產品能否在中國*適用,什麽樣的係統能夠應用計量與溫控?麵對我國(guó)如此大的市場需求,開發什麽產(chǎn)品、采用什(shí)麽係統(tǒng)方式能夠經濟(jì)、簡(jiǎn)單、可靠,在達到節能目的的同時,滿足舒適需要,等等(děng),這些都需(xū)要進行更深入地研究和探(tàn)討。近幾年來,國內(nèi)許多部門做了大(dà)量有效的工作(zuò),在居住建築建立適合熱量計量的供(gòng)熱係統(tǒng)以及熱量(liàng)計(jì)量方法方麵(miàn)做(zuò)了一些示(shì)範工(gōng)程,進行了有益的探索,取得了一定的(de)成效(xiào)。
2、供熱係統溫控與熱計量技術存在的問題
(1)溫(wēn)控與熱計量的(de)關係
目前,有些地(dì)方隻重計量的(de)做法(fǎ)以達到收費的目(mù)的(de)有悖於我們發展溫控(kòng)與熱計量技術以提高節能(néng)與舒(shū)適水平的出發點,也(yě)有悖於熱改的方向和目標。
溫(wēn)控與熱計(jì)量應該並重,相輔相成,甚至溫控更加重要。供熱單位先提高自身水平,提高(gāo)室內(nèi)熱舒適度,也就是提高服(fú)務質量,再合理地向用
戶收費,促進節(jiē)能事業的發展。
(2)戶內係統與戶外(wài)係統的關係
目前有一種趨勢:認為將溫控就是要在室內(nèi)安裝溫度控(kòng)製閥,將計量就(jiù)是在(zài)戶(hù)內安(ān)裝熱量表,至於戶外控(kòng)製(zhì)就可以不被重視了。如果戶內采(cǎi)取了節能(néng)手(shǒu)段,而戶外沒有配合措施,一方麵會引起管網水力熱力工況的(de)失(shī)調,另一(yī)方麵(miàn)室內節省的
能量不能體現在熱源的節省(shěng)上,節能這一根本目的就(jiù)沒有實現。
所以,戶內控製一定(dìng)要和戶外控製相結合。
(3)末端(duān)熱計量方式
目前熱計(jì)量方(fāng)式中分戶熱計量熱量表受到普遍關注,發展較快,而(ér)熱量分配表不那麽被看好。其實計量方式決(jué)不是僅僅(jǐn)分戶計量熱表一種,應該探索其他行之有效的計量方式。
(4)熱量(liàng)表的精度
對於(yú)熱量表,現在一味追求高精度(dù):溫度傳感器從PT100到PT500,直到現在的PT1000;流量計(jì)耐溫越來越高;誤差越來(lái)越小;積算儀(yí)的功能也越來越多。但熱量表的精(jīng)度越高,造價就一定越高,而計量結(jié)果(guǒ)也(yě)就(jiù)一定越來越準確,其投(tóu)資費用zui終要嫁到用戶身上(shàng)。但是在實際應用(yòng)情況表明:在采暖係統中,由於水質、腐蝕等因素造成的係統誤差遠遠大於熱量表的誤差(chà)。
(5)溫控與熱計量設計、計算方法和標準圖及技術(shù)措施
從全國範圍來講,這個問(wèn)題(tí)還沒有(yǒu)得到解決,針對各地區的方法措施還需要發展,設計與計(jì)算(suàn)方法還有待規範和統一,還有很多基礎工作需要去(qù)認真紮實地做。
(6)政策、技術標準、產品開發的相互關係(xì)
過去幾年裏,溫控與熱計量(liàng)事業發展很快(kuài),但總體規模不大,沒(méi)有(yǒu)形成一個產業。產品供應商經常抱怨國家政策不到(dào)位,沒有強(qiáng)製措施,政府又考慮到技術方案和相關標準不完善,可(kě)操作性差,設計部門往(wǎng)往無章可循,缺乏標準指導,開發商在無強(qiáng)製措施的情況下,不願增加溫控與熱計量投資,存在僥幸心理。三者之間的相互依存,又相互製約,影響溫控與熱計量技(jì)術發展。
