时间:2023-07-07 17:24:30

关键词:建筑;节能;一体化;太阳能
中图分类号: TU201.5文献标识码:A
太阳能技术在建筑节能领域中的应用主要的通过太阳能和建筑的一体化的方式实现的。太阳能一体化建筑是当前太阳能利用的发展方向,我们可以利用太阳能的光伏发电技术为建筑物供电,也可以利用太阳能为建筑物提供生活用热水,同时也可以满足夏季空调和冬季采暖的需要。建筑和太阳能技术相结合,不仅节能减排,而且自然环保,可以提供高舒适度却又是低能耗的健康居住环境,符合社会可持续发展的需要,最重要的是,作为一种免费清洁的能源,太阳能具有取之不尽用之不竭的可贵特点,在煤炭、石油、天然气等一次性能源日益枯竭的今天,全球各国都日益重视对太阳能的利用,世界上不少国家都投入巨资研发太阳能技术,经过多年的攻关,已经在太阳能技术方面得到长足的进展,不少太阳能技术已经应用在建筑领域。特别是在日照时间长、阳光充足、空气洁净度高的地区,如果又缺乏电力、煤炭、石油、天然气等其他能源,采用太阳能发电、供暖、制冷尤为有利,也更为现实。太阳能是一种绿色、环保而且能量巨大的一次能源,利用太阳能能真正节约常规能源消耗,减少二氧化碳等有害气体排放的,因此太阳能被广泛应用于人们的日常生产、生活当中。太阳能的利用主要分为光电利用和光热利用两大部分,而太阳能的热利用是目前开发技术最成熟,生产成本最低廉,应用领域最广泛的一种太阳能应用方式。目前,我国太阳能光热利用,无论是年产量,还是保有量都已经排在世界首位,并且还在以每年20%--30%的增长速度不断发展。受很多技术瓶颈的限制,目前太阳能技术在建筑领域的应用还存在投资大,回收年限长等问题。
太阳能在建筑节能领域的核心应用是太阳能建筑一体化技术。太阳能建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合,太阳能设备与建筑同步设计、同步施工、同步验收、同步管理。无论是光热还是光电,都要进过严格详尽的测算,与建筑物的能耗和负载进行匹配。利用太阳能设施代替屋顶覆盖或代替屋顶保温层,可以消除太阳能设施对建筑物形象的影响,又避免了重复投资,降低了建筑成本。
太阳能与建筑一体化技术的特点是把建筑、技术和美学融为一体,把太阳能的利用纳入环境的总体设计,让太阳能设施成为建筑的一部分,相互间有机结合,尽量消除传统太阳能设施的外形结构对建筑的外观形象的影响。太阳能与建筑一体化应用技术可以在建筑设计之初,就将太阳能设施作为建筑的一部分考虑在内,与建筑一同设计,适用于住宅小区、高层楼群、别墅等等各种形式的建筑,如果单台或集体购买再统一安装,可以应用在新建住宅小区和旧房改造。技术上,一般对平屋顶采用覆盖式结构,对斜屋顶采用镶嵌式结构,利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层,可减少整个建筑的成本,提高经济效益。太阳能设施与建筑屋顶相结合的方式是目前太阳能与建筑结构相结合应用最广泛的安装形式,不过随着技术的进步,除了屋顶的安装形式以外,太阳能设施还可以与建筑立面的其他结构有机结合,这就是太阳能设施的壁挂式安装方式,这种新型安装形式主要分集中分户式整体壁挂形式和与各种幕墙结构相结合的形式,有效避免了以前的只有屋顶用户可以利用太阳能设施或整个建筑的顶部都无法安装太阳能设施的尴尬局面。
我国太阳能建筑一体化的前景十分广阔,太阳能年日照时数超过 2 200 h 以上的地区约占国土面积的 2/3 以上,我国太阳能资源十分丰富 有着相当广阔的开发利用前景。建筑能耗占我国总能耗的27%左右 ,而在建筑能耗中,空调、供暖和热水占 75%左右。因此,我国建筑领域存在着巨大的节能空间。
建筑节能领域中的太阳能光伏技术
光伏建筑一体化主要是光伏发电系统通过光伏组件用于建筑屋顶(光电屋顶)、墙面(光电幕墙)、遮阳(光电遮阳板)来获取电能的一种方式,其中核心要求是建筑的一体化设计、一体化制造、一体化安装,相关辅助技术包括了低能耗、低成本、优质、绿色的建筑材料的技术。
太阳能光伏发电系统主要是由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器等设备组成,其各部分设备的作用是:(1)太阳能电池方阵:太阳电池方阵由太阳电池组合板和方阵支架组成。单个太阳电池的电压一般比较低,通常都要把它们串、并联构成有实用价值的太阳电池板,作为一个应用单元,然后根据供电要求,再由多个应用单元的串、并联组成太阳能电池方阵。太阳能电池板的材料目前主要是多晶硅、单晶硅以及非晶硅。太阳能电池板在有光照情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,形成光电效应,在光电效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能,它是能量转换的器件。(2)蓄电池组:其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。在太阳能并网发电系统中,也有部分系统不加蓄电池组。(3)控制器:可以对电能进行调节和控制的装置。(4)逆变器:是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的直流电转换成交流电的设备,是光伏并网发电系统的关键部件。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,当负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。逆变器按不同的运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。
所以,简单地说,太阳能光伏技术的原理是用安装在建筑物上光伏组件产生直流电源,通过接线盒与逆变器连接,将直流转换成交流,给建筑物负载供电或给建筑物以外其他负荷供电。光伏建筑一体化的发电主要有两种方式,一种是独立的供电系统,即所发电能直接用于建筑物内部分负载,过剩时采取蓄电池储存。该系统分为独立光伏系统、并网光伏系统及混合光伏系统。带有蓄电池的可以独立运行的PV系统是独立光伏系统。并网光伏发电系统是与电网相连,并向电网馈送电力的光伏发电系统。从技术和市场的角度来看,并网光伏发电系统更有优越性,所以建筑光伏系统的趋势是正在或即将从独立发电系统转向并网发电系统。混合光伏系统是独立发电+并网发电,所以又被称为防灾型光伏系统。
尽管光伏发电系统的最大优势就是能量来源的纯净,二氧化碳的0排放会使得建筑的电力来源极为环保,但运用光伏系统一体化的建筑的初始成本必定高于不使用该系统的建筑,传统的能源系统可能最初比较便宜,不过因为较高的经常性燃料费,长期消耗的费用自然会更高。在光伏发电系统被采用作为建筑的部件,它的经济费用和利益可以被使用者和电力公司分担。对于建筑的拥有者而言,安装和运行系统发电的额外费用可以不必购买电费,甚至可以在电量剩余时,把剩余电量卖给电力公司。因此合理可行的经济性评估自然会成为建筑拥有者下定决心使用该系统的动力。上海世博园中运用了很多太阳能与建筑的一体化设计,未来馆玻璃幕墙上所安装的薄膜太阳能电池板,这种薄膜太阳能电池板的能量光电转化率还很低,仅为5%以下,显然,如果作为商业应用,那么它的建造成本与利用价值将不成正比。国外部分发达国家从20世纪90年代初就开始大力发展太阳能光伏建筑一体化(BIPV)应用研究,但其在我国尚处于起步发展阶段.但我国在这方面的发展非常快速。2009年5月21日,财政部与住房和城乡建设部联合出台的,正式启动了我国的"太阳能屋顶计划".正是因为光伏与建筑系统结合的多种形式及光伏建筑一体化的诸多优点,我们完全可以相信光伏建筑一体化是未来光伏应用中最重要的领域之一,在突破相关技术瓶颈后,其发展前景十分广阔,具有巨大的市场潜力.
