淺談建筑節能

王　哲　郭力偉

摘 要：隨著城市建設的高速發展，建筑能耗逐年大幅度上升，已成為中國能源消費的主體之一，目前我國建筑用能已達全社會能源消費量的32%。加上每年房屋建筑材料生產能耗約13%，我國的建筑總能耗已達全國能源總量的45%。我國現有建筑面積為400億平方米，絕大部分為高能耗建筑，預計到2020年，總建筑面積將達到700億平方米。龐大的建筑能耗，已經成為我國國民經濟的巨大負擔。

關鍵詞：建筑；節能

1 結構節能與空調系統節能

圍護結構采取節能措施，是建筑節能的基礎。由于我國建筑節能是從采暖居住建筑起步的，因此，建筑節能首先考慮加強圍護結構保溫無疑是正確的決策。從管理的角度看，可以對圍護結構制訂限定性指標，易于評價。但是，建筑節能的關鍵是空調采暖系統的效率，最終的節能量也要從空調采暖系統來體現。北方地區在墻改之后又發展到熱改。如果沒有調節閥和熱計量，圍護結構保溫越好，可能浪費的熱量越多。

而在間歇運行的空調建筑中，在空調關機之后，室溫升高，當室外氣溫低于室溫時，通過圍護結構的逆向傳熱可以降低第二天空調的啟動負荷。因此，圍護結構保溫越好，蓄熱量越大，空調負荷也越大。

對公共建筑而言，圍護結構形成的負荷在總負荷中所占比例很小，因此，圍護結構的節能潛力有限。墻體傳熱系數降低40％，所得到的節能率最大8.1％（哈爾濱），最小2.8%（廣州）。可見，在公共建筑節能中重要的環節是降低內部負荷、減少內部發熱量。例如，在保證照度的前提下降低照明負荷，既降低照明耗電，又降低空調負荷，可謂一舉兩得。

2 節能與室內環境品質

非典之后，人們的健康意識和自我保護意識增強，對室內環境品質提出更高的要求。

我國大城市80％以上的公共建筑中的空調末端（AHU）僅有一級粗效過濾，有的甚至只有一層濾網。而根據美國ASHRAE標準62-2001，應在冷卻盤管或其具有濕表面的處理設備的前端加設最小效率（MERV, Minimum Efficiency Reporting Value）不低于6的除塵過濾器或者凈化器。歐洲標準也要求AHU過濾器達到F7標準。即需要有粗效和中效兩級過濾。整個風系統阻力至少比現在增加200Pa。假定一臺3600m3/h的空調箱，全年運行，要增加耗電量2500kWh。

另外，很多大樓的空調新風量也沒有達到規范的要求。而且，非典之后，一些新建大樓的業主對新風量提出了超出規范的要求。新風負荷占空調負荷的20～30％，加大新風量就意味著能耗的增加。

在公共建筑中，室內環境品質直接影響用戶的舒適、健康和工作效率。對大樓管理者來說，這是“開源”。而建筑節能則是降低運營成本，是“節流”。開源和節流應該是相輔相成。

因此，建筑節能工作要以室內環境為底線。一方面，建筑節能決不能以犧牲室內環境品質為代價；另一方面，對不合理的環境消費（例如夏季過低和冬季過高的環境溫度、過大的新風量、邊使用空調邊開窗等）行為，即不合理的用能，則應該改變。

解決節能與室內環境品質矛盾還可以采用很多新技術或原有技術的集成。例如，獨立新風系統（DOAS）、輻射吊頂＋置換送風系統、除濕空調系統等。

3 節能與節電

2003年夏季高溫期間全國19個省市嚴重缺電和美國加拿大部分地區的大停電事故為我們敲響了警鐘，電力空調的應用關系到電網安全，因此，在節能的同時還要關注節電。

某些節能技術可能可以降低全年建筑能耗，但卻不節電。例如本文第2節所論述的圍護結構保溫就是如此。在傳統的空調能源結構中，夏季用電供冷、冬季用一次能源供熱。對于采暖為主的地區，加強圍護結構保溫隔熱可以降低全年能耗（例如哈爾濱）；而在供冷為主的地區，加強圍護結構保溫隔熱的總節能效果有限，反而會增加空調能（電）耗。

某些技術可能能耗稍大，但是可以使用清潔能源，對保護環境有利。例如，燃氣直燃機在國內一直被很多人視為“節電不節能”。但是，直燃機不使用CFC和HCFC冷媒、燃用天然氣對環境影響極小、溫室氣體排放極低，從而被世界各國當作一項綠色技術。夏季利用低谷燃氣、平整高峰電力負荷，可以使電力和燃氣得到“雙贏”。

某些技術可能在微觀層面上不節能、但在宏觀層面上卻是節能的。例如蓄冰空調，利用夜間低谷電力制冰時制冷機組的COP值降低。在用戶側，如果沒有合理的峰谷差價，則蓄冰空調是既不節能又費錢。但在發電側，大量蓄冰空調的使用填平了夜間電力負荷低谷，使發電機組常時處于高發和滿發，發電煤耗下降。滿負荷工況與40％部分負荷工況相比，30萬千瓦發電機組可以節能15.7％。同時，發電設備的利用率提高。發達國家電力平均年負荷率為66.6%，我國發電設備年平均負荷率1999年達到最低值50％。以后逐年有所上升，2002年達到54.8％。與發達國家相比還有很大差距。

因此，建筑節能工作需要在能源、環境、經濟、技術等各個方面進行權衡，這應該成為建筑節能工作者的一項基本素質。

4 設備節能和系統節能

節能設備不一定能連成節能系統。例如，空調冷水系統的揚程與樓高無關，一般在30m～40m。如果水泵的揚程選擇過大，定水量系統中會使流量過大，水溫差往往只有2～3℃。這時測得的離心機COP僅在2～3之間。這說明，空調系統的配置合理是系統節能的重要環節。

我國正在積極推廣建筑熱電冷聯產技術。但在熱電冷聯產應用上，存在一些誤區。似乎凡熱電冷聯產系統就一定是節能系統。筆者認為，熱電冷聯產技術的關鍵并不在于其動力裝置用微型燃氣輪機還是用內燃機，也不在于其理論效率有多高。實際上如果系統配置不當，熱電冷聯產系統的節能效益便完全不能發揮。熱電冷聯產的理論效率達到70％或80％的前提是設備滿負荷運行。在我國熱電聯產電力尚不允許上網的條件下，還必須將熱電聯產所發電力和所產熱量全部用掉，才能體現出效益。

熱電聯產機組的產熱和發電之間存在著平衡關系。取得的熱量多、得熱的品位（溫度）高，就勢必要降低發電效率；反之亦然。無論從熱力學第一定律還是從熱力學第二定律的觀點分析，熱電聯產系統都應該充分發揮發電效率、充分利用排熱，而不應該是相反。

熱電冷聯產系統的本質是回收發電系統過去被丟棄的排熱、廢熱或余熱，以提高綜合能效。即在保證發電效率的前提下充分利用余熱。如果為了用熱而抑電，就是本末倒置了。尤其是樓宇熱電冷聯產，所用的發電機組功率比較小，效率遠遠比不上大型電廠的大發電機組。它的優勢在于綜合效率和就近供能。而發揮其綜合效率的關鍵是系統合理的配置和科學的運行。

5 結論

空調公共建筑的節能，是一個比較復雜的課題。必須建立動態節能、系統節能的思想，正確處理好幾對看似矛盾的關系。有很多中國特有的建筑節能課題等待我們去研究。

參考文獻

[1]龍惟定：國內建筑合理用能的現狀及展望，能源工程， 2001年02期，1～6.