(三)、空(kōng)調蓄冷技術基本情(qíng)況
1、空調蓄冷技術(shù)在我國的應用發展
蓄冷係統(tǒng)將不需冷量或者冷量少的(de)時間(如夜間),利用(yòng)製冷設備將蓄冷介質中的熱量移出、進行(háng)蓄冷,並將此冷量用在空調用冷或工藝用冷高峰期。蓄冷介質可以是水、冰或共晶鹽(yán)。因此,蓄冷係統的特點是:轉移製冷設備的(de)運行(háng)時間(jiān),這樣,一方麵可以(yǐ)利用夜間的廉價電,另(lìng)一方麵也減少了白天的峰值電負(fù)荷,達到電力“削(xuē)峰填穀”的目的。
空(kōng)調係統是(shì)現代公用建築與商業用房*的設施,其耗(hào)電量很大,而且基本處於電負荷峰(fēng)值期。以北京為(wéi)例,目前公用域商用建築的空調用電負
荷約為60萬kW,約為高峰電負荷的16%,因(yīn)此,空調負荷具有很大的(de)削峰填穀(gǔ)潛力,國家已(yǐ)將空調蓄冷作為重點節能技術(shù)措施之一在全國推廣。
2、空調蓄冷(lěng)技術存在的問題
但是應當看(kàn)到,任何技術都是(shì)有它的應用背景的, 空調係(xì)統中的蓄冷技術也是如此。合適的電峰穀(gǔ)差價、成熟的以及合理(lǐ)的(de)政策是這(zhè)一技術得以發展的必(bì)要因素。
對
於空(kōng)調係統的蓄冷技術, 它是暖通空調節(jiē)能技術的(de)有機組成部分, 但不是在所有的地區和所有建築的(de)暖通空調係統都適用的, 其他技術的發展以及國家經濟形式的變化都會對它的發展產生影響。所以(yǐ)國家(jiā)的政策是蓄能技術(shù)得以推廣的非(fēi)常(cháng)重要的保(bǎo)證(zhèng)。
蓄冷技術有其一定的局限性, 它是由(yóu)用電的矛盾所引發的, 它的發展也必(bì)將受到電力應(yīng)用情況的影響, 如果有成熟的蓄電技術或者其他更為合理、的解決(jué)電力矛盾的技術出現,空(kōng)調的蓄冷技術(shù)的發展也將受到相應的影響。
(四)、空調係統變頻控製技術基本情況
1、空調(diào)係統變頻控製技術的應(yīng)用
變頻控製技術在(zài)現代空調中的使(shǐ)用已成為必然趨勢(shì),它不僅能有效改良空調係統的工藝不足,還能大幅降低冷水機組、風機、水泵等(děng)空(kōng)調設備的能耗,節省運行(háng)成本。實際證(zhèng)明,冷水機組變頻控製可節能20%~30%,風機(jī)水泵類變頻控製(zhì)節能40%~50%,
采(cǎi)用變頻技術的原因(yīn)有:
(1)設(shè)計者在選擇設備時,通常留有一(yī)定的設計(jì)餘量(20%~25%左右),實際上極少在全負荷運行,甚至從未在全負荷運行(háng)過。
(2)建築物由於使用情況的變化(如出租率不高,建築功能變化等),負荷也會發生相(xiàng)應變化。
(3)建築物的實際負荷會隨著室外氣候的變化(huà)而波動(dòng)。
(4)采用變頻(pín)控製技術後設備的啟動(dòng)運轉性能也表現出良好的節能效果。
通常空調設備隻能按(àn)設計(jì)的額定功(gōng)率運行,當負荷降(jiàng)低時,設備仍然按照(zhào)額定功率全負(fù)荷輸出運行,這就必(bì)然(rán)造成能量的浪費。如(rú)果我們能夠使用變頻技術使(shǐ)空調設備(bèi)的輸出功率隨負荷的變化而變化,那(nà)麽就可(kě)起到節能(néng)的效果。