建筑节能领域中的太阳能热能技术
建筑节能领域中的太阳能热能技术主要是指太阳能热水技术。1767年瑞士科学家贺瑞斯发明了第一台太阳能集热器,1891年,美国马里兰州的肯普发明了世界上第一台闷晒式太阳热水器,目前,我国太阳能利用集热面积已经居世界第一。太阳能热水器是利用温室原理,将太阳能转变为热能,并向水传递热量,从而获得热水的一种装置。它是由集热器,储热水箱,循环水泵,管道,支架,控制系统及相关附件组成。集热器就是能吸收太阳辐射并向载热工质传递热量的一种装置,是太阳能热水器的关键部件,把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。 集热管受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。
太阳能热水系统以太阳能为主要能源,减少了一次性能源的大量消耗,减少了有害气体的排放,也保护了环境不受污染。优先利用来自太阳的免费能源,同时使用部分辅助加热设备,满足用户全年使用生活热水的需求。太阳能热水系统系统衍生出多种结合形式,有太阳能与电辅助结合的,有太阳能与燃气锅炉结合的,还有太阳能与地源热泵等其他节能环保型设备相结合的。尽管用户在投资太阳能设备的一次性投资可能比较大,但通过太阳能与辅助能源相结合系统的使用,用户会明显地感受到这种系统的运行成本非常低,能耗费用远远低于利用常规能源供热的设备。使用数年,用户就可以测算出通过节约常规能耗的费用,与常规供热设备相比,就已经收回太阳能系统的初始投资了,而以后的使用基本上是免费的
建筑节能领域中的其他太阳能技术
建筑节能领域中的其他太阳能技术主要有太阳能供暖技术,太阳能-空气源热泵组合热水供热技术以及太阳能制冷技术。
太阳能供暖技术是太阳供暖系统是太阳热水系统的进一步发展,以太阳能集热器作为能源,替代或部分替代以电力、煤、天然气、石油等作为能源的锅炉。太阳能集热器获取太阳辐射能而转化的热量,通过散热系统送至室内进行采暖;过剩热量储存在储热水箱中内。当太阳能集热器收集的热量小于供暖负荷时,由储存的热量来补充;若储存的热量不足时,由备用的辅助热源提供。采用低温热水地板辐射采暖系统,地板采暖的供水温度一般在60℃以下,特别适合于热源温度低的形式。
太阳能-空气源热泵组合热水供热技术的推出是由于太阳能热水系统具有不连续性和受气象条件的影响大等缺点,太阳能热水供应系统也越来越多的采用原来主要用于采暖空调领域的热泵设备作为辅助热源。技术结合的方式有两种:一种是直接以空气源热泵作为太阳能系统的辅助加热设备;另一种是利用太阳能热水为低温热源或将太阳能集热器作为热泵的蒸发器的太阳能热泵系统,区别在于后者太阳能利用率更高,但具有不连续,仍然需要其他辅助热源。
太阳能制冷是指利用太阳辐射为驱动力获得制冷效应的能量转换过程,包括有太阳能吸收式制冷、太阳能除湿式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能蒸气喷射式制冷、太阳能热机驱动压缩式制冷以及太阳能光伏制冷等。太阳能单效溴冷机是目前应用最多的太阳能制冷方式,它的构成是:太阳能热水器+热驱动单效制冷剂+控制系统。其技术可实现全年热水+冬季采暖+夏季空调功效,在当前市场上的有较强的竞争力。
结语:建筑节能领域中的太阳能技术的发展日新月异,太阳能与建筑一体化,就是将太阳能的光热利用技术和建筑有机融合,使其成为建筑的有机组成部分,从而降低建筑能耗,达到节能环保的目的。作为新型的清洁能源的利用,太阳能与建筑一体化给了人们很多希望和前景,但现实是太阳能的推广受技术和经济方面的限制受到了很多阻碍,尽管如此,受一次性能源存储量的限制,我们必须寻求其他途径来解决我国的能源问题,利用取之不尽,用之不竭,清洁免费的太阳能是最好的选择。就目前情况而言,我国太阳能建筑的技术和体系没有健全,连完整的设计规范、标准及相关图集也没有编制,也没有建立产品(系统)的检测中心和认证机构,更没有完善的施工验收及维护技术规程。需要我们逐步解决太阳能与建筑一体化技术上的不足与空白。
【参考文献】:
[1]王斯成. 我国光伏发电有关问题研究. 中国能源,2007
关键词:建筑节能;太阳能技术;应用;有效性
太阳能是一种可再生的、清洁的、分布广泛的、免费的能源。人类对太阳能的利用有悠久的历史。太阳能利用主要包括太阳能热利用和太阳能光利用。太阳能热利用应用很广,如太阳能热水、供暖和制冷、太阳能淡化海水、太阳能热动力发电等。太阳能光利用主要是太阳能发电和太阳能制氢。由于常规能源短缺,在世界各国政府的大力支持下,作为可再生能源主力的太阳能将在全球能源供应中扮演越来越重要的角色。
一、太阳能技术在建筑中的应用类型
(一)太阳能热利用技术
1、采暖系统
现阶段主要采用的太阳能采暖中,被动式采暖应用的范围相对于主动式采暖更大。采用太阳能采暖方式可以有效地降低采暖过程中的环境污染问题,并且采暖的成本较低,噪音影响小。但是受天气的限制较大,整体热能转换效率相对较低。在阴雨天气或者夜间,整体采暖效果欠佳。解决方案是配合其他类型的采暖来满足室内采暖需求。在采暖中应用太阳能技术,其技术的研究重点就是利用率的提高和回收期的减少。
2、太阳能热水系统
目前,太阳能热水系统在绿色建筑中得到了广泛应用,国家已在某些省市强制要求12层以下的建筑必须使用该系统。建筑行业的大趋势就是以低能耗、低污染为基点的绿色经济模式,太阳能资源正具备很大的发展潜力。在国家政策的大力扶持下,预计到2020年,全国太阳能热水系统总集热面积将达到3亿平方米。我国太阳能资源丰富,年平均总日照小时数比较充裕,足以说明太阳能热水系统在未来有着美好的发展前景和利用空间,希望该系统能与绿色建筑紧密结合,能够使建筑节省更多的能源,促进绿色建筑的可持续发展。从整体而言,中国太阳能光热利用在全世界所占的比例都比较大。
3、太阳能冷气空调系统
太阳能辐射量变化几乎与冷气空调负载或电力尖峰负载同步,因此太阳能制冷空调系统的发展一直被重视,也能将目前国内太阳热能系统偏重于盥洗应用的市场,拓增至冷却空调应用市场领域。现阶段使用热能驱动的空调系统其热源主要来自锅炉、气电共生、引擎废弃以及太阳热能等。其系统运行由于无机械式耗能的压缩机,只有冰水泵、冷却水泵以及热水泵,其特性是结构简单、运转安静、维护简单、制冷成本低廉以及节约能源等。热能驱动的空调系统并无使用CFCs(氟氯碳)化合物作为冷媒,无污染环境的问题,是具环保概念的空调系统。
(二)太阳能发电技术
利用太阳能电池,光伏发电可以借助半体界面具备的光生伏特特点,实现光能向电能的直接转变。在串联太阳能电池之后,展开封装保护工作,可以组成大面积的太阳能电池构件,并结合功率控制设备构成光伏发电装置。光伏行业方面要结合自身丰富的发展经验,适当扩大生产量与生产规模,并降低成本。其中,发电成本需要具体参考经济使用年限、整体系统价格、利率、运行费用与维护、保险费用等因素,对成本造价进行合理预算。
现阶段,我国现代居民住宅区内部的工程照明系统,选用太阳能发电为辅电源。通过太阳能发电,在一定程度上实现了对能源消耗量的降低,同时降低了太阳辐射能带来的影响,实现了对生态环境的优化与保护。此外,太阳能热发电内容主要是将太阳辐射能直接转变为热能,然后利用热能进行发电,在建筑节能技术方面同样得到广泛应用。
二、提高节能建筑中太阳能技术应用有效性对策
首先,政府应当及时出台支持发展太阳能技术发展,和鼓励太阳能技术应用于建筑中的政策,并给予资金和技术支持,还要推动提高民众的节能环保意识,使其更乐意接受和使用太阳能产品。其次,提高民众对太阳能技术的支持度,不仅需要政府的努力,社会组织通过动员活动,提高民众对能源的保护意识,对太阳能技术的了解,以及对太阳能技术应用于建筑的支持。最后,建筑行业及太阳能行业应该加强联系和交流,共同探讨出合适的建筑项目,以推动太阳能技术在建筑中的应用;建筑人员应该主动了解更多太阳能技术,太阳能技术研究人员应该对我国不同地区、不同类型的建筑都有充分的了解,结合不同建筑的功能需求和设计生产出合适的太阳能产品,推动其应用在建筑中。
三、结语
总而言之,我国的许多行业都会消耗大量的能源与资源,这导致我国能源储备受到威胁,必须要寻找新能源来缓解能源消耗的压力。从可持续发展的角度来看,太阳能作为一种清洁的可再生能源,具有不容低估的生命力和广阔市场,在建筑节能中充分利用好太阳能有着重要而现实的意义。随着太阳能建筑一体化技术的发展,太阳能在现代城市建筑中的利用将朝着功能化、美观化和生态化的方向发展。
参考文献:
[1]刘纯.集中太阳能系统在居住建筑中的应用[J].山西建筑,2017,
09:184-185.
[2]柳强,王克周,吴志云,杨宏亮,杨滢.基于太阳能节能建筑系统的设计与研究[J].建材与装饰,2016,47:114-115.
[3]淮建峰.太阳能住宅建筑设计研究评述[J].四川水泥,2016,09:92.
[关键词]新能源 太阳能 变频空调
中图分类号:G271 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)21-0165-01
1.新能源中的太阳能
基于许多自然资源的不可再生性,现代社会对新能源的开发和利用显得尤为重要,其中广为人知的要数可再生能源――太阳能。面对不可再生的化石燃料减少和各种能源频频告急的现象,人们已经越来越重视新能源和可再生能源的转化。太阳能除了自身的光能外,还可利用其光的特性来转化为热能和电能。太阳能也号称能源之母,广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,同时基于太阳能的节能和环保的双重效益,其在未来能源的运用地位上也可见一斑。
2.空调在传统上的进步和发展
空调中压缩机运用的不同给现代化的变频空调和传统的定频空调带来了较大的区分。对于环境温度变频产品的压缩机能够自动进行智能判断选择制冷或制热的不同运转方式,同时可以长期运转并适度调温,只产生较小的温差波动,能便捷快速的使室内达到所需要的温度,同时较低的运转转速也带来较低的能耗。变频空调可以智能地判断来恒定控温,在不需冷热大幅变动的状态下使空调保持低频率的运转状态,而定频产品则只能手动进行空调冷热的开关机控制和调节。“变频”则是空调技术上的一大进步,小电压或是低温状态都可带动空调运转,这为电压不稳定或室内温度较低导致空调难以启动的带来了福音。压缩机的无级变速为更大面积的制冷制热提供了方便,这项技术的革新无疑是空调在运用空间上的进步。我国是220伏、50赫兹的电网电压,为适应无法改变的供电频率,传统的定频空调采用保持压缩机转速的手段,利用压缩机的开关来保持室内温度,直接造成了室温冷热不断交替的变化,同时对电能的消耗也相当大。“变频空调”变频器在压缩机供电频率和压缩机转速上作出相应的调节和改善,依利用压缩机转速的快慢来进行对室温的控制,不仅提高了室内人们对舒适度的感知,使室温可以处于相对恒定的状态,也大大的减少了对电能的消耗。
3.太阳能在变频空调中的运用
变频已是空调技术上节能环保的一大突破,再结合新兴的太阳能技术进一步达到社会所需要的节能环保要求。太阳能实现空调制冷的方式就是运用太阳集热器所提供热水媒的方式给吸收式制冷机提供工作运转的需要。由于热媒水的温度制与冷机成正比,这样可以通过提高热水媒的方式来大幅提高空调系统的制冷效率。吸收式制冷是利用在同一压强下有不同的沸点的两种物质物理性不同所组成的二元溶液来进行的,同时根据沸点高低区分其是制冷剂还是吸收剂。
太阳能变频空调器是采用变频调速与传统太阳能空调技术相结合的产物,其作用原理类似普通变频空调器,变频空调本身是一种机电一体化产品,它不是单纯的空调加变频器。同样的,变频电源和适合于变频调速的电机两者也都是缺一不可的。一台真正的变频空调除拥有变频冷凝器等设备外,还得选用电子膨胀阀作为节流元件,同时对变频控制器方案也是有较高要求的。这样在复杂的软件控制下,可实现任何环境温度、任何频率下的最佳匹配,在提高变频太阳能空调器中作为重要一环的是空调器的能效比变频器,它通过改变输出电源频率的方式来控制循环泵、冷凝器等设备的转速,来使制冷量有相对应的调节。其变频器调节范围较大、控制容易、体积小、重量轻,是目前较为理想和较为经济的制冷变频方式。
太阳能变频空调系统的各个结构部件相较于普通压缩式空调系统的部件是要多出许多的,但要响应现在节能环保的号召,复杂的太阳能变频空调有着显著的优势。在有变频调速装置的太阳能空调系统中,当需要溶液流量减少时,关小阀门出口的方法在一般情况下是避免采用的,而是利用变频调速装置改变泵或风机电动机的转速。在减少系统流量的同时降低了系统阻力,同时达到减少流量和电动机的轴功率的重要目的,以明显提高节能效果。泵或风机的轴功率与转速的3次方成正比,而流量与转速的1次方成正比,故泵或风机的轴功率与流量的3次方成正比。当流量减小为原流量的80%时,轴功率减少为原轴功率的51%;当流量减少为原流量的60%时,轴功率减少为原轴功率的22%左右。同改变泵或风机出口阀门开度的方法相比,达到节能效果最明显的方式是变频调速控制方式。
4.太阳能与变频空调结合的优越性
变频空调是空调技术革新和进步的产物,其优越性是显而易见的。首先相较于较传统空调器,变频空调器在工作中要求的电压范围宽,在低于187V的状态下也依然可以运行不停歇。这是太阳能空调在技术上的一大突破。
其次,变频空调启动电流小,不存在启动电流对电网和对电能表的冲击问题,使室内其他正在使用的家用电器都可以共同正常使用,可以提高电机及空调的使用寿命。
调温速度快,控温波动小。可以实现高精度控制,避免了传统空调器采用的开停运转控制方法,制冷系统的压力变化损耗得到减少,能较迅速使房间进入控制温度范围,室内温度上下波动变小,人的舒适度得到了改善。
低温状态和轻载状态下,运行性能良好,整体效率提高,可以极大地节省其他能量的运用,达到节能运行的目的。
5.太阳能在变频空调中的运用前景
随着全球变暖趋势的增强,空调的使用在夏季是必不可少的,空调行业也在不断发展和进步。太阳能变频式空调系统必将取得显著的经济、社会、环境效益和广阔的应用前景。
理论上,实现太阳能空调的两种方式分别是先将光能转化为电能,再用电能驱动压缩式制冷机进行工作和直接利用太阳的热能驱动进行运作。太阳能空调的制冷技术一般分为吸收式和吸附式两种,具体制约其运作方式的条件一般存在于技术、成本等方面。吸附式制冷技术是利用制冷剂对固体吸附剂的吸附反应来进行制冷,两种制冷技术都没有氟利昂参与使用,以保护臭氧层的方式达到环保目的;保证二者在节能和环保方面有着光明的前景的一个重点是他们均采用较低等级的能源。另外吸附式制冷系统还拥有大量节能环保的优点,比如运行费用低,使用寿命长,无运动部件,无噪声。
当前把室内热量加以吸收排除到室外的循环系统的方式是较为常见,以电能为动力的空调是现在最普遍的,同时耗电量都较大。在这种运行模式下室外热量将会随着空调的运用不断增加,使空调的数量增长与城市的大气温度增高同步,增强热岛效应对城市环境的破坏,形成恶性循环。另外,制冷循环介质各种氟化物的广泛大量使用,直接破坏了大气中的臭氧层,恶化了生态环境也是众所周知的。随着科技的发展和环境需要,无氟空调已逐步投入市场,但耗能严重的问题依然存在。面对能源的日益紧张和环境恶化的状态,广泛推广和使用节能的空调系统节能是重要的途径。
6.结语
利用太阳能作为能源的空调系统的优势在于太阳的高强度辐射也伴随着高热量,造成了环境气温越高,人们的生活越需要空调,在太阳能量的强度和人们的需求是同步增加的状态下,导致太阳能空调的制冷能力更加增强。这是人和自然和谐的理想境界。太阳能空调系统的运用提供了宜人的室内环境,同时对室外热能的吸收利用也减轻了室外热量的辐射,缓解了城市中的热岛效应。同时,不使用氟里昂等氟化物的革新也将是其成为名副其实的绿色空调。
参考文献:
关键词:烟台 太阳能与建筑一体化 真空管太阳能集热器 平板太阳能集热器 集中集热分户储热 分散式集热储热
太阳能是节能减排的关键技术之一。中国计划到2020年,太阳能发电达到180万kW,太阳能热水器总面积达到3亿m2。为探索一条适合烟台市太阳能与建筑一体化应用的道路,自2011年10月20日起,烟台市建筑设计研究院接受烟台市住建局的委托,开始了为期10个月的太阳能与建筑—体化应用的研究任务。
1、调研目的
1.1 利用太阳能制备热水达到节能的需要
《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》规定,日照时数大于1400h/年、年太阳辐射量大于4200MJ/m2及年极端最低气温不低于-45℃的地区,宜优先采用太阳能作为热水供应热源。
烟台年平均温度12℃左右,平均日照时间2551.9h,太阳能辐射总量年平均值5049.09Md/m2,全年日照百分率58%,是太阳能资源较丰富地区,完全可以优先采用太阳能作为热水供应热源。晴天时,太阳能热水器可以达到4h以上的光照;阴雨天时,水温也能升高20℃~30℃,和电热水器相比,全年可节省80%~90%的电能。
1.2 贯彻有关节能的方针政策需要
根据规定,烟台全市县级以上城市规划区内新(改、扩)建的12层及以下住宅建筑,必须采用太阳能热水器,新建12层以上的高层住宅建筑,太阳能热水器应用比例要达到总户数的50%,鼓励太阳能与建筑一体化设计、施工。
1.3 示范工程积累的经验教训
到2011年末,烟台市区已经完成500多万m2太阳能集热面积,其中太阳能示范工程已竣工300多万m2。5年的太阳能示范工程积累了一定的经验,也发现了许多问题。针对出现问题,烟台市住房和城乡建设局于2011年7月7日出台文件明确规定了太阳能热水系统要实行同步设计、同步施工、同步交付使用。
2、研究方法
对烟台市区已完工的第一批太阳能示范工程(约300多万m2)及山东省、北京几大太阳能主要厂家进行调研,深入工程第一现场,搜集资料,发现及研究问题,同时与使用单位及太阳能施工企业座谈讨论,并参观太阳能厂家生产车间、观摩产品展示及相关工程,记录和拍照搜集材料。
3、调查数据统计及分析
3.1 太阳能品牌使用情况
本次调研的工程为烟台市五区第一批太阳能示范工程,总集热面积约310万m2。参加示范工程的多数是信誉较好的地产商,以力诺瑞特、桑乐、皇明等山东省品牌产品为主,另有北京海林、四季沐歌、昌日及史密斯等。多层普遍采用直插式太阳能,因为准入门槛较低,涉及的太阳能厂家很多,本地企业产品较多。
3.2 调研项目采用的太阳能系统汇总
(1)多层:90%运用屋顶直插式太阳能系统(图1),其中80%是有序排列,10%~20%为无序排列或屋面暴露管线较多影响美观或后期安装存在漏水现象,部分项目存在没有专用管井、管线走墙体或挤占其他位置的情况。也有个别重视品质的建筑选用阳台壁挂分散式太阳能热水系统(图2)。
(2)小高层:9~11层采用屋面与阳台壁挂相结合的分散式太阳能热水系统(图3),颜色、形式与外立面和谐统一。
(3)中高层:12~18层采用阳台分体壁挂分散太阳能热水系统(图4)。
(4)大高层:18层以上80%~90%使用太阳能分体壁挂的分散式太阳能热水系统,集热器安装部位为阳台、栏杆;约占10%的住宅采用屋顶集中集热、分户储热或屋顶集中集热、集中储热两种系统(图5~7),前者投资小,运行费用低,用户免费使用,后者用户反映问题较多。
(5)公共浴室都采用屋顶集中集热、集中储热太阳能热水系统。
纵观住宅建筑中的太阳能运用,尚处于初级阶段,大多数为一家一户的分散热水供应及事后安装。
4、调研项目所采用的集热器
示范工程中,集热器以真空管为主,占70%,平板占30%。
4.1 集热器的种类及发展趋势