根據空調負荷來相應改變水流量或風(fēng)流量可有(yǒu)效實現(xiàn)地節能。變(biàn)風量空調係統(VAV)是通過末端裝置(zhì)來補償室內負荷的變動,調節房(fáng)間送風量以維持室溫。變風量和定(dìng)風量係統相比(bǐ),一般情況下(xià)可節能50%。變水量係統(風機盤管)是通過水量控製的方法來調節溫度的,其比定流量係統(tǒng)要節電。隨著(zhe)工業(yè)變頻器的(de)推廣應用,通過對水流量、風量及主機等的變頻控製調節,可實現其同所需空調負荷的實時匹配,從而產生顯著的節能效益。
2、空調
係統變頻控製技術存在的問題及應用(yòng)中需注意的問題
(1)變頻器產品存在的問題
變頻調速技術有著許多的優點,但是它也存在一些問題。主要是由於在(zài)變頻器內部電路中,整流器、濾波器與逆變器3部分之間進行的“交,直,交”電流變換,使變頻器不可(kě)避免地成為一個(gè)諧波源(yuán)。盡管變頻(pín)器生(shēng)產廠家在製造變頻器的同時,配置了一些配件如交流電抗器(qì)、直流電抗(kàng)器等等,但不可能
*消除諧波(bō)。諧波會引起變壓器繞組、矽鋼片、外(wài)殼等部件局部發熱降低輸出功率、引起振動與噪聲;諧波會引起電動機定子繞組過熱(rè)、危(wēi)及(jí)絕緣、引(yǐn)起振(zhèn)動及局部過電壓zui終導致電動機毀壞(huài);諧波會引起電容器介質(zhì)老化擊穿、機械振動造成損壞發生電氣事故;諧波會降低斷路器的(de)遮斷能力(lì)延緩熄弧能力甚至造成斷路器損壞。
(2)變頻器額定功率(lǜ)大小的選取
變頻(pín)器的功率越大(dà),其產生(shēng)諧波效應越強,而且價格越高。因此變頻器額定功率不要選配過大,但也不能低(dī)於電動機的額(é)定功率,否則變頻器的保護裝置動作(zuò),影響變頻器與電動機正常運轉。因此要合理選配(pèi)變頻器的額定功(gōng)率。
(3)變頻器調(diào)速範圍的(de)選擇
通常風機和泵類配(pèi)用的都是普(pǔ)通交流(liú)電動機,當轉速過低時,其冷卻風扇幾乎失去通風降溫的作用,因此會(huì)造(zào)成(chéng)電動機(jī)過熱。變化範圍不大的電動機轉(zhuǎn)速就會引起電動機的轉矩、功率發生很大的變化。因此變頻器的(de)調速範(fàn)圍即調速比不宜選擇過大,以1∶10 為宜。
(五)、熱回收(shōu)技術基本情況
1、熱回收技術的(de)應用
(1)排風冷熱量回收
熱回收係統是回收建築(zhù)物內(nèi)、外(wài)的(de)餘熱(冷)或廢熱(冷),並把回收的熱(冷)量作為供熱(冷(lěng))或其它(tā)加熱設備的熱源而(ér)加以利用的係統。空調房間一(yī)般設有供新風係(xì)統,同時有許多房間設有排風係統,由於排風的空氣參(cān)數(shù)接近空調房間的室內參數,排氣的溫度相對大氣溫度有一定的溫差,直接排入大氣就會造成能量損(sǔn)失。因此,在(zài)送入(rù)新風時,可以回收利用部分排風中(zhōng)的能耗(包括冷量和熱量),達到節能效果。
(2)冷凝熱的熱回收
水冷製冷機組的冷凝熱(rè)通常是通過冷(lěng)卻塔放到大氣中,造成環境的熱汙染。冷凝熱的回收,用來加(jiā)熱生活用水,能大大提高(gāo)能源的利用率。