4.1.1 分体集热器的种类
集热器主要包括全玻真空管太阳能、U形真空管太阳能、热管太阳能、平板太阳能等。目前国外集热器市场以平板太阳能为主,而我国却相反,以真空管为主。在两这种系统中,基于安全方面的原因,壁挂系统优先采用平板太阳能,可考虑逐步减少真空管太阳能在高层建筑外墙外挂的形式(有挑板保护的除外)。
4.1.2 平板集热器的优点
(1)轮廓面积相同时,有效集热面积大。在1m2轮廓的集热器条件下,真空管集热器有效采光面积约0.55m2,而平板集热器有效采光面积达到0.92m2。
(2)系统得热量高。国标热性能要求:在17MJ/m2光照条件下,“日有用得热量”要达到7MJ/m2。U形真空管集热器的产品很难达标。
(3)夏季可防止过热损害。在夏季,由于平板集热器表面不是真空,所以70%以上散热加剧,空晒最高温度很难达到80℃以上,即使住户外出数日,平板集热器也不会产生过热损害。
(4)安全性好,适合与建筑结合。平板集热器可以实现紧凑式或无间隙安装,形成建筑模块,是太阳能系统与建筑一体化的理想构件。同时集热器还可以兼备保温、隔热、遮光、防水的功能;可取代部分或全部屋面,为立面建筑构件提供基础,并且集热器的尺寸可灵活设计适应需要,容易与建筑结构达到较好的相容性。
(5)平板集热器是船用级镀铝锌板整体冲压成型,盖板是低铁专用太阳能玻璃,寿命大于25年。
4.2 平板太阳能集热器与真空管的比较
真空管易损坏,碎片呈锐角易伤人,虽然有些品牌厂家有一定保护措施,但在大高层外挂,还是有一定的风险(图8)。
高级平板太阳能集热器具有以下优良性能:1)采用激光焊接技术,太阳能集热器外框采用无铆钉结构,整洁美观;2)整板吸热涂层焊接工艺,采用德国Tinox涂层(高吸收率,低发射率),而国内最普遍的工艺还集中在铜铝复合或镀黑铬涂层;3)色彩有蓝色、金色,从不同方向观测,色彩会有丰富的变化;4)瞬时集热效率为86%;5)不存在真空管爆裂问题;6)可以直接当做建筑外墙材料使用,有非常广阔的发展前景。调研中参观了北京海林的机械化洁净平板太阳能生产流水线(图9,10)。
5、调研项目所采用的太阳能水箱
5.1 太阳能水箱的分类
按材料,分体水箱一般有不锈钢和搪瓷内胆材料;按换热结构,分为换热盘管和换热套水箱;按太阳能工作方式,分为自然循环和强制循环。容量有80L、90L,主流100L、120L。分体式太阳能水箱多半安装在阳台或卫生间内部,对建筑外立面影响不大,且不存在安全隐患。
5.1.1 不锈钢内胆与搪瓷内胆的比较
(1)不锈钢水箱:致命缺点是在高温和压力环境下,不锈钢耐腐蚀能力急剧下降,寿命短;搪瓷水箱:主流电热水器都采用搪瓷水箱,分体太阳能热水器分体水箱的工作环境比电热水器要求还高,所以必须用搪瓷水箱。
(2)搪瓷内胆水箱以其突出的抗冲击性、抗腐蚀性、抗热变性,实现了热水器内胆的历史突破,要采用整体特殊拉伸与无缝焊接工艺,才能保证内胆不易漏水与吸瘪。搪瓷内胆主要由瓷层及专用搪瓷钢板两种原材料组成,搪瓷钢板的选择非常挑剔,其膨胀系数与搪瓷的膨胀系数必须相吻合。
5.2 安装形式
5.2.1 卧式水箱
需要定制。优点是阳台内高置不影响其他设备;缺点是影响太阳能循环,使用时混水层多(图11)。
5.2.2 立式水箱
主流产品,由电热水器工艺转变而来。优点是太阳能循环好,使用时混水少:缺点是阳台占用使用空间(图12)。
5.3 无水箱太阳能热水器
无水箱太阳能热水器由全玻璃真空集热管、金属流道(不锈钢水管)、框架、智能控制系统、电辅助加热系统等组成。类型有无水箱太阳能阳台栏板、无水箱太阳能保温窗、无水箱太阳能围栏。优点是不占建筑面积,与建筑变成一体;缺点是因为冷媒和水为一体,断面较厚,外形粗大,不精致,且重量大。因内胆为不锈钢,存在不锈钢内胆的缺点。作为建筑构件,要满足门窗的气密性、水密性要求,还有待于继续改进探索。目前主要是一些小厂家生产,没有形成大的规模(图13,14)。
6、太阳能价格统计汇总
太阳能热水系统每户安装的太阳能集热面积为2~3m2,集热器的系统增投资1200~3000元/m2,每户的太阳能热水系统增投资为2400~10000元不等。按烟台市住宅每户平均建筑面积为100~120m2计算,折合到每平方米建筑面积太阳能热水系统的增投资为30~40元/m2。
一般屋顶直插式太阳能价格1800~2500元/户(100升)。示范工程中的壁挂式真空管、平板太阳能价位绝大多数在5000~7000元/户(水箱100L),真空管中的铜管循环系统和进口蓝膜平板太阳能略贵。不过示范工程中少有突破7000元的。
每平方米热水器在适当的管理下每年可节约的能量相当于标准煤60~100kg,可减少二氧化碳180~300kg。太阳能与建筑一体化用1%的建筑成本弥补了10%的建筑能耗,既节能减排,又实现了能源自给。
7、调研发现的问题
7.1 集热器的安装问题
在公共建筑中,太阳能应用多为集体浴室集中太阳能热水系统,因为集热器放在屋顶,集中管理,没有发现安全及其他隐患;在住宅建筑中,太阳能集热器多以角铁支架安装形式为主,特别是外挂系统,基本都是角铁支架配合螺栓或扁铁固定,现在看来问题不大,随着时间推进,支架、螺栓、连接扁铁是否会疲劳破坏以及使用寿命多少都是未知数,现场看部分铁件有生锈迹象(图15~17)。
7.2 太阳能集热器的寿命
信誉好的企业承诺15年,大多数只承诺3~5年。有的住户刚人住太阳能就不能使用,而通常开发商与施工企业及用户签的是双向合同,损坏后找不到人来维修。太阳能产品的检测标准亟待解决,保修期及合理使用年限亟待确定。
山东潍坊规定太阳能产品使用年限15年以上,既然好的产品能够达到15年的使用年限,我们就应该明确规定采用的产品使用年限应为15年以上。太阳能热水器产品应在政府、企业、设计、施工等各部门的通力配合下,使其产品更规范化、标准化。
7.3 水箱和集热器整合挂外墙
《居住建筑太阳能热水系统一体化应用技术规程》(J11859-2011)中只提到,储热水箱可设置在设备间、建筑屋面、平台、阳台、厨房、地下室,没有规定不能采用水箱和集热器整合挂外墙。此种方式对外墙、锚固件等的受力要求都不利,安全隐患尤其大(图18)。
7.4 太阳能产品出现问题以后的维修及更换问题
这是涉及到太阳能能否长期普及使用的问题。调研中发现没有条件维修和维修困难的情况较多,特别是在高层建筑中,室外集热器安装在窗台下部,窗户的底部是固定扇的大玻璃,从窗口处操作,基本够不到集热器,每个集热器重量在50kg左右,水箱加集热器重量在150kg左右,正常维修较困难。
7.5 从规划阶段考虑太阳能设计的建筑数量微乎其微
绝大多数是从扩初、施工图阶段开始考虑太阳能设计的(特别是外地设计单位做方案设计的项目),因为不能破坏建筑外立面效果,只能选择固定在栏杆上。其次,因为太阳能设计增加了责任和工作量,设计费用并没有增加,设计师主观上参与方案设计的积极性不高;加上一些开发商对选择太阳能厂家不及时、不积极,所以绝大多数项目是施工图都结束了,也没有确定生产厂商,不能做到太阳能与建筑完全—体化。
7.6 用户反映的集中式太阳能系统的优劣
对于大高层,集中集热、分户储热系统很好,因为每家分配的热量是一定的,一家的热水用完了不会影响其他用户。造价每户只比分体式多1000元,运行费用很低,用户基本不用交钱,设在大高层屋顶也很安全。
集中集热、集中储热的形式因为用户之间相互影响,且水温不稳定,还有物业收水费困难等因素,难以维持下去。这种形式比较适用于公共浴室,对住宅则不太适合。
7.7 太阳能设计不能因地制宜
如有些大高层的壁挂集热器,其下几层每天的光照为1~2h,达不到4h的要求。因此这些集热器的设置不够合理,仅靠辅助电加热或另外安装电热水器,势必造成浪费。
多层住宅存在屋面管线过长、后期人为改造痕迹突出、影响美观的问题,这是因为管井和上面的集热器位置不对应。
7.8 规范产品
需要取得技术认证的产品,固定支架的使用年限、集热器、水箱等的使用年限确认,这样产品安全性才能有保障,烟台市住建局已出台相关文件。
7.9 安装凭经验较多,缺乏理论计算数据
通过对栏杆上固定集热器进行测算,发现集热器固定在栏杆的不同部位以及固定点的数量变化都会引起栏杆的壁厚及截面变化,所以从安全角度出发,甲方或厂家在确定栏杆尺寸及节点后,应交给设计院对栏杆的荷载受力情况及安全性进行复核。
8、结论及建议
8.1 提倡同步规划、同步设计、同步施工、同步验收、同步管理的“五同”太阳能与建筑一体化的应用思路
8.1.1 同步规划
太阳能与建筑一体化都是绿色建筑的内容,如果能从规划人手是最理想的选择,可以综合考虑所在地区的地理纬度、气候状况、场地条件及周围环境,确定群体建筑太阳能热水系统的规模及形式,确定相应的单体建筑布局、朝向、间距、群体组合,以满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求,避免其他障碍物对投射到太阳能集热器上的阳光造成遮挡,为接收较多的太阳能创造条件。
8.1.2 同步设计
把建筑、技术和美学融为一体,太阳能热水器与住宅建筑设计有机结合,改变传统太阳能的结构对建筑外观形象造成的影响,并使施工安装方便、用户使用方便及管理维修方便。在结构上,妥善安装,确保建筑物的承载;在管线布置上,安全、隐蔽且相对集中、合理有序、美观,减少热损耗,考虑好太阳能管道的保温和冬季正常运行问题;还可以使太阳能与其他能源加热设备的匹配合理,尽可能实现系统的智能化和自动控制。
8.1.3 同步施工
安装不规范,客观上会影响工程效果的发挥,同时影响美观。太阳能一体化同步施工,可以考虑施工步骤的优化,并且由多方同步施工,不但可以使两者有机结合,更能减少重复施工的现象,从而节省人力、物力,在保证质量的同时降低成本。
8.1.4 同步验收