冷凝熱可(kě)以(yǐ)分為(wéi)兩部分(fèn):一部分(fèn)是(shì)來自於溫度較高的過熱蒸汽,另一部分為較低溫度的來(lái)自製冷(lěng)劑兩相相(xiàng)變熱量和過冷熱量(liàng)。過熱蒸汽的溫(wēn)度一般在45℃~90℃之間,而相變熱量在40℃~45℃之間,而(ér)一般熱水要求溫度在60℃左右。根據兩種熱量性質的不同,可以采(cǎi)用直接回
收和間接回收兩種方法。
(3)冷(lěng)凝水冷量的回收
從冷凝(níng)水中回收餘能的潛力很大,特別是當環境(jìng)空氣濕度高(gāo),係統濕負荷大(dà),冷凝(níng)水量相當可觀,根據文獻(xiàn)的保守計算,如果僅對家用空調機冷凝(níng)水冷量(liàng)進行合理的(de)利用,全國一個夏季可以節約耗能(néng)704 MW,多產冷(lěng)量1.164 GW。*空調產生的冷凝水(shuǐ)量較多,可以將冷(lěng)凝水引(yǐn)入蒸發(fā)式空氣加(jiā)濕冷卻器中對室外機進風進行冷卻,降低進風(fēng)溫度(dù),從(cóng)而減少壓縮(suō)機(jī)能耗。
2、熱回收技
術存在的問題
(1)我國對於有些熱回收技術如冷凝排熱熱回收係統的研究現在於理論(lùn)的分析,且處於初步探討階段,缺乏實際(jì)的、深入的係統研究(jiū),從國內的研究狀況來看,還存(cún)在著一係列的(de)問題. 在直接加熱自來水的回收係統(tǒng)中不僅(jǐn)存在空調係統運行(háng)時(shí)段與熱水使(shǐ)用時段的時間差問題,而且還存在生活熱水的用量與冷凝熱量之間不(bú)匹配的問題。
(2)我國的熱回收設備在開發中,還缺乏對於(yú)整個設備部件(jiàn)進行優化匹配設計(jì),進行計算(suàn)機(jī)模擬方麵(miàn)研(yán)究(jiū)。
(3)冷凝排熱熱回收取決於主要設備的工作情況, 有時可能(néng)得(dé)不到預期的(de)效果。就(jiù)冷凝熱熱回收來講,其效果(guǒ)取決(jué)於(yú)空調係(xì)統的運行工況,其目的也隻是從節能和環保的角度考慮回收餘熱,而不能本末倒置為獲取熱量去隨意(yì)改變空調(diào)的(de)工況。
(4)暖通(tōng)空調係統(tǒng)中熱回收設備的使用需要增加初(chū)投資(zī), 同(tóng)時國內好的產品較少(shǎo), 國外的設備由於運輸費用、關稅和利潤等因素(sù)價格較高, 導致回(huí)收周期較長。
三、可再生能源
在建(jiàn)築中規模使用技術及存在問題
(一)、在建築中太陽能利用技術(shù)基本情況
1、應用與發展
太陽能在建築中利用分為:生活熱水、采暖,太陽能製冷(lěng)空調和光伏電池提供電源幾種(zhǒng)形式。中國是世界上擁有豐(fēng)富太陽能資源的地區,而太陽能熱水係統既是當前太陽能熱利用(yòng)中技(jì)術zui成熟、經濟競爭力、應用zui廣泛、產業化(huà)發展zui快的產品,也是我國(guó)優勢的產業;中國已經是世界上太陽能熱(rè)利用產(chǎn)量zui大、總使用(yòng)量zui多、發展潛力zui大的市場和製造工廠。具體運用技術類型分為:光熱(rè)利用和光電(diàn)利用,光熱利用按不同利用方式又可分(fèn)為被動式光熱利用和主動式光熱利用兩類。
(1)光熱利用
被動式采暖太陽(yáng)房。被動式采暖太陽房是被動式光熱(rè)利用zui常見的(de)形式,其形式多樣,投資少、實(shí)用,但受(shòu)太(tài)陽(yáng)能不穩定影響大,在邊遠、貧困地區的學校、鄉鎮住宅(zhái)的冬(dōng)季采暖發揮(huī)重要作用(yòng);經過改進的太陽能采暖與常規采暖係統相(xiàng)結合的新型被動太陽能采暖(nuǎn)建築(zhù)將在改善北方農村的冬季室內熱環
境條件方麵繼續起重要作用;
隨著我國經濟實力的提高、建築圍護(hù)結構保溫隔熱性能的提高和節(jiē)能意識的增強(qiáng),被動太陽能采暖(nuǎn)技術(shù)將在城市建築中得到采用。
供熱水與采暖。利用太陽能作為建築物供熱(rè)熱源(yuán),利用太陽(yáng)能供熱(rè)綜合係統(兼有采(cǎi)暖、生活熱水供應功能)解決人們在建築物生活(huó)時所需要(yào)的熱水、采暖,這種應用形式中提高太陽能係統的性能、太陽能係統與建築協調結(jié)合技術是關鍵,在我國的發展還比較緩慢,需要有關方麵積極(jí)支(zhī)持加緊發展;
太陽能與淺層地源(yuán)熱泵技術(shù)結合供暖可提高太陽能(néng)集熱係統的效率。
參與城市集中連片供熱(rè)。太陽能連片集中集(jí)熱(rè),提供區域供(gòng)熱(rè)的部分熱源。
太陽能(néng)空調。利用(yòng)太陽能產生中高溫熱水作為吸收式製冷機運行時所(suǒ)需要的熱源,太(tài)陽能空調的應用需求和太陽能的供給量保持很(hěn)好的一致性,天(tiān)氣越熱,越需要用空調時,太(tài)陽輻照量也較高;難點是需要的太陽集熱器數量多、麵積大,工程初投資偏多。而太陽能供熱-空調綜合係統(tǒng)由於(yú)能(néng)全年綜合利用,可提高係統節能經濟效益,降低回收期。
(2)光電利用
太陽能光伏發電技術在建築的應用 可(kě)作為建築(zhù)材料(liào)和裝(zhuāng)飾材料的光伏電池產品技術用於建築,可提供空調及照明、供電(diàn)的主要能源,近年來成(chéng)為世界太陽能利用的熱點,是太陽能光電技術的重要發展方向;
(3)綜合利用
太陽能光熱(rè)、光電綜合利用,既解決建築的生活熱水、空(kōng)調熱源,又解決家用電器、照明供電的需要。
(4)利用形式
太陽能的熱利用技術形式(shì)除被動式采暖太陽房(fáng)形式外,按係統循環方(fāng)式分為:
自然循環係統、直流式係統、直接式機械循環係統、直接式排回係統、間接式係統。
這些技術係統(tǒng)各有(yǒu)優缺點(diǎn),有各自的適用範圍;但是要實施與建(jiàn)築(zhù)結合應用(yòng),循環方(fāng)式應該采用承壓(機械循環)式間接雙回(huí)路(lù)係統,這(zhè)種係統便於實施與建築外觀協調配合的設(shè)計施工、便於(yú)實現高質量的控製和計(jì)量、便於保(bǎo)證全日穩定可靠供水。
按集熱器形式分為(wéi):
平板式集熱器係統(tǒng)、真空管式集熱器(qì)係統。
真空(kōng)管(guǎn)式集熱器(qì)是我國獨立研發的技術,具有低溫下集熱效(xiào)率高的特點,得到了廣泛地應用;而(ér)平板(bǎn)式(shì)集熱器係統由於自身結構輕、薄、壽命比較長的特點比較容易實(shí)施(shī)與建築結合,並且(qiě)隨著生產工(gōng)藝提高、太(tài)陽能吸收塗層技術引進,其應用範圍還將擴大。
2、工程(chéng)應(yīng)用中常見(jiàn)的技術問題
(1)熱(rè)利用產品技術問題
大部分(fèn)太陽能企業生(shēng)產的太陽集(jí)熱(rè)器產品質量和性能參數(shù),特別是係統及其主要部件的(de)
安(ān)全性、可靠性差,尚不能滿足建築規範的抗風、抗雪、抗震、防水、防雷要求;