从规划、设计、施工阶段就同步验收,保证质量,可以保证太阳能系统合理、稳定、安全,达到系统运行效率高,易于安装、检修、维护、管理。
8.1.5 同步管理
太阳能建筑一体化验收完成之后,后期维护管理的服务是必不可少的,针对设备损坏的维修、物业沟通的缺失等有必要实行同步管理。从设备上来说,可以引进逐级承诺制度。开发商要向业主承诺,太阳能企业要向开发商承诺……比如,要承诺热水供应的时间,热度和吨水成本,并且还要承诺太阳能产品的使用寿命是20年,还是30年或者更久。若达不到承诺标准要有一个什么样的补偿。这都是互相制约的必要条件。如果有了这样的利害关系,用户才会用着放心,开发商装着安心,太阳能建筑一体化才会发展壮大。
8.2 建议
8.2.1 集热器安装位置建议
建议如下:1)紧贴斜屋面安装;2)紧贴阳台围栏安装或用太阳能装置直接代替阳台、围栏(图19,20);3)紧贴南墙立面安装,附近能检修、下有托板(图21);4)紧贴南墙立面采光槽开口处安装(图22);5)做成建筑物构件在屋顶上安装,如德州蔚莱城项目,把屋顶飘板做成皇明太阳能集热器,既满足了集热器的采光需要,又形成了建筑优美的造型元素(图23,24);6)把平板太阳能集热器作为外墙,如北京海林办公楼外墙设计(图25);7)在建筑物南墙外挑飘板或者在另设型钢立柱的立面上安装。
8.2.2 太阳能的系统选择
在不同的居住建筑中,应根据不同的供水要求和条件选用合理的太阳能热水系统:1)在别墅及排屋住宅中,宜采用分离承压式强制循环的分户式系统(图26,27);2)低层及多层住宅中,宜优先选用分离承压式强制循环太阳能热水系统,在建筑造型允许的前提下,可采用自然循环的整体式太阳能热水系统;3)当太阳能热水系统中的用水点设有冷热水混合器或混合龙头时,冷热水供应系统在配水点处应有相近的水压;4)低层及多层住宅的太阳能热水系统中应视具体条件选择分户式、半集中式或集中式系统;5)分户式太阳能热水系统各户管道独立,管线数量较多,管线的布置应考虑检修的可行性,并且要求任何一组(根)管线检修或更换时不影响其他管线的正常使用;6)集中集热、分户储热的半集中式太阳能热水系统,为便于热水的计量和循环加热,宜采用间接式加热系统,但应有可靠的技术措施保证户内的热量(水)不外流至管网;7)集中集热、集中储热的集中式太阳能热水系统应适当控制系统规模,避免管线过长,热损失量过大;8)高层建筑在屋面资源不能满足集热器布置要求的前提下,可以采用分段供应热水的方法部分满足上部建筑的太阳能热水系统的集热要求,或采用栏板式、阳台式集热器制取生活热水,但应保证集热器全年能充分地采集阳光,保证冬AE]热水器采光面上的累积日照时数不少于4h。
8.2.3 安全设计要求
安全设计要求如下:1)建筑的主体结构或结构构件应能够承受太阳能集热系统传递的荷载和作用;2)应对集热器安装形式的重力荷载、风荷载和地震作用效应进行校核,确保集热器安装的安全;3)当集热器作为建筑围护结构的一部分时,应对其强度进行复核,确保其能实现相关建筑性能;4)应根据集热系统设计单位提供的集热器运行重量和储水水箱重量,对安装位置进行结构荷载校核;5)集热器安装所需钢构件所使用的钢材、连接材料和涂料材料应具有质量合格证书,并应符合设计文件的要求和国家现行有关规范、标准的规定;6)新建建筑安装集热器前,应在混凝土结构构件内预埋支座,不可后打膨胀螺栓固定,不可安装固定于非结构构件(如窗台填充墙等)之上;7)集热器支架安装所有钢材表面的原始腐蚀等级不得低于B级,其除锈等级应满足《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923-88)相关要求;8)集热器埋入混凝土的钢埋件表面、现场焊接处及构件剖口焊接部位均不许涂刷油漆或有油污,待现场安装完毕后,再按设计要求补防锈漆或防火涂料。
随着我国城市化建设的不断深入,经济高速持续的发展,人们的生活水平也不断提高。在繁华的都市,城市道路、夜景照明已成为城市文明的标志和城市文化的代表。在推进城市亮化工程的进程中,照明光源及调控设备得到了空前的发展,当然,城市照明的电能消耗和灯具损耗也越来越大,由于电力紧急和电费的上涨,照明节能降耗将越来越受到广泛重视。 目前国内照明节能主要的途径有两种: l 采用高效的节能型光源,也就是使用发光效率高的灯泡或灯管 l 在现有照明系统上加装节能控制设备 从实际应用的角度来看,第一种方案适用于新设计的照明回路。对于已有的照明系统,因需更换所有灯具,初期投入资金和人力比较大,在不能分批分次更新灯具的照明场所,这样做一次性投入太大,使许多单位望而却步。同时,高效节能光源(灯管、灯泡)是传统光源价格的5~10倍,如果采购的节能型灯具本身质量有问题或是电网供电质量不好,节能型灯具使用寿命很短,这样就可能造成使用单位出现“节能不节钱”的不正常现象。 对现有照明系统的节能改造,一般采用加装节能设备,较为经济和实用,目前国内销售的照明节能设备很多,其中照明控制调控装置所占比例最大。从工作原理上大致分为三大类。 1. 可控硅斩波型照明节能装置 原理:采用可控硅斩波原理,通过控制晶闸管(可控硅)的导通角,将电网输入的正弦波电压斩掉一部分,从而降低了输出电压的平均值,达到控压节电的目的。 可控硅斩波型 节电产品节电原理图 这类节能调控设备对照明系统的电压调节速度快,精度高,可分时段实时调整,有稳压作用,因为主要是电子原件,相对来说体积小、设备轻、成本低。 但该调压方式存在一致命缺陷,由于斩波,使电压无法实现正弦波输出,还会出现大量谐波,形成对电网系统谐波污染,危害极大,不能用在有电容补偿电路中。(现代照明设计要求规定,照明系统中功率因数必须达到0.9以上,而气体放电灯的功率因数在一般在0.5以下,所以都设计用电容补偿功率因数)在国外发达国家,已有明文规定对电气设备谐波含量的限制,在国内,北京、上海、广州等大城市,已对谐波含量超标的设备限制并入电网使用。 大功率可控硅斩波型节电设备,因其自身存在谐波污染的缺陷,如果加装滤波设备,成本太高,是不经济的,所以此类设备是不宜用于照明电路中。 谐波的危害 a. 缩短电力电容器的使用寿命,严重情况下,会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。 b. 变压器的铜耗、铁耗增大,减少变压器的实际使用容量,浪费电能。 c. 增加电气设备附加损耗,减少出力,浪费电能,严重时使电气设备过热,烧损。 d. 造成开关、接触器等电气设备的误动作,自动化仪表不能正常工作。 e. 产生严重的、看不见的电磁波干扰,使有线和无线信号无法接收和传输,影响手机、电视、广播、电脑等设备的正常使用,损害人体正常生理机能。 2. 自耦降压式调控装置 现在市场上最多照明节电产品就是此类产品。它的原理是,通过一个自耦变压器机芯,根据输入电压高低情况,接连不同的固定变压器抽头,将电网电压降低5、10、15、20V等几个档,从而达到降压节电的目的。 自耦降压式节电产品节电原理 这类产品最大的优点是克服了可控硅斩波型产品产生谐波的缺陷,实现了电压的正
许多近代节能光源都以石英玻璃作为灯壳。这时,作为导线的金属-石英玻璃封接就是必不可少的部件。它的质量直接影响灯的成品率和寿命。 众所周知,由于石英玻璃的膨胀系数很小(α=5.4×10-7K-1),找不到膨胀系数和它接近的耐高温金属与它进行匹配封接。钼片――石英玻璃的非匹配封接工艺简单、成本低廉,可在很高的温度下反复使用,已广泛用于各种光源的生产中。但是我们对它的工艺原理、影响其寿命的因素,了解还是不够,本文将就此问题作一介绍,希望能有利于产品质量的提高。 (1)基本结构 钼是一种耐高温的柔性金属,其熔点为26100C,远高于石英的软化温度(15500C)。把钼板延压成3~5μ的薄片,切成条形,两侧腐蚀成刀口状,成为封接用的钼片。在钼片两端分别点焊上电极和外导丝,把点焊好的钼片放入石英玻璃管内,在保护气体中将它们加热至石英玻璃的软化温度以上,然后加压成形,石英玻璃和钼片粘合在一起,形成气密封接,见图1。在封接后,封接件渐渐冷却。当封接件温度在石英玻璃的退火温度以上时(大于14000C),虽然钼片与石英玻璃的膨胀系数有很大差别,但因石英玻璃的粘滞性还较小,有一定的流动性,在冷却速度较慢条件下,一般不会产生永久性的应力。当封接件温度下降到转换温度以下时,石英玻璃失去塑性变形能力。由于钼片的膨胀系数(α=4.9×10-6k-1)远大于石英,钼片收缩远大于石英玻璃,于是在钼片与石英玻璃的界面上产生了张应力,幸而钼片是柔性金属,而且又很薄,在此应力作用下发生塑性变形,使应力充分释放,石英玻璃和钼片仍能粘合在一起而不会炸裂,使封接保持气密。 (2)应力和钼片形状的关系 钼片-石英玻璃封接的应力能否充分释放,主要取决于钼片的形状。只有在钼片很薄、即钼片的宽度和厚度之比(宽/厚)很大时,应力才能够充分释放。表1是在钼片的截面相同(0.078mm2)时,(宽/厚)比与石英玻璃中应力之间的关系。 由表1可见,当(宽/厚)比为1时,应力高达440MPa,远大于石英玻璃的忍受能力。当(宽/厚)比增大到115时,应力降低到2.2MPa,减小了约200倍,使钼片-石英玻璃封接不会炸裂。表2是我们常用的钼片尺寸。这里需要指出钼片边缘的角度,虽然对应力的影响不大,但是角度太大,在压封时容易在边缘形成空隙,造成漏气。 (3)钼片涂银 当应力释放不很充分时,在钼片-石英玻璃界面上就有可能形成细微的裂纹。这些裂纹往往难以用肉眼觉察到,但在40倍以上的显微镜下还是可以观察到。这时封接件在刚压封好时,大多还能保持气密。但是在灯工作一段时间后,灯的经常开关,使封接件受到反复的冷――热冲击,细纹可能扩大,最终导致漏气。特别是有些灯需要在液氮温度下充气或充卤化物,使温差更大,容易造成漏气。研究发现,在钼片上涂上一薄层银,可防止裂纹的形成。可能是在压封时,因银的熔点较低(9600C),在封接温度下熔化,在钼表面形成大量微颗粒,它们很容易在冷却过程中塑性变形,有效释放应力,防止裂纹的形成。(4)钼片-石英玻璃之间的化学粘着力 为保证钼-石英玻璃封接的气密性,两者之间良好的粘着是基本条件。化学粘着力来自钼褪⒉Aе湓诜饨游露认碌难趸乖从Γ涸陬猕D―石英玻璃界面上,二氧化硅被还原、钼被氧化,形成极薄的氧化钼层,它在高温下渗透扩散进入石英玻璃中,形成过渡层,保证了两者的气密封接。若过渡层太薄,化学粘着力强度就较低;反之若过渡层太厚,钼表面严重氧化,那么,它可能会和钼片剥离,造成漏气。过渡层的厚薄,取决于封接温度、保护气体的纯度等因素。 (5)钼片-石英玻璃之间的物理粘着力 物理粘着力包括范德瓦尔斯分子力和两表面之间的机械联结。与两表面之间的机械力来比,范德瓦尔斯分子力很小,不起很大作用。机械联结与钼表面微观物理性质有关。从微观角度来看,钼