係統的集成和係統外觀,還不能適應與建築(zhù)結合的要求;
市場的主流chan品仍是(shì)直插式太陽熱水器,產(chǎn)品特別是真空集熱管壽命比(bǐ)較短、係統應用(yòng)範圍狹小,不利於在城(chéng)市規模化應用的要求。
(2)熱利用工程技術問題
房屋建成後才購買安裝,是後置部件;大量太陽熱水器在建築上的不和諧安裝,造成對建築(zhù)的毀容、使用功能的破壞、乃至城市風(fēng)貌的損壞;
太陽熱水係統的設計(jì)大(dà)多依據太陽能企業的經驗,基(jī)本上未
作到優化設計(jì),建築設(shè)計院的(de)參與較少,不利於大規模使用(yòng)時對技術應用、施工設計規範的要求(qiú);
對太陽能利用的認識有誤區,片(piàn)麵追(zhuī)求高太陽能保證率(lǜ),而不(bú)是進行zuijia投(tóu)資效(xiào)益的核算。
太陽能光熱綜合(hé)利用。太陽能(néng)光熱綜合利用,既解決建築的生活熱(rè)水、冬(dōng)季采暖(nuǎn)熱源,又解決夏季製冷空調熱源的需要,是太陽能熱利用的zuijia途(tú)徑,但是由於工程建設初投資(zī)太高,除(chú)要發展應(yīng)用技術外,還需要政策支持(chí);
被動式太陽能采暖。長(zhǎng)期以(yǐ)來被動太陽能采暖建築被局限於(yú)在農村、鄉鎮和(hé)常規能源匱乏的邊遠地區發展,沒有係統研究、發(fā)展在(zài)實施了建築(zhù)節能後(hòu)的城市建築中,被動太陽能采暖技(jì)術及其應用技術;
太陽能光伏發電。工程建設初投資太高,無法在生命周期內回收,單依靠市場(chǎng)經濟推動困難,除要發展應用技術外,還需(xū)要政(zhèng)策支持。
(二)、淺層地能利用技術基本情(qíng)況
1、應用與發展
地源(yuán)熱泵是一種利用地下淺層地熱資源(也(yě)稱地能,包括地下水、土(tǔ)壤或地表水(shuǐ)等)的既可供熱又可製冷的節能空調係(xì)統,主要應用形式和應用(yòng)技術有:土壤(rǎng)源熱泵技術、地下淺層水源熱泵(bèng)技術、地表淡水源熱泵技術、地表汙(wū)水源熱泵技術及淺層海水源熱泵技(jì)術。地源熱泵通過輸入少量的高品(pǐn)位能源(如電能),實現低(dī)溫位熱能向高(gāo)溫位轉移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源,即在冬季,把地能中的熱(rè)量“取”出來,提高溫度後,供給室內采暖;夏季,把室內的熱量取出來,釋放到(dào)地能中去。通常地源熱泵消耗1kW的能量,用(yòng)戶(hù)可以得到4kW以上(shàng)的熱量或冷量。從科(kē)學用能的角度看,熱泵是合理利用高、低品位能的zuijia技(jì)術路線(xiàn)。
與鍋爐(電、燃料)供熱係統相比,鍋爐供熱(rè)隻能將90%以上的(de)電能或70~90%的燃料能轉為熱量,供用(yòng)戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的(de)電能,比燃料鍋爐節省二分之一(yī)以上的能量(liàng);由於地源(yuán)熱泵的熱源溫度(dù)全年較
為穩定,一般為10~25℃,其製冷、製熱係數可達3.5~4.4,與傳統的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普通*空調的50~60%。因此,近十幾年來,尤其是近五(wǔ)年來(lái),地源熱泵空調係(xì)統在北(běi)美及中、北(běi)歐國家取得了較快的發展,中(zhōng)國的地源熱泵市場也日趨活躍(yuè),可以預計,該項技術將會成為(wéi)21世紀zui有效(xiào)的供熱和供冷(lěng)空調技術。