关键词:节能节水技术;建筑给排水;应用
中图分类号:TE08文献标识码:A 文章编号:
一、建筑给排水中的节能节水技术简介
1.管网控压供水技术
城市发展的同时伴随着市政给水管网的不断改造与完善,管网控压供水技术的产生于发展是在节能低碳的大趋势下,与大中型城市的市政给水管网的水压趋于稳定、供水保障性不断提高的过程同时发生的,并且管网控压供水技术已经成为近些年建筑供水领域中应用较为广泛的技术,其特点就是将供水机组从市政管网直接吸水控压供水,可以利用供水管网剩余水压和减少来自外界的二次污染,且泵房内不设水箱,既节能,又减少占地,是一种十分具有推广价值的技术。目前,国内外的许多城市供水管网均采用管网控压供水技术进行市政供水。
2. 中水回用技术
中水指的是通过各种途径的排水经过一系列处理后,达到特定目的的水质标准后,可应用在生活、市政、环境等范围内的非饮用水。中水的来源主要是建筑生活排水,主要包括居民日常生活中排出的生活污水和生活废水。中水回用具体指将小区居民生活废水进行集中收集,进行去油、去污、过滤、消毒灭菌等处理后用于小区内居民冲洗厕所、清洗车辆、浇洒道路及灌溉花草等,起到节约用水的目的[1]。中水回用的特点是:不仅节约自来水用水量,同时兼具污水无害化、资源化优势,同时起到了保护环境、防治水污染的重要作用,是目前值得广泛推广的一种节约用水的有效办法。
3. 太阳能热水技术
太阳能是一种环保可再生能源,利用太阳能热水技术制备生活热水,可以达到节能环保的目的。太阳能热水器是太阳能热水技术在日常生活总最为普遍直接的应用方式,多层建筑的太阳能热水器按户分别设置在建筑公共部位,且各用户的太阳能热水器进出水管均设在公共管井中。高层建筑太阳能热水器分户分散设置,集热板设置在建筑向阳侧外立面上,储热水箱设置在靠近太阳能集热板的向阳侧阳台内。为了达到更节能更环保的效果,高层建筑宜采用集中供热的太阳能热水系统,即把整个屋面均布置成几组串连集热的太阳能聚热板,在楼梯间顶部设水箱间,储热水箱内设置辅助电加热系统,热水采用上供下回,循环泵设置在水箱间内,但目前集中供热的 太阳能热水系统在国内应用尚未普及。
4. 热泵热水技术
热泵技术的出现使得暖通与生活热水这两个建筑中能耗最大的两个单元能耗的降低取得了质的突破。热泵是一种可以把低温物体的热量传送给高温物体的装置,其核心技术是利用借助一小部分高品位的电能,推动压缩机对一种称作“制冷剂”的工质做功的逆卡诺原理。热泵制备热水过程中,热水得到的热量包含了从环境中吸收的热以及压缩机输入做功的大部分。由压缩机消耗的功转化成的热仅是热泵输出的热量的一小部分,而大部分是自然界提供的低品位“自然能”,同时这种能量是廉价的和取之不尽的。热泵热水技术是近年来发展较为迅速的节能节水技术,应用越来越广泛。
二、节能节水技术在建筑给排水中的应用
1.管网控压供水技术应用
城市管网水压难以完全满足高层建筑供水要求,然而充分利用市政管网的控压供水技术进行供水,可以同时起到节能和节水的作用。一般来说,公共浴室、洗衣房、汽车库、餐厅、美发厅等用水量较大的公共服务商业设施常常集中于高层建筑下面的1-3层,这些公共服务商业设施的用水量占建筑物总用水量的比例相当大,如果不顾实际情况,全部由储水池及水泵加压供水,必将造成巨大的能源浪费[2]。因此,高层建筑可根据当地市政管网的供水水压,按管网控压供水技术,确定经济可行的给水方案,进行合理分区分层供水。具体应用为,高层建筑的3层以下楼层一般由市政管网直接供水,3层及以上可采用控压技术加压或叠压供水。这样,减少了电能的消耗,达到了节能的效果。
2.中水回用技术应用
中水回用技术在建筑给排水中的应用主要体现在小区内,具体表现为通过将小区居民生活废水进行集中收集,进行去油、去污、过滤、消毒灭菌等处理后用于小区内居民冲洗厕所、清洗车辆、浇洒道路及灌溉花草等,起到节约用水的目的。据统计,生活废水占建筑排水的绝大部分,如果将建筑废水中生活废水统一收集并净化处理成为中水,用作建筑和城市杂用水,其水量相当于供应增加了等量的自来水,其中所产生的中水量即为节约水量。目前,中水回用技术已在许多发达国家广泛使用,我国的许多小区也相继建设了中水回用工程。
3. 太阳能热水技术应用
太阳能热水技术最普遍的应用是太阳能热水器,太阳能热水器可充分利用太阳能,使热水温度满足家庭一年四季的用水要求。目前,太阳能热水器广泛使用于多层及高层住宅,并且已经可以多人连续使用,节能效果显著,而且具有技术可靠、经济适用的优点[3]。其应用的典型范例是深圳侨香村,该村有超过2000户居民已使用太阳能热水器集中供水,该村住宅小区所有楼顶均安装了统一的太阳能集热器,目前是全国也是全世界最大的太阳能集中热水系统。由此可见,太阳能热水技术用于水加热在建筑节能中已经是常用的技术。
4. 热泵热水技术应用
热泵热水技术在酒店、宾馆能类型的建筑中应用广泛,节能节水效果明显。原因在于此种类型建筑对热水的水量、水温和供水时间等方面需求相对很高,如果采用传统的锅炉加热或电热供水的方式,不仅耗费大量的资源及能源,还浪费人力资源,但是热泵热水技术却在此类建筑中有明显的优势。此外,热泵热水技术还广泛应用在学校、工厂等用水量大、用水点集中、用水时间集中的建有集中洗浴的建筑中,使节能节水的更加突出。
三、结语
节能节水技术在建筑给排水中的节能节水潜力巨大,可见不仅要在建筑给排水工程设计过程中注重功能、外型等基本设计要求,还要重视节能节水技术在给排水设计中的应用,从而实现能源和水资源的有效利用。
参考文献:
刘亮.建筑给排水节能技术综述[J].工程建设与设计,2011,4:87-90.
在我国,房屋建筑施工中的节能技术应用是一个比较新的概念,但也是发展非常快的概念。在我国,这一概念最初在80年代被提出,随即收到了高度的重视,各个有关部门开始研究节能施工技术的技术要领,施工方式和规范,为节能技术的发展和利用提供了良好的外部环境。另一方面,节能技术的运用也需要考虑到安全的问题。包括施工过程的安全以及建筑物本身的安全,这就需要节能的技术充分发展,对于各个节能环节都能够进行很好的掌握,从而确保兼顾节能的同时不会影响建筑的安全性。目前看来,我国节能技术应用展现出一个比较好的创新发展的态势,在建筑行业,节能技术应用已经深入人心,在技术上、在管理上都会强调节能技术的应用。但是,仍然存在着一些问题,像是一些整个建筑施工的时候,哪些方面是重点的节能项目,哪些是比较次要的节能项目并不明确,另一方面,对于一些节能技术的运用不够准确,使得一些节能材料,一些可以技能的环节没有达到节能的要求。此外,由于节能应用整体技术还不够高,节能技术应用的成本比较高,使得节能房屋不能够完全的普及。因此,在节能技术方面,我们仍然需要很大程度的提高。
二、施工中节能技术的应用原则要主要方向
房屋建筑施工中节能技术的应用主要应该遵循最高效利用自然资源同时减少的环境的污染的原则,一方面从自然中汲取资源,另一方面提高资源的转化率。对于房屋建筑而言,最为丰富的资源莫过于太阳。太阳能够提供的资源包括太阳光和太阳的热。因此在利用的时候可以考虑对于建筑的墙面设计是考虑如何高效的采光,从而减少室内灯光的利用,另一方面可以利用建筑物的设计增加建筑的保温效能,从而减少对其他能量的消耗。此外,部分太阳能能够直接被吸收转化为热能,像是太阳能热水器等等。
三、施工中节能技术的应用的具体方面
1、墙壁节能技术的运用。
墙壁是房屋的重要组成部分,是房屋保持恒温的重要介质,尤其在冬天的时候,如果墙壁能够发挥足够的保温功能,那么室内的空调等加热装置的利用就会相应的减少。墙壁的保温主要原理是利用保温材料,同时保证墙面平整,墙体无缝,从而减少室内热量的溢出。因此在对墙壁进行施工的时候,一定要注意墙体材料的严实、防止可能出现的开裂、脱落。另一方面则要保证保温材料与墙壁紧密粘结在一起,可以利用打毛或刷粘结剂的方式来确保粘结。
2、门窗节能技术的运用。
门窗是一个房屋建筑体现节能效果的重要部分。门窗节能的原理是通过特殊的材料,降低门窗对阳光的反射率,从而减少热量的溢出。此外对于不同方位的门窗,也有不同的要求,像是北向的门窗的比例就要相对少一些,因为北向的阳光比较少。
3、屋顶节能技术的应用。
屋顶是房屋最直接接触阳光的部分。在利用屋顶进行节能的时候,应该考虑到各个地方不同的气候条件。从而采用不同的隔热材料。另一方面,由于太阳高度角不同,在利用太阳能的时候应当综合考虑该地区每月的太阳高度角,选择最合适的角度按照太阳能板,从而吸收最多的太阳能。
四、结语
【关键词】太阳能热水技术;建筑设计;应用;设计途径
目前,随着人们环保意识的增强和太阳能技术的不断发展,太阳能在社会生活中的应用范围已经越来越广,因此建筑开发商应该重视住宅小区的太阳能集热系统的应用,这一应用不仅可以提高住宅小区的现代化水平,另一方面还可以为节能减排做出重要贡献。
一、太阳能热水技术概述
太阳能热水系统的工作原理是通过太阳能集热板片收集太阳能,然后利用集热器对系统中的水进行加温,并在室内循环散热或提供热水。在该太阳能热水系统中,太阳能的辐射热所起的作用与传统的燃气加热系统中燃烧体所起到的作用是一致的,水在系统中流动时,热能转换器会将集热器吸收的太阳能传递到水中,从而起到加热水的目的。太阳能加热系统根据其系统内的水是否可以返回再循环分为两种:即开放式环路和封闭环路两种。开放式环路利用水的比热容大的特点,可以有效的避免冬季冰冻,以及价格低廉的特点,使水可以在系统中返回再循环。封闭式系统则是压力泵来向集热器中输送水,这种系统通常会由于循环管路外露的原因而在冬季发生冻结现象,因此比建议在每年冰冻期大于20天的地区使用这样系统。
二、太阳能热水技术与建筑设计结合的优点
太阳能热水技术与建筑设计相结合,可以有效的提高建筑的节能指标以及住宅系统的经济性,在建筑设计中一般会将太阳能部件考虑进入,从而提高系统的整体性和统一性。另外也可以通过利用太阳能部件取代其他建筑构件的设计,从而起到简化设计、节约材料和降低造价的目的。
1、太阳能热水技术与建筑设计相结合可以提高建筑设计的空间利用率,使建筑构件如建筑的向阳面和屋顶等的功能可以得到充分的利用,同时又不影响建筑的美观。
2、建筑设计中考虑进入太阳能系统的安装构件,并在施工安装中与主体结构的施工同步进行既节约了太阳能系统的安装成本和建筑的工程造价,又可以有效的加快工程的施工安装进程。同时集中式的系统安装可能会在设备购买方面节约一定的资金,又可以使设备的利用率得到有效的提高。
三、建筑设计与太阳能技术的结合方法
1、太阳能热水技术与屋面设计的结合
太阳能装置的应用已经成为住宅设计现代化的重要标志之一,这一装置目前已经广泛应用于低层和多层的住宅设计中。建筑设计时坡度的选择对太阳能集热器接受阳光的效率非常重要,所以在设计时要根据太阳能集热器接受阳光的最佳坡度来设计坡屋顶,从而使屋顶的设计可以较好的与太阳能系统的安装相结合。另外为了保持建筑立面的美观和屋顶的整洁,应对集热器与屋顶连接处进行处理,是系统的管线得到隐蔽。
安装太阳能装置时除了要对屋面的防水进行细致的处理外,还应在屋面与集热器之间铺设公用的防渗漏隔热保温层,然后才可以在隔热保温层上安装太阳能集热部件。平屋顶的集热器安装时,设计者除了要考虑前后两排集热器安装时的日照条件要求,还可以通过对集热器与女儿墙、楼梯间以及构架等元素的组合设计,来提高建筑的美观性。
2、太阳能热水装置与阳台、装饰构件的结合设计
太阳能热水系统在阳台空间的统一安装也已经成为建筑设计的一个重要趋势之一。在多层住宅中将太阳能系统安装在屋顶上常会由于管道线路较长而造成热损过大,在阳台空间上安装则可以有效的解决这一问题。这一安装方式可以充分利用阳台空间,既可以方便高效的为用户提供洗浴用水,另一方面又可以帮助封装阳台,而对室内的通风采光不造成影响。
为了提高建筑设计的美观性,还可以通过对集热器的利用来对住宅的构件和材料进行处理,例如在住宅的顶部和向外突出的拉梁位置设置出独特新颖的造型来增加建筑的吸引力。在太阳能集热器的表面喷涂颜色鲜艳和质感丰富的吸收性涂料,可以对建筑住宅的外部起到很好的装饰效果。
3、太阳能热水系统与墙面的结合设计
外墙是建筑接受太阳光面积最大的外表面,如果可以通过设计让整个墙体都成为集热器将会对太阳能的利用率得到极大的提高。但这一方式往往比较适用于局部热水系统的管理和维护。另一种做法也可以将集热器作为附属构件使其依附于外墙表面,这也是目前住宅中应用较多的一种方式,这一方式的应用可以使管线的长度有效减小,更加方便于安装和检修。
4、太阳能热水系统设计时与建筑结合应注意的问题分析
4.1为了可以在外观设计上达到和谐统一,要对太阳能集热器进行合理的设置。要根据太阳能集热系统的安装位置,对太阳能系统的安装进行统筹安排,使太阳能系统可以与建筑和谐统一,成为建筑的一部分。安装时还应考虑太阳能系统的检修、维护以及管理问题,确保建筑的承载能力和排水功能不受影响。
4.2管线布置上要确保合理,是系统设计达到安全、可靠、稳定地目的。为了可以合理的布置冷、热水的供应管路和太阳能的循环管路,因此在建筑设计时要预留管线接口、竖井以及通道,并使热水管路的长度尽量减少,以降低能量散失,并做好防水工作,严防洞口渗漏。
四、结语
随着不可再生能源的不断减少和社会经济发展对能源的需求量不断增长,必须通过发展可再生能源的利用来节约资源,降低能耗,从而实现社会的可持续发展。另一方面随着人们文化水平的不断提高,对环保的重视程度也开始增强,太阳能热水技术在现代建筑中的应用正是顺应了这一社会发展趋势的需要,为实现住宅的低能、自然、环保提供了技术和理论支持。
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实现建筑节能的措施
建筑节能可以分成两部分:建筑本体节能和建筑设备节能。本体节能,就是建筑物在建造过程中对自身的节能要求,如建筑物的外形、围护墙体、水电暖设施等,是否能达到节能效果及是否利用了可再生资源等等。而设备节能贯穿于建筑物的整个使用过程,涉及管理、优化和改造等细节方面,从空调、给排水、卫生、照明、电气等末端设备入手,挖掘节能潜力,创造节能效果。建筑规划设计、建造及使用过程中,在满足室内环境舒适、卫生、健康的情况下,采取合理有效的建筑节能技术,可有效地实现建筑节能。实现建筑节能的技术措施主要是减少建筑能源需求消耗量和大力开发利用可再生的新能源;管理措施是国家政府引导,公众节能意识提高。
1减少建筑能源需求消耗量,提高能源利用率
随着社会的进步,我国小康生活的实现,家庭生活的现代化水平越来越高,人们对居住、娱乐的舒适性要求也越来越高,能源的消耗将越来越大。要想减少建筑能源消耗量,就要从本质上满足人们的舒适性要求。应从如下方面着手。
1.1建筑选址规划
建筑师要吸收国外的一些新的设计理念,如绿色建筑、低能耗建筑和零能耗建筑等。建筑选址布局、规划时,要因地制宜,充分考虑当地的气候条件、常年风向、平均气温等,利用风向、雨水、湖泊、绿化、地形、市政排污管道及地下水资源等特征,实现人们对建筑物的亮度、温度等舒适性要求,减少建筑物内对电源照明、空调采暖等的依赖。
1.2建筑物设计
建筑师在设计过程中,要与结构、能源配套、环保、园林绿化等专业密切配合,从建筑物的体形、朝向及周围外部环境等多方面考虑,达到建筑的整体节能。利用新型节能材料,减少能源的损失,提高能源的利用率。
1)体形空间设计。建筑物体形空间设计主要是指建筑物的整体体量、布局及外形空间等。通过设计师对体形空间的设计能减少建筑物空调及照明的开启时间。成都的瓦式住宅利用建筑不规则平面的构造,使建筑物内任何一个房间都能达到一定的日照时间,减少了照明电源的开启时间;草原地区的蒙古包利用其圆形的占地平面,锥形的屋顶能抵抗风沙等恶劣天气,减少包内向外部的散热面积,进而减少取暖材料的使用量;沿海地区,气候湿热,在建筑物外立面设计一些空洞,使自然风从一侧吹过,加大空气的流动,使室内保持凉爽干燥,减少空调的开启时间等等。
2)选用建筑节能材料。一座建筑物除实体之外,包括许多配套工程,水、电、气、暖、通风、空调、消防、中水、雨水回收等等。使建筑物的各种配套能源消耗降到最低,应从能量损耗、线路损耗、废物利用、智能控制等着手,合理选用建筑节能材料设备。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面,随着科技的发展,大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去,更好地起到节能效果。另一方面,要结合当地的实际情况,发掘出一些地方节能材料,更好地应用到建筑节能中去。
2加大可再生能源的利用
大力发展新能源、清洁能源是实现建筑节能最直接、最根本的措施。加大能源方面的科技投入,积极开发节能降耗的新产品,开发清洁可再生的新能源,太阳能、风能、水能、地热能等。太阳能资源是取之不尽的,是自然界中使用最方便,最快捷的资源,它在世界的每一个角落存在。建筑物内使用太阳能的渠道很多,应用最广泛的是太阳能热水系统,即太阳能光热技术,太阳能发电(太阳能光电技术)随着技术、标准的进一步完善,将得到越来越多人的青睐。
3政府部门引导,规范建筑业节能导向
目前,我国建筑节能的工程建设标准不太完善,国家应尽快制订建立健全与建筑节能相关的建设标准,应在全国范围内推广节能设备、节能产品,有计划、有步骤地推行可再生能源的利用、验收政策,逐步推行诸如“以奖代补”“验收退费”的经济激励政策;实施物业税优惠政策,让节能建筑用户享受一定的税收优惠;成立节能资金,达到节能要求,全额退费。大力提升社会民众参与节能减排工作的积极性,让更多的人参与到建筑节能事业中。
4建立公众节能的意识
国家要加大力度引导公众树立节能意识,倡议公众按规定开启空调的时间,进行温度设定,提倡公众选用节能产品,只有公众增强了节能意识,主动参与到节能
工作中来,建筑节能市场需求才会逐渐扩大,相应的技术和解决方案才会越来越完善,建筑节能工作才能步入良性发展轨道。
太阳能在建筑工程中的应用
我国的建筑能耗高,利用率低,建筑节能形式非常严峻,太阳能建筑的应用分为主动式和被动式应用技术,它为建筑节能提供了可靠的保障。被动式太阳能建筑主要是利用建筑物所处的地理位置、气候条件,靠建筑物本身的布局、材料、构造处理来完成太阳能的储存和吸收,很少使用机械设备,来达到少用或不用采暖、热水的目的。主动式太阳能建筑是利用机械装置来收集和储存太阳能,在需要时向室内提供热量。
主动式太阳能技术主要表现在太阳能光热利用和太阳能光电利用两个方面。光热利用主要是用于采暖和制冷,根据利用温度的高低分为高温利用、中温利用和低温利用。工程供热主要是太阳能高温利用,日常的生活热水供应主要是低温利用。太阳能光电技术主要是利用单晶硅或多晶硅将光能转化为电能,太阳能建筑的光电利用,目前主要是用来实现太阳能照明,在不久的将来,太阳能光电技术将直接解决成片建筑物的电力供应。