2、工程應用中常見的技術問題
在節約能源(yuán)的大背景下,地源(yuán)熱泵技術得以在(zài)短期內在我(wǒ)國快速蓬勃發展起來,但也存在許多問題有待(dài)解決,以(yǐ)便使地源熱(rè)泵產業能夠健康、快(kuài)速的(de)發展。
主要存在的問題
如下:
係(xì)統能效比偏低。實際(jì)運行的許(xǔ)多係統的係統能效比偏低。地(dì)源熱泵作為地下換熱係統、熱泵(bèng)機組(zǔ)、末(mò)端三大塊分別由不同種類換熱器構造組合而成的複雜體係,各係統之間的相(xiàng)互匹配,係統設(shè)計、設備選型的合理性都會zui終影響到係統能效比。而(ér)在實際工程實踐(jiàn)中,由於種種(zhǒng)原因,地源熱泵係統的能效比偏低;
項目管理空白。項目管理存(cún)在一定困(kùn)難。由於地(dì)源熱泵(bèng)係統是一種新型(xíng)的空調係(xì)統,使得相關的技術管理缺(quē)位,更加由於地下換熱係統的特殊工藝,目前找不到主(zhǔ)管審批部門,在項目實施中引發(fā)了很多麻(má)煩;
缺乏切實可行的設計規範。地源(yuán)熱泵作為建築行業的附屬技(jì)術,其設計不可避免的將要(yào)由設計院所承擔,但由於設計(jì)規範的缺位(wèi),設計院沒有可(kě)執行的標準,加上地源熱泵係統在(zài)不同需(xū)求、不(bú)同地域時對熱源、主機與末端的合理匹配很難獲得統一的標準,現在的建(jiàn)設項目多數由廠(chǎng)家(jiā)根據各自的經驗完成,在廠家負責設計的(de)情況下,監理單位往往無法對工程建設進行有效監督;
施工工藝有待於總結。地源熱泵地下(xià)換熱係(xì)統(tǒng)屬(shǔ)於隱蔽工程,設計壽命一般情況下不低於50年,在換熱器材質及製備方法,換熱器安裝手段(duàn),回填料選擇(zé)及回填方式,水力(lì)平衡措施等(děng)方麵都需要切實可行的技術規範,並對施工人員開展技術培訓,培養專門的技術人員,以便於質量控製;
初投資偏高。地源熱泵機組由於已經實現(xiàn)了國產化,在整個係統成本中所占比例(lì)已經由原來的四五成降為二三成。但是地源熱泵(bèng)係統初(chū)投資(zī)依然偏高,這相當程度上延緩了該(gāi)技術的推廣,這主要有兩(liǎng)個方麵的原因,一是鑽孔費用較高,由(yóu)於傳統鑽(zuàn)井工(gōng)藝主要集中在油田、地質勘察部門、水利工程(chéng)等專業性非常強的行業內部,施工成本(běn)相當高;二是地下(xià)換熱器管材及回填料的限製,因為沒有切實有(yǒu)效的提高換熱效果的技術措施,地下換熱器設(shè)計裕度係數(shù)較大,這也導致初投資(zī)的加大;
係統的(de)運行模式不盡合理。研(yán)究人員發現,我國使用的熱泵係統泵和(hé)風機消耗電能往往超(chāo)過係(xì)統總能耗(hào)的50%,高於普通*空調泵與風(fēng)機(jī)的耗電量,因此,降低泵和風機能耗是提(tí)高係統效率的重要途徑。對於不同的係統設計方案,水泵在係統(tǒng)能耗中所占比率差別很大,係統設計時應(yīng)該對多種配置方案進行綜合(hé)比較(jiào),選擇(zé)技術經濟性*的方案。