太阳能利用的前景
在我国,“节能减排”“低碳生态”已经成为当今社会的主要发展方向,中国的房屋建设及其能源问题已成为中国社会的全局问题,太阳能建筑已经受到社会各界的广泛关注。太阳能光—热转换技术发展已较为成熟,不仅可以提供人们生活所需热水,还可解决取暖等问题;太阳能光—电转换具有较高的技术成分,发展与应用量较小,但是随着光电转化技术的进一步成熟,以及太阳能光—电板成本的进一步降低,太阳能应用必将具有更广泛的空间和发展市场。专家预计,到2050年,可再生能源将占世界电力市场的3/5,燃料市场的2/5。太阳能,也将进入一个快速发展的阶段,“太阳能经济”将成为未来全球能源结构的主流方向之一。太阳能建筑一体化工程将逐步走进建设领域,把太阳能的利用纳入工程的总体设计中,建筑、技术和美学融为一体,使太阳能设施成为建筑的一部分。
关键词:绿色建筑;节能;技术
引言
所谓绿色节能建筑,就是一种既可以为人们提供舒适、健康、安全的居住、工作以及活动空间环境,同时又可以实现在建筑过程中的对建筑资源利用的高效率和对环境自然资源低影响的建筑方式,在具体的建筑过程中,要充分考虑我国各地的地理因素、光照、气候特点等方面的因素,跟当地的自然资源相结合,在建筑中采用通风系统、外墙外部保温、自然采风、中水回用、遮阳系统、太阳能、智能控制以及绿色建材等多方面的绿色节能建筑技术,在整体上形成一种优化的绿色节能建筑技术体系。
一、建筑围护结构节能技术
该技术能够加强可再生能源在建筑上的应用与推广,研究太阳能、浅层地热、可再生新能源在建筑上的应用技术,提高可再生能源替代率。该项技术指通过改善建筑物围护结构的热工性能,达到夏季隔绝室外热量进入室内,冬季防止室内热量泄出室外,使室内温度尽可能接近舒适温度,以减少通过采暖、制冷设备来达到合理舒适室温的能源负荷,最终达到节能的目的。该项成套技术分别为:高效外墙外保温技术;外窗节能技术,采用中空低辐射玻璃的平开塑钢窗;根据房屋朝向和日照规律,采用高效的内、外遮阳技术;采用倒置式保温和种植屋面相结合的屋面保温体系。例如,河北省邯郸市的某小区在满足围护结构外墙外保温绿色节能建筑标准达到65%指标基础上,还采用了地源热泵中央空调系统、太阳能一体化设计、断桥铝高级中空玻璃门窗、中水回用系统、楼梯间光电照明系统等节能技术。门窗、墙体及屋顶这三部分围护结构的节能技术就成为各国建筑界关注的重点。其主要发展方向是,开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术,以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能,减少围护结构的能量损失。
二、能源利用技术
地源热泵系统通过吸收大地(包括土壤、井水、湖泊等)的冷热量,冬季从大地吸收热量,夏季从大地吸收冷量,再由热泵机组向建筑物供冷、供热而实现节能,是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。当系统冷热源改造为地源热泵系统,不仅可以降低建筑运行费用,实现绿色节能建筑,而且还能减少CO2的排放,实现经济效益和环境效益的统一。
太阳能作为一种可再生能源,是建筑上狠具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有,太阳能热水系统、太阳能采暖、太阳能制冷和太阳能光伏发电系统等。我国太阳能资源丰富,在建筑上充分利用太阳能不仅可以节省大量常规能源,而且可以降低CO2的排放,建设低碳城市。该应用指通过转换装置将太阳能、地热能转化成热能和电能,能有效的解决建筑物内热水、采暖、空调和照明等相关问题,该项成套技术为:太阳能光伏发电技术;太阳能聚热技术;太阳能与建筑一体化技术;地源热泵空调技术。例如:太阳能热水器就是把太阳光能转化为热能,将水从低温度加热到高温度,来满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成,把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。
三、环境与环保技术
该项技术指在改善人们的居住环境,降低环境负荷,在建筑物的建造和使用过程中,尽可能地保护环境,主要的技术有:建筑物立体绿化技术;绿色建材技术,指在建造和使用过程中采用可减量使用、可重复使用和可再生使用的建材环保材料;节水综合技术,包括采用节水器具、雨污水收集回用技术、地保水技术;模拟建筑物周边的风环境和日照规律,进行高效的自然通风和天然采光设计。其实环境与环保技术也就是平时所说的绿化节能。在夏季,地面温度的降低可以通过绿化来进行,从而使得地面辐射引起的空调冷负荷得以减少,实践证明:由草坪地面导致的通过围护结构由室外向室内的传热量比由混凝土路面引起的传热量小26.94~58.55W/m2,由此可见,绿色节能建筑得以实现。除此之外,对于建筑周围的空气温度的降低、相对湿度的提高、建筑物周围的微环境的改善都能够通过绿化来实现,并且为建筑充分利用自然通风降温提供了条件,这样也实现了绿色节能建筑的目的。
另外,绿色建筑不是一个简单的理论,也不是一个简单可以实践的技术,同很多新型的先进技术相联系,可以说只有不断实现科学技术上的创新,才能真正的实现对建筑的节能管理。科学技术是绿色建筑管理的重要支撑体系,在实现绿色节能建筑管理之前,必须要紧密开展科技工作。
绿色建筑理念的提出是为了让人们对自然环境和社会生态系统抱着关心和尊重的态度去处理长期发展中存在的矛盾和问题。在建筑设计中树立绿色理念,从多方面出发,运用各种设计方法,达到绿色建筑设计标准,继而实现可持续发展的目标。
参考文献:
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1.1室内取暖的节能技术
因为我国横跨北温带和热带,所以南北方温度差异较大,对于北方地区,冬天气温非常低。完全依赖暖气供暖会及其浪费资源,若是工民建施工在室内采取必要的节能措施,这样会减少对煤炭资源的开发。而室内在工民建施工主要使用的节能技术手段就是水源热汞系统,但此系统有一个缺点,即易受区域限制。它的原理是把地表水吸收的太阳能与地下水吸收的地热能结合在一起,利用热能转移的原理,使室内达到采暖效果,但对于某些地下水稀缺地区,水源热汞系统效果不大明显。所以室内采暖节能技术仍有待提高与创新。
1.2楼顶隔热的节能技术
楼顶隔热一直以来在工民建施工中都是节能的重点。太阳光直射到屋顶会导致屋顶吸收大量热量,从而建筑本身的温度就会升高,所以屋顶隔热对于南方的高温地区是不可或缺的。部分北方地区由于炎热的夏季,对楼顶隔热也有一定要求。采取空气层隔热节能技术以其低成本无污染的优点会是一个很好的选择。其原理是通过降低传热达到隔热的目的。此项技术广泛应用于我国大多数炎热的南方地区,有效地节约了楼顶隔热成本并且隔热效果显著。一方面,建筑屋顶及墙体被良好的隔热,另一方面,隔热会如同被子一样起到对室内保温的作用。楼顶隔热节能技术不仅只有空气隔热技术还有运用高温材料隔热技术,运用浮石砂隔热等等众多有效的技能技术。
1.3维护结构的节能技术
维护结构,即是建筑物墙体的统称。如同植物细胞壁的作用一样,起着支持、保护建筑整体的作用。同时,维护结构是使用材料最多,面积最大的应用结构。因此,节能技术主要是应用于维护结构,维护结构也是节能的重点。至于墙体的保温效果,就主要取决于对墙体保温材料的选择。对整个维护结构运用从外保温到内保温的节能技术,外部使用保温材料与防水材料相结合,墙体既做到了隔热保温,并且保温材料和墙体也不会遭到雨水的破坏。内部则需要在墙体内部加入必要的保温材料,这样两重保温的办法起到的节能效果就更加明显。总而言之,保温材料的应用对于维护结构的节能具有重要意义。
1.4工民建施工中有效的利用太阳能节能技术
在能源缺乏的21世纪,太阳能以其无污染且用不尽的优点在各行各业中被广泛应用。目前最先进的太阳能节能技术室将遮阳、散热和太阳能结合在一起运用。使工民建筑得到无限度,无污染的热能。太阳能运用最多的要数太阳能发电与太阳能热水器了。太阳能发电的原理是先在屋顶安装太阳能电池发电系统,然后发电系统会在白天将热能转化为电能,最后电能会被蓄电池储存起来,经输电线路传输到工民建筑中供居民使用。太阳能热水器的原理是利用热水器的集热管把太阳能转化为热能,集热管利用热水上浮的冷水下沉的原理,使水产生微循环而得到所需热水。这样为人们提供了方便,同时可以有效的减少人们对天然气的依赖,同时也很好的保护了环境。总而言之,随着时展的趋势,节能技术会越来越广泛地应用于工民建施工中,并且充分利用节能技术能极大的降低工民建施工对各种资源的需求量。所以运用节能技术在工民建施工中是时代所需。
2节能技术在工民建施工中应用发展
如今,我国正在大力推广节能技术在工民建施工中的应用。但目前,节能技术仍不是很完善,所以在实际运用中,节能技术仍有很大的发展空间,还需要一定的发展才能满足现代化工民施工的需要。国家也会越来越清醒的认识到节能技术在工民建施工中作用,并且加大力度完善节能技术设计标准。结合理论与实际,通过制定发表相关政策,通过这些政策,强制在工民建施工中必须运用节能技术,必须达到国家要求的节能标准,使节能技术的使用更为广泛。因为我国处于节能技术应用的初期,技术尚不完善,所以在工民建施工中有必要更多的引用国外先进节能技术手段,并运用到我国的工民建施工中,更多的与外企合作,交流,这样还能推进我国节能技术的快速发展。
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